中国农业科学 ›› 2020, Vol. 53 ›› Issue (20): 4164-4176.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.20.006
曹小东1(),刘自刚1(
),米文博1,徐春梅1,邹娅1,徐明霞1,郑国强1,方新玲1,崔小茹2,董小云1,米超1,陈其鲜2
收稿日期:
2020-01-13
接受日期:
2020-05-06
出版日期:
2020-10-16
发布日期:
2020-10-26
通讯作者:
刘自刚
作者简介:
曹小东,E-mail: 基金资助:
CAO XiaoDong1(),LIU ZiGang1(
),MI WenBo1,XU ChunMei1,ZOU Ya1,XU MingXia1,ZHENG GuoQiang1,FANG XinLing1,CUI XiaoRu2,DONG XiaoYun1,MI Chao1,CHEN QiXian2
Received:
2020-01-13
Accepted:
2020-05-06
Online:
2020-10-16
Published:
2020-10-26
Contact:
ZiGang LIU
摘要:
【目的】探讨育成强抗寒新品种/系在高海拔高纬度种植的生态适应性和甘蓝型冬油菜北移的可行性,实现劣质低效白菜型冬油菜品种替代、农田生态改善和产业提升。【方法】以新育成的10个强抗寒甘蓝型冬油菜品系为材料,选择甘蓝型冬油菜原种植区和典型北移生态区为试点,研究了甘蓝型冬油菜强抗寒品种在高纬度、高海拔冷凉区越冬,其生育期、产量、品质、株型等性状的变化。【结果】在原种植区(天水)甘蓝型冬油菜均能安全越冬,北移种植后甘蓝型冬油菜越冬率明显降低。对照品种(甘杂1号)在北移区(白银、定西)种植不能正常越冬;10个强抗寒品种在白银试点均能安全越冬,其越冬率在81%—94%之间;在定西试点越冬率在51%—88%之间,其中6个强抗寒品系可在定西安全越冬(≥75%)。甘蓝型冬油菜北移后生育期延长52—70 d;北移至白银,强抗寒品系产量变幅在-11.05%—44.67%,产量最高达5 170.80 kg·hm-2,定西试点各参试品系产量均明显降低,产量最高为3 392.85 kg·hm-2。北移种植后参试品种株高、分枝部位降低,二次分枝增加,株型变差;全株角果数降低,角粒数、千粒重增加,角粒性状变优。北移后甘蓝型冬油菜含油量、硫苷含量降低,芥酸含量增加。参试品系/种中1个为双低优质强抗寒品系(16NS20H1),1个为低芥酸抗寒品种(甘杂1号)。相关性分析表明,越冬率、产量、株高、分枝部位、主花序长度、含油量、硫苷含量与海拔、纬度显著负相关,与年平均温度、年降水量、无霜期天数、最冷月温度显著正相关;而生育期、二次分枝变化相反。在北移区甘蓝型冬油菜抗倒伏性显著优于白菜型。【结论】育成的强抗寒甘蓝型冬油菜新品系抗寒性比对照(甘杂1号)明显增强,可以在北纬36°12′、海拔2 248 m的地区安全越冬;可通过选择高产优质强抗寒甘蓝型冬油菜品系,提升北方强冬性区冬油菜产量水平和品质营养价值。
曹小东,刘自刚,米文博,徐春梅,邹娅,徐明霞,郑国强,方新玲,崔小茹,董小云,米超,陈其鲜. 甘蓝型冬油菜北移种植的适应性分析[J]. 中国农业科学, 2020, 53(20): 4164-4176.
CAO XiaoDong,LIU ZiGang,MI WenBo,XU ChunMei,ZOU Ya,XU MingXia,ZHENG GuoQiang,FANG XinLing,CUI XiaoRu,DONG XiaoYun,MI Chao,CHEN QiXian. Analysis on the Adaptability of Northward Planting of Brassica napus[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(20): 4164-4176.
