關(guān)周博， 董育紅， 田建華， 張耀文，2

(1.陜西省雜交油菜研究中心/國家油料作物改良中心陜西油菜分中心，陜西楊凌 712100； 2.中國科學(xué)院植物研究所光生物重點(diǎn)實驗室，北京 100093)

甘藍(lán)型油菜作為一種油料作物，在我國植物油供給中占有重要的地位。盡管油菜在我國的種植歷史不長，但是其播種面積和產(chǎn)量已居于各油料作物之首，已成為國民重要的食用油料來源。我國常年種植面積約為667萬hm2，占世界種植面積的33.3%，是目前全球最大的油菜生產(chǎn)國，但我國每年對植物油的需求大，自給率不足40%，須大量進(jìn)口才能滿足國民的需求，近年來對菜籽油需求逐年提高，因此發(fā)展油菜可持續(xù)性的生產(chǎn)對我國植物油的安全保障尤為重要[1-4]。在我國油菜主產(chǎn)區(qū)長江流域，多數(shù)是油菜與水稻輪作倒茬，由于耕作制度的限制，傳統(tǒng)的油菜栽培方式以育苗移栽為主，油菜制種密度小，植株生長高大，單株產(chǎn)量較高，但在移栽和收獲時卻費(fèi)時費(fèi)工，投入勞動力成本過高，特別是在目前大量農(nóng)村勞動力涌向城鎮(zhèn)、農(nóng)村勞動力不足的情況下，農(nóng)民比較收入效益低下而嚴(yán)重影響到農(nóng)民種植油菜的積極性[5-6]，油菜種植機(jī)械化程度低，沒有實現(xiàn)集中連片的規(guī)?；?，導(dǎo)致種植面積不穩(wěn)定，甚至有下滑的趨勢，影響油菜的生產(chǎn)發(fā)展。近年來，國際上農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的國家如加拿大、澳大利亞及歐洲一些國家已實現(xiàn)了油菜生產(chǎn)的規(guī)?；蜋C(jī)械化，油菜生產(chǎn)的成本相對較低，效益較高，導(dǎo)致國際市場上油菜籽、菜油、菜餅的價格總體上呈下降趨勢[7-9]。同時受到國際貿(mào)易大環(huán)境的影響，我國油菜生產(chǎn)成本高缺乏市場競爭力，導(dǎo)致國內(nèi)油菜生產(chǎn)處于低迷狀態(tài)，加之我國油菜生產(chǎn)主要還以小農(nóng)戶為個體，生產(chǎn)力不高，生產(chǎn)分散，隨意化嚴(yán)重，機(jī)械化程度低，生產(chǎn)成本高，難以形成規(guī)?；?，導(dǎo)致我國近年來油菜生產(chǎn)處于劣勢狀態(tài)，種植面積嚴(yán)重下滑，大量土地撂荒，傳統(tǒng)優(yōu)勢制種區(qū)已改種其他作物，種植面積和產(chǎn)量出現(xiàn)大幅度的波動，市場競爭優(yōu)勢缺乏，油料自給自足矛盾更加突出。因此，大力發(fā)展油菜生產(chǎn)的輕簡化，改變傳統(tǒng)的栽培模式，實行油菜全程機(jī)械化生產(chǎn)迫在眉睫，而全程機(jī)械化生產(chǎn)種植需要與之相應(yīng)的適合機(jī)械化播種、管理和收獲的油菜新品種，實現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)，在一定栽培條件下油菜生長發(fā)育及群體性狀相互協(xié)調(diào)對油菜的產(chǎn)量影響較大，明確合理有效的油菜群體生長結(jié)構(gòu)，能夠有助于在統(tǒng)一機(jī)械化栽培條件下達(dá)到油菜最大生產(chǎn)量。機(jī)械化，種植高密度有利于油菜直播的實現(xiàn)，減少育苗移栽和間苗的工作量，同時高密度栽培還可協(xié)調(diào)群體與個體的關(guān)系，使單株株型發(fā)生變化，有效分枝比例提高，花期集中，充分利用光能和土地，實現(xiàn)油菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培途徑[5]。在實踐中種植發(fā)現(xiàn)，種植密度與油菜的單株生產(chǎn)力往往存在著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，表現(xiàn)出隨著密度的增加，單株生產(chǎn)能力降低的趨勢，這主要是由于分枝的減少，雖然單株經(jīng)濟(jì)性狀下降，但通過提高群體有效角果數(shù)和千粒質(zhì)量，最終實現(xiàn)產(chǎn)量的提高[10-12]；不同栽培密度對產(chǎn)量構(gòu)成因素影響最大的是單位面積總角果數(shù)，其次是千粒質(zhì)量和角果粒數(shù)[13-15]。相關(guān)研究對油菜機(jī)械化品種的選育起到一定的作用，但是目前還沒有一個統(tǒng)一的概念或標(biāo)準(zhǔn)去定性機(jī)械化品種的特征及如何做到與農(nóng)機(jī)配套，眾多研究都側(cè)重于一個方面進(jìn)行闡述，缺乏較全面系統(tǒng)的研究報道，難以在育種實踐中起到指導(dǎo)作用。

