灌漿天數對北方白菜型冬油菜產量和品質的影響

雷建明，劉海卿，張亞宏，張巖，孫萬倉

（1.甘肅省天水市農業(yè)科學研究所，甘肅天水741000；2.甘肅省油菜工程技術研究中心／甘肅省作物遺傳改良與種質創(chuàng)新重點實驗室，甘肅蘭州730070）

灌漿天數對北方白菜型冬油菜產量和品質的影響

雷建明1，劉海卿2，張亞宏1，張巖1，孫萬倉2

（1.甘肅省天水市農業(yè)科學研究所，甘肅天水741000；2.甘肅省油菜工程技術研究中心／甘肅省作物遺傳改良與種質創(chuàng)新重點實驗室，甘肅蘭州730070）

為了研究北方白菜型冬油菜在灌漿成熟過程中產量和品質性狀的特征特性變化，以白菜型冬油菜隴油12號和09鑒8為材料，分析冬油菜在終花后10、20、30、40、45 d的植株、角果、籽粒形態(tài)和干鮮重，產量和品質性狀的變化。結果表明，隨著籽粒灌漿成熟，植株和角果顏色呈墨綠—青綠—黃綠—蠟黃—膚白色變化。角果中籽粒大小呈小—大—小變化，種子顏色呈綠色—褐綠相間—褐色—紫色—黑色變化。植株、角果、籽粒鮮重呈先增加后降低的單峰變化曲線，基本呈拋物線狀，且分別在終花后20、30、40 d鮮重達到最大，而植株、角果、籽粒干重呈先增加后保持不變的變化趨勢。同時千粒重、單株產量、經濟系數也呈先增加后保持不變的S型增長曲線，且在終花后30 d達到最大，之后保持不變。相關分析表明，灌漿時間長短與籽粒鮮重、千粒重、經濟系數呈極顯著的正相關關系，相關系數分別為0.991、0.962、0.968（P＜0.01）；與單株產量、含油率呈顯著的正相關關系，相關系數分別為0.947、0.940（P＜0.05）；與蛋白質呈顯著的負相關關系，相關系數為－0.886（P＜0.05）。通過主成分分析方法打分，各處理的綜合得分排名為40 d＞45 d＞30 d＞20 d＞10 d，因此，籽粒灌漿天數對白菜型冬油菜的產量和品質影響明顯。綜合評價得出，蠟黃期（約終花后40 d）產量和品質等性狀達到最佳，是收獲的最適宜時期。

白菜型冬油菜；灌漿天數；產量；品質性狀

超強抗寒冬油菜品種的選育和冬油菜北移成功，使我國北方寒旱區(qū)種植冬油菜成為可能，且種植面積逐年擴大［1］，并成為該地區(qū)重要的油料作物、生態(tài)作物和景觀作物［2］。冬油菜含油率高，且含有豐富的脂肪酸和多種維生素，營養(yǎng)豐富，是較理想的食用植物油，且油餅含有豐富的氨基酸和蛋白質，有很高的飼用價值［3］。發(fā)展北方冬油菜對于解決使用植物油短缺和冬閑田的開發(fā)利用具有重要的意義［4］。同時，隨著現代人們生活水平的提高，油菜品質育種越來越引起育種工作者的重視。研究表明，科學的栽培技術對提高北方冬油菜產量和品質具有重要影響［5－9］。品質性狀由加性效應、顯性效應和母體效應共同決定，環(huán)境效應也達到極顯著水平［10］。周永明研究表明種子中芥酸、油酸都是由胚基因決定的［11］，硫苷含量受母本基因型控制［12］。在一定的范圍內增施氮肥可改善植株性狀，降低優(yōu)質油菜的含油率、硫苷含量和亞油酸含量，增加芥酸、種子蛋白質、油酸、亞麻酸、花生烯酸含量［13］。種子蛋白質、亞麻酸與施鉀量呈負相關，芥酸、硫苷、含油率、油酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、廿碳烯酸與施鉀量均呈正相關，與施磷量無明顯的相關性［14］。籽粒灌漿期是冬油菜生育期中最為關鍵的生育時期之一，對于籽粒的形成和品質的改良具有重要的意義，因此，本試驗對北方白菜型冬油菜籽粒灌漿和成熟過程中產量和品質的特征特性變化進行了研究，以期制定科學的栽培技術方案，為北方白菜型冬油菜產量的提高和品質性狀的改良提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以白菜型冬油菜品種隴油12號和09鑒8（品系）為材料，種子由甘肅省油菜工程技術研究中心提供。

