郑本川,李浩杰,张锦芳,崔 成,蒋 俊,柴 靓,何 平,朱丽娟,黄友涛,周正鉴,蒋梁材
(1四川省农业科学院作物研究所,成都 610066;2粮油作物绿色种质创新与遗传改良四川省重点实验室,成都 610066;3四川省农业科学院农产品加工研究所,成都 610066)
四川是油菜种植大省,油菜单产和产量均位居全国前三。选育油蔬两用菜油品种是拓展油菜多功能开发利用、扩大油菜种植效益最有效的途径之一[1-4]。筛选出适合四川省平原区种植且综合生产效益高的油蔬两用甘蓝型油菜品种,研发相应的高产栽培技术,对于进一步提高四川油菜种植生产效益具有重要意义。
中国是油菜生产大国,同时也是消费大国。由于近年来油菜生产效益较低,农民种植积极性下降。部分地区油菜播种期受到不利天气的影响无法播种,导致油菜种植面积减少,植物油供需矛盾不断扩大。为了充分调动农民油菜生产种植积极性,开展油菜种植饲用[5]、花用[6]、蜜用[7]和菜用[3-4]等多功能开发利用成为油菜产业高质量发展的必由途径。油蔬两用甘蓝型油菜品种的选育,不仅满足消费者对菜薹的需求,同时对稳定油菜籽生产具有重要意义。研究表明,油蔬两用油菜栽培较单收菜籽生产效益更高[8-9]。目前,已经选育和筛选出的油蔬两用甘蓝型油菜品种有‘狮山菜薹’[3]、‘狮山2017’[4]、‘浙双72’[10]和‘宁油16’[11]等。研究者在油蔬两用油菜配套栽培技术研究方面做了大量工作。黎兰献等[12]研究表明,与不摘薹相比,油菜摘薹后菜籽平均产量增加了12.5%,总产值平均增加了124.1%。鲁剑巍等[13]研究表明,油菜摘薹后油菜籽产量没有显著变化,摘薹后追肥与不摘薹和摘薹后不施肥油菜籽产量分别增加了8.1%和9.2%。王淑芬[14]研究表明,早播或增加密度种植可以提高油蔬两用油菜菜薹和菜籽产量。在安徽黄山地区,9月26日播种22.5万株/hm2种植综合效应最好。相关研究表明,油蔬两用油菜摘薹最佳时期为薹高60 cm[15-16]。郑培土等[17]研究表明,随着摘薹次数的增加,油菜分枝降低,分枝数显著增加,千粒重显著降低,油菜籽产量降低,但菜薹产量显著增加,综合经济效益提高,并认为最理想的摘薹次数为2次。
目前,油蔬两用油菜品种筛选及配套高产高效栽培技术在重庆、湖北、湖南、安徽和江苏等地推广应用[11-12,18-21],但是适宜四川省平原区种植的油蔬两用油菜品种及相应配套栽培技术缺乏。本研究在前人研究基础上,结合四川省平原区气候条件,以4个自育油蔬两用甘蓝型油菜为材料,设置不同采摘次数,通过对不同品种和采摘次数下油菜薹和菜籽产量及品质比较分析,筛选适合四川省平原区种植且生产效益高的品种并研发相应高效栽培技术,以期为油菜生产多功能开发和提高四川油菜生产效益提供理论和技术支撑。
试验材料为四川省农业科学院作物研究所选育的抗病毒油蔬两用甘蓝型油菜新品系‘菜薹-1’(CT-1)、‘菜薹-2’(CT-2)、‘菘蓝油菜1号’(SLYC-1)和‘菘蓝油菜2号’(SLYC-2),以生产上大面积推广甘蓝型油用品种‘蓉油18’(RY-18)为对照。
试验采用两因素裂区试验设计,3次重复,主因素为品种,副因素为摘薹次数,分别为不摘薹(P0)、摘薹1次(P1)和摘薹2次(P2)。试验材料于2019—2020年度在四川省成都市新都区泰兴镇四川省农业科学院科技创新示范园区内种植。采用育苗移栽方式种植,育苗时间2019年9月15日,移栽时间2019年10月15日。每个处理移栽面积1.8 m2,长和宽分别为0.9 m和2 m,行距0.30 m,共4行,穴距0.25 m,每行8穴,每穴2株,移栽密度为26.68万株/hm2。摘薹时期在油菜抽薹60 cm后进行第1次采摘,采摘长度为15 cm;当油菜薹再次长到40 cm时进行第2次采摘,采摘长度为15 cm。底肥施有机肥1500 kg/hm2,复合肥(18-8-18)600 kg/hm2,于整地时一并施入,并旋耕入土,其他管理同一般大田。
