寧夏引黃灌區(qū)麥后復(fù)種飼料油菜生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及其主要性狀分析

范 玲，何文壽，賈 彪

寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】飼料油菜屬十字花科、蕓薹屬，由傳統(tǒng)普通油菜改良選育而成，有適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)快速、營(yíng)養(yǎng)體產(chǎn)量高、耐寒性較強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等特點(diǎn)，植株可作青貯、黃貯飼料的青綠飼料來(lái)源或者翻壓做綠肥培肥土壤，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的地位[1-4]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】楊祁峰等人研究了飼料油菜、谷草、毛菩子、箭舌豌豆和草木樨，表明飼料油菜營(yíng)養(yǎng)成分均高于谷草，可以作為一種優(yōu)良的飼草[5-7]。牛菊蘭等人進(jìn)行了飼用油菜和玉米秸稈混貯的飼喂實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示飼料油菜與玉米秸稈混貯飼喂增重效果極顯著高于單飼玉米秸稈[8-12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】飼料油菜的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律以及生育期的研究目前在寧夏地區(qū)尚未報(bào)道，本文測(cè)定植株主要生物學(xué)指標(biāo)并進(jìn)行相關(guān)性分析，確定生育期和最佳收獲期。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】我國(guó)西北部地區(qū)的小麥種植面積很大，但是小麥?zhǔn)斋@后土地的利用率不高，通過(guò)飼料油菜的種植研究不僅可以解決這些問(wèn)題而且可以緩解冬春季節(jié)草食動(dòng)物青綠飼料不足的問(wèn)題[13-15]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年在寧夏大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。選取華油雜62為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)地土壤為灌於土。0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為17.67 mg/kg、全氮含量為0.94 mg/kg、堿解氮含量為59.27 mg/kg、速效磷含量為22.18 mg/kg、速效鉀含量為206.96 mg/kg，pH 8.41。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

飼料油菜于7月15日左右(春小麥?zhǔn)斋@后)播種，自出苗后第35天開(kāi)始采樣，每隔9 d采1次樣品，共采6次。2016年7月15日播種,播種量11.25kg/hm2,小區(qū)面積為42 m2。每次隨機(jī)選擇5個(gè)采樣點(diǎn)，在采樣點(diǎn)內(nèi)隨機(jī)選擇10株整株飼料油菜，將飼料油菜連根挖起，測(cè)定飼料油菜的鮮草產(chǎn)量。

1.3 待測(cè)樣品的制備與測(cè)定方法

采集的飼料油菜測(cè)定完生物學(xué)指標(biāo)后分為根、莖、葉3部分，然后分別鍘成 1～2 cm的長(zhǎng)度，稱重，放置烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min ，然后將溫度調(diào)至85 ℃烘干直到恒重。株高：測(cè)量莖基部到自然生長(zhǎng)狀態(tài)下植株地上部最高處的值；莖粗：在莖的基部最大處測(cè)量直徑；葉齡數(shù)：植株莖稈上的所有葉片數(shù)量，包括枯黃葉、有效葉和已經(jīng)脫落的葉片；最大葉片面積：測(cè)量最大葉片長(zhǎng)和寬，最大葉片面積以葉長(zhǎng)×葉寬之積估算；莖葉比：根據(jù)莖干重和總?cè)~片干重來(lái)計(jì)算；干物質(zhì)量：?jiǎn)沃旮芍嘏c鮮重之比；葉綠素含量：拿手持葉綠素儀將葉片夾住測(cè)定。

1.4 物候期觀察

飼料油菜播種后，每天觀察并記錄其進(jìn)入出苗期、現(xiàn)蕾期、蕾薹期、初花期和終花期等各發(fā)育階段的時(shí)間，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下：播種期：播種油菜種子的實(shí)際日期；出苗期：幼苗出土，2片心葉展開(kāi)為標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)蕾期：剝開(kāi)飼料油菜的心葉，綠色花蕾出現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)小區(qū)有80 %的植株達(dá)到現(xiàn)蕾標(biāo)準(zhǔn)的日期為現(xiàn)蕾期；蕾苔期：當(dāng)75 %的飼料油菜植株開(kāi)始開(kāi)花時(shí)稱為植株的蕾薹期；初花期：飼料油菜植株頂部開(kāi)始出現(xiàn)花朵為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)80 %的植株開(kāi)花的日期為初花期。

