黄淮流域油菜机械化种植的行距配置与密度研究

张智，杨建利，任军荣，王小军，王周礼，姚雪雁，王京宏，曹永红

(1.陕西省杂交油菜研究中心，陕西 杨凌 712100； 2.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100)

黄淮流域油菜种植历史悠久，油菜作为该流域最主要的油料作物和重要的经济作物，稳定和提高油菜产量对于改善人民生活、提高农民收入、保持社会稳定有重要意义。近年来发展起来的油菜机械化直播栽培技术具有成本低、效率高等优点，在国内逐渐推广和应用[1-3]。合理密植是确保高产的有效途径[4-5]。我国油菜生产中，种植密度一般为15万～30万株·hm-2；与欧洲国家相比，密度偏低，导致产量较低[6]。关于密度对作物倒伏的影响，多数研究认为，密度增加，倒伏现象会加重[7-8]。如水稻密度从40兜·m-2增加到160兜·m-2，株高虽降低，但是倒伏指数增加，抗倒性减弱[9]。一定范围内，油菜种植密度增加，抗倒性增强[10]。国外有研究认为，机械化种植条件下油菜宽行(36 cm)与窄行(18 cm)产量无显著差异[11]，但也有研究指出较窄的等行距(7.5 cm)比宽行距(15 cm和23 cm)有增产优势[12]。目前我国有关直播冬油菜增密条件下不同行距配置研究较少[13-14]，且现有研究针对的仅是长江流域地区。黄淮流域冬油菜主产区的生态条件与长江流域差异明显。增密条件下，不同行距配置的种植模式对黄淮流域的机械化直播冬油菜农艺性状和产量、抗倒性的影响有待研究。因此，笔者选用适宜于黄淮流域大面积种植的主栽油菜品种秦优七号，在科学施肥条件下，开展直播冬油菜的不同种植密度和行距配置田间试验，以期为黄淮流域油菜的规模化、轻简化、高效优质化栽培提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在陕西省杂交油菜研究中心油菜试验田进行，2017年9月22日播种，2018年5月29日收获。试验地前茬为空茬，肥力中等。试验材料为黄淮流域试验对照品种：甘蓝型杂交油菜秦优七号，种子芥酸含量0.26%，硫甙含量25.11 μmol·g-1，含油量41.96%。

1.2 处理设计

共设6个处理，采用裂区设计，主区为行距处理，裂区为密度处理，2种行距分别为：行距30 cm(H1)、行距40 cm(H2)，3个大田密度分别为15万株·hm-2(M1)、30万株·hm-2(M2)、45万株·hm-2(M3)，3次重复，小区面积14 m2。9月22日播种，10月15日定苗，各处理的施肥量相同(N 180 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 60 kg·hm-2，硼肥15 kg·hm-2)，其他管理措施同大田管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状与产量构成

成熟期各小区连续取10株，考察单株株高、有效分枝部位高度、主花序有效长度、一次分枝数等产量构成的相关性状指标，以小区实收计产(kg·hm-2)，进行统计分析。

1.3.2 倒伏相关指标

收获时调查各小区全部植株倒伏情况，根据主茎与地面的夹角，将倒伏分为5级：1级为80°～90°，2级为45°～80°，3级为30°～45°，4级为0°～30°，5级为0°(包括折倒)[15]。按乔春贵[16]的方法计算倒伏指数，倒伏指数越小抗倒性越强。

1.4 统计分析

采用SPSS 11.0统计软件进行数据统计和方差分析，采用Duncan法检验显著性。

2 结果与分析

2.1 不同处理对油菜主要农艺性状的影响

由表1和表2可知：不同种植行距和不同种植密度对油菜的株高影响不显著。不同行距的油菜有效分枝部位高度差异达显著水平，不同密度的油菜有效分枝部位高度差异达极显著水平，行距越小，密度越大，油菜的有效分枝部位高度越高。不同行距对油菜的主花序有效长度无显著影响，随着密度的增大主花序有效长度呈下降趋势，差异达显著水平。在相同的种植行距条件下，随着密度的增加，一次分枝数呈下降趋势，且不同密度间的差异达显著水平。行距H1与行距H2相比较，在相同密度下行距大的一次分枝数相对较多，但是差异不显著，且行距与密度间互作对一次分枝数的影响达显著水平。说明行距变窄，密度增大，会抑制油菜个体的生长发育。