表1
参试材料及类型"
序号 | 品系Line | 类型 Type | 序号 | 品系Line | 类型 Type | |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 16NS20H1 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 11 | 甘杂1号(CK)Ganza 1(CK) | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | |
2 | 16NTS304H1 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 12 | 15PW16 | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
3 | 16NTS312-2-1 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 13 | 15QX11W | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
4 | 16NTS312-2-2 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 14 | 16QDX15 | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
5 | 16NTS312-2-6 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 15 | 16QX367HX | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
6 | 16NTS312-2-7 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 16 | 16RMC 4H | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
7 | 16NTS312-2-8 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 17 | 17RLX1-2 | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
8 | 16NTS312-2-9 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 18 | 17RLX2-38 | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
9 | 18NTS309 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 19 | 天油4号 Tianyou 4 | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | |
10 | 18NTS309X1 | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. |
表2
冬油菜适应性试验种植区主要气象因子"
生态因子 Ecological factor | 天水 Tianshui | 定西 Dingxi | 白银 Baiyin |
---|---|---|---|
纬度 Latitude | 34°33′ | 35°58′ | 36°12′ |
海拔高度 Altitude (m) | 1210 | 2248 | 1898 |
最冷月平均气温The average temperature in the coldest month,ATCM (℃) | -3.3 | -5.9 | -5.3 |
最冷月平均最低气温The average lowest temperature in the coldest month,ALTCM (℃) | -8.2 | -11.3 | -11.1 |
年均温度 Annual average temperature,AAT (℃) | 10.3℃ | 7.5℃ | 6.3℃ |
极端低温Extreme low temperature,ELT (℃) | -15.0 | -25.6 | -23.5 |
无霜期天数 Free frost days,FFD (d ) | 195 | 146 | 141 |
降水量 Precipitation (mm) | 478.21 | 435.43 | 413.94 |
年平均蒸发量 Annual evaporation (mm) | 1636.53 | 1632.93 | 1538.1 |
表3
参试品系越冬率和生育期"
品系 Line | 越冬率 Wintering rate (%) | 生育期 Growth period (d) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
天水 Tianshui | 定西 Dingxi | 白银 Baiyin | 天水 Tianshui | 定西 Dingxi | 白银 Baiyin | |
16NS20H1 | 90 | 83 | 86 | 271 | 328 | 341 |
16NTS304H1 | 93 | 88 | 92 | 274 | 330 | 339 |
