Research Progress of Cultivation Techniques in Late Sowing Rapeseed After Rice Stubble

YANGGuang, LINGuobing, QIANChen, LIJing, WANGLong, LIYiyang, ZUOQingsong

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (18) : 45-52. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0410

Research Progress of Cultivation Techniques in Late Sowing Rapeseed After Rice Stubble

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Abstract

The planting area of rice stubble rapeseed in China is mainly in the winter rapeseed area of the Yangtze River Basin. In recent years, the yield of rice stubble rapeseed has been continuously increasing, and the planting area has also steadily improved, making important contributions to the safety of oil crops in China. However, with the promotion and application of light and simplified cultivation techniques for mid to late maturing rice varieties in the winter rapeseed area of the Yangtze River Basin, the maturity period of rice has been significantly delayed, leading to further compression of the pre winter growth time of rapeseed. The area of late sowing and over late sowing of rapeseed has been increasing year by year, which seriously restricted the production potential of rapeseed. The phenomenon of late sowing of rapeseed in the rice oil dual cropping areas of the Yangtze River Basin is particularly prominent, and has become a widespread concern for many scholars. This article aims to identify important issues in late sowing rapeseed production by analyzing the current situation of late sowing rapeseed and related high-yield limiting factors. Through the analysis of the current situation of late sowing, we aim to improve the quality and yield of rapeseed in rice oil rotation areas. The use of advanced cultivation techniques can reduce the impact of late sowing of rapeseed, and provide theoretical reference for promoting the vigorous development of the future rapeseed industry.

Key words

rice stubble rapeseed / late broadcasting / high yield cultivation / growth before winter / fertilization amount

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YANG Guang , LIN Guobing , QIAN Chen , LI Jing , WANG Long , LI Yiyang , ZUO Qingsong. Research Progress of Cultivation Techniques in Late Sowing Rapeseed After Rice Stubble. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2024, 40(18): 45-52 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0410

0 引言

油菜是世界上重要的油料作物之一,其总面积、总产量均在油料作物中占有重要地位。现如今油菜也是中国种植面积最大的油料作物,油菜的生产为中国的油料产业[1]和国民经济的发展提供了坚实的动力,其产量对于全国的油料安全[2]有着举足轻重的作用。通过整理分析《中国统计年鉴》的相关数据,发现油菜单位面积产量稳中有升,不断创下高产新纪录。截至2021年,中国油菜的平均单产达到了2104 kg/hm2,已超过世界平均水平的2038 kg/hm2,但是与高产的国家相比仍有不小的差距(图1)。近年来,在世界油料市场风云变幻的大环境下,国家愈发重视油菜的生产规模[3],大力提倡扩种油菜。年鉴统计自1978—2005年,油菜在全国的种植面积已经翻了近3倍。显而易见的是小麦种植面积呈梯度逐年下降,多数小麦地改种油菜,最终保持在2300万hm2左右(图2)。由于全国可开垦新耕地的资源十分有限,根据相关政策导向发现开发冬闲田是扩种油菜、提高产能的新措施。
图1 2005—2021年油菜种植面积、单位面积产量变化

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图2 1978—2005年中国稻谷、小麦和油菜种植面积变化

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长江流域的冬闲田[4]面积巨大,诸多冬闲田的前茬作物为水稻,适合种植油菜的冬闲田面积可达427万hm2以上。油菜单产的不断提高也能促进产能的提升,但是从全国范围来看,优质和高产的油菜栽培所占据的比例依然很小。如何应对不同的农业生产区、不同的土壤(水肥条件)、不同的前茬作物?这是本研究的重点。通过不断探索创新油菜的优质、高产栽培技术,将成为未来油菜产业发展的重要方向。另一方面,长江流域近些年随着中、晚熟粳稻的大面积推广[5],以及气候等自然因素,导致油菜的播期不断的推迟。播期的推迟已经逐渐成为了制约稻茬油菜实现高产的重要因素之一。由此可见,开展晚播油菜优质高产栽培技术[6]研究是稻-油轮作模式下油菜实现高产稳产的关键。

1 稻-油轮作下油菜晚播的现状及原因

长江流域地区属于亚热带季风气候,归功于充足的热量,该地区种植的农作物一般可达一年两熟至三熟。该区域为冬油菜主产区,其种植面积可达全国油菜种植总面积的85%以上,采取的稻-油轮作方式[7]是长江流域典型的大田种植模式。江苏省位于长江下游,是中国冬油菜的主产省(区)之一,年种植面积在19万~20万hm2,年产量达51万t。适合该地区种植的农作物中,水稻多作为冬油菜的前茬作物。随着偏晚熟水稻品种[8]的种植推广以及水稻轻简栽培技术的应用,尽管该区域温、光、水资源丰富,以及有着较为适宜冬油菜生长的自然生态环境,受到播种期不断推迟的影响,冬油菜的产量难以有较为明显的提高,油菜生产种植潜力受到制约。

1.1 油菜晚播的现状

在长江流域充足的温、光、水等条件下,水稻作为油菜的前茬作物是普遍的大田种植方式。但是各地区所种植的水稻品种不同,成熟时期不同步,决定了各地油菜适宜的播期[9]也有所不同。近年来,极端气候的频繁发生影响前茬作物的收割时间,进一步压缩油菜的生长周期,这对油菜实现高产造成了不小的影响。不同的研究者对于油菜最佳播期[10]的定义受种植区域不同等因素的影响而有所差异,但是学者们普遍认为迟播、超迟播油菜均不利于油菜冬前生长[11]。油菜晚播的现状即在冬前难以形成壮苗,以育苗移栽油菜为例,冬油菜适时播种应当兼顾形成壮苗和安全越冬两个方面,要以冬前不现蕾抽薹为原则。考虑到品种的特性、种植区的气候条件等因素,长江流域播种的冬油菜一般以旬平均气温20℃左右为宜。
在现在的种植条件下,播期晚[12]、移栽迟的油菜则需要增大田间的种植密度[13]来弥补有效角果数的不足。基本苗数增加,将增加育苗的成本,田间的大密度种植加剧了个体间的竞争,最终导致产量下降。另外,长江流域大力推行的冬油菜轻简化种植[14]是免耕直播油菜的种植,因为其没有移栽苗的缓苗期,在播期上可以比育苗移栽油菜晚10~15 d,但直播油菜的收获时间一般为次年的5月上中旬,整个生育时期会比育苗移栽油菜短15~20 d,生育期短一定程度上导致了直播油菜很难实现高产,马霓等[15]和帅海洪等[16]的研究发现,直播油菜的营养物质积累阶段的时间要明显短于育苗移栽油菜,而生殖生长阶段则差别不大。因此,直播油菜的生育期短主要是因为营养生长时期积累物质的时间短,而较短的生育期与最终的产量又有着千丝万缕的关系。