表1 不同处理对油菜主要农艺性状的影响

表2 因素与主要农艺性状的方差分析结果

2.2 不同处理对油菜产量构成要素的影响

有效角果数、每角粒数和千粒重是油菜产量构成的三要素，本试验中不同种植行距和种植密度对油菜的产量构成因素均有一定的影响。由表3可知，随着密度的增大油菜主花序的角果数变少，差异达显著水平，主花序角果数占单株角果数的比例却增大，差异达显著水平。行距变小，主花序角果数相对变少，主花序角果数占单株角果数的比例相对增大，差异均不显著。但是行距和密度的互作对主花序角果数影响达极显著水平。不同行距之间，以及行距与密度间互作对油菜的分枝角果数的影响不显著；但是在同一种植行距情况下，密度对分枝角果数的影响较大，达极显著水平。随着密度的增大，分枝角果数呈逐渐变少趋势，说明分枝角果数主要受种植密度的影响，与李小勇等[17]的研究结果一致。2个不同行距配置下，角粒数和千粒重随着密度的增加均有降低的趋势。方差分析(表4)表明，种植行距对角粒数和千粒重的影响显著，H2处理的角粒数和千粒重有大于H1的趋势；种植密度对角粒数和千粒重的影响达极显著水平；角粒数受行距和密度互作效应差异不显著，二者互作效应对千粒重影响则达极显著水平。综上，随着种植密度增加和株行距的变小，单位面积的油菜群体植株个体间相互生长产生了竞争和抑制作用。

表3 不同处理对油菜产量构成要素的影响

表4 因素与产量构成要素的方差分析结果

2.3 不同处理对油菜产量的影响

从图1可以看出，在同一行距下不同密度处理的油菜产量随着密度的增加而逐渐增大。H1行距配置下，M3处理的产量显著高于M1处理；H2行距配置下，各密度处理间产量差异不显著。说明行距变大，植株之间相互竞争和抑制程度呈现变小的趋势。

6个处理的产量结果排序为H2M3>H1M3>H2M2>H2M1>H1M2>H1M1。不同密度间的影响效应差异达显著水平。前人研究认为，增加油菜种植密度后，株距变小，油菜个体之间对光照养分等竞争激烈，个体发育受限制；但单位面积株数增多，群体数量的优势弥补了单株生产力的不足；密植条件下，油菜单株产量降低，但群体增产[18]。本研究结果与前人研究结果相吻合。在相同种植密度下，H2处理的产量较H1处理高，但差异不显著，行距和密度间的互作效应差异也不显著。

不同柱状图数据无相同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。图2同。图1 不同处理方式对油菜产量的影响

2.4 不同处理对油菜抗倒性的影响

倒伏指数是作物群体抗倒伏特性的综合指标，它可以比较系统、完整地反映群体的抗倒伏性能。倒伏指数越小，品种的抗倒性越强；反之，抗倒性越弱[19]。从图2可以看出，在相同行距下不同密度的倒伏指数呈现显著差异，说明油菜的抗倒性随着种植密度的增加而下降，过大的群体是油菜倒伏的主要原因。除在M1条件下2个种植行距的倒伏指数差异不显著，其余处理间均呈现显著差异。在相同密度下，H2处理的倒伏指数小于H1处理，且种植行距和种植密度互作对油菜的抗倒伏性有极显著影响。说明随着种植密度增加，单位面积内油菜群体植株个体间相互生长竞争和抑制可能会加剧，合理的株行距会减少相互抑制作用。

图2 不同处理方式的油菜倒伏指数

3 小结与讨论

近年来，油菜的机械化生产一直在全国各地大面积推广，因此，有必要通过优化种植模式和种植密度来改善传统的油菜栽培体系，达到油菜高产高效的目的。目前黄淮流域的油菜种植模式仍然以传统的人工种植模式为主，一般人工种植的油菜行距为40～50 cm，种植密度为22.5万株·hm-2左右。随着社会经济的发展，土地成本增加，人口老龄化问题凸显，油菜生产成本高、经济效益低，导致农民种植油菜的积极性逐年下降，油菜的种植面积下降幅度较大[20-22]。迫切需要研究适宜机械化生产的油菜栽培技术，提高油菜产量和种植效益，对于促进油菜生产发展具有重要的意义。