16NTS312-2-1 | 97 | 88 | 94 | 269 | 330 | 340 |
16NTS312-2-2 | 93 | 68 | 88 | 277 | 331 | 341 |
16NTS312-2-6 | 90 | 65 | 87 | 274 | 328 | 340 |
16NTS312-2-7 | 96 | 85 | 85 | 275 | 333 | 341 |
16NTS312-2-8 | 92 | 80 | 83 | 274 | 330 | 339 |
16NTS312-2-9 | 95 | 62 | 87 | 270 | 330 | 340 |
18NTS309 | 94 | 75 | 94 | 277 | 333 | 341 |
18NTS309X1 | 94 | 51 | 81 | 277 | 329 | 339 |
甘杂1号(CK) Ganza 1(CK) | 87 | 45 | 43 | 273 | 333 | 339 |
表4
冬油菜产量变化"
品系 Line | 天水 Tianshui | 定西 Dingxi | 白银 Baiyin | |
---|---|---|---|---|
甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 16NS20H1 | 3662.25bcde | 3392.85cdefgh | 3621.15bcdef |
16NTS304H1 | 3597.45bcdefg | 3131.85cdefghi | 3933.30bc | |
16NTS312-2-1 | 3571.65bcdefg | 2380.35hijk | 5170.80a | |
16NTS312-2-2 | 3261.00cdefghi | 2354.85hijk | 3965.55bc | |
16NTS312-2-6 | 3618.15bcdef | 1960.35jk | 3712.65bcd | |
16NTS312-2-7 | 4156.50bc | 2538.75ghij | 3766.50bcd | |
16NTS312-2-8 | 3820.05bcd | 2755.20defghij | 3400.50bcdefgh | |
16NTS312-2-9 | 3822.60bcd | 2564.70fghij | 3723.45bcd | |
18NTS309 | 3561.30bcdefg | 2277.75ijk | 3551.25bcdefg | |
18NTS309X1 | 3255.90cdefghi | 2529.75ghij | 4030.05bc | |
甘杂1号(CK) Ganza 1(CK) | 4472.25ab | 2544.60ghij | 3857.85bc | |
白菜型油菜 Brassica campestris L. | 15QX 11W | 2638.05efghij | 1932.60jk | 2765.10defghij |
17RLX1-2 | 2570.55fghij | 1476.30k | 3182.70cdefghi | |
天油4号 Tianyou 4 | 2533.80ghij | 1384.95k | 3527.55bcdefg |
表5
甘蓝型冬油菜越冬率、生育期和产量与生态因子相关系数"
性状 Character | 纬度 Latitude | 海拔 Altitude | 最冷月平均温度 ATCM | 最冷月平均最低气温 ALTCM | 年平均温度 AAT | 无霜期天数 FFD | 极端低温 ELT |
---|---|---|---|---|---|---|---|
越冬率 Wintering rate | -0.673** | -0.005 | 0.604** | 0.534** | 0.336 | 0.462** | 0. 905** |
生育期 Growth period | 0.841** | 0.800** | -0.937** | -0.980** | -0.985** | -0.997** | -0.948** |
产量 Output | -0.944** | -0.408* | 0.939** | 0.907** | 0.757** | 0.860** | 0.934** |
表6
冬油菜农艺性状比较"
农艺性状 Agronomic trait | 甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 白菜型油菜 Brassica campestris L. | 较白菜型增加 Increased Compared with brassica rapa (%) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
变异幅度 Variation range | 均值 Mean | 变异系数% Variation coefficient (%) | 变异幅度 Variation range | 均值 Mean | 变异系数 Variation coefficient (%) | |||
株高 PH (cm) | 114.6-167.2 | 139.06±2.64 | 10.92 | 99.7-146.3 | 124.00±2.24 | 8.56 | 12.15 | |
分枝部位 BH (cm) | 9.3-82.1 | 36.76±4.12 | 64.34 | 6.7-36.7 | 19.17±1.93 | 49.35 | 91.72 | |
