越冬期覆膜對甘藍(lán)型冬油菜生長及產(chǎn)量的影響

曹金華 張書芬 朱家成 何俊平 蔡東芳 王建平 文雁成 趙磊 王東國 劉奕孜

摘要： 以17個甘藍(lán)型冬油菜（Brassica napus L.）品種（系）為試驗材料，研究覆膜越冬處理和自然越冬處理的油菜生理特征及產(chǎn)量變化規(guī)律。結(jié)果表明，自然越冬處理的各品種（系）油菜全部發(fā)生不同程度的凍害，品種（系）間凍害指數(shù)和越冬率差異顯著，苗期SPAD值與凍害指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。覆膜越冬處理可使油菜越冬期生長溫度保持在7 ℃以上，比自然越冬處理提高5.1～11.6 ℃，油菜生育期縮短2～6 d。各品種（系）油菜越冬期覆膜增產(chǎn)效果顯著，平均產(chǎn)量達(dá)3 647.71 kg/hm2，增產(chǎn)幅度為5.2%～112.1%，主要是通過提高單株角果數(shù)，尤其是分枝角果數(shù)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。17個油菜品種（系）中，V2的抗寒性僅次于對照V17，產(chǎn)量也較高。此結(jié)果為黃淮區(qū)域甘藍(lán)型冬油菜高產(chǎn)栽培和抗寒品種選育提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 油菜；覆膜；生理特征；經(jīng)濟(jì)性狀；產(chǎn)量

中圖分類號： S565.5?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A?? 文章編號： 1000-4440（2023）07-1492-09

Effects of film mulching on the growth and yield of rapeseed （Brassica napus L.） in overwintering period

CAO Jin-hua， ZHANG Shu-fen， ZHU Jia-cheng， HE Jun-ping， CAI Dong-fang， WANG Jian-ping， WEN Yan-cheng， ZHAO Lei， WANG Dong-guo， LIU Yi-zi

（Institute of Industrial Crops of Henan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Oilseed Crops in Huang huaihai Plain of Ministry of Agriculture/Henan Provincial Key Laboratory for Oil Crops Improvement， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： The physiological characteristics and yield changes of rapeseed under plastic film mulching and natural overwintering treatments were studied by using 17 winter rapeseed varieties （lines） as experimental materials. The results showed that all varieties （lines） of rapeseed under natural overwintering treatment experienced varying degrees of frost damage， and there were significant differences in frost damage index and overwintering rate between varieties （lines）. The SPAD value during the seedling stage was significantly negatively correlated with the frost damage index. Mulching plastic film during overwintering could maintain the growth temperature of rapeseed above 7 ℃， which was 5.1-11.6 ℃ higher than that of natural overwintering treatment， and the growth period of rapeseed was shortened by 2-6 days. The yield increase of various varieties （lines） of rapeseed under the treatment of plastic film mulching during the overwintering period was significant， with an average yield of 3 647.71 kg/hm2， and the yield increase ranged from 5.2% to 112.1%. The main approach to increase yield was to increase the number of pods per plant， especially the number of branched pods. Among the 17 rapeseed varieties （lines）， the cold resistance of V2 was second only to the control V17， and the yield was also higher. The results provide a theoretical basis for high-yield cultivation and cold resistant varieties breeding of winter rapeseed in Huanghuai region.

Key words： Brassica napus L.；film mulching；physiological characteristics；economic traits；yield

油菜是中國第一大油料作物，在中國分布最廣、播種面積最大［1］，是國產(chǎn)植物油的第一大原料。中國植物油年均消費(fèi)總量約3.5×107 t，國產(chǎn)油料供需缺口與日俱增［2］。近年，全國極端低溫天氣頻發(fā)，相比長江流域，黃淮區(qū)域發(fā)生低溫凍害更加頻繁，對油菜生產(chǎn)影響很大，低溫凍害是影響該區(qū)域冬油菜產(chǎn)量的主要因素之一［3-5］。因此，開展抗寒栽培技術(shù)研究和篩選抗寒油菜品種對冬油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

