黃淮流域油菜機械化種植的行距配置與密度研究

張智，楊建利，任軍榮，王小軍，王周禮，姚雪雁，王京宏，曹永紅

(1.陜西省雜交油菜研究中心，陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學，陜西 楊凌 712100)

黃淮流域油菜種植歷史悠久，油菜作為該流域最主要的油料作物和重要的經(jīng)濟作物，穩(wěn)定和提高油菜產(chǎn)量對于改善人民生活、提高農(nóng)民收入、保持社會穩(wěn)定有重要意義。近年來發(fā)展起來的油菜機械化直播栽培技術(shù)具有成本低、效率高等優(yōu)點，在國內(nèi)逐漸推廣和應(yīng)用[1-3]。合理密植是確保高產(chǎn)的有效途徑[4-5]。我國油菜生產(chǎn)中，種植密度一般為15萬～30萬株·hm-2；與歐洲國家相比，密度偏低，導致產(chǎn)量較低[6]。關(guān)于密度對作物倒伏的影響，多數(shù)研究認為，密度增加，倒伏現(xiàn)象會加重[7-8]。如水稻密度從40兜·m-2增加到160兜·m-2，株高雖降低，但是倒伏指數(shù)增加，抗倒性減弱[9]。一定范圍內(nèi)，油菜種植密度增加，抗倒性增強[10]。國外有研究認為，機械化種植條件下油菜寬行(36 cm)與窄行(18 cm)產(chǎn)量無顯著差異[11]，但也有研究指出較窄的等行距(7.5 cm)比寬行距(15 cm和23 cm)有增產(chǎn)優(yōu)勢[12]。目前我國有關(guān)直播冬油菜增密條件下不同行距配置研究較少[13-14]，且現(xiàn)有研究針對的僅是長江流域地區(qū)。黃淮流域冬油菜主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)條件與長江流域差異明顯。增密條件下，不同行距配置的種植模式對黃淮流域的機械化直播冬油菜農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量、抗倒性的影響有待研究。因此，筆者選用適宜于黃淮流域大面積種植的主栽油菜品種秦優(yōu)七號，在科學施肥條件下，開展直播冬油菜的不同種植密度和行距配置田間試驗，以期為黃淮流域油菜的規(guī)模化、輕簡化、高效優(yōu)質(zhì)化栽培提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在陜西省雜交油菜研究中心油菜試驗田進行，2017年9月22日播種，2018年5月29日收獲。試驗地前茬為空茬，肥力中等。試驗材料為黃淮流域試驗對照品種：甘藍型雜交油菜秦優(yōu)七號，種子芥酸含量0.26%，硫甙含量25.11 μmol·g-1，含油量41.96%。

1.2 處理設(shè)計

共設(shè)6個處理，采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為行距處理，裂區(qū)為密度處理，2種行距分別為：行距30 cm(H1)、行距40 cm(H2)，3個大田密度分別為15萬株·hm-2(M1)、30萬株·hm-2(M2)、45萬株·hm-2(M3)，3次重復，小區(qū)面積14 m2。9月22日播種，10月15日定苗，各處理的施肥量相同(N 180 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 60 kg·hm-2，硼肥15 kg·hm-2)，其他管理措施同大田管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量構(gòu)成

成熟期各小區(qū)連續(xù)取10株，考察單株株高、有效分枝部位高度、主花序有效長度、一次分枝數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)性狀指標，以小區(qū)實收計產(chǎn)(kg·hm-2)，進行統(tǒng)計分析。

1.3.2 倒伏相關(guān)指標

收獲時調(diào)查各小區(qū)全部植株倒伏情況，根據(jù)主莖與地面的夾角，將倒伏分為5級：1級為80°～90°，2級為45°～80°，3級為30°～45°，4級為0°～30°，5級為0°(包括折倒)[15]。按喬春貴[16]的方法計算倒伏指數(shù)，倒伏指數(shù)越小抗倒性越強。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和方差分析，采用Duncan法檢驗顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對油菜主要農(nóng)藝性狀的影響

由表1和表2可知：不同種植行距和不同種植密度對油菜的株高影響不顯著。不同行距的油菜有效分枝部位高度差異達顯著水平，不同密度的油菜有效分枝部位高度差異達極顯著水平，行距越小，密度越大，油菜的有效分枝部位高度越高。不同行距對油菜的主花序有效長度無顯著影響，隨著密度的增大主花序有效長度呈下降趨勢，差異達顯著水平。在相同的種植行距條件下，隨著密度的增加，一次分枝數(shù)呈下降趨勢，且不同密度間的差異達顯著水平。行距H1與行距H2相比較，在相同密度下行距大的一次分枝數(shù)相對較多，但是差異不顯著，且行距與密度間互作對一次分枝數(shù)的影響達顯著水平。說明行距變窄，密度增大，會抑制油菜個體的生長發(fā)育。