一次分枝 NFB | 7.7-12.8 | 10.24±0.27 | 15.19 | 3.7-12.7 | 9.11±0.40 | 21.51 | 12.56 | |
二次分枝 NSB | 0.3-17.3 | 8.71±0.86 | 56.60 | 2.0-18.3 | 8.79±0.76 | 42.17 | -0.91 | |
主花序长度 LMF (cm) | 22.0-58.7 | 40.31±1.89 | 26.96 | 36.7-64.0 | 47.43±1.65 | 17.04 | -15.01 | |
全株角果数 TSP | 156.3-424.0 | 277.69±11.77 | 24.37 | 141.7-448.7 | 326.49±24.56 | 36.85 | -14.95 | |
角粒数 SPS | 23.2-33.1 | 27.68±0.50 | 10.46 | 20.0-32.0 | 27.31±0.63 | 11.33 | 1.35 | |
千粒重 SW (g) | 3.467-5.111 | 4.38±0.07 | 8.56 | 2.176-4.766 | 3.51±0.14 | 20.18 | 24.73 |
表7
甘蓝型冬油菜北移区种植后农艺性状变化"
农艺性状 Agronomic trait | 天水 Tianshui | 定西 Dingxi | 白银 Baiyin | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
变异幅度 Variation range | 均值 Mean | 变异幅度 Variation range | 均值 Mean | 较天水增加 Increased compared with Tianshui (%) | 变异幅度 Variation range | 均值 Mean | 较天水增加 Increased compared with Tianshui (%) | ||
株高 PH (cm) | 142.0-185.0 | 160.48±1.73 | 105.0-172.0 | 133.02±2.49 | -17.11 | 103.0-154.0 | 131.22±2.25 | -18.26 | |
分枝部位 BH (cm) | 45.0-95.0 | 69.42±2.35 | 3.0-49.0 | 18.00±2.20 | -74.07 | 7.0-52.0 | 24.70±1.92 | -64.41 | |
一次分枝 NFB | 5.0-19.0 | 10.30±0.47 | 6.0-17.0 | 10.73±0.53 | 4.17 | 6.0-14.0 | 9.83±0.33 | -4.85 | |
二次分枝 NSB | 0.0-8.0 | 0.84±0.37 | 0.0-28.0 | 11.12±1.12 | 1223.81 | 2.0-27.0 | 10.53±0.97 | 1153.57 | |
主花序长度 LMF (cm) | 30.0-79.0 | 49.70±1.74 | 0.0-50.0 | 26.97±2.71 | -45.73 | 24.0-59.5 | 42.85±1.57 | -13.78 | |
全株角果数 TSP | 105.0-603.0 | 307.18±20.30 | 92.0-547.0 | 263.94±22.88 | -14.18 | 131.0-643.0 | 277.67±25.55 | -9.60 | |
角粒数 SPS | 19.0-34.0 | 26.73±0.67 | 22.3-39.3 | 28.82±0.67 | 7.81 | 21.0-32.7 | 26.87±0.64 | 0.75 | |
千粒重 SW (g) | 3.400-5.400 | 4.21±0.10 | 3.800-5.600 | 4.50±0.08 | 6.89 | 3.400-5.200 | 4.46±0.08 | 5.84 |
表8
甘蓝型冬油菜在不同生态区农艺性状的变异系数"
品系 Line | 株高 PH (cm) | 分枝部位 BH (cm) | 一次分枝数 NF | 二次分枝数 NSB | 主花序长度 LMF (cm) | 全株角果数 TSP | 角粒数 SPS | 千粒重 SD (g) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
16NS20H1 | 0.1688 | 0.7465 | 0.1057 | 0.9126 | 0.2731 | 0.3172 | 0.0629 | 0.0242 |
16NTS304H1 | 0.1533 | 0.7849 | 0.1292 | 0.9213 | 0.3203 | 0.2224 | 0.1061 | 0.0398 |
16NTS312-2-1 | 0.1598 | 0.5649 | 0.1157 | 0.6171 | 0.1241 | 0.4097 | 0.0462 | 0.0445 |
16NTS312-2-2 | 0.1064 | 0.9073 | 0.0461 | 0.8665 | 0.2475 | 0.2096 | 0.0609 | 0.0863 |
16NTS312-2-6 | 0.1499 | 0.9202 | 0.2053 | 0.5528 | 0.3371 | 0.3125 | 0.0748 | 0.1543 |
16NTS312-2-7 | 0.1369 | 0.9055 | 0.0935 | 0.9056 | 0.5749 | 0.1608 | 0.1629 | 0.0463 |