據(jù)報道，油菜越冬期間覆蓋處理可以保溫增墑，減輕凍害，提高越冬成活率，縮短生育期，提高產(chǎn)量。覆蓋方式有土覆蓋、農(nóng)家肥覆蓋、秸稈覆蓋、地膜覆蓋、土肥混合覆蓋等，其中地膜覆蓋的效果最好[3，5-8]。地膜覆蓋處理可以保蓄土壤水分，提高水分利用效率，是一項旱作增產(chǎn)技術(shù)。同時，該技術(shù)還能提高土壤溫度，最大限度減少氮肥施用，改善作物生長環(huán)境，提高作物產(chǎn)量[9-28]。覆膜栽培已被廣泛應(yīng)用于油菜[3，6，14，29-35]、小麥[8，30]、玉米[12，32]等農(nóng)作物的栽培。孫萬倉等[3]發(fā)現(xiàn)，油菜越冬期覆膜處理能夠提高油菜越冬率、縮短生育期、改善植株經(jīng)濟(jì)性狀，增產(chǎn)效果顯著，比裸地栽培增產(chǎn)30%，油菜籽含油率提高1.1%。王靜等[8]研究結(jié)果表明，多年覆膜處理能夠改善冬小麥-油菜輪作地土壤水熱環(huán)境和微生物活性，提高作物產(chǎn)量，使冬小麥產(chǎn)量比露地穴播增加30.44%，油菜產(chǎn)量增加21.36%，而且增產(chǎn)效應(yīng)在降雨量少的年份較為明顯。張俊鵬等[12]認(rèn)為，覆膜處理能夠抑制水分蒸發(fā)，保溫增溫效應(yīng)明顯，夏玉米的灌漿速率、產(chǎn)量和水分利用效率提高。覆膜處理能夠保持作物生長環(huán)境的溫度適宜，有利于提高光合速率，促進(jìn)植株生長發(fā)育。

以往有關(guān)油菜覆膜處理的研究多集中于地膜覆蓋于土壤表面[13-14]，搭建塑膜小拱棚對油菜生長生理特征參數(shù)及產(chǎn)量的影響鮮見報道。且前人研究油菜覆膜的增產(chǎn)效應(yīng)多采用1個品種進(jìn)行試驗，本試驗著重研究了膜覆處理對不同甘藍(lán)型油菜品種（品系）生長發(fā)育進(jìn)程及產(chǎn)量的影響，探討不同油菜品種（系）在覆膜越冬處理下的生理特性、經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量間的差異，旨在為黃淮區(qū)域油菜生產(chǎn)提供安全越冬參考，也為油菜抗凍高產(chǎn)品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的甘藍(lán)型冬油菜新品系16個和國審品種秦優(yōu)7號，共17個品種（系），分別用V1、V2、V3……V16和V17表示，其中以大面積推廣應(yīng)用品種秦優(yōu)7號（V17）作為對照品種。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018-2019年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進(jìn)行，前茬為玉米，試驗地土壤類型為壤土，肥力均勻。播種前五點(diǎn)取樣測定0～20 cm耕層土壤肥力，土壤有機(jī)質(zhì)含量為11.87 g/kg，全氮含量為0.79 g/kg，堿解氮含量為67.82 mg/kg，速效磷含量為34.95 mg/kg，速效鉀含量為204.67 mg/kg，土壤pH值為8.07。設(shè)置覆膜越冬和自然越冬（CK）兩個處理，采取裂區(qū)設(shè)計，行距0.33 m，小區(qū)面積6 m2，試驗設(shè)計3次重復(fù)。在2018年12月15日-2019年3月14日搭建塑膜小拱棚，覆蓋油菜植株和土壤，自然越冬處理作為對照不進(jìn)行覆膜處理，分別在兩個處理區(qū)油菜植株上方60 cm處掛置5個溫濕度計監(jiān)測大氣溫濕度變化。覆膜處理從冬前日平均氣溫連續(xù)5 d在5 ℃以下時開始，至冬后日平均氣溫連續(xù)5 d在5 ℃以上時結(jié)束，處理結(jié)束后揭開塑膜，去掉小拱棚。試驗采取開溝條直播方式種植，油菜出苗后及時間苗，5～6葉期定苗，保持油菜密度為每1 hm23.75×105株。各小區(qū)純氮用量180 kg/hm2，以尿素為氮源，基肥∶苗肥為7∶3；純磷用量75 kg/hm2，以過磷酸鈣為磷源；純鉀用量120 kg/hm2，以氯化鉀為鉀源；硼砂用量為7.5 kg/hm2。磷、鉀、硼肥均作基肥施用，其他田間管理同當(dāng)?shù)卮筇锍Ｒ?guī)方法。

1.3 測定項目與方法

油菜越冬期田間小氣候的溫、濕度：覆膜后，每天14：00記錄各處理油菜越冬期田間小氣候的溫、濕度，計算連續(xù)10 d的溫、濕度平均值。

凍害：每小區(qū)隨機(jī)調(diào)查50株，在融雪或嚴(yán)重霜凍解除后3～5 d調(diào)查[5，15]，計算凍害植株百分率和凍害指數(shù)。