油菜薹采摘后迅速测定小区油菜薹产量;每个小区选取均匀一致油菜薹8根进行单薹鲜重、单薹干重和薹粗等外观品质测定,同时选取部分油菜薹采用试剂盒法测定可溶性糖、纤维素、木质素和粗蛋白等营养品质,试剂盒购买于苏州科铭生物技术有限公司,测定方法详见http://www.cominbio.com。成熟期每个小区选取生长一致植株5株进行考种并测定小区产量,考种指标有株高、单株有效角果数、每果粒数、千粒重和单株产量等,指标测定参照郑本川等[22]的方法进行,油菜籽含油量和蛋白质含量用福斯NIRS 5000近红外品质分析仪进行测定。
根据菜薹和菜籽产量,按市场价进行理论生产效益分析。
所有数据以3个重复的平均值和标准误差表示。采用单因素方差分析比较不同处理间差异,Fisher-LSD方差分析用于显著性检验(P=0.05),数据分析和作图在Microsoft Excel 2010中进行。
不同品种间油菜薹品质和产量存在显著差异(图1)。参试品种中单薹鲜重最大的是SLYC-2(图1A);单薹干重最大的为CT-1,其次是SLYC-2(图1B);SLYC-1和SLYC-2薹粗显著高于其他品种(图1C);菜薹小区产量最高品种为SLYC-2(图1D);SLYC-2可溶性糖含量显著高于其他品种(图1E);油蔬两用油菜品种间纤维素含量没有显著差异,但均显著高于RY-18(图1F);SLYC-1和SLYC-2菜薹木质素含量显著高于其他品种(图1G);第1次采摘时油蔬两用甘蓝型油菜菜薹粗蛋白含量显著低于RY-18,第2次采摘时品种间粗蛋白含量无显著差异(图1H)。
采摘次数显著影响油菜薹品质和产量(图1)。与1次摘薹相比,2次摘薹显著降低了菜薹的外观品质和菜薹产量(图1A~D),单薹鲜重、单薹干重、薹粗和小区菜薹产量分别降低了89.1%~93.6%、82.5%~90.4%、52.0%~57.3%和64.5%~88%;可溶性糖含量显著增加15.7%~47.1%(图1E);纤维素含量(图1F)和木质素含量(图1G)显著降低,分别降低了4.6%~26.6%和5.1%~26.4%;2次采摘RY-18粗蛋白含量显著降低17.1%,其他品种无显著变化(图1G)。
图1 采摘次数对菜薹品质及产量的影响
不同参试品种油菜籽产量及产量性状间存在显著差异(图2)。不摘薹处理下(P0),株高最高品种为SLYC-2,单株有效角果数最多的品种为SLYC-1,每角果粒数最多、千粒重最大的品种为CT-2,单株产量和小区产量最高的品种为CT-1;摘薹1次处理下(P1),株高最高品种为SLYC-2,单株有效角果数最多品种为SLYC-1,每果粒数最多、千粒重最大和产量最高品种均为CT-2;摘薹2次处理下(P2),SLYC-2株高最高,RY-18单株有效角果数和产量均最高,CT-2每果粒数、千粒重均最高。
图2 采摘次数对油菜籽产量及产量性状的影响
采摘次数显著影响油蔬两用甘蓝型油菜品种株高、产量及产量构成性状(图2)。与不摘薹相比,摘薹显著降低了油蔬两用油菜株高,采摘次数间差异不显著(图2A);采摘1次单株有效角果数显著提高了25.0%~39.0%,但采摘2次单株有效角果数降低了1.3%~26.2%,其中CT-2和SLYC-1显著降低(图2B);采摘对除CT-2外的其他品种每果粒数和千粒重影响不显著(图2C~D);采摘1次显著提高了品种单株产量和小区产量,分别提高了23.3%~65.9%和23.3%~65.9%;采摘2次单株产量和小区产量则显著降低了15.8%~44.6%和15.8%~44.6%(图2E~F)。
参试品种中含油量最高的为CT-2,平均含油量48.1%;其次为RY-18,平均含油量45.1%(图3A)。蛋白质含量最高的品种为SLYC-1,平均含量为22.7%;其次为SLYC-2,平均含量22.1%(图3B)。采摘降低了油蔬两用油菜品种油菜籽含油量,平均降低了2.6%(图3A);但是,采摘增加了籽粒蛋白质含量,平均增加了1.1%(图3B)。
图3 采摘次数对油菜籽品质的影响
