油菜属十字花科植物,是我国区域分布最广、播种面积最大的油料作物,种植面积约占全国油料作物的51.5%,产量占油料作物总产量的39.2%[1]。油菜一直是我国食用油的重要来源[2]。油菜茎叶含有较丰富的粗蛋白、粗脂肪、纤维素和维生素等营养成分,蛋白含量高于苜蓿和黑麦草,可以作为优质的青贮饲料[3]。关于饲用油菜品种选育、种植模式、施肥效应以及土壤改良等方面的研究较多,先后在我国西北、新疆等地试验推广[4-7]。黑龙江省是我国最大的商品粮基地,典型的一年一熟制是主要农作制方式[8]。本课题组为充分利用早熟经济作物收获后的光温资源,在饲用油菜引种、播期、种植密度、施肥效应等方面进行了研究[9-11]。吴迪等[12]在不同生态区对引种饲用油菜品种进行适应性鉴定,将油菜分为快生型、中生型和慢生型,中生型品种植株高度适中,植株叶片宽大数量多,鲜重产量高、品质好、熟期适中。本课题组前期研究了不同品种、不同种植方式、施肥效应以及不同收获期饲用油菜产量及营养成分积累规律[9,13]。但饲用油菜在不同生长时期养分积累有所不同,其产量和品质在生产上受种植密度及收割时期的影响较大。因此,本试验研究在北方一熟制条件下,不同种植密度及收获时期麦后复种饲用油菜产量及品质的变化规律,为饲用油菜产业的发展提供参考。1材料与方法1.1试验地概况试验于2018年在黑龙江省农业科学院民主现代农业示范园区进行。试验地地势平坦,排灌方便,土壤类型为黑钙土,前茬作物为小麦。0~20 cm土壤养分含量为土壤含有机质32.4 g/kg,速效氮(N)含量为128.6 mg/kg,速效磷(P2O5)含量为61.8 mg/kg,速效钾含量为(K2O)256.1 mg/kg,全氮0.14%,pH值7.47。1.2供试材料华油杂62号为甘蓝型半冬性波里马细胞质雄性不育系杂交种,由华中农业大学提供。1.3试验设计前茬小麦收获后,撒播饲用油菜,采用裂区设计,播种量为主区,设4个水平,分别为7.50、11.25、15.00、18.75 kg/hm2。收获区为副区,4个时期,分别为苗期、抽薹期、盛花期和荚果初期,小区面积45 m2,3次重复。1.4测定指标及方法1.4.1产量的测定每个处理随机取3个面积为0.667 m2小区进行单独收获,计算每个小区的实际产量。1.4.2单株叶面积及茎粗的测量在不同处理的收获时期,随机选取长势一致的植株20株,采用叶面积仪测定单株叶面积,游标卡尺测定地上5 cm处茎粗。1.4.3营养成分的测定将上述随机选取的植株,称取鲜重后放入烘箱105 ℃杀青30 min,80 ℃烘干至恒重,测定干重并折合水分含量,烘干样品过40目筛。采用凯氏定氮法测定粗蛋白含量[14],残余法测定粗脂肪含量,直接灰化法测定粗灰分含量[15],酸性洗涤剂法测定粗纤维含量,苯酚法测定碳水化合物含量[16],氧弹燃烧法测定总热量[17]。1.5数据统计与分析采用Excel 2010软件对数据进行初步处理,采用DPS 7.05软件进行数据统计与分析。结果以“平均值±标准差”表示,P0.05表示差异显著,P0.01表示差异极显著。2结果与分析2.1不同播种量条件下饲用油菜的营养成分与热量积累(见表1)由表1可知,同一播种量下,从苗期到荚果初期,随着生育期延长,饲用油菜的粗蛋白和粗脂肪含量呈逐渐增加的趋势,平均含量约为20%;同一播种量下,饲用油菜苗期的粗蛋白含量均显著低于其他3个时期(P0.05)。饲用油菜的粗纤维含量从苗期至盛花期为第一次增长高峰期,从盛花期至荚果初期为第二次增长高峰期,其中由盛花期至荚果初期增长尤为明显,同一播种量下饲用油菜盛花期的粗纤维含量显著低于荚果初期(P0.05),平均增长率为50.07%。饲用油菜的粗灰分含量和碳水化合物含量总体呈逐渐下降趋势。同一播种量下,在油菜发育不同时期,热量积累由苗期至荚果初期呈缓慢积累的趋势(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.021.T001表1不同播种量条件下饲用油菜的营养成分与热量积累播种量/(kg/hm2)采收期粗蛋白/%粗脂肪/%粗纤维/%粗灰分/%碳水化合物/%热量/(kJ/100 g)7.50苗期17.00±0.81b20.00±1.2216.86±1.17d14.01±0.7211.98±1.49358.08±7.36抽薹期21.92±0.63a21.35±1.6321.78±0.91c13.95±1.5310.20±0.69347.13±13.13盛花期21.44±1.31a21.26±0.6623.32±1.77b13.70±0.7410.12±0.43372.29±16.90荚果初期21.41±1.47a21.97±0.9535.50±2.10a13.49±1.0210.76±0.66382.24±23.6511.25苗期19.06±0.89b21.29±0.4016.28±0.99d13.12±1.2413.31±0.80383.55±18.75抽薹期21.86±1.26a22.58±1.1320.48±1.07c13.67±0.8011.34±0.69377.41±11.86盛花期22.15±0.56a20.40±0.7923.86