1.5 數(shù)據(jù)分析

本研究數(shù)據(jù)處理、分析使用Excel 2007和SPSS 19.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼料油菜的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律

飼料油菜同其他作物一樣，生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程是物質(zhì)和能量交換而產(chǎn)生的形態(tài)變化動(dòng)態(tài)過(guò)程[16]。通過(guò)測(cè)定飼料油菜的相關(guān)生物學(xué)指標(biāo)，可以掌握其生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律和不同時(shí)期生物學(xué)指標(biāo)的變化趨勢(shì)[17]。

從2016年夏季飼料油菜播種后開(kāi)始觀察記錄生育期(表1)。播種后1周左右休眠芽開(kāi)始萌動(dòng)、生長(zhǎng)，10 d左右新芽陸續(xù)出土，進(jìn)入萌發(fā)期。7月下旬觀察到葉片展開(kāi)、逐漸長(zhǎng)大。8月中旬觀察到主莖頂端出現(xiàn)黃綠色花蕾，進(jìn)入現(xiàn)蕾期，由此過(guò)渡至生殖生長(zhǎng)階段。9月初植株開(kāi)始抽薹，9月上旬進(jìn)入開(kāi)花期，黃色花蕾綻放。飼料油菜植株群體花期較長(zhǎng)，可持續(xù)近20 d，9月中下旬收獲。

2.2 飼料油菜植株主要生物學(xué)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化

出苗后定期觀測(cè)植株生物學(xué)指標(biāo)，分析不同發(fā)育階段的指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，飼料油菜植株外觀形態(tài)隨株高、莖粗、最大葉片面積、葉齡數(shù)等指標(biāo)的增加而發(fā)生變化。如圖1a、b所示，飼料油菜莖葉比、單株鮮重、干物質(zhì)量、株高和葉齡數(shù)生長(zhǎng)變化與其他性狀指標(biāo)變化規(guī)律明顯不同，呈單“S”形曲線變化，表現(xiàn)為慢快慢變化，最大葉面積總體呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，莖粗與葉綠素的含量和植株的生育期變化有關(guān)系，與植物個(gè)體或器官發(fā)育規(guī)律普遍一致。

單株鮮重在苗期和蕾薹期總體呈緩慢增加的趨勢(shì)，在開(kāi)花期呈快速增加的趨勢(shì)，現(xiàn)蕾期至初花期單株鮮重都保持在較高水平，并不斷增加，高達(dá)到714.56 g/株。在整個(gè)生育期內(nèi)，株高增長(zhǎng)呈“S”型曲線增長(zhǎng)。飼料油菜植株的株高變化趨勢(shì)為前期增長(zhǎng)緩慢，后期增長(zhǎng)較快，開(kāi)花后植株的株高開(kāi)始緩慢下降，株高最高達(dá)到166.1 cm。在苗期，葉面積增長(zhǎng)較快，物質(zhì)合成后主要轉(zhuǎn)移到葉片和莖中用于葉片的增大和株高的增長(zhǎng)，在蕾苔期、初花期，植株的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要用于花的生長(zhǎng)與開(kāi)放，此時(shí)葉長(zhǎng)、葉寬的增長(zhǎng)速度緩慢，后期增長(zhǎng)趨勢(shì)又緩慢升高，最大葉面積為612.77 cm2。葉齡數(shù)的變化趨勢(shì)為前期緩慢增加，后期增加較快。進(jìn)入開(kāi)花期后，隨著大量無(wú)柄葉的增加，油菜葉齡數(shù)迅速增加，較前一時(shí)期增加2倍，所以，后期葉齡數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)較快。

表1 飼料油菜生育期

圖1 飼料油菜植株主要生物學(xué)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of main biological indicators of feed Brassica napus L.

