不同海拔高度甘蓝型油菜农艺性状和品质性状变化分析

赵彩霞，次仁白珍，唐 琳，袁玉婷

（西藏自治区农牧科学院农业研究所，拉萨 850032）

0 引言

中国油菜种植面积每年平均达733.3万hm2，菜籽总产量为1400万t，产油量占国产油料作物产油量的55%左右，种植面积和总产量均占世界总面积和总产量的25%左右[1]。油菜作为西藏人民唯一食用油的供给作物，年均种植面积约2.3万hm2，菜籽产量为5.8万t，年产菜籽油约2.7万t，自给率仅有51%左右[2]，完全不能满足西藏全区人们的需要。

西藏地处高原，地形复杂多样，平均海拔在4000 m以上，气候总体上呈现西北严寒干燥，东南温暖湿润的特点。西藏传统种植的油菜为白菜型和芥菜型品种，其品质多为高芥酸和高硫甙，长期食用对人身体健康产生危害。随着人们生活水平的提高，食品安全和食用品质受到越来越多的关注，菜籽油作为老百姓的生活必需品，提高油菜品质，普及优质油菜覆盖率成为了藏区油菜生产急需解决的问题。优质油菜在不同生态、海拔条件下性状表现、产量形成和品质性状等具有很大差异，不同品种对生态区变化的反应也存在差异。油菜的产量和品质是由基因和环境互作决定的，同一品种在不同环境间差异较大。前人研究结果表明，油菜产量和品质除了受到土壤、光照、温度、湿度、播期、播量、施肥等影响[3-5]外，还受到海拔高度和纬度的影响[6-7]。试验设在西藏河谷农区的不同海拔条件下，分析比较甘蓝型油菜品种‘大地95’、‘京华165’、‘山油2号’在不同海拔条件间主要农艺性状、产量及其品质的变化，揭示甘蓝型油菜在不同海拔下农艺性状和品质性状的变化规律，以期为西藏各生态区不同海拔条件甘蓝型油菜的种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试材料共3份，均为甘蓝型油菜品种，分别是‘大地95’、‘京华165’、‘山油2号’。

1.2 试验方法

试验于2020年4—10月在西藏河谷农区进行，采用多点试验方法，前茬作物为麦类作物，播前施底肥尿素150 kg/hm2，二胺225 kg/hm2，每个小区面积26.8 m2(6.7 m×4.0 m)，10行区，3次重复，人工点播，出苗后统一间苗、定苗，保苗37.5万/hm2，各试验点施肥、管理水平一致。海拔高度依次为 3100、3650、3800、3940、4040 m。

1.3 测量指标

记载不同海拔高度生育时期，统计全生育期；

成熟期每个示范点随机取具有代表性的植株10株，对其主要农艺性状进行考种，测定内容主要包括植株高度(cm)、分枝高度(cm)、分枝数（个）、单株角果数（个）、每果粒数（个）、千粒重(g)、单株产量(g)及产量(kg)；

考种时收获的油菜籽粒用于分析测定其品质性状，采用近红外分析仪(Foss-NIR System)[8-9]测定油菜蛋白质含量、含油量、芥酸、硫甙。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同海拔高度主要经济性状变化分析

从图1～4可以看出，海拔高度的不同，甘蓝型油菜‘大地95’、‘京华165’、‘山油2号’全生育期、株高、千粒重、单株产量表现出不同的变化。全生育期变化，随着海拔高度的增加，参试品种的全生育期延长，同一海拔下(3100～3940 m)，品种间差异显著，全生育期表现为‘山油2号’＞‘京华165’＞‘大地95’；海拔3100 m和3650 m，各品种处理间差异不显著；海拔3800 m和3940 m处理间差异显著；海拔4040 m‘大地95’可以正常成熟，生育期为155天，‘京华165’不能完全成熟，‘山油2号’在海拔3940 m和4040 m均不能完全成熟，由于早霜来临，全部收获，生育期均为165天（图1、表1）。株高变化，株高随着海拔高度的增加呈降低的趋势，海拔3650 m和3800 m，‘大地95’和‘京华165’处理间差异不显著，其余海拔处理间均表现为显著差异，‘山油2号’在海拔3100～3800 m时差异显著，在海拔3940 m、4040 m时，株高显著降低到51.3 cm、50.0 cm；‘京华165’在海拔4040 m时，株高显著降低到54.1 cm（图2、表1）。

