不同海拔高度甘藍(lán)型油菜農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀變化分析

趙彩霞，次仁白珍，唐 琳，袁玉婷

（西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所，拉薩 850032）

0 引言

中國油菜種植面積每年平均達(dá)733.3萬hm2，菜籽總產(chǎn)量為1400萬t，產(chǎn)油量占國產(chǎn)油料作物產(chǎn)油量的55%左右，種植面積和總產(chǎn)量均占世界總面積和總產(chǎn)量的25%左右[1]。油菜作為西藏人民唯一食用油的供給作物，年均種植面積約2.3萬hm2，菜籽產(chǎn)量為5.8萬t，年產(chǎn)菜籽油約2.7萬t，自給率僅有51%左右[2]，完全不能滿足西藏全區(qū)人們的需要。

西藏地處高原，地形復(fù)雜多樣，平均海拔在4000 m以上，氣候總體上呈現(xiàn)西北嚴(yán)寒干燥，東南溫暖濕潤的特點。西藏傳統(tǒng)種植的油菜為白菜型和芥菜型品種，其品質(zhì)多為高芥酸和高硫甙，長期食用對人身體健康產(chǎn)生危害。隨著人們生活水平的提高，食品安全和食用品質(zhì)受到越來越多的關(guān)注，菜籽油作為老百姓的生活必需品，提高油菜品質(zhì)，普及優(yōu)質(zhì)油菜覆蓋率成為了藏區(qū)油菜生產(chǎn)急需解決的問題。優(yōu)質(zhì)油菜在不同生態(tài)、海拔條件下性狀表現(xiàn)、產(chǎn)量形成和品質(zhì)性狀等具有很大差異，不同品種對生態(tài)區(qū)變化的反應(yīng)也存在差異。油菜的產(chǎn)量和品質(zhì)是由基因和環(huán)境互作決定的，同一品種在不同環(huán)境間差異較大。前人研究結(jié)果表明，油菜產(chǎn)量和品質(zhì)除了受到土壤、光照、溫度、濕度、播期、播量、施肥等影響[3-5]外，還受到海拔高度和緯度的影響[6-7]。試驗設(shè)在西藏河谷農(nóng)區(qū)的不同海拔條件下，分析比較甘藍(lán)型油菜品種‘大地95’、‘京華165’、‘山油2號’在不同海拔條件間主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及其品質(zhì)的變化，揭示甘藍(lán)型油菜在不同海拔下農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀的變化規(guī)律，以期為西藏各生態(tài)區(qū)不同海拔條件甘藍(lán)型油菜的種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料共3份，均為甘藍(lán)型油菜品種，分別是‘大地95’、‘京華165’、‘山油2號’。

1.2 試驗方法

試驗于2020年4—10月在西藏河谷農(nóng)區(qū)進(jìn)行，采用多點試驗方法，前茬作物為麥類作物，播前施底肥尿素150 kg/hm2，二胺225 kg/hm2，每個小區(qū)面積26.8 m2(6.7 m×4.0 m)，10行區(qū)，3次重復(fù)，人工點播，出苗后統(tǒng)一間苗、定苗，保苗37.5萬/hm2，各試驗點施肥、管理水平一致。海拔高度依次為 3100、3650、3800、3940、4040 m。

1.3 測量指標(biāo)

記載不同海拔高度生育時期，統(tǒng)計全生育期；

成熟期每個示范點隨機取具有代表性的植株10株，對其主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行考種，測定內(nèi)容主要包括植株高度(cm)、分枝高度(cm)、分枝數(shù)（個）、單株角果數(shù)（個）、每果粒數(shù)（個）、千粒重(g)、單株產(chǎn)量(g)及產(chǎn)量(kg)；

考種時收獲的油菜籽粒用于分析測定其品質(zhì)性狀，采用近紅外分析儀(Foss-NIR System)[8-9]測定油菜蛋白質(zhì)含量、含油量、芥酸、硫甙。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海拔高度主要經(jīng)濟性狀變化分析