葉綠素和干物質(zhì)含量這2個(gè)生物學(xué)指標(biāo)變化趨勢(shì)一致，葉綠素主要用于光合作用，合成碳水化合物，為植株生長(zhǎng)發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)，在生長(zhǎng)發(fā)育前期葉綠素和干物質(zhì)的含量均快速增長(zhǎng)，在55 d時(shí)降到最低點(diǎn)，葉綠素含量為43.51(SPAD)，干物質(zhì)含量11.06 %。在蕾苔期，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要運(yùn)移到花部位，用于花的形成，花形成后，葉綠素和干物質(zhì)含量快速的增加，到達(dá)65 d時(shí)葉綠素和干物質(zhì)的含量達(dá)到最高，分別為53.9(SPAD)和16.72 。飼料油菜莖稈和葉片的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量不同，所以莖葉比在一定程度上可以反映植株?duì)I養(yǎng)價(jià)值差異，總體上前期增加緩慢后期增長(zhǎng)較快，蕾苔期莖葉比增幅較大，開(kāi)花期莖葉比值迅速增加，后期減慢。莖粗在前期呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，在播種后50 d左右，飼料油菜進(jìn)入蕾苔期，植株迅速增高，導(dǎo)致莖粗下降到9.70 mm，在生長(zhǎng)后期，莖粗增長(zhǎng)速度反而加快。

2.3 飼料油菜植株主要生物學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表2可知，干物質(zhì)量與莖粗呈顯著正相關(guān)(r=0.760*)，株高與莖粗之間存在顯著正相關(guān)(r=0.766*)，株高與葉齡數(shù)、莖葉比、最大葉面積、單株鮮重呈極顯著正相關(guān)(0.985**、0.981**、0.943**、0.954**)，表明株高是影響飼料油菜植株大小的重要因子之一，株高增加可為植株生長(zhǎng)提供更大空間，有利于葉片生長(zhǎng)，對(duì)株高較高的飼料油菜而言，具有葉片大、莖粗、葉片多等特點(diǎn)。其作為植株大小的直接構(gòu)成部分，影響力依次為葉齡數(shù)>莖葉比>單株鮮重>最大葉面積。莖粗與葉齡數(shù)、莖葉比、最大葉面積、單株鮮重呈顯著正相關(guān)(0.820*、0.746*、0.780*、0.831*)，表示莖粗也是影響飼料油菜植株大小的重要因素，株高在180cm左右的植株需要粗壯莖稈作為運(yùn)輸和支撐器官，莖粗在2cm左右的飼料油菜植株的特點(diǎn)為葉片大且多，單株鮮重較重。

葉齡數(shù)和莖葉比、最大葉面積、單株鮮重呈極顯著正相關(guān)(r=0.982**、0.907**、0.967**)，表明葉齡數(shù)和葉面積、單株鮮重在生物學(xué)功能上聯(lián)系密切，葉片數(shù)量增多表明植株在不斷生長(zhǎng)，初生葉片面積不斷增大，葉片越多植株生物量越多，則單株鮮重越大。而莖葉比與最大葉片面積存在顯著正相關(guān)(r=0.866*)，莖葉比與單株鮮重之間存在極顯著正相關(guān)(r=0.907**)，表明莖葉比對(duì)植株的大小影響較大。最大葉面積和單株鮮重呈顯著正相關(guān)(r=0.946**)，表明植株的生物量受葉面積大小的影響，葉面積越大，植株葉片合成的能量就越多，生長(zhǎng)發(fā)育就越快。綜合而言，葉齡數(shù)是飼料油菜植株大小的決定性因素，即葉齡數(shù)越多飼料油菜越形成較大植株的潛在能力就越高，株高、莖粗的增加對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育起促進(jìn)作用。

表2 飼料油菜植株主要生物學(xué)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)

注：X1：干物質(zhì)量；X2：株高；X3：莖粗；X4：葉齡數(shù)；X5：葉綠素含量；X6：莖葉比；X7：最大葉面積；X8：?jiǎn)沃牾r重。**表示極顯著(P<0.01)；*表示顯著(P<0.05)。

Note:X1.Dry matter quality;X2.Plant height;X3.Stems diameter.;X4.Leaf number;X5.Chlorophyll content;X6.Stem and leaf ratio;X7.Area of max. Leaf;X8.Fresh weight per plant。** means extremely significant difference at 0.01 level,*means significant difference at 0.05 level.

