播期和覆膜對直播冬油菜農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

田效琴,李 卓,劉永紅,李 偉

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所,成都 610066;2.南方丘區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究四川省重點實驗室,成都 610066;3.糧油作物綠色種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良四川省重點實驗室,成都 610066;4.四川華標(biāo)測檢測技術(shù)有限公司,成都 611731)

【研究意義】夏玉米-冬油菜一年兩熟是西南旱地主要輪作模式之一,夏玉米收獲期不同將影響直播油菜的播期[1]。適宜播期可調(diào)整油菜生長發(fā)育進(jìn)程與季節(jié)良好同步,充分利用光熱資源發(fā)揮其增產(chǎn)潛能,是提高油菜生產(chǎn)能力的關(guān)鍵技術(shù)[2]。膜側(cè)溝播技術(shù)具有集流、保墑和增溫的作用,無疑也是提高油菜產(chǎn)量的重要栽培技術(shù)[3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】研究發(fā)現(xiàn),膜側(cè)溝播技術(shù)對油菜的增產(chǎn)效果顯著,增產(chǎn)幅度在20%～70%[4-6]。除增產(chǎn)外,王丹等[3]發(fā)現(xiàn)該技術(shù)還能使油菜含油量和蛋白質(zhì)含量提高0.18%～2.48%,且芥酸和硫苷含量降低0.21%～12.65%。關(guān)于播期對油菜生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響也已有大量報道[7-10]。張宇等[11]研究發(fā)現(xiàn),出苗率、存苗數(shù)、苗高、充實度和干物質(zhì)積累量均隨播期推遲而下降。此外,播期推遲油菜光合能力及糖代謝水平降低,最終難以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[12]。【本研究切入點】目前,西南旱地冬油菜直播期上下限閾值仍不確定,且關(guān)于我國油菜膜側(cè)溝播技術(shù)的理論研究相對較少。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究以川油36為材料,探索播期和覆膜對西南旱地油菜生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,同時結(jié)合產(chǎn)量與播期的關(guān)系,為該區(qū)冬油菜適期播種和高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年9月至2021年5月冬油菜生長季,在四川省成都市簡陽試驗基地(30°38′ N,104°53′ E)進(jìn)行。油菜生育期間的平均溫度和降雨量分別為13.3 ℃和125.3 mm,最冷月最低溫度和最冷月平均溫度分別為1.2和6.7 ℃。試驗區(qū)10月至次年2月(苗期和蕾苔期)有效降水量38.5 mm(圖1),僅占全生育期的30.73%,降水量偏少,前期生長可能會受到一定影響。試驗田土壤類型為紫色土,0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)16.33 g/kg、全氮1.00 g/kg、全磷0.91 g/kg、全鉀31.83 g/kg、速效氮223.17 mg/kg、速效磷18.37 mg/kg、速效鉀89.33 mg/kg,pH 6.61。試驗田前茬作物為夏玉米,整地前秸稈全量粉碎還田。

圖1 油菜生育期降雨量Fig.1 Rainfall during the growing period of rapeseed

1.2 試驗設(shè)計

供試品種為當(dāng)?shù)刂魍破贩N‘川油36’,由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院作物研究所選育,屬甘藍(lán)型半冬性細(xì)胞質(zhì)雄性不育三系中熟雜交種。試驗采用兩因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,以播種時間為第一個因素,設(shè)置9月20 日、9月30日、10月10日、10月20日、10月30日、11月10日和11月20日7個播期;覆膜為第二個因素,包括覆膜與不覆膜(地膜為聚乙烯吹塑農(nóng)用微膜,厚度0.008 mm,寬度50 cm)?？傆?4個處理,每處理重復(fù)3次,共42個小區(qū)。每個小區(qū)面積4 m×8 m=32 m2,區(qū)組間留1 m道路,四周設(shè)保護(hù)行。