鑒于此，本研究著眼于機(jī)械化品種的研究現(xiàn)狀，結(jié)合筆者多年的研究結(jié)果對機(jī)收理想油菜品種選育進(jìn)行闡述，對選育適合機(jī)械化栽培的油菜新品種提供借鑒。

1 農(nóng)藝性狀與經(jīng)濟(jì)性狀

1.1 葉片與主莖的夾角

油菜單位面積產(chǎn)量主要由單株生產(chǎn)力和單位面積株數(shù)決定，而單株產(chǎn)量的形成，除受自然環(huán)境因素的影響外，還與單位面積油菜的群體環(huán)境有關(guān)，協(xié)調(diào)好單株與單株之間的關(guān)系，降低單株相互之間的影響程度，最大限度地發(fā)揮單株的生產(chǎn)能力，發(fā)揮符合機(jī)械化要求的密植栽培。在高密度栽培條件下，油菜單株產(chǎn)量能力不僅與群體后期農(nóng)藝性狀有較大的關(guān)系，還與苗期植株營養(yǎng)體建成及形態(tài)有關(guān)[5，16-19]。

株型多是指油菜在成熟期所表現(xiàn)的株型特征，較少關(guān)注其他生育階段的株型特征，尤其是苗期的株型特征。由于油菜機(jī)械化直播，種植是高密度的群體數(shù)量，如果苗期葉片較大，與主莖的夾角也大，就會呈現(xiàn)出匍匐形葉型狀態(tài)，葉片之間重疊面積較大，相互之間交錯生長，就會使葉片肥大雜亂無序，導(dǎo)致多數(shù)葉片被遮蔽，減少了光合作用的有效葉面積，不能有效利用光能，隨著苗期葉齡的發(fā)展，遮蔽的下部葉片就從功能器官變成了消耗器官，葉色慢慢變黃脫落，還易形成高腳苗，在溫度水肥合適的條件下也易早薹，不利于油菜越冬。所以，在高密群體中苗期的生長特性對油菜后期發(fā)育建成有著基礎(chǔ)性作用[5]。

因此，葉片與主莖的夾角在群體密植中就顯得更加重要，葉片與主莖的夾角小有利于高密度制種。在高密度機(jī)收試驗中苗期葉片與主莖夾角小于30°，有利于密植機(jī)收，可有效提高土地光能和利用率，是理想夾角度數(shù)。

1.2 一次分枝數(shù)和單株角果數(shù)少、角果枝短、分枝緊湊、角果斜生

在密植栽培條件下，分枝較多，在油菜灌漿期形成枝條的冗余，不利于群體性狀的發(fā)展，易形成角果數(shù)多但角粒數(shù)少或者陰角率高的現(xiàn)象。在高密度栽培條件下，油菜群體角果密度、主花序有效角果數(shù)、單株有效角果數(shù)和每角粒數(shù)與小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著或顯著正相關(guān)，分枝部位高度與小區(qū)產(chǎn)量相關(guān)性不顯著；在低密度栽培條件下，油菜單株有效角果數(shù)、每角粒數(shù)以及分枝數(shù)、主花序有效角果數(shù)與小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著或顯著正相關(guān)，分枝部位高度與小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)[20]。不同密度栽培條件下會造成不同的單株生產(chǎn)力。