通过本试验研究不同种植行距(30、40 cm)和种植密度(15万、30万、45万株·hm-2)的互作模式对油菜产量及其农艺性状、抗倒性的影响研究结果得出以下结论。

(1) 不同种植行距和种植密度对油菜的株高影响不显著，这与段秋宇等[23]的研究结果一致；种植行距越小，密度越大，油菜的有效分枝部位高度越高；随着种植密度的增大主花序有效长度呈下降趋势，主花序角果数占全株角果的比例增大；在相同的种植行距条件下，随着密度的增加，一次分枝数呈下降趋势，在相同的密度下行距大的一次分枝数相对较多，说明行距变窄，密度增大，抑制油菜个体的生长发育。有效分枝部位高度越高、主花序角果数占全株角果的比例越大，成熟期越集中、分枝数越少，茎枝间互相交叉、缠结减弱均有利于机械化收获，降低机收的损失率，这与浦惠明等[24]关于种植密度对油菜产量和机收损失率的影响研究结果一致。

(2) 不同种植行距和种植密度对油菜的产量构成因素和产量的影响结果为：随着密度的增大，油菜主花序的角果数变少，主花序角果数占单株角果数的比例却增大。行距变小，主花序角果数相对变少，主花序角果数占单株角果数的比例相对增大。在相同种植行距情况下，密度对分枝角果数的影响较大。随着密度的增大，分枝角果数减少，说明主花序角果数、分枝角果数主要受种植密度的影响。在2个不同行距配置下，角粒数和千粒重随着密度的增加均有降低的趋势，H2处理的角粒数和千粒重有大于H1的趋势。在相同株距下，随着密度的增加油菜产量逐渐增大。不同密度间对产量的影响效应差异达极显著水平，在相同密度下，H2处理的产量较H1处理高，但差异不显著。行距和密度间的互作效应差异不显著。由此可以说明，为了适应机械化生产，合理的行距配置可在较高密度下协调好群体和个体矛盾，使群体能充分利用光能和土地肥力，从而提高产量，这与王锐等[13]的研究结果一致。相关研究表明，在充足的水肥条件下采用直播方式播种，密度在30万～36万株·hm-2时产量最高。直播油菜在11.25万～45万株·hm-2时，机收损失率随种植密度增加而下降，其中33.75万和45万株·hm-2高密度种植的总损失率均在5%以下[5,25]。本研究设置的3个种植密度是根据前人研究的种植密度对油菜产量的影响结论，与生产实际相结合设置而得出的。

(3) 倒伏是植株茎秆因外界因素，如风雨等恶劣天气等引发的永久错位现象[26]。油菜倒伏后，营养吸收、物质转运受到阻碍，不利于籽粒形成、充实；还会导致田间荫蔽、潮湿，病害较重，从而对产量造成一定的损失[27]。因此，研究不同种植行距和种植密度对油菜的抗倒性十分关键。本试验研究结果表明，在相同行距下不同密度的倒伏指数均呈现极显著性差异，说明油菜的抗倒性随着种植密度的增加而下降，过大的群体是油菜倒伏的主要原因。在相同密度下，H2处理的倒伏指数小于H1处理，且种植行距和种植密度互作对油菜的抗倒伏性有极显著影响。说明随着种植密度增加，由于冠层质量增加，增加了倒伏风险，单位面积内的油菜群体植株个体间相互生长竞争和抑制可能会加剧，适当加大种植行距会减少相互抑制作用。因此，优化行距配置，在不影响油菜产量的前提下，适当加大密度，协同提高油菜产量与抗倒性是油菜机械化生产的关键。密度过大，倒伏更严重，从而会造成产量损失较多，也不利于机械化收获。

综上，在黄淮流域油菜全程机械化种植中，适宜行距为40 cm，适宜密度为45万株·hm-2，在此条件下可以充分发挥群体优势及其正向效应，减弱其负向效应，协调高产和倒伏间的矛盾，从而实现黄淮流域油菜的规模化、轻简化、高效优质化栽培，达到油菜种植高产高效的目的。