油菜籽含油量與氣象因子相關性分析

孫 璇，姚 琳，咸拴獅，耿振剛，杜春芳

（山西農(nóng)業(yè)大學棉花研究所，山西運城044000）

油菜不僅是我國重要的油料作物，也是重要的蛋白質作物和工業(yè)能源作物[1-3]，在我國常年種植面積約6.67×106hm2，每年生產(chǎn)菜籽約1.4×1010kg，即便如此，每年仍需進口5×109kg 油菜籽，以滿足年10%～20%菜籽油消費需求的增長速度[4]。研究表明，在單產(chǎn)相當?shù)那闆r下，含油量提高7 百分點相當于產(chǎn)油量提高16%，因此，提高菜籽含油量是緩解我國菜籽油供需矛盾的有效途徑[5]。

作物油份合成與積累不僅由品系自身基因決定，同時受氣象因子、土壤類型、地理位置和種子休眠性等因素影響[6]。王惠貞等[7]研究認為，成熟期高溫有利于提高大豆脂肪含量。有效降雨和日均溫度是高粱遼雜37 和遼雜19 籽粒脂肪含量最大關聯(lián)系數(shù)[8]。ZHU 等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在高溫條件下，NIL-9基因油菜籽比NIL-1含油量高，且隨著溫度升高菜籽含油量降低。還有研究發(fā)現(xiàn)，不同海拔影響甘藍型油菜籽含油量，高海拔菜籽含油量高于低海拔，且隨著海拔升高菜籽含油量也隨之增加[10-14]。付三雄等[15]研究發(fā)現(xiàn)，同一基因型油菜不同生態(tài)區(qū)種植開花后30 d 種子基因差異表達導致菜籽含油量不同。大量研究表明，氣象因子對油菜籽含油量有影響，但多集中于單一因子影響，對降水、相對濕度、光照等多因子對含油量的影響研究較少。

本試驗將2015—2019 年運城地區(qū)溫度、降水量、相對濕度和日照時數(shù)等氣象因子與6 個油菜品系的含油量進行相關分析，以期明確氣溫、降水量、相對濕度和日照時數(shù)對油菜籽含油量的影響，為高含油量油菜品種選育提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選取6 個甘藍型油菜品系 NH610（X1）、NH273（X2）、NH160（X3）、NH931（X4）、NH330（X5）、NH605（X6），由山西農(nóng)業(yè)大學棉花研究所油菜課題組提供。2015—2019 年氣象因子（花期日平均氣溫（H1）、花期日最高氣溫（H2）、花期日最低氣溫（H3）、花期日相對濕度（H4）、花期日降雨量（H5）、花期日照時數(shù)（H6）、角果期日平均氣溫（P1）、角果期日最高氣溫（P2）、角果期日最低氣溫（P3）、角果期日相對濕度（P4）、角果期日降雨量（P5）、角果期日照時數(shù)（P6）、花期至成熟期日平均氣溫（D1）、花期至成熟期日最高氣溫（D2）、花期至成熟期日最低氣溫（D3）、花期至成熟期日相對濕度（D4）、花期至成熟期日降雨量（D5）、花期至成熟期日照時數(shù)（D6））資料由運城市氣象局提供。

1.2 試驗方法

6 個油菜品系每年在山西省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所農(nóng)場種植，行距0.3 m，株距0.1 m，行長1.5 m，隨機區(qū)組3 次重復。栽培管理持續(xù)一致，每年套袋自交，菜籽成熟后小區(qū)單株收獲，使用FOSS 公司NIRsystems 5000 型近紅外光譜儀測得含油量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2007 分析2015—2019 年運城地區(qū)油菜花期、角果期和花期至成熟期3 個生育期氣象因子變化。采用SPSS 18.0 進行6 個品系油菜籽含油量與氣象因子的相關分析及線性逐步回歸分析。