1.2 試驗設計

試驗材料于2014年8月22日播種于甘肅省油菜工程技術研究中心的蘭州新區(qū)上川試驗基地。采用輕型油菜點播機進行播種，行距15 cm，株距7～8 cm，土壤肥力良好，出苗后及時間苗、定苗，留株4萬株·667m－2。待油菜終花后分別取各品種終花后約10、20、30、40、45 d植株進行相關指標的測定。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 植株形態(tài)觀察于油菜終花后10、20、30、40、45 d分別取單株、角果、籽粒，觀察記載形態(tài)特征（顏色、大?。?。

1.3.2 干、鮮重的測定將各處理植株整株采挖，分為兩組，第一組測冬油菜單株的鮮重，后于室內陰干測干重，重復5次。第二組每株取15個角果測其鮮重，另取15個角果測其籽粒的鮮重，分別在室內陰干測干重，重復5次。

1.3.3 產量、經濟系數、品質的測定各處理植株陰干后單株脫粒，測單株產量。經濟系數＝單株產量／整株干重。品質的測定采用FOSS公司的近紅外儀測定，重復5次。

1.4 數據處理

試驗數據利用Excel 2003和SPSS19.0（方差分析、相關性分析、主成分打分）進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同灌漿期白菜型冬油菜形態(tài)特征

隨著灌漿期時間的延長，植株株高沒有明顯的變化，植株和角果顏色呈墨綠—青綠—黃綠—蠟黃—白色變化。籽粒（鮮角果）大小呈小—大—小變化，終花后10 d籽粒最小，30～40 d籽粒最大，45 d后由于種子含水量下降種子又變小，種子顏色變化呈綠色—褐綠相間—褐色—紫色—黑色。植株、角果顏色，籽粒大小和顏色在品種間無明顯差異。

2.2 灌漿天數對白菜型冬油菜單株干、鮮重的影響

隨著冬油菜灌漿成熟，植株鮮重呈先上升后下降的趨勢，類似于拋物線（圖1）。終花后10 d植株鮮重較小，隨著灌漿天數的延長植株鮮重增加，終花后20 d植株鮮重達到最大，然后隨著灌漿時間的延長鮮重開始下降，到終花后45d鮮重下降到最小。植株干重變化趨勢類似于鮮重，到終花后45d鮮重和干重的差值達到最小，這是由于隨著籽粒灌漿成熟，籽粒逐漸增大，而植株含水量逐漸下降，因此鮮干重差值逐漸減小。

2.3 灌漿天數對白菜型冬油菜角果干、鮮重的影響

隨著灌漿天數的延長，角果鮮重的變化呈先升高后降低，類似拋物線（圖2）。到終花后30 d角果鮮重達到最大，之后鮮重開始下降，到終花后45d鮮重最小，品種間無明顯差異。而角果干重的變化不同于鮮重，隨著灌漿時間的延長，角果干重呈S型變化，先升高到30 d達到最大，后基本保持不變。

2.4 灌漿天數對白菜型冬油菜籽粒干、鮮重的影響

灌漿時間對白菜型冬油菜籽粒干、鮮重的影響如圖3，結果顯示，籽粒鮮重隨灌漿時期的延長呈先升高后降低的趨勢，類似于拋物線，且在終花后40 d籽粒鮮重達到最大。籽粒干重變化趨勢類似于鮮重的變化，但在終花后30 d干重達到最大，后基本保持不變，類似于S曲線，品種間無明顯變化。

圖1 灌漿天數對白菜型冬油菜植株干、鮮重的影響Fig.1 Effects of grain filling days on plant weight of winter rapeseed（B.rapa）