從圖1～4可以看出，海拔高度的不同，甘藍(lán)型油菜‘大地95’、‘京華165’、‘山油2號’全生育期、株高、千粒重、單株產(chǎn)量表現(xiàn)出不同的變化。全生育期變化，隨著海拔高度的增加，參試品種的全生育期延長，同一海拔下(3100～3940 m)，品種間差異顯著，全生育期表現(xiàn)為‘山油2號’＞‘京華165’＞‘大地95’；海拔3100 m和3650 m，各品種處理間差異不顯著；海拔3800 m和3940 m處理間差異顯著；海拔4040 m‘大地95’可以正常成熟，生育期為155天，‘京華165’不能完全成熟，‘山油2號’在海拔3940 m和4040 m均不能完全成熟，由于早霜來臨，全部收獲，生育期均為165天（圖1、表1）。株高變化，株高隨著海拔高度的增加呈降低的趨勢，海拔3650 m和3800 m，‘大地95’和‘京華165’處理間差異不顯著，其余海拔處理間均表現(xiàn)為顯著差異，‘山油2號’在海拔3100～3800 m時差異顯著，在海拔3940 m、4040 m時，株高顯著降低到51.3 cm、50.0 cm；‘京華165’在海拔4040 m時，株高顯著降低到54.1 cm（圖2、表1）。

表1 不同海拔高度農(nóng)藝性狀變化

圖2 不同海拔高度株高變化

千粒重變化，‘大地95’隨著海拔高度的增加呈增加的趨勢，海拔3100 m和3650 m，處理間差異顯著，其余相鄰處理間差異不顯著；‘京華165’在海拔3100～3940 m，千粒重呈增加趨勢，海拔4040 m時，由于成熟度差，千粒重顯著降低；‘山油2號’在海拔3100～3800 m，千粒重顯著增加，海拔3940 m、4040 m時，千粒重顯著降低為1.41 g、1.30 g（圖3、表1）。單株產(chǎn)量變化，隨著海拔高度增加呈下降的趨勢，海拔3100～3800 m，‘大地95’和‘京華165’處理間差異不顯著，‘山油2號’在海拔3650 m、3800 m時差異顯著，‘京華165’在海拔4040 m，單株產(chǎn)量極顯著降低為2.50g，‘山油2號’在海拔3940 m、4040 m，單株產(chǎn)量極顯著降低為2.15 g、1.55 g；在海拔3100～3800 m，單株產(chǎn)量的總體表現(xiàn)為‘山油2號’≈‘大地95’＞‘京華165’。（圖4、表1）。

圖3 不同海拔高度千粒重變化

圖4 不同海拔高度單株產(chǎn)量變化

2.2 不同海拔高度農(nóng)藝性狀變化分析

從表1可以看出，隨著海拔高度的增加，分枝高度降低，分枝數(shù)減少，處理間差異顯著，品種間基本表現(xiàn)一致。海拔高度3100～4040 m變化時，‘大地95’分枝高度變化為61.5～42.0 cm，分枝數(shù)變化為5.1～2.4個；‘京華165’分枝高度變化為56.8～34.0 cm，分枝數(shù)變化為5.0～0.3個；‘山油2號’分枝高度變化為65.9～31.0 cm，分枝數(shù)變化為5.1～0.2個。在正常成熟的同海拔下，分枝高度的變化為‘山油2號’>‘大地95’>‘京華165’。

不同海拔高度對油菜產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，隨著海拔高度的升高，單株角果數(shù)、每果粒數(shù)和單株產(chǎn)量表現(xiàn)為減小的趨勢，千粒重為漸增的趨勢，品種間表現(xiàn)一致‘。大地95’單株角果數(shù)變化為186.3～88.7個，每果粒數(shù)變化為27.8～23.9個，處理間無極顯著差異‘；京華165’單株角果數(shù)變化為175.7～18.2個，每果粒數(shù)變化為24.5～8.2個，在海拔3100～3940 m，每果粒數(shù)處理間無極顯著差異‘；山油2號’單株角果數(shù)變化為209.0～11.3個，每果粒數(shù)變化為24.5～5.2個，在海拔3100～3800 m，每果粒數(shù)處理間無極顯著差異。在正常成熟的同海拔下，單株角果數(shù)表現(xiàn)為‘山油2號’>‘大地95’>‘京華165’，每果粒數(shù)表現(xiàn)為‘大地95’>‘山油2號’>‘京華165’，千粒重表現(xiàn)為‘大地95’>‘山油2號’>‘京華165’。