播種前氮肥(180 kg/hm2)按基薹比=7∶3分2次施用,磷鉀肥(90 kg/hm2)均作基肥一次性施入。試驗采用寬窄行人工條播,在膜兩側(cè)溝內(nèi)播種,寬行距50 cm,窄行距30 cm(圖2),密度150 000 株/hm2。其他管理措施同常規(guī)。

圖2 油菜覆膜種植方法Fig.2 Planting method of rapeseed with plastic film

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤溫度 分別于油菜播種后的136 d前后,選擇晴天采用曲管溫度計測定每個處理8:00—18:00的5、10、15、20、25 cm土層溫度,每2 h記錄1次讀數(shù)。

1.3.2 干物質(zhì) 分別于油菜播種后的136 d,每小區(qū)選取5株代表性植株,將根系洗凈后,105 ℃殺青30 min,80 ℃烘至恒重,測定每個處理的單株干物質(zhì)重。

1.3.3 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量 油菜收獲期時,每小區(qū)連續(xù)取10株代表性植株進(jìn)行室內(nèi)考種,包括株高、有效分枝部位、主序長、有效分枝數(shù)、有效角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重。每小區(qū)產(chǎn)量單獨收獲脫粒,測籽粒含水量后,折算成公頃產(chǎn)量。

1.3.4 品質(zhì) 品質(zhì)采用FOSS近紅外品質(zhì)分析儀(NIRSystem5000,FOSS) 測定。

1.4 氣象資料和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

降雨數(shù)據(jù)由位于試驗地附近的氣象站(距離試驗地約500 m)自動記錄。采用Microsoft Excel 2007分析數(shù)據(jù)和制作表格,用SPSS 17.0進(jìn)行方差分析,用LSD法檢驗處理間平均值的差異顯著性。在此次試驗過程中,由于播期9月20日和10月20日處理油菜出苗率低,影響群體密度,故未對這2個時期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期和覆膜對直播冬油菜田間土壤溫度的影響

從圖3可以看出,無論覆膜與否,0～10 cm土壤表層溫度受時間的影響波動較大,且8:00和10:00的溫度基本隨土層的增加而增加,其余時間的溫度隨土層增加呈先下降后上升趨勢。覆膜提高了9月30日、10月10日、10月30日和11月10日播期0～25 cm土層范圍內(nèi)的土壤日平均溫度,卻降低了11月20日播期的土壤日平均溫度。具體表現(xiàn)為:播期為9月30日時,覆膜的5、10、15、20和25 cm土層日平均溫度分別較不覆膜升高0.4、0.5、0.1、0.6和0.3 ℃;播期為10月10日時,升高0.2、0.1、0.7、0.8和0.1 ℃;播期為10月30日時,升高0.3、0.1、0.1、0.1 和0.3 ℃;播期為11月10日時,升高0.9、0.8、0.4、0.1和0.1 ℃;播期為11月20日時,降低1.8、0.6、0.9、1.0和1.1 ℃。說明,外界氣溫主要影響0～10 cm土壤表層溫度,而覆膜能夠提高0～25 cm土層的土壤溫度,且不同土層增溫效應(yīng)因外界氣溫不同而異。

圖3 覆膜對土壤溫度的影響Fig.3 Effect of mulching on soil temperature

2.2 播期和覆膜對直播冬油菜干物質(zhì)積累的影響

在油菜播種后的136 d對各播期干物質(zhì)量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),不覆膜條件下,9月30日油菜的干物質(zhì)量較10月30日、11月10日和11月20日顯著增加,增幅為33.08%、46.24%和60.56%(圖4)。10月10日油菜的干物質(zhì)量較11月10日和11月20日顯著增加,增幅為36.43%和49.79%。10月30日油菜的干物質(zhì)量較11月20日顯著增加,增幅為20.65%;覆膜條件下,9月30日油菜的干物質(zhì)量較11月10日和11月20日分別顯著增加,增幅為30.34%和37.80%。10月10日油菜的干物質(zhì)量較11月20日顯著增加,增幅為31.90%。9月30日、10月10日、10月30日、11月10日和11月20日覆膜較不覆膜油菜干物質(zhì)量分別增加,增幅為4.49%、7.21%、14.56%、17.24%和21.75%,但差異均不顯著。說明,無論覆膜與否,播期推遲較長顯著降低了油菜干物質(zhì)量,但覆膜能夠有效降低由于播期推遲造成的油菜干物質(zhì)量差異。同時,覆膜也能提高油菜干物質(zhì)量,且隨著播期推遲增加效果越明顯。