1.2 油菜晚播的原因

现阶段油菜种植过程中所面临的问题有气候因素、劳动力不足、茬口矛盾等。其中,对油菜晚播影响最大的是茬口矛盾[17]。长江流域在稻-油轮作的种植模式下,随着中迟熟水稻的大面积推广,进一步压缩了油菜的生育期。不管是育苗移栽油菜还是免耕直播油菜,茬口矛盾造成的后果,对产量影响都是不可小觑的。衣政伟等[18]的研究认为,在长江中下游地区种植的中籼迟熟组水稻品种,平均的生育期都要达到148 d左右。试验中,统一将其在5月中旬播种、6月中旬移栽。虽然不同品种间在成熟期有所差异,但是试验中的中籼迟熟组水稻普遍的成熟日期在10月10日前后,最晚的更是达到了10月20日。中国南方的冬油菜区育苗移栽油菜的播种期范围为9月中旬至下旬,直播油菜由于没有移栽苗所要经历的缓苗期,因此其播期可以比育苗移栽油菜的播期晚10~15 d。中国南方的诸多区域采取的油菜种植方式依然是免耕直播[19]的模式,生产上受到前茬作物茬口的限制,难以在最适的播种期内播种,所以直播油菜的产量一般随着播种期的推迟而下降。播种期推迟越晚,产量下降的幅度越明显。刘典昱等[20]的研究中经过相关方法的计算发现油菜冬前积温在1300℃时产量较好,图3是以长江流域上游、中游、下游种植油菜面积较大的城市为代表绘制的2020—2022年油菜越冬期前平均温度变化曲线。以10月10日以后播种为例,3个地区平均温度变化基本处于0~20℃这个区间内,直播油菜播种出苗5 d左右,即使是理想情况下晚播油菜冬前生长天数最长65 d时,其也很难达到最适有效积温1300℃。图中显而易见的是11月中旬之后温度降低明显,此时日平均气温能达到10℃的天数屈指可数。由此,晚播油菜冬前很难达到合格的生长积温,所导致的最终结果就是产量有不同程度的减少。
图3 长江流域上、中、下游代表城市2020—2022年油菜越冬期前平均温度变化曲线

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2 稻-油轮作下影响晚播油菜高产的因素

稻-油轮作下,冬油菜由于播期的推迟,会导致生育期缩短。其在冬前生育期的光照、温度等环境条件也会发生变化,从而导致晚播油菜的生理生态特性方面出现了不可逆的消极影响。自身及环境等因素限制了晚播油菜实现高产优质。

2.1 冬前生长量

长江中下游地区每年入冬的气温变化[21]较为显著,且该年冬季降温来临的时间较往年相比差别不大。根据这样的自然规律,在长江中下游种植的冬油菜品种苗期生长量这一指标尤为重要。在稻-油轮作制度下,由于近年来水稻成熟期[22]普遍推迟的影响,油菜晚播的状况愈发频繁。以直播油菜为例,适宜播期应当在9月下旬至10月上旬,而长江中下游推广种植的诸多中熟品种粳稻的收获期也要到10月上旬至10月中旬。其所面临的茬口矛盾难以调节,根据江苏各地的走访调查发现,直播油菜的普遍播种期在10月20日以后,晚的甚至要在11月初进行播种,这种情况下冬前生长量严重不足,难以形成壮苗。刘志强[23]关于播期对油菜生长发育影响的研究中发现,随着播期的推迟,油菜生长发育最直观的影响是总叶片数量的差异,叶片数的差异直接反映出该播期下植株的生长量的情况。试验中当较早的2个播期(9月1日、9月16日)的叶片达到10片以上时,叶片开始脱落,此时晚播处理下的植株叶片数仅为4~6片。由此可见,播期相差1个月,植株的整体生长量有着明显的差异。另外,试验中对油菜冬前的干物质积累量进行了测定,发现10月中旬以前播种的油菜干物质量达到25 g以上,而10月中旬以后播种的油菜干物重均低于10 g。
综上,晚播油菜相较于其他对照处理,晚播以后出苗的时间延长,难以满足冬油菜在冬前生长所需积温(0℃以上)的最低标准,同时由于日照时数的减少,油菜出苗后的光合效率[24]大大降低。造成冬前油菜幼苗生长量不足,苗体细弱、茎秆纤长、叶薄色浅、根系不发达。生长量小,在越冬期间极易发生死苗。因此,晚播造成油菜越冬前生长量不足是影响油菜高产的因素之一。