生理指標(biāo)：油菜蕾臺期和開花期，分別測定功能葉片SPAD值、葉面積指數(shù)。葉片SPAD值使用SPAD-502型便攜式葉綠素測定儀，測定時每小區(qū)選取有代表性植株5株，測定每株的同一葉位功能葉片上中下3個部位的葉綠素含量，取平均值。葉面積指數(shù)（LAI）測定使用SunScan植物冠層分析儀，每小區(qū)選3個點(diǎn)分別測定數(shù)據(jù)，取平均值。

經(jīng)濟(jì)性狀：油菜黃熟期，每小區(qū)選取有代表性的油菜植株10株，考察經(jīng)濟(jì)性狀，主要調(diào)查油菜株高、一次有效分枝數(shù)、單株有效角果數(shù)、每角粒數(shù)、千粒質(zhì)量等。按小區(qū)單收單打，曬干揚(yáng)凈后稱質(zhì)量計產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2010和SPSS23.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜各品種（系）的凍害發(fā)生情況

田間調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，覆膜越冬處理的油菜未發(fā)生凍害，無死苗現(xiàn)象，故表1只列出了油菜自然越冬處理的凍害發(fā)生情況。自然越冬條件下各品種（系）間的抗寒能力差異較大（表1）。不同品種（系）間凍害指數(shù)和越冬存活率差異顯著。V1和V2的凍害指數(shù)較低，越冬存活率為100%，比較耐受低溫，抗寒性較強(qiáng)。V10的凍害指數(shù)最高，越冬存活率最低，可見這個品系對低溫較敏感，抗寒性差，易發(fā)生凍害。

2.2 覆膜越冬處理對油菜越冬期田間小氣候溫、濕度的影響

與自然越冬相比，越冬期覆膜處理對油菜田間小氣候溫、濕度影響較大（表2）。覆膜越冬處理的油菜在越冬期田間小氣候溫度在各個時間段均能穩(wěn)定保持在7 ℃以上，比自然越冬處理提高5.1～11.6 ℃，兩種處理溫度差值最小在1月上中旬，最大在3月上中旬。覆膜越冬處理的油菜田間小氣候濕度均保持在50%左右，溫、濕度較為適宜，油菜生長健壯，無凍害發(fā)生。

2.3 覆膜處理對油菜SPAD值的影響

由表3可知，在蕾薹期，同一品種覆膜越冬處理的油菜SPAD值低于自然越冬處理；而在開花期，同一品種覆膜越冬處理油菜SPAD值高于自然越冬處理。同一品種，覆膜越冬處理的油菜SPAD值開花期高于蕾薹期；而自然越冬處理的油菜SPAD值則是蕾薹期高于開花期。相關(guān)性分析結(jié)果表明，自然越冬條件下，油菜苗期SPAD值與凍害指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，苗期SPAD值越高，凍害指數(shù)越低，油菜抗寒性強(qiáng)。

2.4 覆膜越冬處理對葉面積指數(shù)的影響

不同處理的不同品種（系）油菜的葉面積指數(shù)存在一定差異（表4），主要表現(xiàn)在蕾薹期。覆膜越冬處理的不同油菜品種（系）蕾薹期葉面積指數(shù)平均為5.5，而自然越冬處理平均為4.1，可以看出，覆膜越冬處理的油菜蕾薹期群體生長狀況較好，對光能的利用率較高，不需要經(jīng)過冬后返青階段，有利于促進(jìn)分枝生長及幼蕾發(fā)育，為最終產(chǎn)量形成奠定基礎(chǔ)。而到了開花期，兩種處理的葉面積指數(shù)表現(xiàn)為自然越冬處理略高于覆膜越冬處理。從蕾薹期到開花期，自然越冬處理的油菜葉面積指數(shù)呈增加的趨勢，這可能是因為自然越冬處理的油菜遭受了不同程度的凍害，葉面積指數(shù)大幅度降低，冬后需要經(jīng)過一個返青階段，長出新葉，植株形態(tài)逐漸建成，葉面積指數(shù)逐漸增大。

2.5 覆膜越冬處理對生育期的影響

由表5可知，與自然越冬相比，不同油菜品種覆膜越冬處理的生育期均縮短，生育進(jìn)程加快，蕾薹期提前12～19 d，成熟期提前2～6 d，生育期最多可提前6 d（V10）。可以看出，油菜覆膜越冬處理的生長發(fā)育明顯加快，提早成熟。

2.6 覆膜越冬條件下，油菜成熟期植株性狀的變異系數(shù)