不同海拔高度對油菜產(chǎn)量的影響，隨著海拔高度的升高，產(chǎn)量表現(xiàn)為減小的趨勢，品種間表現(xiàn)一致‘。大地95’產(chǎn)量變化為3378.0～2022.0 kg/hm2，海拔3100 m和3650 m及海拔3800 m和3940 m處理間差異不顯著；‘京華165’產(chǎn)量變化為3352.5～784.5 kg/hm2，處理間差異顯著，海拔4040 m時，產(chǎn)量極顯著降低為784.5 kg/hm2；‘山油 2號’產(chǎn)量變化為 3499.5～498.0 kg/hm2，海拔升高到3940 m時，產(chǎn)量極顯著降低為753.0 kg/hm2。在海拔3100～3800 m時，品種間產(chǎn)量表現(xiàn)為‘山油 2號’＞‘大地 95’＞‘京華 165’，海拔3940 m時，‘山油2號’不能完全成熟，海拔4040 m時，‘京華165’和‘山油2號’均不能完全成熟。

2.3 海拔高度與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

海拔高度與8個農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析表明（表2），不同海拔高度與生育期呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.519；與株高、單株產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.548、-0.528；與分枝高度、分枝數(shù)、單株角果數(shù)、每果粒數(shù)和千粒重呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.283、-0.466、-0.373、-0.504、-0.186，但不顯著。

表2 海拔高度與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

2.4 不同海拔高度籽粒品質(zhì)變化及相關(guān)性分析

海拔高度除影響油菜農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀外，對籽粒品質(zhì)性狀也有較大影響（表3）。隨著海拔高度的增加，油菜籽粒蛋白質(zhì)含量逐漸降低，含油量逐漸增加，品種間表現(xiàn)一致。海拔高度3100～4040 m變化時，‘大地95’蛋白質(zhì)含量變化為32.5%～20.0%，降低62.5%；含油量變化為48.5%～50.7%，升高4.5%。海拔高度3100～3940 m變化時，‘京華165’蛋白質(zhì)含量變化為31.8%～25.4%，降低25.2%；含油量變化為44.3%～47.5%，升高7.2%。海拔高度3100～3800 m變化時，‘山油2號’蛋白質(zhì)含量變化為27.9%～25.2%，降低10.7%；含油量變化為49.2%～50.2%，升高2.0%。同一海拔下，品種間蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為‘大地95’＞‘京華165’＞‘山油2號’，含油量表現(xiàn)為‘山油2號’＞‘大地95’＞‘京華165’。

表3 不同海拔高度對品質(zhì)性狀的影響

隨著海拔的升高，籽粒硫甙和芥酸含量均有增高的趨勢，品種間表現(xiàn)不一致。海拔高度3100～4040 m變化時，‘大地95’硫甙含量變化為29.4～40.1 μmol/g，海拔3940 m時，達(dá)到最大為43.2 μmol/g；芥酸含量變化為0.7%～6.1%。海拔高度3100～3940 m變化時，‘京華165’硫甙含量變化為41.3～47.2 μmol/g；芥酸含量變化為3.2%～8.5%。海拔高度3100～3800 m變化時，‘山油2號’硫甙含量變化為55.3～62.3 μmol/g；芥酸含量變化為14.2%～25.2%。同一海拔下，品種間硫甙含量表現(xiàn)為‘山油2號’＞‘京華165’＞‘大地95’，芥酸含量表現(xiàn)為‘山油2號’＞‘京華165’＞‘大地95’。

相關(guān)性分析表明，海拔高度與蛋白質(zhì)顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.590，與含油量、硫甙、芥酸正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.262、0.161、0.138，高海拔有利于含油量、硫甙、芥酸的積累。由此可以看出，隨著海拔升高，甘藍(lán)型油菜含油量性狀變優(yōu)，蛋白質(zhì)含量、芥酸及硫甙性狀逐漸變差（表4）。