表3 飼料油菜植株生物量指標(biāo)總方差解析

2.4 飼料油菜植株主要生物學(xué)指標(biāo)的主成分分析

由表3可知，第1和2主成分的特征值分別為5.006和2.303，累積貢獻(xiàn)率達(dá)62.575 %，91.365 %，因此提取前2個(gè)因子來(lái)反映飼料油菜8個(gè)生物學(xué)指標(biāo)的原始信息。

旋轉(zhuǎn)前的主成分矩陣表示某一主成分與變量的關(guān)系系數(shù)的關(guān)系，其絕對(duì)值越大，表明該主成分與變量關(guān)系越接近。因此，單株鮮重、干物質(zhì)量、葉綠素含量、葉齡數(shù)和株高與第1主成分的變量關(guān)系更接近；而莖粗、葉面積與莖葉比則與第2主成分的變量關(guān)系更接近。由此可得，第1主成分代表單株鮮重、干物質(zhì)量、葉綠素含量、葉齡數(shù)和株高5種生物學(xué)指標(biāo)，而第2主成分代表莖粗、葉面積與莖葉比3種生物學(xué)指標(biāo)。正交旋轉(zhuǎn)后的主成分矩陣中，第1主成分變成了單株鮮重、干物質(zhì)量、葉綠素含量與葉齡數(shù)4種生物學(xué)指標(biāo)，第2主成分則變成了株高、莖粗、最大葉面積與莖葉比4種生物學(xué)指標(biāo)[18]。

由此可知，各主成分經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后，矩陣變得簡(jiǎn)潔了。第1和2主成分原本代表的變量種類也發(fā)生了變化，株高經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)正交后，變成了第2主成分。因此，正交旋轉(zhuǎn)之后，主成分所代表的變量信息更加準(zhǔn)確和有效。

主成分矩陣也可以反映主成分貢獻(xiàn)率的大小，絕對(duì)值越大，該變量對(duì)這一主成分的貢獻(xiàn)率也越大。由表4旋轉(zhuǎn)主成分矩陣可得，在第1主成分中4種品質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率大小依次為干物質(zhì)量>單株鮮重>葉齡數(shù)>葉綠素含量；而在第2主成分中的4種品質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率大小依次為株高>莖粗>最大葉面積>莖葉比。

3 討 論

3.1 飼料油菜生育期劃分

種植飼料油菜是為了收割植株地上部分作青貯飼料用，確定其生育期時(shí)間，對(duì)寧夏地區(qū)麥后復(fù)種的飼料油菜栽培和收割具有重要意義。飼料油菜生育期觀察結(jié)果顯示，飼料油菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程先后經(jīng)歷苗期、現(xiàn)蕾期、蕾薹期、初花期、開(kāi)花期和收獲期6個(gè)階段。

3.2 飼料油菜采收時(shí)期確定

研究結(jié)果表明，飼料油菜在播種后65 d左右產(chǎn)量達(dá)到最高，干物質(zhì)量最大，此時(shí)符合市場(chǎng)對(duì)青綠飼草的要求，過(guò)早或過(guò)晚的采收都會(huì)影響其品質(zhì)與產(chǎn)量[19-22]。本文主要研究麥后復(fù)種的飼料油菜生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，今后應(yīng)從產(chǎn)量、品質(zhì)、商品價(jià)值及營(yíng)養(yǎng)成分含量等方面深入研究，從而提高飼料油菜的利用價(jià)值。

表4 飼料油菜各生物學(xué)指標(biāo)的旋轉(zhuǎn)成分矩陣和公因子方差

4 結(jié) 論

葉齡數(shù)是飼料油菜植株大小的決定性因素，即葉齡數(shù)越多飼料油菜形成較大植株的潛在能力越大，株高、莖粗的增加對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育起促進(jìn)作用。由主成分分析可得，第1主成分中4種品質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率大小依次為干物質(zhì)量>單株鮮重>葉齡數(shù)>葉綠素含量；而在第2主成分中的4種品質(zhì)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率大小依次為株高>莖粗>最大葉面積>莖葉比。