覆膜越冬處理對油菜成熟期植株各性狀影響程度各不相同。由表6可見，與自然越冬處理相比，覆膜越冬處理的各品種油菜成熟期的株高、分枝部位、一次有效分枝數(shù)、分枝角果數(shù)、單株角果數(shù)、千粒質(zhì)量和單株產(chǎn)量均顯著增高；而覆膜越冬處理的各品種油菜的主花序長度、主花序角果數(shù)、主花序結(jié)角密度、角果長度及每角粒數(shù)均顯著降低。自然越冬處理的油菜變異系數(shù)達(dá)10%以上的性狀由大到小為，分枝角果數(shù)＞單株產(chǎn)量＞單株角果數(shù)＞一次有效分枝數(shù)，說明這幾個性狀受栽培環(huán)境影響較大；而株高、主花序長度、角果長、每角粒數(shù)和千粒質(zhì)量這幾個性狀的變異系數(shù)較小，遺傳力較大。覆膜越冬處理的油菜變異系數(shù)較大的性狀由大到小為，單株產(chǎn)量＞主花序長度＞主花序結(jié)角密度＞一次有效分枝數(shù)=每角粒數(shù)＞主花序角果數(shù)，變異系數(shù)為6.4%～10.8%，說明覆膜越冬處理的油菜植株這幾個性狀受栽培環(huán)境影響較大。覆膜越冬處理的油菜平均單株角果數(shù)達(dá)404.0個，比自然越冬處理增加42.4%。與自然越冬處理相比，覆膜越冬處理的油菜增產(chǎn)的原因主要是單株角果數(shù)顯著增多，尤其是分枝角果數(shù)增加顯著。

2.7 油菜覆膜越冬對產(chǎn)量的影響

各油菜品種覆膜越冬處理的增產(chǎn)效果顯著，平均產(chǎn)量為3 647.71 kg/hm2，比自然越冬處理油菜的平均產(chǎn)量提高38.2%（表7）。同一處理下V1～V16產(chǎn)量均低于V17，自然越冬處理和覆膜越冬處理的V17產(chǎn)量均為最高，其次為V2和V4。自然越冬處理的油菜品種中，V10的產(chǎn)量最低，但是覆膜越冬處理后產(chǎn)量提升顯著，增產(chǎn)潛力最大，該品種易受凍害且越冬存活率低，抗寒性較差?？梢?，低溫凍害極大程度上限制了該區(qū)域冬油菜的產(chǎn)量。

3 結(jié)論與討論

3.1 覆膜越冬處理對冬油菜越冬期田間小氣候溫度的影響

覆膜處理能夠改善作物的生長環(huán)境，對植株生長起到一定的促進(jìn)作用。有研究結(jié)果表明，土壤溫度每變化1 ℃就會對作物生長產(chǎn)生明顯的影響[16]。覆膜處理具有顯著增溫和保溫作用[17-18]，但增溫程度與季節(jié)等有一定關(guān)系，一般在氣溫偏冷的環(huán)境中，覆膜處理的作物增產(chǎn)更加明顯[19]。本研究結(jié)果表明，覆膜越冬處理可使油菜越冬期生長溫度保持在7 ℃以上，比自然越冬處理油菜生長溫度提高5.1～11.6 ℃，這與前人研究結(jié)果一致。北方冬油菜越冬期覆膜對土壤有增溫作用，可以調(diào)節(jié)土壤溫度，在外界氣溫較低時，提高地面溫度對冬油菜生長起到較大的促進(jìn)作用，有利于植株根系建成及功能發(fā)揮，能夠提高冬油菜的越冬率，減輕凍害，為高產(chǎn)植株群體的建成提供有利條件。

3.2 越冬期覆膜對油菜生育期的影響

覆膜越冬處理具有增溫保墑作用，能顯著縮短油菜生育期，使油菜提早成熟，有研究結(jié)果表明，油菜覆膜越冬栽培可縮短生育期 6～11 d[20]。強(qiáng)光超等[21]研究覆膜越冬處理對油菜生育期的影響，結(jié)果表明覆膜處理可使油菜成熟期提前3～4 d，生育期縮短4 d左右。與自然越冬相比，冬油菜越冬期覆膜栽培的增溫保墑效果顯著，覆膜越冬處理使油菜生育期提早3 d 左右，且經(jīng)濟(jì)性狀也有不同程度的改善，晚播油菜覆膜越冬處理能保證冬油菜的產(chǎn)量，與不覆膜越冬處理相比，油菜增產(chǎn)35.3%[22]。本研究結(jié)果表明，覆膜越冬處理的不同品種（系）油菜的生育期均有不同程度縮短，與自然越冬處理相比，油菜越冬期覆膜能夠提早生育期2～6 d，這與前人研究結(jié)果一致。油菜覆膜越冬后，有利于提高耕層土壤溫度和生長環(huán)境溫度[23]，蓄積熱量，縮小日溫差，增加耕層土壤含水量[24]，改善油菜返青期耕層水溫條件，大幅度提高微生物活性[25-26]，使植株生長健壯，抗逆性增強(qiáng)[27]。

