綠肥油菜新品種中油肥1 號的選育與應(yīng)用

秦 璐，廖祥生，鄭元本，謝立華，顧熾明，廖 星

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料作物生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430062）

綠肥種植是耕地質(zhì)量提升的重要措施。在不施或少施肥的栽培條件下，獲得高產(chǎn)綠肥生物量并翻壓還田（地），達(dá)到小肥換大肥的種植效果，是綠肥作物栽培的目的。油菜具有生物量大、養(yǎng)分含量高、生物熏蒸效果好、土壤解磷作用強(qiáng)、種植成本低等特點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)的用地養(yǎng)地綠肥作物［1］。在農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理念的推動下，綠肥油菜應(yīng)用需求迫切。但是，綠肥油菜專用型品種相對缺乏，多以主栽油菜品種作為綠肥應(yīng)用［2-5］，而主栽品種需肥量較高，難以滿足作為綠肥小肥換大肥的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要求，制約了綠肥油菜的發(fā)展。選育耐瘠性強(qiáng)的綠肥油菜新品種，是實(shí)現(xiàn)綠肥油菜小肥換大肥產(chǎn)業(yè)目標(biāo)的重要途徑。充分發(fā)揮油菜作為綠肥的優(yōu)勢，對耕地質(zhì)量提升、農(nóng)業(yè)綠色健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所在廣泛收集油菜種質(zhì)資源、優(yōu)選肥用綜合性狀優(yōu)異種質(zhì)資源的基礎(chǔ)上，以耐瘠（低氮）性狀和鮮草產(chǎn)量性狀為綠肥油菜選育目標(biāo)，通過品種間雜交，對雜交后代進(jìn)行定向篩選，育成了綠肥油菜新品種中油肥1 號。該品種的選育，為油菜肥用功能的推廣與應(yīng)用提供了重要支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

綠肥油菜新品種中油肥1 號選育親本材料為TR168 和“83169”，均為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所收集的甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源。區(qū)域試驗(yàn)對照油菜品種為陽光2009，是由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所培育的甘藍(lán)型半冬性常規(guī)種。

1.2 方法

1.2.1 選育過程 通過對200 余份油菜種質(zhì)資源越冬期和盛花期的耐低氮能力和綜合表現(xiàn)進(jìn)行鑒定，篩選獲得耐低氮能力相對較強(qiáng)的種質(zhì)資源15 份，其中種質(zhì)資源TR168 相對耐低氮，養(yǎng)分分析結(jié)果顯示其植株氮累積量相對較高。在調(diào)查種質(zhì)資源中，編號為“83169”的油菜種質(zhì)葉片大、生長勢強(qiáng)、植株生物量大、綜合表現(xiàn)優(yōu)異。2014 年以“83169”作為母本、TR168 作為父本進(jìn)行人工雜交，F(xiàn)1 代雜交優(yōu)勢明顯。2015 年7 月F2 代在低氮肥投入情況下（基施氮15 kg/hm2）以耐低氮能力和植株生物量為目標(biāo)性狀進(jìn)行定向篩選，在株系群體中優(yōu)選10 個單株進(jìn)行自交轉(zhuǎn)入下一世代。2017 年3 月至F5 代，植株性狀趨于穩(wěn)定，其綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)異，其中編號為“1033”的株系葉片大、生長勢強(qiáng)，同時(shí)具備優(yōu)異的肥用性狀，表現(xiàn)為耐低氮能力強(qiáng)、盛花期植株?duì)I養(yǎng)體大、養(yǎng)分累積量高等特點(diǎn)，命名為中油肥1 號。

1.2.2 區(qū)域試驗(yàn) 為評價(jià)中油肥1 號在湖北省不同區(qū)域的豐產(chǎn)性、適應(yīng)性、抗?。妫┬裕瑸榫G肥油菜新品種的登記和推廣提供科學(xué)依據(jù)，2017—2019 年度在湖北陽邏、湖北黃岡和湖北新洲布置區(qū)域試驗(yàn)，前茬作物均為水稻，土壤肥力中等，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)，小區(qū)凈面積20 m2。