油菜植株過高，分枝數(shù)量多，株型分散，單株間的分枝容易交叉，相互間拉扯。在機(jī)械化收獲時，立刀切割時容易使刀外側(cè)交錯的分枝切斷掉落在地而帶來損失；同時也給輸送帶來困難，油菜分枝過長還會纏繞在撥禾輪上，堵塞機(jī)械，進(jìn)而影響收獲工種的正常進(jìn)行[21-23]。分枝長的油菜相互之間交叉嚴(yán)重，在油菜成熟收獲時容易在外來作用力的拉扯下，造成那些不在割臺內(nèi)的油菜分枝角果破裂，增加機(jī)收損失。因此，選育適合機(jī)械收獲的油菜品種應(yīng)該具備分枝較短而且分枝與主莖的夾角小而上挺的特征，這樣才能保持株型緊湊，減少油菜分枝相互交錯帶來的機(jī)收損失[23]。在育種實踐中，機(jī)收理想的株型為一次有效分枝3～5個，單株角果數(shù)150～200個，果枝長度40～60 cm，果枝集中于中上部，角果斜生。

1.3 油菜株高

目前，油菜收獲使用的機(jī)械為全喂入聯(lián)合收割機(jī)，在收獲過程中油菜割茬以上的部分包括莖稈分枝等都隨著撥禾輪的轉(zhuǎn)動一起被帶入滾筒。如果油菜單株過于高大，勢必會產(chǎn)生較大的生物產(chǎn)量，那么進(jìn)入滾筒內(nèi)的枝稈碎屑就較多，在滾筒分離清選時，容易堵塞清選的篩面，導(dǎo)致分離不清，使籽粒隨著果殼一起被拋出機(jī)外造成損失。相關(guān)研究表明，在機(jī)械化收獲油菜時，由于清選分離不徹底造成的損失率占到了總損失率的20%～30%，損失率的高低和油菜植株高矮呈正相關(guān)[24-26]。如果將油菜的收割茬口提高，可有效避免過多的莖稈進(jìn)入滾筒，提高滾筒內(nèi)籽粒與果殼的分離，帶來的后續(xù)負(fù)效應(yīng)是收割茬口高給下茬整地帶來困難，還須一次滅茬工序，否則不利于旋播操作，增加耕作成本，難以在種植應(yīng)用中推廣[27-28]。因此，對機(jī)收油菜品種要求具有半矮稈(植株高度小于170 cm)性狀，即可保證油菜的豐產(chǎn)性收獲，又可降低收獲中不利情況的發(fā)生。綜合考慮認(rèn)為，機(jī)收油菜理想高度在150～170 cm。

1.4 苗期生長緩慢、春季返青快、早花不早薹、灌漿快、成熟期早，主莖與分枝角果成熟相對一致

長江流域栽培的油菜品種大都是半冬性或偏春性品種，秋季生長勢強(qiáng)，而且冬季的低溫期短，油菜還在緩慢生長，油菜苗期生長時間長。在栽培實踐中，由于冬季低溫或者倒春寒會使南方地區(qū)的油菜發(fā)生凍害，如若秋季生長慢，一方面有利于苗期干物質(zhì)的積累，并可防治早發(fā)帶來的危害。秋季生長過快，到冬季易出現(xiàn)早薹早花現(xiàn)象，遇到極端低溫發(fā)生凍害，造成不可逆生長，同時破壞了品種生長的統(tǒng)一性，影響機(jī)械化收獲。在育種實踐中發(fā)現(xiàn)秋季生長慢，苗期干物質(zhì)積累多，生長壯實，春季返青快，生長一致性好，花期集中，灌漿快，同時成熟早，主莖與分枝角果成熟一致，上部角果與下部角果的成熟度差異不明顯，則有利于高密度下機(jī)收作業(yè)。

