甘藍型冬油菜在西北寒旱區(qū)適應(yīng)性分析

侯獻飛，孫萬倉，方彥，武軍艷，劉自剛，劉林波，錢武，馬驪，陳奇

（1.甘肅省油菜工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州730070；2.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室／甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室，甘肅蘭州730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，甘肅蘭州730070）

甘藍型冬油菜在西北寒旱區(qū)適應(yīng)性分析

侯獻飛1，3，孫萬倉1，3，方彥1，2，3，武軍艷1，2，3，劉自剛1，2，3，劉林波1，3，錢武1，3，馬驪1，3，陳奇1，3

（1.甘肅省油菜工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州730070；2.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室／甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室，甘肅蘭州730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，甘肅蘭州730070）

為了研究甘藍型冬油菜在西北寒旱區(qū)的適應(yīng)性，以29份甘藍型冬油菜品系為材料，分析在天水、蘭州兩個試點越冬率、生育期、產(chǎn)量、含油量及農(nóng)藝性狀的差異。結(jié)果表明，參試品系在天水試點越冬率均高于蘭州試點，在天水試點，21份參試品系越冬率80.00%以上，而蘭州試點在覆蓋條件下越冬率平均為14.49%，最高為平甘1號（48.50%）。聯(lián)合方差表明，試點氣候差異是引起越冬率差異的最主要原因。與天水試點相比，參試品系北移至蘭州試點后越冬期延長，冬后生育期縮短，全生育期延長；在天水試點參試品系株高、分枝部位、主花序長度、千粒重、折合每667m2產(chǎn)量、含油量平均值分別為133.52 cm、32.79 cm、51.37 cm、3.15 g、184.20 kg、40.16%，較蘭州分別高22.11 cm、31.58 cm、2.47 cm、0.66 g、160.54 kg、22.54%；變異分析表明，在天水試點參試品系越冬率、主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、含油量變異系數(shù)相對蘭州試點較小，相對穩(wěn)定。結(jié)論：天水試點氣候條件更適合甘藍型冬油菜的生長，參試品系越冬率高、農(nóng)藝性狀良好、產(chǎn)量高、含油量高，適應(yīng)性強。

甘藍型油菜；抗寒性；農(nóng)藝性狀；含油量；變異分析

我國油菜生產(chǎn)以甘藍型油菜為主，而甘藍型油菜又以冬油菜為主，約占甘藍型油菜播種面積的90%，主要分布在長江流域，由于抗寒性差，在北方地區(qū)甚少分布，在天水以南地區(qū)為分布北界［1－4］。1955年以后開始在全國示范推廣，并逐步替代了我國原有的白菜型油菜，成為我國油菜栽培面積最大的一個種。甘藍型油菜新品種的引入和示范推廣，開創(chuàng)了我國油菜生產(chǎn)的新局面，面積迅速擴大，單產(chǎn)和總產(chǎn)大幅度提高，成為世界上最大的油菜生產(chǎn)國［5］。通過研制推廣“種在溝里，長在壟上”等培土保苗技術(shù)，甘藍型油菜在陜西渭北旱塬得以安全越冬，并擴展至甘肅天水的渭河谷地。近年來由于超強抗寒冬油菜的育成和示范推廣，白菜型冬油菜已經(jīng)成功北移至北方的新疆、西藏、青海、甘肅河西走廊、寧夏、陜北榆林、山西太原以及北京等地，成為北方重要的油料作物和生態(tài)作物［5－6］。在此背景下，抗病性強、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的甘藍型冬油菜對北方地區(qū)生態(tài)條件的適應(yīng)性就成為人們關(guān)注的問題［7－12］。因此，研究不同甘藍型冬油菜品種的在北方不同生態(tài)條件下的抗寒性與適應(yīng)性，挖掘抗寒基因資源，培育抗寒新品種，具有十分重要的意義。本試驗通過在蘭州和天水不同生態(tài)條件下對引自歐洲與我國自育甘藍型冬油菜優(yōu)良品系的越冬率、光合特效、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)的變化進行比較，探討甘藍型冬油菜的適應(yīng)性，為選育雙低抗寒性甘藍型油菜品系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)氣候條件及供試材料