±0.78b13.29±0.6611.96±1.31400.44±26.11荚果初期22.69±0.58a20.27±0.8736.38±0.22a13.61±0.569.24±1.04375.64±17.1215.00苗期17.17±0.71b19.67±0.7717.67±1.32d13.11±1.4812.68±1.08372.92±17.97抽薹期20.03±1.41a20.70±1.1319.36±0.97c13.10±0.8611.48±0.26390.62±20.19盛花期20.37±0.92a20.54±0.5224.27±0.62b13.02±0.8911.34±0.68362.28±15.22荚果初期19..86±0.87ab20.58±1.0036.80±0.96a12.75±0.9210.34±0.95365.21±16.9018.75苗期15.47±0.93b20.40±0.7122.20±0.87c14.09±0.9211.43±0.66351.00±14.31抽薹期19.00±0.48a20.70±0.7624.15±0.42c13.80±0.6510.78±0.69339.92±25.14盛花期19.70±0.85a21.39±1.0227.85±0.69b12.08±0.9910.51±0.81345.26±7.50荚果初期18.71±0.91a21.17±0.3940.34±0.71a12.90±0.559.19±1.15326.12±6.44注:同列数据肩标不同字母表示差异显著(P0.05),相同字母或无字母表示差异不显著(P0.05)下表同。2.2饲用油菜营养成分含量的相关性分析(见表2)由表2可知,粗蛋白与热量、碳水化合物与热量呈极显著正相关(P0.01),粗脂肪与粗灰分含量呈极显著负相关(P0.01);粗蛋白与粗脂肪含量呈显著正相关(P0.05),粗纤维与碳水化合物呈显著负相关(P0.05)。研究表明,在饲用油菜发育过程中粗灰分与粗脂肪含量很难兼顾,粗纤维含量过高,碳水化合物含量会偏低。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.021.T002表2饲用油菜营养成分含量的相关性分析项目粗蛋白粗脂肪粗纤维粗灰分碳水化合物热量粗蛋白1.0000.316*0.2460.0110.0380.412**粗脂肪—1.0000.065-0.426**0.1030.093粗纤维——1.000-0.216-0.338*-0.016粗灰分———1.0000.048-0.046碳水化合物————1.0000.502**热量—————1.000注:“*”为显著相关(P0.05),“**”为极显著相关(P0.01)。2.3不同播种量对油菜不同发育时期茎粗、单株叶面积、鲜重及干重产量的影响(见表3)由表3可知,饲用油菜茎粗是影响产量的重要因素,随着播种量增加,油菜茎粗明显变小,油菜播种量超过15.00 kg/hm2时,茎粗变化不明显。在油菜播种量超过11.25 kg/hm2,随着生育期推进茎粗变化不明显,但在播种量7.5 kg/hm2条件下,不同生育期间油菜茎粗变化明显,随着生育期的推进茎秆逐渐加粗,荚果初期平均达13.58 mm。单株叶面积直接影响植物的光合作用及物质转化,随着播种密度的增加,同一时期的单株叶面积呈逐渐减少趋势较小播种量(7.50、11.25 kg/hm2)与较大的播种量(15.00、18.75 kg/hm2)整体表现为播种量7.5 kg/hm2条件下,单株叶面积最大,表明稀植有利于植株个体发育,在盛花期平均叶面积达612.30 cm2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.021.T003表3不同播种量对油菜不同发育时期茎粗、单株叶面积、鲜重及干重产量的影响播种量/(kg/hm2)采收期茎粗/mm单株叶面积/cm2鲜重产量/(kg/hm2)干重产量/(kg/hm2)7.50苗期10.69±0.71b445.37±15.76c51 057.14±1 377.0710 086.76±140.49b抽薹期12.95±0.76a600.21±20.06a52 213.25±2 437.7911 440.42±242.72a盛花期12.76±0.40a612.30±25.36a56 038.08±8 228.8211 716.76±147.40a荚果初期13.58±0.77a535.89±27.29b51 384.57±5 223.3410 773.88±242.56b11.25苗期8.47±0.48b423.28±23.08c58 279.81±1 321.40b11 775.96±199.25c抽薹期8.73±0.57b571.94±41.70ab62 311.77±2 711.38b12 847.33±126.37b盛花期10.20±1.20a604.74±14.32a67 251.13±4 431.41a14 185.04±463.63a荚果初期9.69±1.92ab522.52±18.44b59 370.25±2 713.12b14 