2 產(chǎn)量性狀與抗性

2.1 收獲指數(shù)

收獲指數(shù)是作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量占總生物產(chǎn)量的比例，即生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效率[29]。從收獲指數(shù)概念的提出到現(xiàn)在，在各作物中對其研究報道大量涌現(xiàn)[30]，成為引導(dǎo)作物育種的重要理論依據(jù)，在傳統(tǒng)育種當(dāng)中把選育具有高收獲指數(shù)的品種當(dāng)作品種選育主要目標(biāo)性狀。較玉米、小麥而言，油菜的花序呈現(xiàn)為無限花序，營養(yǎng)體大角果數(shù)量多，在選擇高收獲指數(shù)的同時，總的生物產(chǎn)量也較大，產(chǎn)生了不同的選育結(jié)果：(1)收獲指數(shù)高具有較大的干物質(zhì)積累總量和較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量；(2)收獲指數(shù)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量偏低但具有較大的干物質(zhì)積累量；(3)收獲指數(shù)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較高但干物質(zhì)積累總量并不高[31-33]。收獲指數(shù)的大小可反映出光合產(chǎn)物從葉片、角果皮等功能器官中轉(zhuǎn)移到種子當(dāng)中的比例大小，但并不能表明高的收獲指數(shù)就有高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[34]，但是在總體生物量一定的條件下，提高作物收獲指數(shù)就可提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[35]，可避免盲目提高收獲指數(shù)，造成營養(yǎng)生長旺盛，轉(zhuǎn)化效率低下，因此有條件地利用收獲指數(shù)，才可提高作物的生產(chǎn)效率。在機(jī)械化收獲的背景下，油菜株高和密度限制了單株產(chǎn)量的最大生物總量，同時在總生物量不變的條件下，加大收獲指數(shù)可提高油菜的產(chǎn)量?？紤]到收割機(jī)在收獲時的喂入量以及密植條件下營養(yǎng)器官和生殖器官的協(xié)調(diào)發(fā)展，研究認(rèn)為，收獲指數(shù)在0.4左右為宜。若收獲指數(shù)小，可能會導(dǎo)致營養(yǎng)體的生物量過大，轉(zhuǎn)化效率低下，引起油菜群體中下層通風(fēng)不暢，油菜成熟后期脫水能力下降，成熟不一致，影響機(jī)收；若收獲指數(shù)過大，可能會引起豐產(chǎn)性倒伏，帶來一系列不利的因素。

2.2 耐密植、抗倒伏、抗裂角、抗耐病性和耐漬性好

油菜全程機(jī)械化栽培模式須要改變過去人工移栽、低密度種植和產(chǎn)生高大單株的栽培方式，取而代之的是機(jī)械化直播，種植密度大，單株小但群體生產(chǎn)量大的栽培方式。這種種植方式會使田間小氣候發(fā)生變化，如油菜底部通風(fēng)不暢，透光性差，加上南方地區(qū)的高溫高濕氣候條件，使田間菌核病的發(fā)病概率增大。油菜莖稈一旦感染菌核病，就會由于傳輸組織受損而枯死，導(dǎo)致感病植株很早黃熟，在機(jī)械外力的作用下角果易炸裂，造成機(jī)收損失，所以耐密植和高抗病性是機(jī)收品種的先決條件[26]。機(jī)械化油菜品種還要求耐遲播，一是茬口因素，在輪作倒茬中，前茬作物不能及時收獲，影響到了油菜的正常播種；二是由于同一品種在一定的播期內(nèi)適當(dāng)晚播，不但可以錯過苗期某些病害，而且植株高度會有所降低，使品種更加適合機(jī)械化收割。油菜主要產(chǎn)區(qū)在長江流域，該地區(qū)多雨，土壤水分含量高，品種要具有較高的抗?jié)衬蜐n性及抗倒伏性。收獲期角果還應(yīng)具備抗裂角性。因此，在油菜生長過程中除農(nóng)藝性狀要滿足機(jī)收要求，還要具有耐密植、抗耐病性和耐漬性好，莖稈堅韌抗倒伏，抗裂角，這樣才適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)。