試驗分別于2012—2014年在甘肅省的蘭州、天水兩個試點進行。蘭州試點（緯度36°36′，海拔1 520 m）位于蒙新高原、青藏高原、黃土高原交匯處，氣候干燥，晝夜溫差大，年日照時數(shù)2 600 h，無霜期為160～180 d，年平均降水量250～350 mm，年平均蒸發(fā)量1879.7 mm，年平均氣溫5.9℃，最冷月平均氣溫－8.1℃，最冷月平均最低氣溫－14.6℃，極端低溫－28.1℃，冬季負積溫在－600℃～－900℃之間，最大凍土深度145 cm，為春油菜和胡麻產(chǎn)區(qū)。天水試點（緯度34°33′，海拔1083.4 m）位于甘肅東南部的黃土梁峁溝壑區(qū)，屬秦巴山區(qū)西秦嶺北部，大陸性半濕潤氣候。油菜區(qū)劃上屬于北方冬春油菜過渡區(qū)（或北方冬油菜邊緣區(qū)），年平均降雨量507.6 mm，年平均蒸發(fā)量1 420.2 mm，年均氣溫10.9℃，最冷月平均氣溫－5℃，最冷月平均最低氣溫－8.4℃，極端低溫－14℃，冬季負積溫在－100℃～－300℃之間，無霜期186 d，最大凍土深度37 cm。境內(nèi)四季分明，光照充足，在河谷川水區(qū)種植甘藍型冬油菜，山區(qū)種植白菜型冬油菜。供試品系為收集的29份甘藍型油菜品系，來源見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計采用田間小區(qū)試驗方法，8月20日至9月10日依據(jù)各試點具體氣候特點安排播種，小區(qū)面積3m×4m，每個品系重復3次，隨機區(qū)組排列，采用開溝條播的播種方式播種，管理同大田生產(chǎn)，成熟后測定每個小區(qū)產(chǎn)量。蘭州試點露地種植1個重復，越冬率均為0，覆蓋種植2個重復，部分能夠越冬。

1.2.2 越冬率、農(nóng)藝性狀及品質(zhì)測定冬前和次年返青后統(tǒng)計參試品系小區(qū)株數(shù)，計算越冬率。

越冬率（%）＝返青存活株數(shù)／冬前株數(shù)×100

參試品系成熟后每小區(qū)隨機取7株，測其主要農(nóng)藝性狀，包括株高、根長、根頸直徑、分枝部位、一次分枝、二次分枝、主花序長度、主花序角數(shù)、全株角果數(shù)、角長度、角粒數(shù)、千粒重、單株產(chǎn)量。

采用近紅外線分析儀（Foss NIR systems）測定含油量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用Excel 2010和SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品系越冬率

試驗結(jié)果表明，在天水試點，2012y21355、2012y205170 koolzaand－2、2012y256206 MAR、平甘1號等21個品系越冬率在80.0%～100%之間，2012y113101和WGP13 W47越冬率在0.01%～20.0%，天水試點越冬率在80%以上的品系占72.00%。在蘭州試點，覆蓋栽培條件下平甘1號、甘雜1號越冬率分別為48.5%、47.8%；2012y1swc 1241、2012y21355、2012y31360等15個品系越冬率為0，占參試品系52%，越冬率在20%以下的品系占17%（表1）。可以看出，參試品系在試點間越冬率差異較大，天水的越冬率明顯高于蘭州。

表1 品系名稱、來源及越冬率Table 2 Names，sources and overwintering rates of the tested lines

在蘭州試點越冬率最高為48.5%，平均值為14.49%，變異系數(shù)達到116.22%；在天水試點越冬率最高為100%，平均為79.18%，變異系數(shù)40.44%，說明蘭州試點品系變異系數(shù)明顯高于天水試點（表2），參試品系在天水越冬率穩(wěn)定性相對較高。

越冬率聯(lián)合方差分析表明（表3），品系、試點（環(huán)境間）及GE（品種和環(huán)境）三者之間存在極顯著差異，三者所引起的越冬率變異平方和分別占總平方和的32.15%、56.41%和11.41%，可見環(huán)境間的差異是引起越冬率差異的最主要原因，品系間的差異次之。

2.2 參試品系主要農(nóng)藝性狀的變異

本研究結(jié)果（表2），天水試點農(nóng)藝性狀明顯優(yōu)于蘭州試點。在天水試點，參試品系株高在60.00～212.00 cm之間，均值133.52 cm；分支部位在0～119.00 cm之間，均值32.79 cm；主花序長度在15.02～99.01 cm之間，千粒重在0.15～5.32 g之間。在蘭州試點，株高為59.00～155.00 cm，均值為111.47 cm，分支部位在25.00～39.00cm之間，均值1.21 cm；主花序長度30.00～35.01 cm之間，千粒重在2.80～3.5 g之間。