10 月中下旬播種，播種量為7.5 kg/hm2，播種前劃定小區(qū)，然后撒施氮肥（純氮45 kg/hm2）和種子，再開廂溝覆土。各品種生長期間不施肥、不施農(nóng)藥。

各試驗(yàn)點(diǎn)詳細(xì)調(diào)查記載各參試品種肥用性狀、抗逆性和產(chǎn)量，具體包括：3 月中下旬油菜作為綠肥應(yīng)用適宜的翻壓時(shí)間（盛花期）取樣測定生物量及養(yǎng)分含量，計(jì)算鮮草產(chǎn)量及養(yǎng)分還田量；5 月收獲期測定各小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量。

1.2.3 品質(zhì)檢測 抗病性鑒定檢測委托中國油料作物研究所油料作物基因組學(xué)與抗病性改良團(tuán)隊(duì)；品質(zhì)檢測委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心進(jìn)行，主要檢測指標(biāo)包括芥酸、硫苷含量及含油量。

2 結(jié)果與分析

2.1 中油肥1 號的特征特性

2.1.1 農(nóng)藝性狀 該品種為半冬性甘藍(lán)型油菜常規(guī)種，苗期生長勢較強(qiáng)，幼苗半直立，莖葉綠色，有裂葉，葉緣缺刻弱，葉片大，花瓣黃色，側(cè)疊，勻生型分枝類型。低氮肥投入情況下，耐低氮能力強(qiáng)，全生育期平均195 d，平均株高154.0 cm，種子黑褐色，圓形，千粒重3.55 g。

2.1.2 綠肥性狀 中油肥1 號耐低氮能力強(qiáng)，低氮肥投入情況下植株生物量大、養(yǎng)分累積量高。具體表現(xiàn)在：2017—2018 年區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果顯示，在低氮肥投入情況下，中油肥1 號10 月中下旬播種，次年3月中下旬盛花期翻壓前測定，中油肥1 號地上部生物量鮮重平均為45 400.5 kg/hm2，比對照增加16.55%；2018—2019 年區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果顯示，在低氮肥投入情況下，中油肥1 號10 月中旬至11 月初播種，次年3 月中下旬盛花期翻壓前測定，中油肥1 號地上部生物量鮮重平均為41 721.0 kg/hm2，比對照增加15.02%。兩年三點(diǎn)結(jié)果表明，中油肥1 號在低氮肥投入情況下，相對耐瘠，盛花期鮮草產(chǎn)量達(dá)43 560.0 kg/hm2，比對照增加15.81%（表1）。

表1 2017—2019 年供試品種盛花期鮮草產(chǎn)量

2017—2018 年區(qū)域試驗(yàn)中，3 個點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果（表2）均表明，在低氮肥投入情況下，中油肥1 號盛花期翻壓時(shí)地上部氮磷鉀養(yǎng)分積累量均高于對照品種，其中黃岡試驗(yàn)點(diǎn)中油肥1 號氮磷鉀養(yǎng)分累積量的綜合優(yōu)勢較為明顯。

表2 2017—2018 年供試品種盛花期地上部養(yǎng)分含量及累積量

2018—2019 年區(qū)域試驗(yàn)中，3 個點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果均表明，在低氮肥投入情況下，中油肥1 號除了黃岡試驗(yàn)點(diǎn)鉀累積量略低于對照品種外，其他點(diǎn)的養(yǎng)分積累量均高于對照品種地上部氮磷鉀養(yǎng)分累積量，其中陽邏和新洲兩個試驗(yàn)點(diǎn)中油肥1 號氮磷鉀養(yǎng)分累積量的綜合優(yōu)勢較黃岡點(diǎn)明顯（表3）。