表1 不同處理對油菜主要農(nóng)藝性狀的影響

表2 因素與主要農(nóng)藝性狀的方差分析結(jié)果

2.2 不同處理對油菜產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

有效角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重是油菜產(chǎn)量構(gòu)成的三要素，本試驗中不同種植行距和種植密度對油菜的產(chǎn)量構(gòu)成因素均有一定的影響。由表3可知，隨著密度的增大油菜主花序的角果數(shù)變少，差異達顯著水平，主花序角果數(shù)占單株角果數(shù)的比例卻增大，差異達顯著水平。行距變小，主花序角果數(shù)相對變少，主花序角果數(shù)占單株角果數(shù)的比例相對增大，差異均不顯著。但是行距和密度的互作對主花序角果數(shù)影響達極顯著水平。不同行距之間，以及行距與密度間互作對油菜的分枝角果數(shù)的影響不顯著；但是在同一種植行距情況下，密度對分枝角果數(shù)的影響較大，達極顯著水平。隨著密度的增大，分枝角果數(shù)呈逐漸變少趨勢，說明分枝角果數(shù)主要受種植密度的影響，與李小勇等[17]的研究結(jié)果一致。2個不同行距配置下，角粒數(shù)和千粒重隨著密度的增加均有降低的趨勢。方差分析(表4)表明，種植行距對角粒數(shù)和千粒重的影響顯著，H2處理的角粒數(shù)和千粒重有大于H1的趨勢；種植密度對角粒數(shù)和千粒重的影響達極顯著水平；角粒數(shù)受行距和密度互作效應(yīng)差異不顯著，二者互作效應(yīng)對千粒重影響則達極顯著水平。綜上，隨著種植密度增加和株行距的變小，單位面積的油菜群體植株個體間相互生長產(chǎn)生了競爭和抑制作用。

表3 不同處理對油菜產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

表4 因素與產(chǎn)量構(gòu)成要素的方差分析結(jié)果

2.3 不同處理對油菜產(chǎn)量的影響

從圖1可以看出，在同一行距下不同密度處理的油菜產(chǎn)量隨著密度的增加而逐漸增大。H1行距配置下，M3處理的產(chǎn)量顯著高于M1處理；H2行距配置下，各密度處理間產(chǎn)量差異不顯著。說明行距變大，植株之間相互競爭和抑制程度呈現(xiàn)變小的趨勢。

6個處理的產(chǎn)量結(jié)果排序為H2M3>H1M3>H2M2>H2M1>H1M2>H1M1。不同密度間的影響效應(yīng)差異達顯著水平。前人研究認為，增加油菜種植密度后，株距變小，油菜個體之間對光照養(yǎng)分等競爭激烈，個體發(fā)育受限制；但單位面積株數(shù)增多，群體數(shù)量的優(yōu)勢彌補了單株生產(chǎn)力的不足；密植條件下，油菜單株產(chǎn)量降低，但群體增產(chǎn)[18]。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果相吻合。在相同種植密度下，H2處理的產(chǎn)量較H1處理高，但差異不顯著，行距和密度間的互作效應(yīng)差異也不顯著。

不同柱狀圖數(shù)據(jù)無相同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖2同。圖1 不同處理方式對油菜產(chǎn)量的影響

2.4 不同處理對油菜抗倒性的影響

倒伏指數(shù)是作物群體抗倒伏特性的綜合指標，它可以比較系統(tǒng)、完整地反映群體的抗倒伏性能。倒伏指數(shù)越小，品種的抗倒性越強；反之，抗倒性越弱[19]。從圖2可以看出，在相同行距下不同密度的倒伏指數(shù)呈現(xiàn)顯著差異，說明油菜的抗倒性隨著種植密度的增加而下降，過大的群體是油菜倒伏的主要原因。除在M1條件下2個種植行距的倒伏指數(shù)差異不顯著，其余處理間均呈現(xiàn)顯著差異。在相同密度下，H2處理的倒伏指數(shù)小于H1處理，且種植行距和種植密度互作對油菜的抗倒伏性有極顯著影響。說明隨著種植密度增加，單位面積內(nèi)油菜群體植株個體間相互生長競爭和抑制可能會加劇，合理的株行距會減少相互抑制作用。

圖2 不同處理方式的油菜倒伏指數(shù)

3 小結(jié)與討論

近年來，油菜的機械化生產(chǎn)一直在全國各地大面積推廣，因此，有必要通過優(yōu)化種植模式和種植密度來改善傳統(tǒng)的油菜栽培體系，達到油菜高產(chǎn)高效的目的。目前黃淮流域的油菜種植模式仍然以傳統(tǒng)的人工種植模式為主，一般人工種植的油菜行距為40～50 cm，種植密度為22.5萬株·hm-2左右。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，土地成本增加，人口老齡化問題凸顯，油菜生產(chǎn)成本高、經(jīng)濟效益低，導致農(nóng)民種植油菜的積極性逐年下降，油菜的種植面積下降幅度較大[20-22]。迫切需要研究適宜機械化生產(chǎn)的油菜栽培技術(shù)，提高油菜產(chǎn)量和種植效益，對于促進油菜生產(chǎn)發(fā)展具有重要的意義。

