关周博， 董育红， 田建华， 张耀文，2

(1.陕西省杂交油菜研究中心/国家油料作物改良中心陕西油菜分中心，陕西杨凌 712100； 2.中国科学院植物研究所光生物重点实验室，北京 100093)

甘蓝型油菜作为一种油料作物，在我国植物油供给中占有重要的地位。尽管油菜在我国的种植历史不长，但是其播种面积和产量已居于各油料作物之首，已成为国民重要的食用油料来源。我国常年种植面积约为667万hm2，占世界种植面积的33.3%，是目前全球最大的油菜生产国，但我国每年对植物油的需求大，自给率不足40%，须大量进口才能满足国民的需求，近年来对菜籽油需求逐年提高，因此发展油菜可持续性的生产对我国植物油的安全保障尤为重要[1-4]。在我国油菜主产区长江流域，多数是油菜与水稻轮作倒茬，由于耕作制度的限制，传统的油菜栽培方式以育苗移栽为主，油菜制种密度小，植株生长高大，单株产量较高，但在移栽和收获时却费时费工，投入劳动力成本过高，特别是在目前大量农村劳动力涌向城镇、农村劳动力不足的情况下，农民比较收入效益低下而严重影响到农民种植油菜的积极性[5-6]，油菜种植机械化程度低，没有实现集中连片的规模化，导致种植面积不稳定，甚至有下滑的趋势，影响油菜的生产发展。近年来，国际上农业较发达的国家如加拿大、澳大利亚及欧洲一些国家已实现了油菜生产的规模化和机械化，油菜生产的成本相对较低，效益较高，导致国际市场上油菜籽、菜油、菜饼的价格总体上呈下降趋势[7-9]。同时受到国际贸易大环境的影响，我国油菜生产成本高缺乏市场竞争力，导致国内油菜生产处于低迷状态，加之我国油菜生产主要还以小农户为个体，生产力不高，生产分散，随意化严重，机械化程度低，生产成本高，难以形成规模化，导致我国近年来油菜生产处于劣势状态，种植面积严重下滑，大量土地撂荒，传统优势制种区已改种其他作物，种植面积和产量出现大幅度的波动，市场竞争优势缺乏，油料自给自足矛盾更加突出。因此，大力发展油菜生产的轻简化，改变传统的栽培模式，实行油菜全程机械化生产迫在眉睫，而全程机械化生产种植需要与之相应的适合机械化播种、管理和收获的油菜新品种，实现农机与农艺相结合。研究发现，在一定栽培条件下油菜生长发育及群体性状相互协调对油菜的产量影响较大，明确合理有效的油菜群体生长结构，能够有助于在统一机械化栽培条件下达到油菜最大生产量。机械化，种植高密度有利于油菜直播的实现，减少育苗移栽和间苗的工作量，同时高密度栽培还可协调群体与个体的关系，使单株株型发生变化，有效分枝比例提高，花期集中，充分利用光能和土地，实现油菜高产优质高效栽培途径[5]。在实践中种植发现，种植密度与油菜的单株生产力往往存在着负相关的关系，表现出随着密度的增加，单株生产能力降低的趋势，这主要是由于分枝的减少，虽然单株经济性状下降，但通过提高群体有效角果数和千粒质量，最终实现产量的提高[10-12]；不同栽培密度对产量构成因素影响最大的是单位面积总角果数，其次是千粒质量和角果粒数[13-15]。相关研究对油菜机械化品种的选育起到一定的作用，但是目前还没有一个统一的概念或标准去定性机械化品种的特征及如何做到与农机配套，众多研究都侧重于一个方面进行阐述，缺乏较全面系统的研究报道，难以在育种实践中起到指导作用。

鉴于此，本研究着眼于机械化品种的研究现状，结合笔者多年的研究结果对机收理想油菜品种选育进行阐述，对选育适合机械化栽培的油菜新品种提供借鉴。

1 农艺性状与经济性状

1.1 叶片与主茎的夹角

油菜单位面积产量主要由单株生产力和单位面积株数决定，而单株产量的形成，除受自然环境因素的影响外，还与单位面积油菜的群体环境有关，协调好单株与单株之间的关系，降低单株相互之间的影响程度，最大限度地发挥单株的生产能力，发挥符合机械化要求的密植栽培。在高密度栽培条件下，油菜单株产量能力不仅与群体后期农艺性状有较大的关系，还与苗期植株营养体建成及形态有关[5，16-19]。

株型多是指油菜在成熟期所表现的株型特征，较少关注其他生育阶段的株型特征，尤其是苗期的株型特征。由于油菜机械化直播，种植是高密度的群体数量，如果苗期叶片较大，与主茎的夹角也大，就会呈现出匍匐形叶型状态，叶片之间重叠面积较大，相互之间交错生长，就会使叶片肥大杂乱无序，导致多数叶片被遮蔽，减少了光合作用的有效叶面积，不能有效利用光能，随着苗期叶龄的发展，遮蔽的下部叶片就从功能器官变成了消耗器官，叶色慢慢变黄脱落，还易形成高脚苗，在温度水肥合适的条件下也易早薹，不利于油菜越冬。所以，在高密群体中苗期的生长特性对油菜后期发育建成有着基础性作用[5]。