表3 2018—2019 年供試品種盛花期地上部養(yǎng)分含量及累積量

綜合2017—2019 年兩年區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果，在低氮肥投入情況下，中油肥1 號盛花期翻壓時(shí)地上部氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分積累量平均分別為88.20、14.25、119.10 kg/hm2，分別比對照增加21.2%、12.5% 和17.3%（表4）。推算中油肥1 號植株氮、磷、鉀累積量相當(dāng)于施用尿素192.0 kg/hm2、過磷酸鈣118.50 kg/hm2g和氯化鉀198.00 kg/hm2的養(yǎng)分。

表4 2017—2019 年供試品種盛花期地上部平均氮磷鉀養(yǎng)分累積量

2.1.3 肥用效果 2018—2019 年在水稻-綠肥、大豆-綠肥輪作模式的應(yīng)用結(jié)果表明，與對照相比，土壤pH 有所提升，尤其是水田土壤，兩種模式下有機(jī)質(zhì)含量分別增加4.57 g/kg 和2.46 g/kg，堿解氮增加13.89% 和14.08%，大豆-綠肥輪作模式下對土壤速效鉀有一定提升效果，同時(shí)，水稻產(chǎn)量和大豆產(chǎn)量分別增加1.9% 和2.4%（表5）。說明綠肥油菜新品種的應(yīng)用可有效培肥土壤肥力。

表5 2018—2019 年不同綠肥應(yīng)用模式下土壤理化性狀

2.1.4 產(chǎn)量表現(xiàn) 2017—2019 年區(qū)域試驗(yàn)成熟期產(chǎn)量結(jié)果顯示，在低氮肥投入情況下，中油肥1 號菜子產(chǎn)量平均為1 704.0 kg/hm2，比對照平均增加2.03%（表6）；根據(jù)中油肥1 號含油量（45.19%）進(jìn)行測算，中油肥1 號產(chǎn)油量平均為769.95 kg/hm2，比對照平均增加11.77%。

表6 2017—2019 年區(qū)域供試品種成熟期菜子產(chǎn)量（低氮肥投入）

2.1.4 菜子品質(zhì) 經(jīng)區(qū)域試驗(yàn)抽樣，種子品質(zhì)經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心檢驗(yàn)，結(jié)果顯示中油肥1 號種子芥酸含量0.55%，硫苷含量25.20 μmol/g（餅），含油量45.19%。

2.1.5 抗性表現(xiàn) 中油肥1 號菌核病病輔誘發(fā)鑒定結(jié)果為低感。

2.2 中油肥1 號應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 肥用栽培技術(shù)要點(diǎn) 秋冬播時(shí)，可根據(jù)前茬作物收獲時(shí)間適時(shí)適墑撒播或飛播播種，如果在10月中下旬播種，適宜播種量為7.50 kg /hm2，如果時(shí)間推遲，可以適當(dāng)增加播種量；春播（2 月下旬或3 月上旬）播種量以7.50~11.25 kg/hm2為宜。為實(shí)現(xiàn)小肥換大肥的目的，播種時(shí)基施純N 45~75 kg/hm2，即基施尿素163.50 kg/hm2或使用純氮含量相同的復(fù)合肥。為降低田間漬水對油菜出苗和生長的影響，播種前開好三溝，溝溝相通，確保排水通暢。根據(jù)農(nóng)時(shí)茬口需要做到綠肥適時(shí)翻壓，適宜翻壓期為3 月中旬至4 月上旬（盛花期或終花期），適時(shí)翻壓，更利于后茬作物播種和生長。

2.2.2 油用栽培技術(shù)要點(diǎn) 中油肥1 號在正常施肥條件下可作為兼收菜子型油菜品種進(jìn)行菜子生產(chǎn)，其含油量達(dá)45%，同時(shí)符合國家雙低油菜標(biāo)準(zhǔn)。秋播時(shí)，直播油菜適宜播種時(shí)間為9 月下旬至10 月上中旬，直播密度宜在30.0 萬株~37.5 萬株/hm2。做到科學(xué)合理施肥，施用純N 180~210 kg/hm2，80%作為底肥，20%作為追肥（臘肥）；P2O5和K2O各60~90 kg/hm2，硼肥15 kg/hm2，作為底肥施用。同樣，為降低田間漬水對油菜出苗和生長的影響，播種前開好三溝，溝溝相通，確保排水通暢。苗期注意防治跳甲，花期注意防治菌核病。