圖2 灌漿天數對白菜型冬油菜角果干、鮮重的影響Fig.2 Effects of grain filling days on pod weight of winter rapeseed（B.rapa）

2.5 灌漿天數對白菜型冬油菜千粒重的影響

灌漿期對千粒重的影響如圖4，結果隨著灌漿時間的延長，千粒重呈增加的趨勢，符合Logistic增長曲線，呈S型，20 d之前千粒重增加較緩慢，20～40 d增加迅速，且在40 d達到最大，40 d之后基本保持不變，品種間無明顯差異。

2.6 灌漿天數對白菜型冬油菜產量的影響

灌漿期是產量形成的最關鍵時期，結果表明隨著灌漿時間的延長，產量逐漸增加（圖5），且在40 d時達到最大，40 d之后基本保持不變，隴油12號的單株產量高于09鑒8，但是兩品種產量形成過程變化趨勢一致，品種間無明顯差異。

圖3 灌漿天數對白菜型冬油菜籽粒干、鮮重的影響Fig.3 Effects of grain filling days on seed weight of winter rapeseed（B.rapa）

圖4 灌漿天數對白菜型冬油菜千粒重的影響Fig.4 Effects of filling days on 1000-seeds weight in winter rapeseed（B.rapa）

圖5 灌漿天數對白菜型冬油菜單株產量的影響Fig.5 Effects of filling days on yield of per plant in winter rapeseed（B.rapa）

2.7 灌漿天數對白菜型冬油菜經濟系數的影響

經濟系數是經濟產量與生物產量的比值。隨著種子的成熟，冬油菜經濟系數逐漸增加（圖6），且在40 d時達到最大，為0.38左右，40 d之后基本保持不變。隴油12號的單株產量高于09鑒8，但是兩品種產量形成過程變化趨勢一致，品種間無明顯差異。

圖6 灌漿天數對白菜型冬油菜經濟系數的影響Fig.6 Effects of grain filling days on economic coefficient in winter rapeseed（B.rapa）

2.8 灌漿天數對白菜型冬油菜品質的影響

灌漿期對種子品質產生很明顯的影響（表1）。以隴油12號為例，不同灌漿期含油率、蛋白質和硫苷含量變化明顯，處理間差異顯著。隨著灌漿時間延長含油率逐漸升高，終花后10 d含油率為35.26%，之后含油率逐漸升高，到終花后40 d達到最大，為49.80%，40 d之后含油率基本保持不變。而蛋白質的變化恰好相反，隨灌漿時間的延長呈下降趨勢，完全成熟后較終花后10 d蛋白質下降13%。隨著籽粒的成熟硫苷含量也呈下降的趨勢，隴油12號的硫苷含量由87.44μg·g－1下降到76.91 μg·g－1。除此之外，在種子的成熟過程中，油酸含量呈下降趨勢，終花后10 d較其它處理差異顯著。亞麻酸呈上升趨勢，且處理間差異顯著。而芥酸和亞油酸無明顯的變化規(guī)律。09鑒8和和隴油12號存在相同的變化趨勢。

2.9 灌漿天數對白菜型冬油菜影響的相關性分析和回歸分析結果

研究灌漿時間與籽粒形成及品質相關指標的相關性。結果表明，灌漿時間與籽粒鮮重、千粒重、經濟系數呈極顯著的正相關關系，相關系數分別為0.991**、0.962**、0.968**。灌漿時間與單株產量、含油率呈顯著的正相關的關系，相關系數分別為0.947*、0.940*；灌漿時間與蛋白質呈顯著的負相關的關系，相關系數為－0.886*；與角果干重、籽粒干重、亞麻酸含量呈正相關關系，相關性達到顯著水平；與單株鮮重、角果鮮重、硫苷含量、芥酸含量、油酸、亞油酸呈負相關關系，但相關性為達到顯著性水平（表2）。對與灌漿時間相關性顯著的指標做分析，結果顯示：籽粒鮮重、千粒重、單株產量、經濟系數、含油率的回歸曲線呈上升的直線，即隨著灌漿時間的延長，籽粒鮮重、單株產量、經濟系數、含油率逐漸升高，回歸方程都符合y＝ax＋b（圖7A～E）。而蛋白質的回歸曲線為下降的直線，方程符合y＝－ax＋b（圖7F）。