2.3 適合的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

油菜產(chǎn)量的三大構(gòu)成因素是角果數(shù)、角粒數(shù)和千粒質(zhì)量。往往角粒數(shù)和千粒質(zhì)量具有較高的遺傳率，相對穩(wěn)定，密度對每角粒數(shù)和千粒質(zhì)量影響不大；而角果數(shù)受環(huán)境的影響較大，在高密度種植條件下，有效分枝數(shù)減少，單株角果數(shù)下降，單株角果數(shù)均隨密度增加而減少，而主花序的產(chǎn)量占到了油菜整株產(chǎn)量的40%，是相對穩(wěn)定的性狀，提高密植主要是提高穩(wěn)定的主花序數(shù)量以提高有效角果數(shù)。試驗結(jié)果表明，產(chǎn)量結(jié)構(gòu)角果數(shù)為6 900萬個/hm2，角粒數(shù)>26粒，千粒質(zhì) 量>3.5 g 較為適宜。

3 品質(zhì)符合國家品質(zhì)育種標(biāo)準(zhǔn)

挖掘高含油量油菜資源，加強(qiáng)油脂形成的基礎(chǔ)研究，選育含油量高、芥酸低、硫苷低、品質(zhì)符合國家育種標(biāo)準(zhǔn)的油菜雜交種[1]。根據(jù)油菜區(qū)試資料，過去9年中，國家冬油菜區(qū)試的新品種含油量僅提高了2.6百分點(diǎn)[36-37]。就含油量而言，每增加3百分點(diǎn)，相當(dāng)于提高產(chǎn)量10%[38-39]。由于機(jī)械化收獲存在一定的損失率，提高油菜品種的含油量可有效彌補(bǔ)機(jī)損帶來的不足，因此，提高機(jī)收油菜的含油量對油菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義。

4 機(jī)械化品種選育的不足與展望

機(jī)械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向，小麥、水稻、玉米等作物已經(jīng)實現(xiàn)了全程機(jī)械化的生產(chǎn)模式，油菜的機(jī)械化作業(yè)還處于發(fā)展時期。實現(xiàn)油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化是油菜高效制種和油料安全供給的重要保障，也是增強(qiáng)國際競爭力的體現(xiàn)。目前，油菜早熟品種的缺乏、易倒伏及角果易開裂是制約油菜產(chǎn)業(yè)機(jī)械化收獲的主要瓶頸，也是嚴(yán)重影響油菜產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率的主要原因。有關(guān)抗裂角性、抗倒伏性的研究仍處于起始階段，研究水平比較滯后，相關(guān)研究資料積累較少，沒有統(tǒng)一的抗裂角、抗倒伏的鑒定方法。在含油量方面，目前推廣的品種含油量還不高。盡管在近20年育種中攻克了油菜“雙低”的問題，但在含油量育種方面一直徘徊不前，與國外品種相比，含油量還低幾個百分點(diǎn)。油菜種植以獲得更多油為目的，高產(chǎn)、高油、機(jī)械化才能真正實現(xiàn)高效益的種植。

目前，盡管有些品種可以實現(xiàn)機(jī)械化，但都是有條件的，如只有完熟才能一次收獲，否則必須采取分段收獲的方式。主要是在以往的育種中，過分追求高產(chǎn)化，忽視了品種對解析惡化作業(yè)的適應(yīng)性，導(dǎo)致我國油菜生產(chǎn)上缺乏適合機(jī)械化生產(chǎn)的油菜品種，農(nóng)藝技術(shù)與農(nóng)機(jī)脫節(jié)，制約了我國油菜生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展。因此，在今后的機(jī)械化品種選育中，有目的地聚合油菜高含油量、高產(chǎn)與抗倒伏、抗裂角、矮稈、株型緊湊等適合機(jī)械化生產(chǎn)性狀的基因于一體，培育適合于機(jī)械化收獲的高油、高產(chǎn)油菜新品種，研究出與之配套的適合機(jī)械化生產(chǎn)的農(nóng)藝栽培技術(shù)是今后要解決的重要問題。