2.3 播期和覆膜對直播冬油菜農(nóng)藝性狀的影響

從表1可以看出,播期顯著影響油菜除每角粒數(shù)外的其他農(nóng)藝性狀,覆膜顯著影響油菜株高、有效分枝部位、主序長和有效角果數(shù),而兩者對農(nóng)藝性狀的交互作用不顯著。無論覆膜與否,油菜株高、有效分枝部位、主序長、有效分枝數(shù)和有效角果數(shù)均隨播期推遲呈下降趨勢,千粒重呈先上升后下降趨勢。對油菜株高和有效角果數(shù)而言,9月30日顯著高于10月30日、11月10日和11月20日,10月10日顯著高于11月10日和11月20日,10月30日顯著高于11月20日。對油菜有效分枝部位而言,9月30日和10月10日顯著高于10月30日、11月10日和11月20日;10月30日顯著高于11月20日。對主序長和千粒重而言,9月30日顯著高于11月20日。對油菜有效分枝數(shù)而言,僅覆膜條件下9月30日顯著高于10月30日、11月10日和11月20日。同一播期下,覆膜油菜平均株高、平均有效分枝部位、平均主序長和平均有效角果數(shù)較不覆膜分別提高了9.04%、12.55%、8.13%和5.74%。說明,播期推遲較長不利于油菜除每角粒數(shù)外其他農(nóng)藝性狀的形成,且覆膜能有效提高油菜株高、主序長和有效角果數(shù)。

表1 播期和覆膜對油菜農(nóng)藝性狀的影響Table 1 Effects of sowing date and film mulching on agronomic characters of rapeseed

不同字母表示處理間在0.05水平差異顯著,下同。Different letters indicate that there is significant difference between treatments at the level of 0.05,the same as below.圖4 播期和覆膜對油菜干物質(zhì)的影響Fig.4 Effects of sowing date and film mulching on dry matter of rapeseed

2.4 播期和覆膜對直播冬油菜產(chǎn)量的影響

對不同處理的油菜的產(chǎn)量分析(圖5)可知,同一播期下覆膜均有利于油菜產(chǎn)量的形成,9月30日、10月10日、10月30日、11月10日和11月20日覆膜油菜產(chǎn)量分別較不覆膜提高3.61%、3.96%、13.19%、19.44%和44.47%,其中11月20日產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平。說明覆膜對油菜產(chǎn)量的影響同對干物質(zhì)量的影響趨勢一致,隨播期推遲增產(chǎn)效果越明顯。無論覆膜與否,產(chǎn)量排序均為10月10日>9月30日>10月30日>11月10日>11月20日,且9月30日和10月10日產(chǎn)量均顯著高于10月30日、11月10日和11月20日,具體表現(xiàn)為:

圖5 播期和覆膜對油菜產(chǎn)量的影響Fig.5 Effects of sowing date and film mulching on rapeseed yield

9月30日平均產(chǎn)量較10月30日、11月10日和11月20日增加,增幅為44.88%、70.56%和131.70%;10月10日平均產(chǎn)量較10月30日、11月10日和11月20日增加,增幅為47.97%、74.19%和136.64%。

從圖6可以看出,油菜產(chǎn)量隨播期的延遲呈先上升后下降趨勢,且與播期呈顯著多項式關(guān)系,說明播期是決定油菜產(chǎn)量的主要因素,適當(dāng)延遲播期有利于油菜產(chǎn)量的形成,本試驗中油菜最適播期為10月10日。

圖6 播期與油菜產(chǎn)量的關(guān)系Fig.6 Relationship between sowing date and rapeseed yield