表1 不同海拔高度农艺性状变化

图2 不同海拔高度株高变化

千粒重变化，‘大地95’随着海拔高度的增加呈增加的趋势，海拔3100 m和3650 m，处理间差异显著，其余相邻处理间差异不显著；‘京华165’在海拔3100～3940 m，千粒重呈增加趋势，海拔4040 m时，由于成熟度差，千粒重显著降低；‘山油2号’在海拔3100～3800 m，千粒重显著增加，海拔3940 m、4040 m时，千粒重显著降低为1.41 g、1.30 g（图3、表1）。单株产量变化，随着海拔高度增加呈下降的趋势，海拔3100～3800 m，‘大地95’和‘京华165’处理间差异不显著，‘山油2号’在海拔3650 m、3800 m时差异显著，‘京华165’在海拔4040 m，单株产量极显著降低为2.50g，‘山油2号’在海拔3940 m、4040 m，单株产量极显著降低为2.15 g、1.55 g；在海拔3100～3800 m，单株产量的总体表现为‘山油2号’≈‘大地95’＞‘京华165’。（图4、表1）。

图3 不同海拔高度千粒重变化

图4 不同海拔高度单株产量变化

2.2 不同海拔高度农艺性状变化分析

从表1可以看出，随着海拔高度的增加，分枝高度降低，分枝数减少，处理间差异显著，品种间基本表现一致。海拔高度3100～4040 m变化时，‘大地95’分枝高度变化为61.5～42.0 cm，分枝数变化为5.1～2.4个；‘京华165’分枝高度变化为56.8～34.0 cm，分枝数变化为5.0～0.3个；‘山油2号’分枝高度变化为65.9～31.0 cm，分枝数变化为5.1～0.2个。在正常成熟的同海拔下，分枝高度的变化为‘山油2号’>‘大地95’>‘京华165’。

不同海拔高度对油菜产量构成因素的影响，随着海拔高度的升高，单株角果数、每果粒数和单株产量表现为减小的趋势，千粒重为渐增的趋势，品种间表现一致‘。大地95’单株角果数变化为186.3～88.7个，每果粒数变化为27.8～23.9个，处理间无极显著差异‘；京华165’单株角果数变化为175.7～18.2个，每果粒数变化为24.5～8.2个，在海拔3100～3940 m，每果粒数处理间无极显著差异‘；山油2号’单株角果数变化为209.0～11.3个，每果粒数变化为24.5～5.2个，在海拔3100～3800 m，每果粒数处理间无极显著差异。在正常成熟的同海拔下，单株角果数表现为‘山油2号’>‘大地95’>‘京华165’，每果粒数表现为‘大地95’>‘山油2号’>‘京华165’，千粒重表现为‘大地95’>‘山油2号’>‘京华165’。

不同海拔高度对油菜产量的影响，随着海拔高度的升高，产量表现为减小的趋势，品种间表现一致‘。大地95’产量变化为3378.0～2022.0 kg/hm2，海拔3100 m和3650 m及海拔3800 m和3940 m处理间差异不显著；‘京华165’产量变化为3352.5～784.5 kg/hm2，处理间差异显著，海拔4040 m时，产量极显著降低为784.5 kg/hm2；‘山油 2号’产量变化为 3499.5～498.0 kg/hm2，海拔升高到3940 m时，产量极显著降低为753.0 kg/hm2。在海拔3100～3800 m时，品种间产量表现为‘山油 2号’＞‘大地 95’＞‘京华 165’，海拔3940 m时，‘山油2号’不能完全成熟，海拔4040 m时，‘京华165’和‘山油2号’均不能完全成熟。

2.3 海拔高度与农艺性状的相关性分析

海拔高度与8个农艺性状间的相关性分析表明（表2），不同海拔高度与生育期呈显著正相关，相关系数为0.519；与株高、单株产量呈显著负相关，相关系数分别为-0.548、-0.528；与分枝高度、分枝数、单株角果数、每果粒数和千粒重呈负相关，相关系数分别为-0.283、-0.466、-0.373、-0.504、-0.186，但不显著。

表2 海拔高度与农艺性状的相关性分析

2.4 不同海拔高度籽粒品质变化及相关性分析

海拔高度除影响油菜农艺性状和产量性状外，对籽粒品质性状也有较大影响（表3）。随着海拔高度的增加，油菜籽粒蛋白质含量逐渐降低，含油量逐渐增加，品种间表现一致。海拔高度3100～4040 m变化时，‘大地95’蛋白质含量变化为32.5%～20.0%，降低62.5%；含油量变化为48.5%～50.7%，升高4.5%。海拔高度3100～3940 m变化时，‘京华165’蛋白质含量变化为31.8%～25.4%，降低25.2%；含油量变化为44.3%～47.5%，升高7.2%。海拔高度3100～3800 m变化时，‘山油2号’蛋白质含量变化为27.9%～25.2%，降低10.7%；含油量变化为49.2%～50.2%，升高2.0%。同一海拔下，品种间蛋白质含量表现为‘大地95’＞‘京华165’＞‘山油2号’，含油量表现为‘山油2号’＞‘大地95’＞‘京华165’。