2.2 种内矛盾

晚播油菜相较于正常日期播种来说,其后期产量一定是不足的。为弥补产量损失,采取的方法往往是通过增加播种量[25]来解决的。播种量的增加,带来的负效应是田间的成苗率必定有所下降。另外,针对正常大田种植的肥水运筹难以匹配高密度群体生长所需,所带来的影响便是群体植株过大,种间竞争激烈。蒯婕等[26]在进行密度和行距配置对油菜苗期性状及产量的试验中发现在正常日期播种情况下,随着播种密度[27]的增加,单株生物量逐渐降低,但是群体生物量显著增加。由于植株生长过程中,随着叶片增多,植株的受光姿态改变,高密度下,单个植株所截获的光能有限,不利于植株个体的生长。生长弱势的植株极易在这种生存空间减小、水肥竞争激烈的情况下消亡。晚播油菜通过增加播种量来弥补产量损失,这变相增加了田间种植密度,在有限的生长空间下,晚播油菜中出现生长弱势植株的比例大大提高。由于晚播植株冬前所能生长的时间有限,高密度下通过光合作用积累有机物势必会造成植株间竞争激烈,弱苗逐渐被淘汰,从结果上看,虽然增加播种量可以弥补适当的产量损失,但是带来的种间矛盾,使得这一措施的效果并不是十分理想。袁圆等[28]的研究也有相类似的结论,探究发现同一密度,播期推迟,2个品种的单株角果数、每角粒数及千粒重均下降,单株产量下降27.63%,而同一播期,增加密度,2个品种的单株角果数和每角粒数下降,千粒重受密度影响无显著差异,密度增至60×104株/hm2,单株产量显著下降64.36%。进一步说明了,晚播油菜群体与个体的矛盾突出,对高产的影响较大。
总体上,稻-油轮作下晚播油菜在最终产量上有着明显劣势,通过增加播种量来弥补损失,所带来的种间矛盾也是十分激烈的。群体结构恶化,极易造成植株茎秆抗倒伏指数上升[29],抗倒性下降。此外,由于长江中下游的雨量较为丰富,油菜生产后期遇到连续降雨会造成叶片或角果积水,茎秆难堪重负从而发生倒伏。

2.3 病害发生

稻-油晚播油菜冬前生长量小,前人研究发现,晚播油菜在冬前基本没有叶片脱落[30]。相关试验在1月30日进行取样测定,得出经历越冬期(12月—1月)后,晚播油菜的总叶片数平均在10片左右,越冬期间叶片虽仍在生长,但较为缓慢。而相较于正常日期播种来说,晚播油菜的总叶片数至少差距在5片以上,这对于油菜的光合效能有着不小的影响。在肥水运筹不变的情况下,叶片少、光合效能低、植株的干物质积累量小,相对应其在抗病虫害方面存在不足。晚播带来的影响是开春后油菜从蕾薹期向初花期过渡的时间延长,在普遍种植冬油菜的长江中下游地区,花期推迟意味着植株遭遇阴雨天气的几率增加,菌核病[31]大规模爆发的风险大。随着播期推迟,生产上晚播油菜的开花期从3月中上旬推迟到3月下旬或4月上旬,此时的气温上升明显,且易出现阴雨天气,湿度大,给菌核病的发生创造了诸多条件。但是,袁卫红等[32-33]通过研究阐述了不一样的看法,其研究团队在试验中设置了4个播期,分别是:9月20日、9月30日、10月10日和10月20日。通过调查各个播期的植株发病率,发现10月10日和10月20日这2个播期的发病率要显著低于前2个播期,在每个播期都感病的情况下,发病率低的2个播期的最终产量要比前2个播期高出20%以上。因此,袁卫红等[32-33]认为适当晚播对于降低菌核病的发病率有着积极作用。通过查阅资料发现,试验地点在江西省宜春市,该地区常年平均低温在0℃以上,并且春季降雨量适中,地理环境因素可能间接导致试验结果的偏差,晚播油菜在该条加下,爆发菌核病的概率有所下降。不可否认的是,当气温适宜,且降雨量适中的情况下,通过适当晚播等栽培措施能够有效降低菌核病的发病率。
换言之,相关的栽培措施如适当晚播对于病害防治有一定的效果,但是栽培措施根本上只能减轻菌核病的危害程度,其对油菜产量的影响仍然是巨大的。在长江中下游地区,由于降水量、气温等因素,晚播油菜遭遇菌核病[34]的概率高,且发病重。

2.4 气象及环境

气象及环境因素是晚播油菜实现高产的重要阻力之一。气候环境因素归根到底是光、温、水对植株生长的影响。首先,就光照对于晚播油菜而言,其在苗期生长时就已经错过了冬前的最佳生长日期,油菜幼苗获取有效生长积温的日数较长,甚至部分幼苗在冬前的积累量仍然不足。冬前死苗率的升高,是导致晚播油菜产量下降的主要原因。在丛日环等[35]的研究中发现,长江流域冬油菜种植区的光照资源正在逐年减少,油菜生育期总日照时数每10 a的降幅达到了45 h。总日照时数的减少将导致油菜开花、结实的日期推迟,最终导致产量下降。其次是温度对油菜生长的影响,汪剑鸣等[36]通过将气候因子与油菜产量联系来开展试验,认为油菜在角果期如果遇到30℃以上的高温天气,并且超过一定天数,将促使油菜高温逼熟,高温逼熟对于中晚熟油菜品种来说影响较为严重,导致油菜籽粒的千粒重锐减,产量降低。根据以上的研究,晚播油菜由于播期推迟其成熟期必然晚于正常播种的油菜,而当晚播油菜在遇到持续高温的情况下,产量下降是一定的。最后,是关于降雨量方面的影响,丛日环等[35]认为在长江流域种植的冬油菜,降雨量与产量呈现负相关关系,生育后期(3—5月)降水量每增加10 mm,油菜减产12 kg/hm2。上述数据中,降雨量增加导致产量下降,这是最直观的体现。作者认为降雨量增加导致产量下降有诸多间接原因,例如爆发病害、植株倒伏等。而汪剑鸣等[36]在关于降雨量这一方面的研究,也恰恰证明了这一观点,其结论是降雨量大,引起油菜花期延长,由于降雨增大了空气湿度,植株受到病害侵袭的几率增加,容易爆发病害。因此降雨量[37]对产量有间接影响。综合上述关于降雨量影响的研究,并且对长江下游地区部分种植区域进行考察发现4月上中旬冬油菜处于盛花期或终花期时,经历多轮降雨并且伴随大风,一些抗倒伏较弱的品种倒伏情况[38]严峻,倒伏造成植株难以维持正常的生长姿态。不可否认的是降雨量这一因素对于晚播油菜产量的影响是切实的。
因此,在探究气象及环境因素对晚播油菜产量的影响时,温、光、水三因素相互作用。晚播油菜的最终产量受到光照时数减少、高温逼熟、降雨量增多等因素的影响深远。结合前人的研究作者认为,由于晚播导致的各项气象及环境因素的影响不可避免的将会导致油菜结实潜力的下降。