2.5 播期和覆膜對直播冬油菜品質(zhì)的影響

從表2可以看出,僅播期對油菜亞油酸、亞麻酸、芥酸、硫苷和含油量影響顯著,除亞油酸隨播期推遲而升高外,其余品質(zhì)指標(biāo)均呈下降趨勢。具體表現(xiàn)為:不覆膜條件下,11月20日油菜亞油酸較其他播期顯著增加,增幅為6.06%～10.63%,9月30日、10月10日和10月30日油菜亞麻酸較11月10日和11月20日顯著增加,增幅為6.42%～9.87%和6.55%～10.00%,9月30日和10月10日油菜芥酸較11月20日顯著增加,增幅為45.70%和44.26%,9月30日油菜硫苷較其他播期顯著增加,增幅為11.66%～28.13%,10月10日、10月30日油菜硫苷較11月20日顯著增加,增幅為14.74%、13.12%,9月30日油菜含油率較11月10日、11月20日顯著增加,增幅為4.58%、7.96%,10月10日、10月30日油菜含油率較11月20日顯著增加,增幅為6.09%、5.42%;覆膜條件下,僅9月30日油菜亞麻酸顯著高于11月20日。說明播期推遲能有效降低油菜亞麻酸、芥酸和硫苷含量,但同時也降低了油菜含油率,而覆膜有效降低了由于播期推遲造成的油菜品質(zhì)差異。

3 討 論

3.1 覆膜對直播冬油菜田間土壤溫度的影響

土壤溫度作為影響作物生長的重要環(huán)境因子之一,不僅直接調(diào)控作物生長發(fā)育,而且參與土壤中各種生物化學(xué)過程,是土壤熱狀況的綜合表征指標(biāo)[13-14]。前人研究表明,地膜覆蓋能減少地表熱量的散失,減緩地溫降速,增溫效果顯著。如侯賢清等[15]發(fā)現(xiàn),地膜覆蓋0～25 cm,平均耕層土壤溫度較不覆蓋顯著提高;侯慧芝等[16]表明,全膜微壟溝穴播和全膜覆土穴播0～25 cm土壤溫度在苗期分別比露地穴播提高2.8和2.5 ℃,而灌漿—成熟期分別降低1.4和0.9 ℃。本研究發(fā)現(xiàn),9月30日、10月10日、10月30日和11月10日覆膜0～25 cm土層的土壤溫度分別較不覆膜提高0.1～0.6、0.2～0.8、0.1～0.3和0.1～0.9 ℃,與前人研究結(jié)論相似。此外,本研究中11月20日覆膜較不覆膜土壤溫度降低0.6～1.8 ℃,可能與測量時油菜枝葉茂盛和土壤濕度較大有關(guān)[17]。

3.2 播期和覆膜對直播冬油菜干物質(zhì)積累的影響

隨播期推遲,油菜干物質(zhì)量呈下降趨勢[18],這與本研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn),覆膜能夠有效降低由于播期推遲造成的油菜干物質(zhì)量差異。地膜覆蓋可有效減少土壤水分的蒸發(fā),天旱保墑、雨后提墑也能使土壤保持適宜的溫度,使地溫下降減緩、適溫持續(xù)時間長[19-20]。當(dāng)播期相差過大時,勢必造成土壤溫濕度的差異過大,而覆膜能夠緩沖這種差異也被體現(xiàn)在油菜生長上。本研究也發(fā)現(xiàn),覆膜也能提高油菜干物質(zhì)量,這也與覆膜具有調(diào)溫抗旱的作用有關(guān)。此外,隨播期推遲,覆膜增加油菜干物質(zhì)量的效果越明顯,這是因為隨著播期的推遲,油菜的土壤生長環(huán)境更惡劣,而此時覆膜恰能削弱這種不利環(huán)境對油菜生長的影響,從而加大了油菜干物質(zhì)量的差異。

