【摘 要】
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针对我国油菜生产面临现有栽培技术与资源配置互作潜力挖掘不充分,资源利用率低、投入高、效益低等问题,研究不同栽培措施下油菜温、光、水、肥资源利用效率变化规律以及响应机制。本研究于2018-2021三年度在华中农业大学试验田设置了三个单因素试验:供试品种选用华油杂62(常规高产)和华油杂158(优质高油)两个油菜品种,设计三个播期梯度S1(早播9月20日)、S2(适播10月1日)、S3(晚播10月10
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“大田油料作物优质轻简高效栽培技术集成与示范”(2018YFD1000900); 湖北省产业技术体系;
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针对我国油菜生产面临现有栽培技术与资源配置互作潜力挖掘不充分,资源利用率低、投入高、效益低等问题,研究不同栽培措施下油菜温、光、水、肥资源利用效率变化规律以及响应机制。本研究于2018-2021三年度在华中农业大学试验田设置了三个单因素试验:供试品种选用华油杂62(常规高产)和华油杂158(优质高油)两个油菜品种,设计三个播期梯度S1(早播9月20日)、S2(适播10月1日)、S3(晚播10月10日);三个氮肥梯度N1(低氮120kg hm-2)、N2(适氮240kg hm-2、N3(高氮360kg hm-2);三个密度梯度D1(低密30×10~4株hm-2)、D2(适密45×10~4株hm-2)、D3(高密60×10~4株hm-2),测定产量及其构成,品质形成,温、光、水、肥资源利用效率,地下部的根系构型,生长激素、氮代谢酶及地上部的冠层结构、光合特性及C、N代谢相关酶活性等。解析不同栽培模式下资源利用差异形成机制及差异形成对油菜产量和品质的影响,为油菜资源高效利用提供理论基础,优化油菜种植模式,最终实现油菜资源高效利用和丰产优质,本实验主要研究结果如下:(1)三个试验中,适时播种(S2)、增施氮肥(N3)、提高种植密度(D3)均有利于提高油菜光、温、水、肥资源的吸收利用并实现产量和产油量的提升。其中S2对比S1、S3分别增产3.6%-12.3%、23.1%-38.3%,N3对比N2、N1分别增产9.5%-37.8%、27.1%-49.2%,D3对比D1、D2分别增产10.8%-18.3%,3.8%-8.7%。相关性分析结果表明,播期、施氮量和种植密度的改变分别通过影响油菜积温生产效率、光能利用效率和氮肥利用效率,达到对油菜产量和品质的调控作用。(2)推迟播期对油菜产量和品质影响较大,播期推迟,油菜生育期缩短,有效积温、有效积温利用率逐渐下降,油菜苗期根系生长相关激素IAA、ABA含量下降,SA、CTK含量先升后降,而由于S1播种期内降雨量较大,ABA的合成增多,导致侧根发生多但短,主根下扎不够深,从薹期开始根系表型及氮代谢酶活性均表现为S2>S1>S3。对地上部的影响主要体现在叶片上,S2对比S1和S3,叶片碳氮代谢酶:Ru BP羧化酶、FBP、SPS及GS、GOGAT酶活性上升,叶片碳氮代谢水平提高,糖类物质和蛋白质大量合成,促进叶片的生长。S2条件下薹期至角果期冠层截光率、叶面积指数及叶片光合性能均高于S1和S3,叶片中更多的光合产物通过一系列的转化运输到籽粒中,促进了单株角果数、每角粒数及单株产量的增长,最终提高了产量。S2处理中叶片中葡萄糖含量显著高于早晚播,植株内积温的累积有利于叶片中葡萄糖的合成,促进籽粒脂质代谢,提高籽粒的含油率。因此,适时播种(S2)能够使油菜充分利用温、光资源,提高全生育期积温生产效率,对油菜产量的提高和品质的优化有积极作用。(3)增施氮肥对油菜地上部及地下部均有一定的影响。增施氮肥,根系生长相关激素IAA、SA含量增加,ABA、CTK含量下降,促进侧根发生,抑制主根的生长;同时根系氮代谢相关酶NR、GOGAT活性升高,根系伤流量及其氨基酸和可溶性糖含量均增加,促进蛋白质的合成转运,植株各部位氮素含量均升高。根系的吸收能力增强对地上部有很大的正反馈作用,植株拥有更多的叶片数和更大的光合叶面积,提高了光能利用效率,更多的光能截获还增强了叶片碳代谢相关酶Ru BP羧化酶、FBP酶及氮代谢相关酶GS、GOGAT酶的活性,提高了叶绿素含量和光合速率,光合产物增加。光能利用率提升有助于‘源’增加的同时促进‘库’的增大,油菜角果层厚度、单株角果数、千粒重显著增加,籽粒产量提高,但过多的光能吸收抑制了油菜角果和叶片的SPS酶活性,种子含油率下降。但产量的提升远远弥补了含油率降低带来的产油量损失,因此,在适宜油菜生长的范围内增施氮肥,提高植株的光能利用率,有利于油菜的增产增效。(4)增加密度对油菜地上部及地下部均有一定的影响。增加密度扩大了群体根系表型的空间结构,SA含量增加,氮代谢相关酶NR、GS活性上升,根系伤流量和氨基酸含量随之上升,从而促进了根系对土壤养分的吸收和转运,氮肥利用效率增加。增加密度后,叶片GS、GOGAT酶活性上升,促进了氮素营养的吸收转化,提高了油菜各部位氮素含量,进一步提升了油菜氮肥利用效率。群体结构优化带来的提升作用远远高于密植给个体带来的负面影响,群体叶片数、LAI和冠层截光率的增加,在促进‘源’提升的同时提高了‘库’容量,群体角果数增加后,产量增加。氮肥利用效率的提高增加了籽粒可溶性蛋白的含量,对油体的形成不利从而降低了籽粒的含油率,但实际产量的提高大大增加了单位面积产油量,因此,适当提高种植密度来提高油菜氮肥利用效率,达到油菜产量和品质的同步提升大有作为。
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