3 稻茬晚播油菜高产栽培技术

晚播油菜产量下降显著。在不进行任何处理的情况下,播期推迟15 d,油菜分枝数、角果数、每角粒数、千粒质量均下降[39]。也有研究指出,晚播对于油菜千粒质量的影响较小,分枝数、角果数、每角粒数的减少[40]是造成产量下降的主要原因。

3.1 稻茬晚播油菜适用品种筛选

以长江中下游种植为例,应选择冬性偏春性品种,适合稻茬晚播的品种为‘秦优十号’、‘宁杂1838’等。晚播条件下1 hm2可获得2250~2550 kg的目标产量。李小勇等[41]认为晚播会对油菜农艺性状有显著的影响,在苗期主要体现为植株长势弱,光能利用率低。因此,适宜迟播的品种应在苗期繁茂性好,在迟播条件下具有出苗快,叶多而厚,叶色深等特点。另外,此类品种在越冬期仍能保持较大的生长量;蕾薹期抽薹速度快;开花后灌浆快、速率高;抗倒伏性能良好,耐高温逼熟等。鞠英芹等[42]研究认为选择灌浆速率快的品种,对晚播高产稳产具有重要意义,开花期至灌浆期是油菜产量形成的关键时期,而长江流域在此时间段易发生渍害,晚播条件下选择灌浆早,速率快的品种对产量损失造成的影响最小。TURHAN等[43]通过对8个不同冬油菜品种进行试验,发现迟播造成油菜开花期缩短、籽粒灌浆时间短,进而导致籽粒质量下降,进一步说明在迟播条件下对于油菜品种的选择尤为重要,而前文所提到的‘秦优十号’[44]和‘宁杂1838’[45]系列品种经过多年的试验发现均具有耐迟播的能力,在产量表现上较其他品种而言优势显著。
冬油菜产区普遍分布在长江流域,各地气候条件也有所不同,因地制宜选择品种是高产稳产种植的基础。晚播油菜因受到播期限制,先天温光条件不足,所选择的品种,在各个重要生育时期都应当拥有较其他品种更强的适应性和抗逆性。

3.2 稻茬晚播油菜整地及施肥

精细整地[46]为直播油菜出苗创造良好的土壤环境,是不同播期下都需要做到的基础条件。稻茬还田对于土地耕整条件要求严格,对于长江中下游的壤土地而言,稻茬还田耕整质量差,将造成土地坑洼不平;稻茬及秸秆残留[47]未经过机器完全粉碎,将造成土壤板块化严重。相关试验发现,在耕整质量不佳的稻茬地进行直播,油菜种子的出苗率不高。即使是成功出苗,极易发生的情况是出苗植株附着于稻茬板结的土壤之上。在苗期发生降雨将导致植株根系暴露于地表的几率增大,由于表层土壤坑洼,暴露于地表的根系难以深入土层吸收营养,最终导致死苗。综合来看,稻茬油菜对于土地的耕整质量有一定要求,主要是针对油菜苗期的生长。晚播油菜在耕整质量不高的土地上种植,产量下降趋势更加明显。主要是由于耕整质量不佳出苗率低、冬前生长量不足成苗率低,田间基本苗数不足。为缓解出苗差的情况,还可进行催芽播种,晚播油菜可在种子催芽露白后,晾干适墒播种,适当的浅播。若是播种后干旱可适当窨苗水,但需要确定合适的用量,防止出苗时间过长而导致烂种。
施肥方式、施肥量对于晚播油菜生长发育和产量形成具有重要的影响。在播量一定的情况下,保证田间基本苗数是晚播油菜的产量保证。因此出苗率和成苗率的指标就显得尤为关键。郭丽璇等[48]的研究发现平衡各元素施肥是保证油菜较高出苗率的关键,与平衡施肥相比,CK处理或是任意一种缺素处理都会显著降低种子的出芽率。缺素处理更是会导致畸形苗数量大大增加。此外,杨泽鹏等[49]在对不同施肥方式进行研究发现,传统的肥料撒播的方式使得大部分的肥料养分分布在离地下部较远的区域,严重制约了作物对肥料养分的吸收利用。将肥料定量配比并进行穴施和条施能够明显提高了油菜的干物质积累量,促进地下部与地上部的协调生长,保证充足的角果数和每角粒数,最终提高了油菜干物质积累量和含油量。
另一方面,相关研究认为,施肥量对于油菜生长的影响是:在一定区间范围内,随着施肥量的增加,油菜产量、含油率增加。张建青等[50]的研究中探索了不同施肥量对油菜产量的影响,试验中的施肥方式为过磷酸钙、硫酸钾和40%尿素作为底肥,播前施入;其余60%尿素苗期追施。研究发现在肥力较高的地块可以减少肥料的施用,油菜在产量较高的情况下,还可以节省成本支出,而肥力较差的田块大量施用肥料对于产量的提升有限,且油菜对肥料的利用率偏低。针对这一结果,晚播油菜在苗期应该根据田块肥力差异进行“因地施肥”,并且施肥量要多于正常日期播种的油菜种子,冬前的肥料供应当满足油菜生长至壮苗(7~10叶)的最低标准。考虑到晚播油菜由于先天条件的缺乏导致所需肥料的增加,过量施肥不可避免将导致植株肥料利用率下降,造成的肥料浪费也并不符合油菜现阶段轻简化栽培的初衷。因此,在有关晚播油菜足量、适量施肥的研究还应继续深入研究,其最终目的是要保证田间基本苗数和节约成本。