3.3 播期和覆膜對直播冬油菜農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

播期是影響作物產(chǎn)量高低的主要因素之一[21],而適宜播期因不同地區(qū)環(huán)境條件和作物品種等方面的不同而有所差異。張宇等[11]研究表明,揚州地區(qū)油菜毯狀苗最適播種期為9月15—25日,過早或過遲都不利于油菜產(chǎn)量的形成。然而楊澤鵬等[2]研究發(fā)現(xiàn),川中丘陵區(qū)油菜的適宜播期為9月下旬,此時油菜抗倒伏能力最強(qiáng)。本研究表明,9月30日以后播種,油菜株高、主序長、有效分枝數(shù)和有效角果數(shù)均下降,且推遲過長下降顯著,因此9月30日的產(chǎn)量顯著高于10月30日、11月10日和11月20日。說明,在西南旱地油菜栽培中,9月30日以后過長推遲播期不利于油菜產(chǎn)量的提高。然而,在本研究發(fā)現(xiàn),10月10日的千粒重高于9月30日,這也是10月10日油菜產(chǎn)量高于9月30日的原因。說明10月10日為西南地區(qū)油菜的最適播期。與楊澤鵬等[2]研究結(jié)果的差異可能是由于土壤類型的不同造成,楊澤鵬等[2]的試驗土壤類型為稻田土,其水分含量相對較大,易造成油菜倒伏,從而影響油菜產(chǎn)量。而本試驗為旱地紫色土,土壤水分較低,倒伏可能性大大降低,對油菜產(chǎn)量的影響也微乎其微,故在最適播期上存在較小差異。

覆膜也是提高作物產(chǎn)量的有效措施之一[22-23]。趙向田等[24]研究發(fā)現(xiàn),半膜平作、半膜壟作、全膜平作和全膜壟作較不覆膜平作均促進(jìn)了油菜個體發(fā)育,提高了油菜單株角果數(shù)、角粒數(shù)、產(chǎn)量和水分利用效率,其中以全膜壟作處理最為顯著,產(chǎn)量較不覆膜平作增加34.05%,水分利用效率提高30.83%。本研究也證明覆膜能有效提高油菜株高、主序長和有效角果數(shù),從而促進(jìn)油菜產(chǎn)量的形成,且增產(chǎn)效果隨播期推遲越明顯,這與覆膜對干物質(zhì)的影響原因相同。

3.4 播期和覆膜對直播冬油菜品質(zhì)的影響

本研究結(jié)果表明,覆膜并未對油菜品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響,這與王丹等[3]研究結(jié)果一致,膜側(cè)溝播技術(shù)雖然能降低油菜籽中硫甙含量,增加菜籽含油量和蛋白質(zhì)含量,但這種改善程度較小。錢鈞等[25]通過播期試驗表明,氣溫差是影響油菜籽粒品質(zhì)形成的關(guān)鍵因子。本研究結(jié)果表明,播期對油菜亞油酸、亞麻酸、芥酸、硫苷和含油量均影響顯著,播期推遲能有效降低油菜亞麻酸、芥酸和硫苷含量,但同時也降低了油菜含油率。這與李德富[26]在不同播期對油菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究中提出的播期推遲,籽粒含油量降低,蛋白質(zhì)含量會有所增加研究結(jié)果相近。

4 結(jié) 論

覆膜提高了0～25 cm土層的土壤溫度,也促進(jìn)了油菜干物質(zhì)和農(nóng)藝性狀(株高、主序長和有效角果數(shù))的形成,從而有效提升了油菜產(chǎn)量(3.61%～44.47%),且隨播期的推遲增產(chǎn)效果越明顯,播期推遲也有效降低了油菜亞麻酸、芥酸和硫苷含量。然而,播期推遲較長顯著降低了油菜干物質(zhì)量,不利于油菜農(nóng)藝性狀的形成,從而顯著降低了油菜產(chǎn)量,也降低了油菜含油率,但覆膜能有效降低由于播期推遲而造成油菜品質(zhì)的差異?？傊?在播期為10月10日的基礎(chǔ)上結(jié)合覆膜技術(shù)能保障茬口的順利銜接,且實現(xiàn)西南旱地冬油菜高產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。