16NTS312-2-8 | 0.0652 | 0.5223 | 0.3469 | 0.8490 | 0.1129 | 0.2564 | 0.1252 | 0.1195 |
16NTS312-2-9 | 0.1042 | 0.9761 | 0.1868 | 0.9853 | 0.3336 | 0.4454 | 0.1450 | 0.0951 |
18NTS309 | 0.1783 | 0.7670 | 0.1321 | 0.8408 | 0.3303 | 0.1768 | 0.0280 | 0.1124 |
18NTS309X1 | 0.0501 | 0.5039 | 0.0968 | 0.8681 | 0.1450 | 0.1994 | 0.0859 | 0.0615 |
甘杂1号(CK)Ganza 1 (CK) | 0.1301 | 0.8817 | 0.2407 | 0.8755 | 0.3982 | 0.0389 | 0.0024 | 0.0864 |
试点间变异 Plot varieties | 0.1230 | 0.7637 | 0.0676 | 0.7282 | 0.2446 | 0.1396 | 0.1230 | 0.0342 |
品系间变异 Variation among varieties | 0.0164 | 0.1007 | 0.0870 | 0.2688 | 0.1351 | 0.0956 | 0.0741 | 0.0491 |
总变异 Total varieties | 0.1110 | 0.6541 | 0.1563 | 0.7964 | 0.2739 | 0.2466 | 0.1008 | 0.0868 |
表9
甘蓝型冬油菜性状与生态因子相关系数"
性状 Trait | 纬度 Latitude | 海拔 Altitude | 最冷月平均温度 ATCM | 最冷月平均最低气温 ALTCM | 年平均温度 AAT | 无霜期天数 FFD | 极端低温 ELT |
---|---|---|---|---|---|---|---|
株高 PH | -0.801** | -0.608** | 0.857** | 0.872** | 0.828** | 0.867** | 0.862** |
分枝部位BH | -0.927** | -0.539** | 0.954** | 0.945** | 0.841** | 0.917** | 0.954** |
一次分枝NFB | 0.041 | -0.283 | 0.029 | 0.079 | 0.181 | 0.122 | 0.039 |
二次分枝NSB | 0.824** | 0.457** | -0.843** | -0.832** | -.733** | -.804** | -0.843** |
主花序长度LMF | -0.735** | -0.031 | 0.665** | 0.593** | 0.385* | 0.518** | 0.651** |
全株角果数TSP | -0.175 | -0.298 | 0.226 | 0.256 | 0.299 | 0.277 | 0.232 |
角粒数SPS | 0.326 | -0.057 | -0.279 | -0.235 | -0.121 | -0.193 | -0.27 |
千粒重SW | 0.325 | 0.14 | -0.323 | -0.312 | -0.26 | -0.296 | -0.322 |
表10
甘蓝型冬油菜在不同生态区的含油量变化"
品系 Line | 天水 Tianshui | 定西 Dingxi | 白银 Baiyin |
---|---|---|---|
16NS20H1 | 45.02abc | 44.88abc | 40.69cdefghi |
16NTS304H1 | 43.01bcde | 41.05bcdefgh | 41.77bcdef |
16NTS312-2-1 | 42.95bcde | 40.67cdefghi | 45.40ab |
16NTS312-2-2 | 43.20bcd | 39.43defghi | 41.94bcdef |
16NTS312-2-6 | 45.04abc | 37.70fghij | 44.70abc |
16NTS312-2-7 | 44.41abc | 37.24ghij | 47.98a |
16NTS312-2-8 | 43.98abc | 36.56ijk | 40.73cdefghi |
16NTS312-2-9 | 44.58abc | 39.40defghi | 41.77bcdef |
18NTS309 | 41.96bcdef | 38.55efghij | 41.37bcdefgh |
18NTS309X1 | 45.41ab | 34.64jk | 43.26bcd |
甘杂1号(CK)Ganza 1(CK) | 42.58bcde | 32.98k | 41.67bcdefg |
表11
不同生态种植区芥酸、硫苷含量变化"
种类 Type | 品系Line | 天水 Tianshui | 定西 Dingxi | 白银 Baiyin |
---|---|---|---|---|
芥酸 Erucic (%) | 16NS20H1 | 0.720h | 0.74h | 0.63h |
16NTS304H1 | 36.30ab | 37.77a | 36.82ab | |