3.3 稻茬晚播油菜抗病抗逆技术

长江流域尤其是长江中下游地区地势普遍低洼,地下水位偏高,在油菜生育时期极易造成渍害[51]。晚播油菜由营养生长转为生殖生长的关键时期是在开花期前后,最终产量的高低与角果数及每角粒数有着至关重要的联系。晚播油菜对于地块的要求是要保证排涝降渍、沟渠通畅,确保晚播油菜不受涝、不受渍。万倩等[52]的研究阐述了在不同施肥量下油菜花期遭受渍害对产量的影响,通过渍水处理,油菜籽粒的充实经历“慢-快-慢”的变化过程,油菜籽粒质量增速明显下降,籽粒充实过程受到的影响显著。并且随着渍害时间的增长,所导致的效应加剧。另外,在不施肥且渍害的处理中,籽粒充实速率是最低的。进一步说明一定程度内,施肥量的增加有利于籽粒充实,对于提高产量具有正向作用。晚播油菜,由于播期推迟,若是在花期遭遇严重渍害,导致花期延长,一方面是籽粒充实遭受影响,另一方面田间容易爆发病害,尤其是菌核病的发生对于田间植株造成的伤害是不可逆的。晚播油菜在生育后期应当加强病虫草害的防治,当田间出现小范围的病斑应当及时施用药剂,避免扩散造成更大的影响。
20世纪80年代,地膜覆盖技术[53]在国内出现,相关学者在对这项技术进行研究试验发现,其对于植株增温保墒具有良好效果,将其运用在晚播油菜的种植过程中,有利于提高地表积温,加快生育进程,从而达到晚播早苗、壮苗的效果。但是由于大田生产过程中,采用地膜覆盖[54]会造成成本大幅度增加,白色污染严重以及在晚播情况下增长效果远未达到预期,在晚播油菜的实际生产过程中未能大规模推广使用。

4 展望

油菜晚播对籽粒产量和品质的影响已成为制约中国油菜生产的关键问题,在长江流域稻油两熟区,这一矛盾尤为突出[55]。针对这一突出矛盾,如何改进晚播油菜栽培现状?促进油菜增产增效是晚播油菜栽培工作的重点。通过对晚播油菜几个限制高产因素的分析发现,在苗期首先是要保证油菜幼苗的正常生长,保证冬前生长量;确保田间基本苗数是实现高产的基础。其次,在生产上一些农户采取增加播种量的方式来确保田间基本苗数,增大播种量不可避免将使得种内竞争加剧,做好田间管理就显得尤为重要。田间管理还应当包括花期排涝降渍[56],油菜生育时期重点防治的病害是菌核病,晚播油菜由于播期推迟,植株抗逆抗病能力较正常植株有所下降。因此,在病害防治方面应重点关注。最后,随着中晚熟粳稻的大面积推广种植,油菜适时晚播现象普遍。植株生长三要素,光温水缺一不可,油菜晚播导致冬前光照时间下降、温度下降、水分减少等问题。此外,倒伏情况也不容忽视[57]。为应对变化,相应的栽培措施也要做出及时的调整,在适用品种选择上选用抗寒性强、耐迟播的品种;保证田地的耕整质量,施好苗肥及适时追肥,施肥量在合理施用范围内应施尽施;针对抗病抗逆相关栽培技术的研究需要进一步精进,尤其是要预防渍害、菌核病等相关逆境及病害的大规模爆发。
稻茬晚播油菜高产栽培的相关研究无疑是解决了现阶段晚播冬季作物产量下降、品质不佳的情况[58]。为保证国内油料市场的稳定健康发展,晚播油菜通过相关管理及栽培措施实现高产尤为重要[59]。近些年来,油菜在中国的种植面积稳中有升,单产也在不断创新高,种植油菜的综合效益不断提高,油菜生产前景广阔。稻茬晚播油菜栽培技术需要更加深入的探索和研究,积极吸取国内外成功经验,助力未来油菜生产高质高产[60-61]。将最新的理论联系实践,通过模拟、试验等方法论证晚播油菜高产的可行性方案,为以后的大规模推广提供理论和参考依据。