表3 不同海拔高度对品质性状的影响

随着海拔的升高，籽粒硫甙和芥酸含量均有增高的趋势，品种间表现不一致。海拔高度3100～4040 m变化时，‘大地95’硫甙含量变化为29.4～40.1 μmol/g，海拔3940 m时，达到最大为43.2 μmol/g；芥酸含量变化为0.7%～6.1%。海拔高度3100～3940 m变化时，‘京华165’硫甙含量变化为41.3～47.2 μmol/g；芥酸含量变化为3.2%～8.5%。海拔高度3100～3800 m变化时，‘山油2号’硫甙含量变化为55.3～62.3 μmol/g；芥酸含量变化为14.2%～25.2%。同一海拔下，品种间硫甙含量表现为‘山油2号’＞‘京华165’＞‘大地95’，芥酸含量表现为‘山油2号’＞‘京华165’＞‘大地95’。

相关性分析表明，海拔高度与蛋白质显著负相关，相关系数为-0.590，与含油量、硫甙、芥酸正相关，相关系数分别为0.262、0.161、0.138，高海拔有利于含油量、硫甙、芥酸的积累。由此可以看出，随着海拔升高，甘蓝型油菜含油量性状变优，蛋白质含量、芥酸及硫甙性状逐渐变差（表4）。

表4 海拔高度与品质性状的相关性分析

3 结论与讨论

在不同的海拔条件下，温度、光照等气候因子决定植株生长发育状况[10]。油菜在不同生态区产量具有较大差异，但丰产性品种在各生态区依然高产[11]。农艺性状最终决定产量性状，株高、分枝数和单株角果数是影响产量性状最密切的因子[12]。产量性状不同程度都受到基因的加性、显性、及其与环境互作效应的影响，前人研究显示农艺性状在基因型与环境互作中分枝高度和一次有效分枝数受到环境效应影响较大[13]。关周博等[14]研究显示，环境条件对千粒重、后代表型影响较大。张大琼等[15]对9个甘蓝型油菜品种在海拔200 m和750 m高度的进行试验，结果表明高海拔区油菜产量低于低海拔区产量，两者极显著差异。符明联等[16]研究不同海拔对两系杂交油菜产量构成分析得出，油菜产量随海拔高度的增加而增加，海拔在1260～2400 m期间，油菜产量增加了117%。本试验结果表明，甘蓝型油菜在高海拔生态区种植后，表现为生长发育迟缓，生育期延长。‘大地95’在海拔3100～4040 m能完全成熟，全生育期变幅为135～155天；‘京华165’在海拔3100～3940 m能完全成熟，全生育期变幅142～155天；‘山油2号’在海拔3100～3800 m能完全成熟，全生育期变幅为145～147天；在同一海拔下，品种间全生育期表现为‘山油2号’＞‘京华165’＞‘大地95’。随着海拔高度增加，品种间表现一致，株高和分枝高度降低，分枝数和单株角果数减少，每果粒数减少，千粒重呈增加趋势，单株产量和产量呈降低的趋势。相关性分析表明，海拔高度与生育期显著正相关，与株高和单株产量显著负相关，相关系数分别为0.519、-0.548、-0.528。

油菜品质性状表现受微效多基因修饰，环境因子对表型有重要影响[17-18]，赵继献[19]对甘蓝型优质杂交油菜品质研究发现，随着海拔的增加，光照增强，不利于油菜籽粒蛋白质积累，进而表现出蛋白质含量逐渐下降，芥酸和硫甙含量变化在品种间表现出较大差异，其变异系数较大。袁玉婷等[20]对甘蓝型春油菜的研究表明，高海拔有利于含油量、硫甙和芥酸的积累，高纬度有利于硫甙积累；极端温度不利于含油量积累，极端高温不利于芥酸积累。本试验结果表明，蛋白质含量随着海拔高度增加而降低，含油量随着海拔高度增加而增加，品种间表现一致，随着海拔高度增加，油菜生育期延长，花期以后的有效积温有增加的趋势，致使含油量逐渐增加；光照随海拔的增加逐渐增强，不利于油菜籽粒蛋白质积累。随着海拔高度增加，籽粒硫甙和芥酸含量总体表现为增加的趋势，不同品种间表现不一致，这可能与不同品种，以及不同海拔的气候，土壤等有关，还需要进一步试验。