010.68±179.34a15.00苗期6.97±9.97b382.20±34.17c57 828.95±4 134.6112 609.59±216.07b抽薹期8.48±1.29a566.10±17.99a57 146.84±4 648.3312 981.65±38.52b盛花期6.07±1.23b561.28±27.67a59 354.81±2 813.5814 348.00±186.82a荚果初期8.18±2.15a481.40±20.43b58 413.23±7 343.3213 861.80±241.36ab18.75苗期7.06±1.14a360.49±13.82b51 934.84±3 143.3812 078.23±211.30b抽薹期6.63±1.99b503.34±16.69a56 032.20±2 206.9812 702.64±320.81b盛花期6.38±.3.99b524.54±16.90a53 779.88±5 685.9313 984.23±72.84a荚果初期6.44±1.78b391.27±20.99b56 389.19±4 033.0413 129.45±162.62b饲用油菜鲜重产量在播种量为11.25 kg/hm2时最高,不同采收期平均鲜重产量达61 803 kg/hm2,而干重产量在播种量为15 kg/hm2时最高,不同采收期平均干重产量达13 450 kg/hm2,但在同一播量条件下油菜不同发育时期的产量积累明显不同。除播种量为11.25 kg/hm2外,其他播量条件下油菜不同发育时期的鲜重产量积累差异不明显,而不同播量条件下油菜不同发育时期的干重产量积累存在明显差异,表明饲用油菜鲜重由于含水量高等原因,鲜重产量基本稳定,但整体干物质积累量明显不同,在盛花期油菜的鲜重和干重产量均最高,其中播种量为11.25 kg/hm2时盛花期收获鲜重最大,鲜重产量达到67 251 kg/hm2。因此,随着播种量的增加,收获期越晚,鲜重产量降低幅度越明显,盛花期收获产量较理想。单株叶面积和茎粗对饲用油菜干重产量的回归方程见图1。图1单株叶面积和茎粗对饲用油菜干重产量的回归方程10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.021.F1a1(a)茎粗对饲用油菜干重产量的回归方程10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.021.F1a2(b)单株叶面积对饲用油菜干重产量的回归方程由图1可知,油菜茎粗及单株叶面积性状对饲用油菜鲜重的回归系数显著,而对饲用油菜干重的回归系数显著(P0.05),进一步对回归方程进行曲线模拟,获得两个复合模型的回归方程。因此,在饲用油菜生产实践中,关注茎秆粗度适中,叶面积大的油菜品种易获得较高的生物产量,有利于提高饲用油菜的生产效率。3讨论目前黑龙江省饲用油菜利用研究还不多,发展饲肥兼用型油菜有利于黑龙江种植业结构调整。饲用油菜播种量与饲用油菜的产量性状密切相关,播种量适中会获得较高产量,播种量增大虽然单位面积株数有所增加,群体植株间竞争明显,茎秆变细,易产生倒伏,单株叶面积降低,不利于物质积累[18]。研究表明,播量对饲用油菜的湿重、株高等均有显著影响,饲料油菜品种饲油2号随着播量的增加产量表现为先增加后降低的趋势,该品种在新疆播种量为12 kg/hm2时产量最高,产量达87 309 kg/hm2[19]。本研究对华油62的播量和生育时期进行综合分析表明,华油62播种量为11.25 kg/hm2且在盛花期采收能够获得最高的鲜重和干重产量,鲜重产量达67 251 kg/hm2,可以作为黑龙江复种饲料油菜播种量的重要参考。饲用油菜的产量和品质与播种量、采收时期有密切关系,选择适宜播种量促进个体与群体协调发展,可获得理想产量,明确不同发育时期油菜养分积累规律,确定最佳采收时期,可以有效提高油菜饲用价值。赵娜等[20]研究表明,随着生育时期推进,饲用油菜干物质在山羊瘤胃降解率呈降低趋势,由高到低依次为现蕾期、盛花期和结荚期,盛花期开始植株粗纤维含量急剧增加,茎秆木质化程度也加重,如果延迟收获,会增加收割粉碎难度,也会影响饲喂效果。本研究表明,除了热量累计外,油菜的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、碳水化合物等营养物质在苗期、抽薹期、盛花期和荚果初期间差异不显著,但盛花期的鲜重和干重产量最高,因此为保证获得最高产量和相对较优的品质,应在盛花期前后收获。4结论随着饲用油菜生育期的推进,油菜粗蛋白和粗脂肪含量呈逐渐增加趋势,粗灰分含量和碳水化合物含量呈逐渐下降趋势,粗纤维含量从苗期至荚果初期呈明显增加;饲用油菜发育过程中粗灰分含量与粗脂肪含量很难兼顾,粗纤维含量过高碳水化合物含量往往偏低;盛花期植株鲜重、干重产量均最高,收获期越晚,鲜重产量降低幅度越明显。因此,建议复种饲用油菜以盛花期作为采收期,播种量控制在11.25 kg /hm2左右,可获得较高产量,油菜营养品质最佳。
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