3.3 越冬期覆膜對油菜產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

北方冬油菜越冬期覆膜處理能夠有效減輕低溫凍害，保證冬油菜安全越冬，有利于提高油菜產(chǎn)量。曾有報道，油菜越冬期覆膜栽培的增產(chǎn)效果較好，越冬期覆膜處理的油菜產(chǎn)量極顯著高于對照[20-21，28]，在陜西省的不同地區(qū)，越冬期覆膜處理的油菜比露地栽培的油菜增產(chǎn)45.0%～57.2%[29]。谷曉博等［6］的研究結(jié)果表明，越冬期覆膜處理的冬油菜產(chǎn)量比對照增加45.5%～46.7%。本研究結(jié)果表明，不同油菜品種越冬期覆膜處理，可以使油菜越冬不受凍害，有利于充分發(fā)揮品種自身的增產(chǎn)潛力，油菜產(chǎn)量均有不同幅度的提高，平均增產(chǎn)40.14%。油菜覆膜越冬處理的增產(chǎn)效果與前人研究結(jié)果一致。覆膜的增產(chǎn)作用不僅表現(xiàn)在油菜上，而且在冬小麥[8，30]、水稻[31]、玉米[32]及大豆[33]等作物上也得到了驗證。覆膜越冬處理能夠顯著增加油菜單株角果數(shù)[6，14]，本研究結(jié)論與此相同。大量研究結(jié)果表明，覆膜的增溫效應(yīng)主要表現(xiàn)在作物的生長早期［34］，而油菜有效角果數(shù)的決定時期主要是在現(xiàn)蕾以前，該時期生物量越大，角果數(shù)越多［35］。本研究中越冬期覆膜保溫使冬油菜越冬期免遭低溫為害，有利于油菜生物量增加，從而使覆膜越冬處理的單株角果數(shù)顯著增加，尤其是分枝角果數(shù)增加顯著。油菜越冬期覆膜栽培的增產(chǎn)效應(yīng)之一是使土壤的溫、濕度改變，土壤微生物活動增強(qiáng)，土壤的理化性質(zhì)得到了改善，促進(jìn)了植株根系發(fā)育。曾德才等[36]研究結(jié)果表明越冬期覆膜能夠使油菜植株根系發(fā)達(dá)，生長健壯。

3.4 抗凍高產(chǎn)油菜品種選育

近年來，適合種植冬油菜的地區(qū)冬季土地撂荒嚴(yán)重，油菜種植面積呈下降趨勢。2021年底，中央農(nóng)村工作會議提出“擴(kuò)種大豆和油料生產(chǎn)”，因此促進(jìn)油菜生產(chǎn)，要通過多措并施擴(kuò)大油菜種植面積、提高油菜產(chǎn)量。中國黃淮區(qū)域及其以北地區(qū)，有大量的冬閑田，因地制宜選擇抗寒油菜品種對北方冬閑田擴(kuò)種油菜尤為重要，只有抗凍性強(qiáng)的品種才能夠適應(yīng)該區(qū)域的自然環(huán)境和生態(tài)條件。本研究中V2比較耐受低溫，抗寒性較強(qiáng)，農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀好，自然越冬和覆膜越冬處理的產(chǎn)量均較高，可以適應(yīng)北方寒冷氣候，可作為抗寒品種選育。覆膜越冬處理的V10產(chǎn)量較好，但自然越冬處理的產(chǎn)量較差，說明V10易受凍害，越冬存活率低，抗寒性差。另外，還有V14 和V15均是高產(chǎn)但抗寒性差、不耐凍的油菜品系，不適宜在北方寒冷區(qū)域種植，低溫凍害是影響發(fā)揮產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵因素。本研究結(jié)果可為黃淮區(qū)域甘藍(lán)型油菜生產(chǎn)及抗凍高產(chǎn)品種選育提供理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)甘藍(lán)型油菜種植北移以充分利用北方冬閑田的目標(biāo)，最大限度擴(kuò)大油菜種植面積，對推動油菜產(chǎn)業(yè)新的綠色革命、保障國民“油瓶子”安全、助力鄉(xiāng)村振興具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

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（責(zé)任編輯：成紓寒）