通過本試驗研究不同種植行距(30、40 cm)和種植密度(15萬、30萬、45萬株·hm-2)的互作模式對油菜產(chǎn)量及其農(nóng)藝性狀、抗倒性的影響研究結(jié)果得出以下結(jié)論。

(1) 不同種植行距和種植密度對油菜的株高影響不顯著，這與段秋宇等[23]的研究結(jié)果一致；種植行距越小，密度越大，油菜的有效分枝部位高度越高；隨著種植密度的增大主花序有效長度呈下降趨勢，主花序角果數(shù)占全株角果的比例增大；在相同的種植行距條件下，隨著密度的增加，一次分枝數(shù)呈下降趨勢，在相同的密度下行距大的一次分枝數(shù)相對較多，說明行距變窄，密度增大，抑制油菜個體的生長發(fā)育。有效分枝部位高度越高、主花序角果數(shù)占全株角果的比例越大，成熟期越集中、分枝數(shù)越少，莖枝間互相交叉、纏結(jié)減弱均有利于機械化收獲，降低機收的損失率，這與浦惠明等[24]關(guān)于種植密度對油菜產(chǎn)量和機收損失率的影響研究結(jié)果一致。

(2) 不同種植行距和種植密度對油菜的產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量的影響結(jié)果為：隨著密度的增大，油菜主花序的角果數(shù)變少，主花序角果數(shù)占單株角果數(shù)的比例卻增大。行距變小，主花序角果數(shù)相對變少，主花序角果數(shù)占單株角果數(shù)的比例相對增大。在相同種植行距情況下，密度對分枝角果數(shù)的影響較大。隨著密度的增大，分枝角果數(shù)減少，說明主花序角果數(shù)、分枝角果數(shù)主要受種植密度的影響。在2個不同行距配置下，角粒數(shù)和千粒重隨著密度的增加均有降低的趨勢，H2處理的角粒數(shù)和千粒重有大于H1的趨勢。在相同株距下，隨著密度的增加油菜產(chǎn)量逐漸增大。不同密度間對產(chǎn)量的影響效應(yīng)差異達極顯著水平，在相同密度下，H2處理的產(chǎn)量較H1處理高，但差異不顯著。行距和密度間的互作效應(yīng)差異不顯著。由此可以說明，為了適應(yīng)機械化生產(chǎn)，合理的行距配置可在較高密度下協(xié)調(diào)好群體和個體矛盾，使群體能充分利用光能和土地肥力，從而提高產(chǎn)量，這與王銳等[13]的研究結(jié)果一致。相關(guān)研究表明，在充足的水肥條件下采用直播方式播種，密度在30萬～36萬株·hm-2時產(chǎn)量最高。直播油菜在11.25萬～45萬株·hm-2時，機收損失率隨種植密度增加而下降，其中33.75萬和45萬株·hm-2高密度種植的總損失率均在5%以下[5,25]。本研究設(shè)置的3個種植密度是根據(jù)前人研究的種植密度對油菜產(chǎn)量的影響結(jié)論，與生產(chǎn)實際相結(jié)合設(shè)置而得出的。

(3) 倒伏是植株莖稈因外界因素，如風雨等惡劣天氣等引發(fā)的永久錯位現(xiàn)象[26]。油菜倒伏后，營養(yǎng)吸收、物質(zhì)轉(zhuǎn)運受到阻礙，不利于籽粒形成、充實；還會導致田間蔭蔽、潮濕，病害較重，從而對產(chǎn)量造成一定的損失[27]。因此，研究不同種植行距和種植密度對油菜的抗倒性十分關(guān)鍵。本試驗研究結(jié)果表明，在相同行距下不同密度的倒伏指數(shù)均呈現(xiàn)極顯著性差異，說明油菜的抗倒性隨著種植密度的增加而下降，過大的群體是油菜倒伏的主要原因。在相同密度下，H2處理的倒伏指數(shù)小于H1處理，且種植行距和種植密度互作對油菜的抗倒伏性有極顯著影響。說明隨著種植密度增加，由于冠層質(zhì)量增加，增加了倒伏風險，單位面積內(nèi)的油菜群體植株個體間相互生長競爭和抑制可能會加劇，適當加大種植行距會減少相互抑制作用。因此，優(yōu)化行距配置，在不影響油菜產(chǎn)量的前提下，適當加大密度，協(xié)同提高油菜產(chǎn)量與抗倒性是油菜機械化生產(chǎn)的關(guān)鍵。密度過大，倒伏更嚴重，從而會造成產(chǎn)量損失較多，也不利于機械化收獲。

綜上，在黃淮流域油菜全程機械化種植中，適宜行距為40 cm，適宜密度為45萬株·hm-2，在此條件下可以充分發(fā)揮群體優(yōu)勢及其正向效應(yīng)，減弱其負向效應(yīng)，協(xié)調(diào)高產(chǎn)和倒伏間的矛盾，從而實現(xiàn)黃淮流域油菜的規(guī)模化、輕簡化、高效優(yōu)質(zhì)化栽培，達到油菜種植高產(chǎn)高效的目的。