如表1所示,油蔬两用栽培下油菜的综合生产效益高于单收油菜籽生产效益,采摘2次综合生产效益高于采摘1次。采摘1次处理下,综合生产效益最高品种是SLYC-2,其次是CT-2。采摘2次处理下,综合生产效益最高的品种为SLYC-2,其次是CT-1。而在单收菜籽处理下,生产效益最高的为CT-1,其次为CT-2。
表1 不同品种生产效益比较 元/m2
SLYC-2的菜薹品质最佳、菜薹产量和综合生产效益最高,为适合四川省平原区种植的油蔬两用甘蓝型油菜品种。采摘次数显著油菜菜薹品质和产量。虽然有些品种表现出采摘2次具有更高的综合生产效益,但是油菜薹价格受市场波动影响较大,盲目追求产量会导致生产过剩,价格降低,经济效益降低。因此,笔者认为采摘1次是最佳生产方式,既不影响油菜籽产量,同时增收一季菜薹。研究结果为选育适合四川省平原区种植的油蔬两用甘蓝型油菜品种增加油菜综合生产效益提供了理论支撑。
油蔬两用甘蓝型油菜品种的选育拓展了油菜功能,提升了油菜价值链。油菜薹作为蔬菜时,具有较高的营养价值。研究表明,油菜薹的可溶性糖、维生素、Zn和Se等营养指标均优于白菜薹和红菜薹[9,23]。目前已经选育出的油蔬两用油菜品种有‘狮山2017’和‘狮山菜薹’等[3-4]。林宝刚等[23]研究表明,油蔬两用油菜品种籽粒和菜薹产量受生态区影响显著。因此,应根据不同生态区气候特征选育适合品种,主要是根据油菜薹的品质和产量进行选择[10-11]。但目前适合四川省种植的油蔬两用油菜品种缺乏。本研究以四川省农业科学院作物研究所自育新品系为材料初步筛选出了适合四川省平原区种植的油蔬两用油菜品种。本研究结果表明,SLYC-2的菜薹外观品质薹鲜重、薹粗等,营养指标可溶性糖含量,菜薹产量等均优于其他品种,其次是CT-2,表现出一定的生态适应性。
为进一步提高油蔬两用油菜种植效益,研究人员开展了不同形式的高产、高效栽培技术研究与示范[14-17,24]。本研究结果表明,摘薹对油蔬两用油菜菜薹和菜籽品质及产量产生了显著性影响。与1次摘薹相比,2次摘薹的单薹重和薹粗等外观品质显著降低,所以菜薹产量显著降低。2次摘薹显著提高了菜薹可溶性糖含量,同时显著降低了菜薹纤维素和木质素含量,所以2次薹的口感较1次薹口感更佳。与不摘薹相比,摘薹显著降低了株高,这与黄华磊等[16]和王淑芬等[8]研究结果一致,但与郑培土等[17]研究结果相反。摘薹1次显著提高了单株油菜籽和单位面积菜籽产量,而摘薹2次则显著降低,主要原因是采摘1次时解除植株顶端生产优势,促进一次分枝生长,同时有更多的光合产物分配流向分枝,从而显著增加了单株有效角果数。而摘薹2次时促进分枝数大幅度增加[17],过度采摘导致植株叶片光合减弱,光合产物分配不足单株有效角果数显著降低。这一结果与前人研究不尽相同[8,13,16-17],而产生这种差异的原因可能是品种特性、采摘时期(薹高)和气候差异等不同,需进行后续研究证实。本研究还表明,与不采摘相比,采摘后油菜籽含油量降低,不同品种间表现出一定差异。这一差异表现在,采摘导致油蔬两用油菜品种油菜籽含油量降低了2.6%,而油用品种‘蓉油19’显著降低了11.8%。
与单收油菜籽相比,油蔬两用油菜提高生产效益主要是通过增加采收一季菜薹。本研究中,不同品种表现出一定差异。油蔬两用油菜品种的综合生产效益均显著高于RY-18,综合生产效益最高的为SLYC-2,其次是CT-1和CT-2,最后是SLYC-1。采摘次数对油蔬两用油菜的综合生产效益影响不同。CT-1和CT-2表现为采摘1次综合生产效益最高,这与前人研究结果一致[17,25-26]。而SLYC-1和SLYC-2则表现为采摘2次综合生产效益最高。本研究中,效益增加的主要原因是SLYC-2的1次菜薹产量显著高于CT-1和CT-2。而SLYC-1则表现为2次采摘产量显著高于CT-1和CT-2。
本研究主要围绕采摘次数对油蔬两用油菜品种产量及品质影响展开,今后将根据四川省气候及地形条件,开展种植密度和氮肥施用量对油蔬两用油菜菜薹产量及品质等相关研究,以期为油蔬两用甘蓝型油菜全程机械化高产栽培提供理论和技术支撑。