16NTS312-2-1 | 25.13bcde | 22.34cdef | 31.64abcd | |
16NTS312-2-2 | 29.56abcd | 28.95abcde | 26.26abcde | |
16NTS312-2-6 | 31.35abcd | 26.78abcde | 32.21abcd | |
16NTS312-2-7 | 27.01abcde | 27.44abcde | 32.52abcd | |
16NTS312-2-8 | 21.28def | 17.29ef | 13.08fg | |
16NTS312-2-9 | 27.80abcde | 24.60bcde | 28.85abcde | |
18NTS309 | 32.76 abcd | 32.12abcd | 30.31abcd | |
18NTS309X1 | 33.67abc | 35.53ab | 35.49ab | |
甘杂1号(CK) Ganza 1(CK) | 2.16g | 2.21g | 3.04bg | |
硫代葡萄糖苷 Glucosino (μmol·g-1) | 16NS20H1 | 26.62mno | 24.31mno | 27.83lmno |
16NTS304H1 | 89.38abc | 68.44cdefg | 40.27ghijklmn | |
16NTS312-2-1 | 32.28ijklmn | 19.08no | 21.99o | |
16NTS312-2-2 | 56.28efghijk | 27.80lmno | 25.17mno | |
16NTS312-2-6 | 55.08efghijkl | 47.77ghijklm | 30.89jklm | |
16NTS312-2-7 | 53.53fghijkl | 29.34klmn | 19.50no | |
16NTS312-2-8 | 57.29efghijk | 42.64ghijklm | 31.14ijklmn | |
16NTS312-2-9 | 59.36efghi | 35.89hijklmn | 30.57jklmn | |
18NTS309 | 44.78ghijklmn | 49.68ghijklm | 78.92bcdef | |
18NTS309X1 | 81.84bcd | 41.37ghijklmnn | 58.03efghij | |
甘杂1号(CK) Ganza 1(CK) | 113.14a | 63.15defgh | 77.31abc |
表12
甘蓝型冬油菜品系主要性状与生态因子相关系数"
性状 Character | 纬度 Latitude | 海拔 Altitude | 最冷月平均温度 ATCM | 最冷月平均最低气温 ALTCM | 年平均温度 AAT | 无霜期天数 FFD | 极端低温 ELT |
---|---|---|---|---|---|---|---|
含油量 Oil content | -0.727** | 0.075 | 0.633** | 0.544** | 0.305 | 0.456** | 0.616** |
芥酸 Erucic | 0.011 | 0.165 | -0.048 | -0.074 | -0.123 | -0.095 | -0.053 |
硫苷 Glucosino | -0.426* | -0.433* | 0.482** | 0.508** | 0.519** | 0.520** | 0.488** |
表13
冬油菜倒伏指数比较"
类型 Type | 品系 Line | 抗折力Flexural strength | 倒伏指数Lodging index |
---|---|---|---|
甘蓝型油菜 Brassica napus L. | 16NS20H1 | 30.47bcd | 0.0736cd |
16NTS304H1 | 47.00ab | 0.0589cd | |
16NTS312-2-1 | 39.67bc | 0.0431cd | |
16NTS312-2-2 | 28.17bcd | 0.0769cd | |
16NTS312-2-6 | 37.07bcd | 0.0835bcd | |
16NTS312-2-7 | 36.00bcd | 0.0468cd | |
16NTS312-2-8 | 39.00bc | 0.0380d | |
16NTS312-2-9 | 65.33a | 0.0896bcd | |
18NTS309 | 31.00bcd | 0.0390cd | |
18NTS309X1 | 38.01bcd | 0.0763cd | |
甘杂1号(CK) Ganza 1(CK) | 49.50ab | 0.0373d | |
白菜型油菜 Brassica campestris L. | 15PW16 | 19.20cd | 0.1079bcd |
15QX11W | 17.48cd | 0.2231b | |
16QDX15 | 20.17cd | 0.1861bc | |
16QX367HX | 19.80cd | 0.1078bcd | |
16RMC 4H | 19.33cd | 0.14039bcd | |
17RLX1-2 | 16.03d | 0.3611a | |
17RLX2-38 | 17.67cd | 0.1086bcd | |
天油4号 Tianyou 4 | 22.83cd | 0.1090bcd |
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