2.10 灌漿天數對白菜型冬油菜影響的主成分分析結果

籽粒灌漿成熟期對單株產量、含油量、千粒重影響特別明顯，對單株產量、含油量、千粒重等通過主成分分析的方法進行打分。結果如表3，無論是隴油12號還是09鑒8，各處理的綜合得分排名為40 d＞45 d＞30 d＞20 d＞10 d，說明終花后40 d也是較為理想的收獲時間。

表1 灌漿天數對白菜型冬油菜品質的影響Table 1 Effects of filling days on qualities of winter rapeseed（B.rapa）

表2 相關性分析Table 2 Correlation analysis

圖7 回歸分析Fig.7 Regression analysis

表3 主成分分析結果Table 3 The results ofmain components of integrated evaluation

3 討論與結論

3.1 籽粒灌漿成熟過程中白菜型冬油菜的單株、角果、籽粒特征變化

籽粒灌漿成熟期是冬油菜生命周期中最關鍵的過程之一。研究表明，不同灌漿時期冬油菜植株、角果、籽粒形態(tài)明顯不同，突出的表現為其顏色和干、鮮重存在明顯差異。隨著冬油菜的成熟，角果由綠變黃再到白，這主要是由于油菜花期結束后植株光合作用主要發(fā)生在角果，此時，角果葉綠素含量較高，隨著種子成熟，葉綠素降解葉黃素含量升高，顏色變黃，到種子完全成熟后，植株衰老，色素完全降解，顏色變白［15］。而籽粒顏色也隨著發(fā)生變化，而對于籽粒顏色變化的機理還需進一步研究。同時植株、角果、籽粒鮮重呈先增加后降低的趨勢，類似拋物線狀，且最大值發(fā)生的時間也不同（分別為終花后20、30、40 d），到終花后20 d左右植株鮮重基本達到最大，此時角果體積也達到最大，20 d以后光合產物主要向角果轉移，因此到30 d左右角果鮮重達到最大，同樣30 d后籽粒脂肪酸和蛋白質大量合成，到終花后約40 d時籽粒鮮重達到最大。而干重的變化不同于鮮重的變化，呈先增加后保持不變的S型變化趨勢，這主要是由于當鮮重達到最大時干重也達到最大，而之后隨著水分的散失鮮重下降而干重基本保持不變。

3.2 籽粒灌漿期長短對冬油菜產量和品質的影響

灌漿期是籽粒與品質形成的最關鍵時期。孫萬倉［16］研究表明，北方寒旱區(qū)冬油菜灌漿期可達到40～50 d，灌漿時期相對較長，千粒重較大。劉海卿［17］等研究表明，在甘肅河西、青海東部、新疆北部、遼寧南部等地區(qū)籽粒灌漿期相對低溫，灌漿期較長，且晝夜溫差較大，降低了呼吸消耗，因此角粒數和千粒重明顯增加。灌漿期干旱、低溫、病蟲害等均會影響冬油菜的產量和品質［5］。本研究表明隨著灌漿時間的延長，千粒重、單株產量、含油率等均逐漸升高，且于終花后40 d左右達到最大值。另外，張英華等［18］研究表明灌漿期高溫使小麥光合速率下降，使產量明顯受到影響。小麥灌漿期日總光合有效輻射低于3.71 MJ·m－2且持續(xù)2 d以上，對葉片凈光合速率產生顯著影響；日總光合有效輻射低于3.71 MJ·m－2且持續(xù)4 d以上，對葉面積指數、干物質生產和產量產生顯著影響［19］。楊衛(wèi)兵［20］等研究表明，噴施外源ABA或外源GA，通過改變籽粒內源激素水平，調節(jié)灌漿起始時間和籽粒灌漿持續(xù)期，進而調控籽粒粒重的形成。