3 討論

油菜肥用是指通過栽培，獲得油菜生物體并翻壓還田土壤，旨在培肥土壤的生產(chǎn)過程。油菜肥用的作物優(yōu)勢明顯，提高土壤養(yǎng)分含量、培肥土壤地力、改善土壤物理性狀、促進(jìn)后茬作物產(chǎn)量品質(zhì)、防治病蟲害等［1］。湖北是油菜種植大省，水稻-油菜輪作是湖北省最主要的種植制度。水稻、油菜常年播種面積分別在233 萬hm2和100 萬hm2左右。然而，全省仍有超過一半的水田處于冬閑狀況。利用豐富的冬閑田光、溫、水、土資源，在發(fā)展冬油菜綠色高效生產(chǎn)、保障食用植物油供給能力的同時(shí)，充分發(fā)揮好油菜肥用的作物優(yōu)勢，進(jìn)一步突顯湖北省油菜種植的產(chǎn)業(yè)地位，是湖北省油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要課題。在不與油爭地、不與地爭油的前提下，充分利用茬口緊的冬閑田，大力發(fā)展輕簡肥用油菜的種植生產(chǎn)，以油菜肥用作為輪作休耕的主要途徑，實(shí)現(xiàn)藏糧于地、藏糧于技國家戰(zhàn)略；同時(shí)拉動菜花觀賞、菜薹食用等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對推動湖北省用地與養(yǎng)地結(jié)合的油菜產(chǎn)業(yè)進(jìn)步具有重要意義。

在農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理念的推動下，中國綠肥油菜應(yīng)用需求迫切。但是，綠肥專用型油菜品種相對缺乏，大多仍以主栽油菜品種作為綠肥應(yīng)用［2-5］，而油菜主栽品種需肥量高［6］，追求單位面積菜子產(chǎn)量的油菜生產(chǎn)及主栽品種營養(yǎng)需求特征決定其需要較高的推薦施肥水平，不能滿足作為綠肥小肥換大肥的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要求，制約了綠肥油菜的發(fā)展，因此，選育耐低氮能力強(qiáng)的綠肥油菜新品種，是實(shí)現(xiàn)綠肥油菜小肥換大肥產(chǎn)業(yè)目標(biāo)的重要技術(shù)途徑。油菜不同基因型在氮素吸收利用方面存在較大的差異［7-9］，這為篩選氮高效或耐低氮油菜基因型以及培育氮營養(yǎng)高效（耐低氮）的油菜品種提供了可能途徑。根據(jù)綠肥油菜應(yīng)用的基本要求，其肥料投入量偏低，中油肥1號的選育目標(biāo)為在低氮肥投入情況下（基施45 kg/hm2

純氮）耐低氮能力強(qiáng)，地上部生物量及養(yǎng)分累積量均優(yōu)于常規(guī)主栽油菜品種。在親本的選擇時(shí)，充分利用了前期篩選的耐低氮油菜種質(zhì)資源，為耐低氮綠肥油菜新品種的選育提供了基礎(chǔ)。

中油肥1 號在低氮肥投入情況下，耐性相對較強(qiáng)，肥用性狀較好，在應(yīng)用時(shí)需注意做好田間管理工作，確保獲得較高的鮮草產(chǎn)量。綠肥油菜雖然相比油用油菜來說管理較為輕簡粗放，但是該品種耐漬性中等，秋播時(shí)油菜容易遭受漬害等逆境脅迫［10，11］，仍需做好開溝降漬工作，排水通暢，確保綠肥油菜一播全苗。同時(shí)，在綠肥油菜的改良育種工作中，應(yīng)注重抗逆性狀的挖掘，為培育適應(yīng)輕簡高效綠肥生產(chǎn)模式所需的適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、肥用性狀優(yōu)的綠肥油菜新品種改良提供支撐。