變異分析表明，蘭州試點參試品系主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)高于天水試點，其中株高、根長、主花序角數(shù)、全株角數(shù)、單株產(chǎn)量的變異系數(shù)分別高出8.63%、8.27%、13.82%、14.31%、22.4%；分枝部位變異系數(shù)在蘭州試點高達312.57%，比天水高245.53%。說明參試品系在天水主要農(nóng)藝性狀性相對穩(wěn)定，適應(yīng)性較強。

2.3 參試品系產(chǎn)量表現(xiàn)

在不同試點參試品系產(chǎn)量差異顯著（表4），從天水試點北移至蘭州試點減產(chǎn)嚴重，其中WGP12 W46、甘雜1號在天水試點折合每667 m2產(chǎn)量分別為283.33 kg、294.45 kg，北移至蘭州試點降低到63.89 kg、71.67 kg；變異分析表明（表2），在天水試點參試品系每667m2產(chǎn)量在0～300.00 kg之間，變異系數(shù)58.45%，北移至蘭州試點每667m2產(chǎn)量在0～72.78 kg之間，變異系數(shù)119.95%，參試品系在天水試點，相對蘭州試點產(chǎn)量較高，變異系數(shù)小，生態(tài)適應(yīng)性強。

參試品系在不同試點的生育期差異明顯（表5），在天水生態(tài)區(qū)，參試品系全生育期在275 d左右，北移至蘭州試點，全生育期延長，達到320 d左右，總體表現(xiàn)為越冬期延長，冬后生育期縮短，如甘雜1號越冬期延長64 d，冬后生育期縮短24 d，全生育期延長41 d。

2.4 參試品系含油率差異

如圖1示，天水較蘭州試點參試品系的含油量明顯增高。2012y256206 MAR、甘雜1號、平甘1號在天水試點含油量分別為47.47%、41.7%、41.08%，在蘭州試點分別為40.91%、38.42%、37.02。變異分析表明（表2），參試品系在天水試點含油量平均為40.16%，變異系數(shù)較小，北移至蘭州試點，含油量下降到17.62%，變異系數(shù)達到105.83%，說明在天水試點，參試品系表現(xiàn)出較高的適應(yīng)性。

表2 不同生態(tài)區(qū)主要性狀變異分析Table 2 The variation analysis of main traits in different eco-regions

表3 不同生態(tài)區(qū)越冬率聯(lián)合方差分析Table 3 Combined analysis of wintering rates in different eco-regions

3 結(jié)論與討論

3.1 甘藍型冬油菜分布與種植北界

本試驗研究表明，甘藍型冬油菜在蘭州試點露地種植難以越冬，在保護地種植條件下，越冬率也難以達到50%以上。研究表明，越冬率低的主要原因在于蘭州試點冬季降雨量少、冬季負積溫與極端低溫低，蒸發(fā)量大，參試品系難以越冬［13－18］；在天水試點，播種期為9月上旬，出苗后降雨量充足，為油菜苗期生長提供充足的水分條件，且最冷月平均氣溫、最低氣溫、極端低溫均較高，蒸發(fā)量小，氣候溫和，保證參試品系能夠安全越冬，同時，甘藍型冬油菜表現(xiàn)出良好的農(nóng)藝性狀。越冬率聯(lián)合方差分析表明，品系、試點（環(huán)境間）及GE（品種和環(huán)境）三者之間存在極顯著差異，三者所引起的越冬率變異平方和分別占總平方和的32.15%、56.41%和11.41%，可見環(huán)境間的差異是引起越冬率差異的最主要原因。因此，甘藍型冬油菜的種植北界為天水附近，其相應(yīng)主要氣候因子為年均氣溫10.9℃，最冷月平均氣溫－5℃，最冷月平均最低氣溫－8.4℃。極端低溫－14℃，冬季負積溫在－100℃～－300℃之間，無霜期186 d。本研究結(jié)論與前人所得相符，即甘藍型冬油菜的種植北界為天水附近［19－20］。

表4 參試品系在蘭州、天水產(chǎn)量表現(xiàn)Table 4 Yield performance of lines in Lanzhou and Tianshui