2 結果與分析

2.1 各年份不同品系油菜籽含油量變化

表2 品系和年份處理下菜籽含油量方差分析

由表 1、2 可知，F(xiàn)年份＝12.862，P年份＜0.001，不同年份間含油量差異顯著。2015—2019 年5 a 間X1、X2、X5、X6 品系含油量無顯著變化。X3 和 X4 含油量在不同年份間差異顯著。X3 品系2015 年含油量顯著低于 2016、2017、2018、2019 年，2016 年含油量與 2017、2018、2019 年間無顯著差異。X4 品系2015 年含油量最低且顯著低于2019 年，2015 年含油量與 2016、2017、2018 年間無顯著差異，2019 年含油量與 2016、2017、2018 年間無顯著差異。F品系＝73.142，P品系＜0.001，不同品系間含油量差異顯著。2015 年X2 品系含油量顯著小于X1 品系，X1 品系顯著小于 X4、X5、X6 品系，X2 和 X3 品系間無顯著差異，X1 和 X3 品系間無顯著差異，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。2016 年X1 品系顯著小于X4、X5、X6 品系，X1、X2、X3 品系之間無顯著差異，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。2017 年X2 品系顯著小于 X3 品系，X3 品系顯著小于 X4、X5、X6 品系，X1與X2 品系間無顯著差異，X1 與X3 品系間無顯著差異，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。2018 年 X1品系顯著小于X2 品系，X2 品系顯著小于X3 品系，X3 品系顯著小于X5 品系，X3 與X6 品系間無顯著差異，X6 與 X5 品系間無顯著差異，X5 與 X4 品系間無顯著差異。2019 年X1 品系顯著小于X2 品系，X2 品系顯著小于X3 品系，X3 品系顯著小于X4、X5、X6 品系，X4、X5、X6 品系之間無顯著差異。F品系×年份＝2.091，P品系×年份＝0.015＜0.05，品系與年份交互作用顯著，X3 品系在2015 年含油量最低，X4 品系含油量在 2015、2016、2017、2018 年較低（2015、2016、2017、2018 年之間無顯著差異）。

表1 2015—2019 年不同品系油菜籽含油量分析 %

2.2 2015—2019 年油菜花期、角果期、花期至成熟期3 個階段氣象因子變化

由圖 1 和表 3 可知，在不同生育期F日平均氣溫＝46.464，P日平均氣溫＜0.001，日平均氣溫差異顯著，花期日平均氣溫顯著小于花期至成熟期，花期至成熟期日平均氣溫顯著小于角果期；在不同年份F日平均氣溫=1.898，P日平均氣溫＝0.109＞0.05，日平均氣溫在 5 a間無顯著差異。在不同生育期F日最高氣溫＝31.592，P日最高氣溫＜0.001，日最高氣溫差異顯著，花期日最高氣溫顯著小于花期至成熟期，花期至成熟期日最高氣溫顯著小于角果期；在不同年份F日最高氣溫＝2.257，P日最高氣溫＝0.035＜0.05，花期日最高氣溫差異顯著，2015 年花期日最高氣溫顯著小于2016、2018、2019 年，2015 年花期日最高氣溫與 2017 年無顯著差異；2016 年與 2017、2018、2019 年花期日最高溫度間無顯著差異。在不同生育期F日最低氣溫＝48.957，P日最低氣溫＜0.001，日最低氣溫之間差異顯著，花期日最低氣溫顯著小于花期至成熟期，花期至成熟期日最低氣溫顯著小于角果期；在不同年份間F日最低氣溫＝2.369，P日最低氣溫＝0.051＞0.05，日最低氣溫在5 a 間無顯著差異。在不同生育期F日相對濕度＝0.063，P日相對濕度＝0.939＞0.05，日相對濕度差異不顯著。不同年份間F日相對濕度＝14.461，P日相對濕度＜0.001，日相對濕度差異顯著。2015 年花期日相對濕度顯著大于 2018、2019 年，2015 年花期日相對濕度與2016、2017 年間無顯著差異。2015 年角果期日相對濕度顯著大于 2016、2017、2019 年，2018 年角果期日相對濕度顯著大于 2019 年，2016、2017、2019 年角果期日相對濕度間無顯著差異，2016、2017、2018 年角果期日相對濕度間無顯著差異，2015、2018 年角果期日相對濕度間無顯著差異。2015 年花期至成熟期相對濕度顯著大于 2016、2017、2018、2019 年，2016、2017、2018、2019 年花期至成熟期相對濕度間無顯著差異。在不同生育期F日降水量＝0.958，P日降水量＝0.384＞0.05，在不同年份F日降水量＝0.078，P日降水量＝0.989＞0.05，日降水量在不同生育期和不同年份之間均無顯著差異。在不同生育期F日照時數(shù)＝1.121，P日照時數(shù)＝0.327＞0.05，日照時數(shù)無顯著差異。在不同年份間F日照時數(shù)＝4.073，P日照時數(shù)＝0.003＜0.05，2017 年角果期和花期至成熟期日照時數(shù)顯著大于2019 年，2019 年角果期和花期至成熟期日照時數(shù)與2015、2016、2018 年間無顯著差異，2017 年角果期和花期至成熟期日照時數(shù)與2015、2016、2018 年間無顯著差異。各個氣象因素的生育期與年份間交互作用均不顯著。綜上，日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫在3 個生育期間差異顯著；花期日最高氣溫，花期、角果期、花期至成熟期日相對濕度，角果期、花期至成熟期日照時數(shù)在5 a 間差異顯著。