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油菜是我国种植面积最大的油料作物,是国产食用植物油的重要来源。油菜生长过程可以优化土壤结构、增加土壤养分、培肥土壤地力,具有用地养地的特征优势。同时,因其具有较强的环境适应能力,可作为先锋作物改良障碍土壤。然而,近年来由于劳动力不足、种植效益低、农民种植积极性不高等因素,导致冬闲田面积逐年增加,冬季光温水土自然资源未能得到有效利用。而油菜作为冬季种植的油料作物,不与粮争地,是开发利用冬闲田最有潜力的作物。利用冬闲田发展油菜生产,不仅可以提升油料产量,还可以充分发挥其养地优势提高后茬作物产量品质、增加种植收益,对维护我国食用油供给安全、助力粮油兼丰及农业绿色可持续发展具有重要意义。本文结合我国油菜生产现状,针对南方稻区冬闲田油菜轮作的生产发展需要,综述了油菜用地养地(油用或肥用)的作物优势,旨在为因地制宜利用南方冬闲田发展油菜生产助力油料产能提升提供科学依据。
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冯向前, 殷敏, 王孟佳, 等. 南方稻区“早籼晚粳”栽培模式晚季灌浆期气象因子对晚粳稻品质的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(1):46-63.
【目的】研究南方双季稻区晚季灌浆期温光资源对不同类型水稻稻米品质的影响,为适应性双季晚粳稻品种的筛选与优质栽培提供理论依据。【方法】试验于2018年在浙江富阳和温州两地开展,以当地主栽3个籼稻品种为对照,根据专家推荐选择20个候选粳型品种(包括10个常规粳稻、3个杂交粳稻和7个籼粳杂交稻),评估和研究灌浆期温光条件差异对晚粳稻品质的影响。【结果】(1)基于稻米品质特征聚类,晚籼稻因其特有的长宽比(3.18)与直链淀粉含量(19.40%)归属一类;相比晚籼稻,大部分杂粳型水稻糙米率、精米率、整精米率、胶稠度、碱消值和食味值分别升高了4.31%—5.28%、6.51%—9.33%、25.83%—28.34%、-1.81%—4.27%、11.62%—50.85%和2.31%—2.85%,直链淀粉含量和蛋白质含量则降低了20.98%—28.14%和1.16%—14.85%,表现出明显的米质提升;常规粳稻品种的米质表现则出现分离,部分源于苏南和嘉兴的常规粳稻(4个)与杂交粳类似,同属于米质提升一类;而部分源于江苏、上海的常规粳稻品种(6个)因其在晚季中相对较差的米质表现(高垩白度、垩白粒率和蛋白质含量)归属一类;(2)晚稻灌浆期稻米品质与气候因素密切相关,气候因子对水稻品质的作用主要以齐穗后10—20 d为主;加工品质(糙米率)与日均辐射(R:-0.40— -0.19,PR:-0.45— -0.28,PR:0.24—0.53,PR:0.38—0.45,PR:-0.37— -0.16,PR:-0.43— -0.12,PR:-0.37— -0.16,PR:-0.43— -0.12,PR=0.37,PR=0.19,PR=0.16,PR=0.12,P
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为探明机械旱直播水稻在长江中游地区较优的播种时期,本试验以广两优476(GLY476)和黄华占(HHZ)两个水稻品种为材料,采用机械旱整旱播模式,设置5个播期处理,即S1(5月10日)、S2(5月17日)、S3(5月24日)、S4(5月31日)、S5(6月7日),考察播期对水稻产量形成、光温资源利用率、稻米品质形成的影响。结果表明,广两优476和黄华占的产量均随着播期的延后呈先升高后降低的趋势,其中S4处理的产量最高,该处理下两水稻品种产量分别较S1高15.8%和27.4%。随着播期的延后,光能生产效率呈现逐渐增加的趋势,广两优476在S5处理下的光能生产效率最高,两年平均值为0.432 g·MJ<sup>-1</sup>, 黄华占以S4处理最高,两年平均值为0.421 g·MJ<sup>-1</sup>;且两品种积温利用率的变化趋势和光能生产效率类似,均以S4处理最高,两者平均值分别为3.72和3.61 kg·℃<sup>-1</sup>·d<sup>-1</sup>·hm<sup>-2</sup>。两品种在S4和S5处理下的整精米率均高于其他播期处理;随着播期延后,两品种S5处理的垩白粒率和垩白度分别较各自的最高值下降14.1~17.1个百分点和4.6~7.8个百分点;营养品质变化趋势和外观品质一致,随播期延后呈显著下降趋势,两品种S5处理的平均直链淀粉含量较S1处理降低1.3~1.5个百分点,蛋白质含量降低2.0个百分点。综上所述,长江中游地区机械旱直播水稻5月中上旬播种期使水稻遭遇高温危害,产量和稻米外观品质降低。将播期延迟到5月底至6月上旬,可有效避免高温危害,对提高水稻稳产能力具有重要作用。本研究为明确水稻生产区高温发生规律,调整适宜播种期,提高机械旱直播水稻稳产能力提供了重要参考。
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对6种种植密度下直播甘蓝型油菜结实期的源库关系及产量进行了研究,结果表明:角果长、宽分别在开花后19d和25d左右达到最大值,角果大小有随密度增加而减少的趋势;单位角果皮面积承担的籽粒数(SNPA)及单位角果皮面积的籽粒重(PPA)都随密度的增大呈先增后减的趋势;每角粒数和角果长度或角果面积都符合二次曲线的关系;随着种植密度的增加,单株株高、茎粗、一次有效分枝数、单株角果数、每果粒数和千粒重均下降,但群体单位面积角果数、角果面积增大,产量增高。密度继续增加,群体单位面积角果数和角果面积减少,产量下降。
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本研究按照统一试验方案和技术方法,2020年在泰州市农业科学院试验基地进行长江中下游中籼迟熟水稻区域试验,对种业公司选育(引进)的水稻新品种的丰产性、稳产性、适应性、抗逆性和品质等农艺性状进行鉴定和评价,以确定品种的利用价值,为水稻新品种的推广应用提供科学依据。结果表明,华中优7号产量最高为13 275 kg&#x000B7;hm<sup>-2</sup>,米质为部标三等,华浙优518产量为10 850 kg&#x000B7;hm<sup>-2</sup>,米质为部标一等,中浙优518和华浙优2805产量分别为10 800和9 825 kg&#x000B7;hm<sup>-2</sup>,米质均为部标二等,各品种其他表现均为良好及以上。该研究为筛选出适宜泰州地区推广的中籼迟熟水稻品种资源提供了一定的科学依据。