表5 參試品系在蘭州、天水的生育期／dTable 5 The growth period of lines at Lanzhou and Tianshui

3.2 甘藍型冬油菜品種抗寒性存在顯著差異

品種抗寒性是影響西北寒旱區(qū)甘藍型冬油菜發(fā)展的主要因素［15，23－24］。而在甘肅蘭州生態(tài)區(qū)，白菜型冬油菜均可安全越冬，而甘藍型冬油菜卻不能安全越冬，因此，發(fā)展北方甘藍型冬油菜首要解決的是品種的抗寒性。近年來，研究者從生長特性、光合特性、生理生化等方面對冬油菜抗寒性進行研究，發(fā)現(xiàn)抗寒性強的品種冬前匍匐生長、葉色濃綠、葉脈微紫、葉片數(shù)偏少、光合速率高、越冬率高，抗寒性弱的品種冬前苗直立生長，葉色綠色或黃綠，光合速率低、越冬率低［11，16－17］。本研究結(jié)果表明，參試品系抗寒性存在顯著差異，在天水試點，21份參試品系越冬率在80.0%～100%之間，2份參試品系越冬率在0.01%～20.0%，天水試點越冬率在80%以上的品系占72.00%。在蘭州試點，在覆蓋栽培條件下平甘1號、甘雜1號越冬率分別為48.5%、47.8%；而2012y1swc、1241華油9號、2012y21355歐洲油菜、2012y31360波蘭油菜等15個品系越冬率為0，占參試品系的52%。

圖1 不同試點參試品系含油量Fig.1 The oil content of lines in experiment sites

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Analysis of adaptability of w inter rapeseed（Brassica napus L.）in cold and drought areas of Northwest China

HOU Xian-fei1，3，SUNWan-cang1，3，F(xiàn)ANG Yan1，2，3，WU Jun-yan1，2，3，LIU Zi-gang1，2，3，LIU Lin-bo1，3，QIANWu1，3，MA Li1，3，CHEN Qi1，3
（1.Gansu Rapeseed Engineering Research Center，Lanzhou，Gansu 730070，China；2.Key Laboratory of Arid Land Crop Science in Gansu Province／Gansu Key Laboratory of Crop Improvement and Germplasm Enhancement，Lanzhou，Gansu 730070，China；3.College of Agronomy，Gansu Agricultural University，Lanzhou，Gansu 730070，China）

To study the suitability of Brassica napus L.in cold and dry regions of northwest China，in this study，29 lines of Brassica napus L.were compared on their winter-survival，growth period，yield components，oil content and agronomic traits in Tianshui and Lanzhou.The results showed that wintering rates of all tested lines in Tianshui site were higher than those in Lanzhou.In Tianshui，over-wintering rates of 21 tested lines were higher than 80.0% in.However，in Lanzhou，the average over-wintering rate with mulching was 14.49% and the highest was 48.5% for Pinggan 1.The combined variance showed that pilot climate difference was the main reason causing the difference in over-wintering rate.Compared with those in Tianshui，northward-expanded（Lanzhou）rapeseed plants exhibited great changes in the progression of growth，as reflected mainly by the significantly prolonged over-wintering period，shortened growth period in post winter and prolonged whole growth period.In Tianshui，plant height，branch height，length of main florescence，1000-seed weight，yield per667m2and averaged oil content were133.52 cm，32.79 cm，51.37 cm，3.15 g，184.20 kg and 40.16%，higher than those of 22.11 cm，31.58 cm，2.47 cm，0.66 g，160.54 kg and 22.54%in Lanzhou.The variation analysis showed that in Tianshui，the over-wintering rate，the main agronomic traits，yield and oil content variation coefficient were relatively stable，less than those in Lanzhou.In conclusion，it is indicated that Tianshui has thecharacteristics of outstanding over-wintering rate，good agronomic characters，high yield，high oil content，and wide adaptation.

Brassica napus L.；hardiness；agronomic traits；oil content；variation analysis

S332.5；S634.3

A

1000-7601（2016）06-0063-06

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.10

2015-11-24

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“北方寒旱區(qū)冬油菜育種崗位科學家”（CARS－13）；國家自然基金“白菜型油菜抗寒評價指標體系及數(shù)學模型構(gòu)建”（31460356）；973計劃“油菜高產(chǎn)油量形成的分子生物學機制”（2015CB150206）；國家863計劃專項“強優(yōu)勢油菜雜交種的創(chuàng)制與應(yīng)用”（2011AA10A104）；國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項目（2014G10000317）

侯獻飛（1989—），男，甘肅慶陽人，碩士研究生，研究方向作物遺傳育種。E-mail：756952135＠qq.com。

孫萬倉（1957—），男，甘肅會寧人，教授，博士，主要從事油菜育種及十字花科種質(zhì)資源研究。E-mail：1134137111＠qq.com。