表3 年份和生育期處理下各個氣象因子方差分析

2.3 不同油菜品系含油量與氣象因子相關性分析

由表4 可知，品系含油量與氣象因子相關性不盡相同，H1 與 X5 和 X6 呈顯著負相關，H2 與 X3和 X4 呈顯著正相關，H4 與 X2、X3、X4 呈顯著或極顯著負相關，P1 與 X3、X5、X6 呈顯著或極顯著負相關，P2 與 X2、X3 呈顯著負相關，P4 與 X2、X3、X4、X5 呈顯著或極顯著負相關，D1、D3 與 X1 呈顯著負相關，D4 與 X2、X3、X4、X5 呈顯著或極顯著負相關，D5 與X5 呈顯著負相關。

表4 菜籽含油量與氣象因子相關性分析

2.4 不同油菜品系含油量逐步回歸分析

對菜籽含油量有顯著相關或極顯著相關的各個氣象因子進一步作回歸分析發(fā)現(xiàn)（表5），氣象因子D1 對品系X1 含油量有顯著負向影響；氣象因子D4 對品系X2、X3 含油量有顯著負向影響；氣象因子H4 對品系X4 含油量有顯著負向影響；氣象因子P4 對品系X5 含油量有顯著負向影響；氣象因子 P1 對品系 X6 含油量有顯著負向影響。

表5 各品系菜籽含油量逐步回歸方程

3 結論與討論

油菜籽中的油脂是由光合作用積累的碳源經(jīng)過一系列脂肪酸酶合成?；ㄆ谌站鶜鉁兀℉1）與X4、X3 品系含油量呈顯著正相關，與付三雄等[15]研究結果“日均溫度與菜籽含油量呈正相關”一致。運城地區(qū)花期日均氣溫14.5～16.9 ℃，溫度越高越有利于光合作用，產(chǎn)生糖源越多越有利于油脂積累。角果期日均氣溫（P1）與X6 品系菜籽含油量呈負相關。角果期日均氣溫19.9～21.5 ℃，16～18 ℃為油份適宜積累溫度。高溫、高光強條件能夠引發(fā)光合午休現(xiàn)象，導致碳源減少，進而導致油積累減少。角果期日氣溫19.9～21.5 ℃變化是否會引發(fā)油菜光合午休需進一步研究。

花期相對濕度（H4）、角果期相對濕度（P4）和花期至角果期相對濕度（D4）與 X4、X5、X2、X3 品系菜籽含油量呈負相關。大量研究表明，日均溫差、日均降水量、日照時數(shù)是顯著影響菜籽油份累積的氣象因子[16-19]。本研究表明，日相對濕度也是對菜籽油份累積有顯著影響的氣象因子?？諝庀鄬穸葘τ筒俗押土坑绊戸r有報道。年平均相對濕度對核桃果實脂肪含量有負向影響[20]?；澳竟夂献饔眠M程研究發(fā)現(xiàn)，日相對濕度（10%～50%）與氣孔阻力呈顯著正相關，與光合速率呈顯著負相關[21]。10%～93%空氣相對濕度是否可以引起油菜葉片氣孔導度減小，光合速率降低，最終使得油菜籽含油量降低需進一步研究。

日平均氣溫和相對濕度對運城地區(qū)油菜籽含油量有負向影響，今后這一地區(qū)油菜品種改良要考慮日平均氣溫和空氣相對濕度對含油量的影響，選擇耐高溫和耐高空氣濕度基因型，提高油菜籽含油量。本研究因樣本數(shù)據(jù)有限和只考慮時間維度未考慮空間維度使得結論具有一定局限性，下一步應收集更多的樣本來驗證結果準確性。