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【目的】研究密度和行距配置对甘蓝型油菜苗期生长的影响及其与产量形成的关系,为进一步提高油菜产量、缩小产量差,明确密植油菜产量调控机制奠定理论基础。【方法】2016—2017年选用华杂62(常规株型,简称HZ62)、2017—2018年选用华杂62和品系1301(紧凑株型)设置密度15×10<sup>4</sup>(D1)、30×10<sup>4</sup>(D2)和45×10<sup>4</sup>株/hm<sup>2</sup>(D3)为主区,行距15(R15)、25(R25)和35 cm(R35)为副区,研究不同密度和行距配置下,不同器官干物质累积和分配、茎秆和叶片碳氮代谢、根系活力和成熟期产量的变化。【结果】增加密度后,油菜个体生长受到明显抑制,表现为成熟期根颈粗、根干重、地上部干重以及株高均降低,有效分枝数减少,同一密度下缩小行距后降幅减小,D1、D2和D3密度条件下,在行距R25、R15和R15时各指标均表现最佳。与传统的密度行距配置(D1R25)相比,增加密度缩小行距(D3R15)后,2017—2018年,HZ62和1301两品种单株产量分别降低了57.14%和55.73%,但群体产量增加了21.55%和30.92%。相关性分析结果表明苗期叶片干物质分配率与单株产量呈极显著正相关关系,茎秆和根系干物质分配率与群体产量呈显著或极显著正相关关系。进一步分析苗期各器官生长指标发现,密度增加后,苗期叶片SPAD值、单株根系生物量、伤流量、根系活力均显著降低,而群体叶面积指数(LAI)和根系生物量显著增加;同一密度下,通过调节行距、减小株行距差异时,单株油菜叶片SPAD值、叶片和茎秆C/N、群体LAI及根系生物量增加,为成熟期产量奠定了基础。2017—2018年,与D1R25相比,D3R15处理下,HZ62茎秆C/N下降了22.95%,单株根系生物量、伤流量和活力分别降低了35.60%、16.07%和15.51%,叶片C/N和群体根系生物量则分别增加了16.11%和83.44%;1301茎秆C/N下降了19.71%、单株根系生物量、伤流量和活力分别降低了30.87%、22.63%和22.85%,叶片C/N和群体根系生物量则分别增加了14.84%和108.21%。【结论】本试验条件下,与传统密度行距配置相比,不同株型油菜参试品种在增加密度缩小行距后均能通过促进苗期单株叶片氮代谢,同时增加了苗期叶片SPAD值、群体光合叶面积、群体根系生物量,提高了根系活力实现增产。
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左青松, 刘浩, 蒯婕, 等. 氮肥和密度对毯状苗移栽油菜碳氮积累、运转和利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2016, 49(18):3522-3531.
【目的】研究油菜育秧盘毯状苗移栽,大田不同氮肥和密度耦合对油菜碳氮积累、运转和利用效率的影响,探讨植株碳氮代谢与油菜产量形成的关系。【方法】以宁杂1818油菜品种为试验材料,通过毯状苗的培育和移栽试验,比较不同年份、氮肥以及密度条件下碳氮积累、运转以及利用效率差异。【结果】油菜毯状苗适宜条件下移栽也可以获得3 750 kg&middot;hm<sup>-2</sup>高产。不施氮肥以及225 kg&middot;hm<sup>-2</sup>氮肥处理条件下随着密度增加产量显著增加,在300 kg&middot;hm<sup>-2</sup>氮肥处理和125 000穴/hm<sup>2</sup>移栽密度条件下1穴1株、1穴2株和1穴3株间产量无显著差异。油菜植株中碳素积累能力显著高于氮素积累能力,初花期前植株C/N比较低,为16.30,初花期后C/N比较高,为114.37。碳素籽粒生产效率、氮素籽粒生产效率随着氮肥用量增加呈下降趋势,其中氮素籽粒生产效率随施氮量增加下降幅度更大。初花期至成熟期叶片氮素运转率最高,不同处理变化范围为73.90%&mdash;78.56%,其次是茎枝氮素运转率,变化范围为38.96%&mdash;67.08%,根中氮素运转率最低,变化范围为24.45%&mdash;37.06%。不同处理叶片中氮素运转率差异较小,茎枝和根中氮素运转率随着氮肥用量增加逐渐降低。初花期至成熟期叶片碳素运转率为正值,不同处理变幅为23.16%&mdash;29.08%,随着密度增加叶片碳素运转率总体上呈增加趋势,不同氮肥处理间差异相对较小。初花期至成熟期根和茎枝仍然以积累碳素为主,两者碳素运转率表现为负值。【结论】油菜毯状苗机械移栽,可有效提高茬口较迟地区的油菜生产能力。油菜在初花期之前氮代谢能力强,初花期以后碳代谢能力强,前期氮素供应有利于植株营养体的建成,从而使得后期积累更多的碳素,促进后期的产量形成。
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袁圆, 汪波, 周广生, 等. 播期和种植密度对油菜产量和茎秆抗倒性的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(8):1613-1626.
【目的】茎秆倒伏是制约我国油菜生产效益提高的重要因素,研究不同播期及密度下油菜茎秆抗倒性变化规律及其生理机制,为油菜高产抗倒栽培提供理论及技术支撑。【方法】本研究以华油杂62和沣油520为材料,设置2个播期(9月25日、10月25日)和4个密度(15×10<sup>4</sup>、30×10<sup>4</sup>、45×10<sup>4</sup>和60×10<sup>4</sup> 株/hm<sup>2</sup>)裂区试验,测定产量及其构成,茎秆抗折力、倒伏指数、显微结构、主要成分及木质素合成关键酶活性等指标。【结果】(1)9月25日播种(T1),密度从15×10<sup>4</sup>hm<sup>-2</sup>增至60×10<sup>4</sup>hm<sup>-2</sup>,油菜单株产量、单株角果数及每角粒数均下降,小区产量在45×10<sup>4</sup> hm<sup>-2</sup>处理达峰值,此时倒伏指数最小,抗倒能力最强,产量及抗倒性协同提高;播期推迟至10月25日(T2),在任何密度下,小区产量、单株产量、单株角果数及每角粒数均显著降低,但地上部鲜重下降更明显,导致迟播油菜的倒伏指数下降、抗倒性增强。(2)适期播种时,密度增大,株高和茎秆干重均显著降低,倒伏指数呈先降后增的趋势,易倒伏部位从主茎中上部转移至主茎中下部,茎秆维管束长度/髓腔外组织宽度和维管束面积/茎横截面积等指标参数逐渐增加,茎秆木质素和纤维素含量呈先增后降趋势。油菜播期从T1推迟至T2,株高和茎秆干重均显著降低,茎秆木质素、纤维素含量显著下降,但植株地上部鲜重降幅较大,倒伏指数下降,抗倒性增强。逐步回归分析表明木质素是改善输导组织结构、协调倒伏指数及小区产量的关键指标,茎秆木质素含量及群体木质素总量高,可同时获得较强的茎秆抗倒性及较高的小区产量。(3)适期播种,密度从15×10<sup>4</sup>hm<sup>-2</sup>增至60×10<sup>4</sup>hm<sup>-2</sup>时,与木质素合成相关的过氧化物酶(POD)、肉桂醇脱氢酶(CAD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)及4-香豆酰-CoA连接酶(4CL)酶活性增强,油菜播期从T1推迟至T2,木质素合成酶POD、CAD、PAL、4CL的活性均显著降低。【结论】不同播期条件下,优化种植密度,可显著提高油菜的群体产量;且播期推迟,可通过进一步增大种植密度弥补单株产量的不足,晚播密植条件下茎秆木质素合成能力增强,木质素含量增加,协调了高产和抗倒的矛盾。