表4 海拔高度與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

在不同的海拔條件下，溫度、光照等氣候因子決定植株生長發(fā)育狀況[10]。油菜在不同生態(tài)區(qū)產(chǎn)量具有較大差異，但豐產(chǎn)性品種在各生態(tài)區(qū)依然高產(chǎn)[11]。農(nóng)藝性狀最終決定產(chǎn)量性狀，株高、分枝數(shù)和單株角果數(shù)是影響產(chǎn)量性狀最密切的因子[12]。產(chǎn)量性狀不同程度都受到基因的加性、顯性、及其與環(huán)境互作效應(yīng)的影響，前人研究顯示農(nóng)藝性狀在基因型與環(huán)境互作中分枝高度和一次有效分枝數(shù)受到環(huán)境效應(yīng)影響較大[13]。關(guān)周博等[14]研究顯示，環(huán)境條件對千粒重、后代表型影響較大。張大瓊等[15]對9個甘藍(lán)型油菜品種在海拔200 m和750 m高度的進(jìn)行試驗，結(jié)果表明高海拔區(qū)油菜產(chǎn)量低于低海拔區(qū)產(chǎn)量，兩者極顯著差異。符明聯(lián)等[16]研究不同海拔對兩系雜交油菜產(chǎn)量構(gòu)成分析得出，油菜產(chǎn)量隨海拔高度的增加而增加，海拔在1260～2400 m期間，油菜產(chǎn)量增加了117%。本試驗結(jié)果表明，甘藍(lán)型油菜在高海拔生態(tài)區(qū)種植后，表現(xiàn)為生長發(fā)育遲緩，生育期延長?！蟮?5’在海拔3100～4040 m能完全成熟，全生育期變幅為135～155天；‘京華165’在海拔3100～3940 m能完全成熟，全生育期變幅142～155天；‘山油2號’在海拔3100～3800 m能完全成熟，全生育期變幅為145～147天；在同一海拔下，品種間全生育期表現(xiàn)為‘山油2號’＞‘京華165’＞‘大地95’。隨著海拔高度增加，品種間表現(xiàn)一致，株高和分枝高度降低，分枝數(shù)和單株角果數(shù)減少，每果粒數(shù)減少，千粒重呈增加趨勢，單株產(chǎn)量和產(chǎn)量呈降低的趨勢。相關(guān)性分析表明，海拔高度與生育期顯著正相關(guān)，與株高和單株產(chǎn)量顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.519、-0.548、-0.528。

油菜品質(zhì)性狀表現(xiàn)受微效多基因修飾，環(huán)境因子對表型有重要影響[17-18]，趙繼獻(xiàn)[19]對甘藍(lán)型優(yōu)質(zhì)雜交油菜品質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，隨著海拔的增加，光照增強，不利于油菜籽粒蛋白質(zhì)積累，進(jìn)而表現(xiàn)出蛋白質(zhì)含量逐漸下降，芥酸和硫甙含量變化在品種間表現(xiàn)出較大差異，其變異系數(shù)較大。袁玉婷等[20]對甘藍(lán)型春油菜的研究表明，高海拔有利于含油量、硫甙和芥酸的積累，高緯度有利于硫甙積累；極端溫度不利于含油量積累，極端高溫不利于芥酸積累。本試驗結(jié)果表明，蛋白質(zhì)含量隨著海拔高度增加而降低，含油量隨著海拔高度增加而增加，品種間表現(xiàn)一致，隨著海拔高度增加，油菜生育期延長，花期以后的有效積溫有增加的趨勢，致使含油量逐漸增加；光照隨海拔的增加逐漸增強，不利于油菜籽粒蛋白質(zhì)積累。隨著海拔高度增加，籽粒硫甙和芥酸含量總體表現(xiàn)為增加的趨勢，不同品種間表現(xiàn)不一致，這可能與不同品種，以及不同海拔的氣候，土壤等有關(guān)，還需要進(jìn)一步試驗。