3.3 影響冬油菜品質的因素

影響冬油菜品質的因素很多，本研究結果顯示，隨著灌漿時間的延長，含油率、亞麻酸呈上升趨勢，且在終花后40d左右達到最大，之后保持不變，而蛋白含量、硫苷含量、油酸含量呈下降趨勢。周永明表示含油量與硫苷含量呈負相關［21］，植物激素的使用對品質影響也很明顯［22－23］。另外，地點和氮肥施用量對油菜的經濟和品質性狀具有較大影響［24］。隨著海拔高度的上升，油菜的脂肪含量有下降的趨勢，蛋白質含量的變化無明顯規(guī)律性，芥酸含量有升高的趨勢，硫苷含量先是升高，到了一定的海拔高度又呈下降趨勢［25］。施用氮肥可增加胡麻的亞油酸和亞麻酸含量［26］，栽培條件也可影響冬油菜的品質。研究表明，芥酸、含油量與播期呈負相關，與密度呈正相關；蛋白質恰好相反；硫苷與播期呈負相關［27］。

綜上，籽粒灌漿天數對白菜型冬油菜的產量和品質影響明顯，隨著灌漿時間的推移，產量和含油率先增加后保持不變。經綜合評價，蠟黃期（約終花后40 d）產量和品質等性狀達到最佳，是收獲的適宜時期。

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Effect of grain filling time on yield and quality of winter rapeseed（Brassica rapa L.）in north China

LEIJian-ming1，Liu Hai-qing2，ZHANG Ya-hong1，ZHANG Yan1，SUNWan-cang2
（1.Tianshui Institute of Agriculture，Tianshui，741000，China；2.Rapeseed Engineering Research Center of Gansu Province，Improvement and Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement of Gansu Province，Lanzhou，730070，China）

The experiment was conducted to study the yield and quality of winter rapeseed（Brassica rapa L.）during filling maturity in north China to better guide harvest timely，and to improve the yield and quality.Analysis of plant morphogenesis alterations，plant dry and fresh weight，pods and seeds，yield and quality of winter rapeseed after final flowering 10，20，30，40 d，and 45 d involved in Longyou 12 and 09 jian 8.The results showed that the color of pods and plants was bottle green，dark green，laurel green，kelly green and skin white，respectively，along with the filling maturity.The shape of seeds is characterized with the small－big－small tendency，and the color exhibits green－brown－green－brown－purple－black changes successively.Plant，pods and seed fresh weight，showing a single peak curve like a parabola that first increased and then decreased，reached the maximum 20，30，40 d after flowering，respectively，and the plant，pod，grain dry weight increased and then were kept constant.Seed weight，seed yield and economical coefficient exhibited S type rise curve with the peak at 30 d after flowering.The seed fresh weight，the weight of 1 000 seeds，and economical coefficient showed significant positive correlation with grain filling time，and theircorrelation coefficient was 0.991，0.962，0.968，respectively.grain filling time also had a significant（P＜0.05）positive correlationswith individual plant yield and oil content，and the correlation coefficient was0.947and 0.940，respectively.And it had a significant（P＜0.05）negative correlations with protein level and the correlation coefficient was－0.886.The rank was40 d＞45 d＞30 d＞20 d＞10 d by integrated evaluation of the main components.So，the grain filling time had a significant effect on the yield and quality of winter rapeseed，and the sallow period about after final flowering 40 d is the most suitable period to harvest when the yield and quality are best.

Brassica rapa L.；winter rapeseed；grain filling time；yield；quality traits

S634.3

A

1000-7601（2016）06-0008-07

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.02

2015-11-24

自然科學基金項目（31460356，31560397）；國家現代產業(yè)技術體系建設專項（CARS－13）；國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）項目（2015CB150206）；國家農業(yè)科技成果轉化項目（2014G10000317）

雷建明（1964—），男，甘肅天水人，高級農藝師，主要從事冬油菜育種與栽培研究。E-mail：jianminlei＠163.com。

孫萬倉（1957—），男，甘肅會寧人，教授，博士生導師，主要從事油菜育種及十字花科種質資源研究。E-mail：18293121851＠163.com。