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以一批抗倒伏和易倒伏的甘蓝型油菜进行田间试验,研究甘蓝型油菜抗倒性评价指标及抗倒性与株型结构关系。结果表明,成熟期田间测定抗拉力可反映出品种的抗根倒能力,成熟期根重及根颈粗与品种的抗根倒能力也有密切关系。成熟期室内测定的茎秆抗折力矩可反映出品种抗茎倒能力,茎重,尤其是茎干重/茎秆长也能反映品种茎秆的抗倒能力。株高、茎秆重心高度/株高等形态指标与品种抗倒性有密切关系。株高、分枝点高/株高适中、重心高度/株高较小、分枝数适中、角果分布均匀、株型为紧凑型的品种较抗倒伏,单株生产力也较高,是理想的抗倒株型。
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气象因子对长江流域油菜(Brassica napus L.)主产区影响很大。为明确长江流域影响油菜生长的关键气象因子,基于长江流域259个气象站1961-2015年的气象数据及1437个田间试验冬油菜产量数据,分析5个不同区域(长江上游低海拔区、长江上游高海拔区、长江中游二熟区、长江中游三熟区和长江下游)冬油菜生育期内气候因子的时空分布特征,结合产量数据分析不同种植区油菜产量的气候限制因子。结果表明:长江流域冬油菜生育期 内平均气温为13.2℃,&ge;0℃积温为3620℃,昼夜温差7.8℃,总日照时数984h,太阳辐射量为2631 MJ&middot;m-2。油菜生育期内热量资源呈现增加的趋势,平均气温每10年升高0.37℃,而昼夜温差每10年缩小0.21℃;而日照资源则逐年降低,每10年日照时数降低45h。油菜全生育期总降水量平均为680 mm,且呈现逐年增加的趋势。长江流域气象因 子与油菜产量的关系主要表现为:平均气温和&ge;0℃积温与产量呈现负相关关系,其中长江中游二熟区生育前期(9 月-11月)和长江中游三熟区生育后期(3月-5月)平均气温每增加0.1℃,油菜分别减产53和40 kg&middot;hm-2;昼夜温差大有利于油菜增产,其中长江上游低海拔区后期昼夜温差每增加0.1℃,产量增幅为39 kg&middot;hm-2;降水量与产量主要呈现负相关关系,尤其是后期降水量每增加10 mm,油菜减产约12~39 kg&middot;hm-2。从整个生育期来看,长江上游(低海拔区、高海拔区)主要影响油菜产量的气象因子为昼夜温差、降水量和日照时数;长江中游二熟区主要受气温、积温、降水量和太阳辐射的影响;长江中游三熟区的限制因子为气温和积温;而长江下游则受到降水量、日照时数和太阳辐射的影响。
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【目的】长江流域多熟制模式下,油菜播种推迟,引起产量低、品质差。为探究施氮量对迟播油菜氮素利用和产量、品质的影响,本研究通过测定不同施氮量下迟播油菜产量构成、农艺性状、养分积累、籽粒品质,以期探明迟播油菜最佳施氮量。【方法】以甘蓝型油菜品种中油杂19为材料,在湖北应城、黄冈进行大田裂区试验,设置2个播期(常规播期S1,10月10日;迟播S2, 11月10日)为主区,4个施氮量(N0:不施氮肥;N1:120 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>;N2:240 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>;N3:360 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>)为副区。【结果】(1)迟播(S2)显著降低油菜籽粒产量,增加氮肥施用量,不同播期油菜单株角果数、每角果粒数及千粒重均有显著上升趋势,与N0相比,在N1、N2和N3处理下,籽粒产量在常规播期下两地平均增加31.9%、68.6%和79.8%,在迟播下两地平均增长36.0%、82.3%和87.3%;(2)播期推迟,油菜根颈粗、株高、分枝起点高度和根系干重均显著下降,地上部干重增加,根冠比下降。增加氮肥施用量,不同播期油菜根颈粗、株高及分枝起点高度增加,地上及根系干重均上升,但根冠比呈现下降趋势;此外,与N0相比,在N1、N2和N3下,倒伏角度在正常播期下两地平均增加162.7%、254.7%和374.7%,在迟播下两地平均增长105.5%、208.7%和303.1%,即增施氮肥加重了倒伏的发生;(3)推迟播期,油菜根系氮含量和氮积累量均下降;籽粒氮含量上升而氮积累量下降、含油率下降;茎秆、角果壳氮含量变化不显著,但氮积累量显著上升。增加氮肥施用量,各部位氮含量和氮积累量增加,含油率下降,但产油量呈上升趋势,在240 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>施氮量水平时,产油量在两个播期下均达最大,应城分别为1 830.5和1 534.5 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>,黄冈分别为1 535.1和1 220.0 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>。籽粒氮素利用率也达最高,应城分别为34.88%和31.14%,黄冈分别为27.95%和25.48%。籽粒氮素利用率与籽粒产量和产油量呈极显著正相关,与倒伏角度不相关,因此可以通过提高籽粒氮素利用率提高籽粒产量和产油量,同时不加重倒伏发生。【结论】增加氮肥施用可提高迟播油菜产量,但氮肥施用应控制在240 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>左右,以控制倒伏进一步加剧,并获得最大产油量。
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油菜是我国重要的油料作物,耕整地作为油菜种植的首要基本环节尤为重要。本文阐述了世界主要油菜产区及我国冬、春油菜产区种植概况及特征,分析了国内外油菜种植区耕作体系,系统总结了油菜种植主要耕整地技术及配套装备研究进展,包括种床整理技术、深施肥技术、秸秆还田技术、降附减阻防堵技术和耕整地智能化技术及其配套装备,指出了油菜种植耕整地技术难点与发展趋势。
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