因此，叶片与主茎的夹角在群体密植中就显得更加重要，叶片与主茎的夹角小有利于高密度制种。在高密度机收试验中苗期叶片与主茎夹角小于30°，有利于密植机收，可有效提高土地光能和利用率，是理想夹角度数。

1.2 一次分枝数和单株角果数少、角果枝短、分枝紧凑、角果斜生

在密植栽培条件下，分枝较多，在油菜灌浆期形成枝条的冗余，不利于群体性状的发展，易形成角果数多但角粒数少或者阴角率高的现象。在高密度栽培条件下，油菜群体角果密度、主花序有效角果数、单株有效角果数和每角粒数与小区产量呈极显著或显著正相关，分枝部位高度与小区产量相关性不显著；在低密度栽培条件下，油菜单株有效角果数、每角粒数以及分枝数、主花序有效角果数与小区产量呈极显著或显著正相关，分枝部位高度与小区产量呈极显著负相关[20]。不同密度栽培条件下会造成不同的单株生产力。

油菜植株过高，分枝数量多，株型分散，单株间的分枝容易交叉，相互间拉扯。在机械化收获时，立刀切割时容易使刀外侧交错的分枝切断掉落在地而带来损失；同时也给输送带来困难，油菜分枝过长还会缠绕在拨禾轮上，堵塞机械，进而影响收获工种的正常进行[21-23]。分枝长的油菜相互之间交叉严重，在油菜成熟收获时容易在外来作用力的拉扯下，造成那些不在割台内的油菜分枝角果破裂，增加机收损失。因此，选育适合机械收获的油菜品种应该具备分枝较短而且分枝与主茎的夹角小而上挺的特征，这样才能保持株型紧凑，减少油菜分枝相互交错带来的机收损失[23]。在育种实践中，机收理想的株型为一次有效分枝3～5个，单株角果数150～200个，果枝长度40～60 cm，果枝集中于中上部，角果斜生。

1.3 油菜株高

目前，油菜收获使用的机械为全喂入联合收割机，在收获过程中油菜割茬以上的部分包括茎秆分枝等都随着拨禾轮的转动一起被带入滚筒。如果油菜单株过于高大，势必会产生较大的生物产量，那么进入滚筒内的枝秆碎屑就较多，在滚筒分离清选时，容易堵塞清选的筛面，导致分离不清，使籽粒随着果壳一起被抛出机外造成损失。相关研究表明，在机械化收获油菜时，由于清选分离不彻底造成的损失率占到了总损失率的20%～30%，损失率的高低和油菜植株高矮呈正相关[24-26]。如果将油菜的收割茬口提高，可有效避免过多的茎秆进入滚筒，提高滚筒内籽粒与果壳的分离，带来的后续负效应是收割茬口高给下茬整地带来困难，还须一次灭茬工序，否则不利于旋播操作，增加耕作成本，难以在种植应用中推广[27-28]。因此，对机收油菜品种要求具有半矮秆(植株高度小于170 cm)性状，即可保证油菜的丰产性收获，又可降低收获中不利情况的发生。综合考虑认为，机收油菜理想高度在150～170 cm。

1.4 苗期生长缓慢、春季返青快、早花不早薹、灌浆快、成熟期早，主茎与分枝角果成熟相对一致

长江流域栽培的油菜品种大都是半冬性或偏春性品种，秋季生长势强，而且冬季的低温期短，油菜还在缓慢生长，油菜苗期生长时间长。在栽培实践中，由于冬季低温或者倒春寒会使南方地区的油菜发生冻害，如若秋季生长慢，一方面有利于苗期干物质的积累，并可防治早发带来的危害。秋季生长过快，到冬季易出现早薹早花现象，遇到极端低温发生冻害，造成不可逆生长，同时破坏了品种生长的统一性，影响机械化收获。在育种实践中发现秋季生长慢，苗期干物质积累多，生长壮实，春季返青快，生长一致性好，花期集中，灌浆快，同时成熟早，主茎与分枝角果成熟一致，上部角果与下部角果的成熟度差异不明显，则有利于高密度下机收作业。

2 产量性状与抗性

2.1 收获指数

收获指数是作物的经济产量占总生物产量的比例，即生物产量转化为经济产量的效率[29]。从收获指数概念的提出到现在，在各作物中对其研究报道大量涌现[30]，成为引导作物育种的重要理论依据，在传统育种当中把选育具有高收获指数的品种当作品种选育主要目标性状。较玉米、小麦而言，油菜的花序呈现为无限花序，营养体大角果数量多，在选择高收获指数的同时，总的生物产量也较大，产生了不同的选育结果：(1)收获指数高具有较大的干物质积累总量和较高的经济产量；(2)收获指数和经济产量偏低但具有较大的干物质积累量；(3)收获指数和经济产量较高但干物质积累总量并不高[31-33]。收获指数的大小可反映出光合产物从叶片、角果皮等功能器官中转移到种子当中的比例大小，但并不能表明高的收获指数就有高的经济产量[34]，但是在总体生物量一定的条件下，提高作物收获指数就可提高经济产量[35]，可避免盲目提高收获指数，造成营养生长旺盛，转化效率低下，因此有条件地利用收获指数，才可提高作物的生产效率。在机械化收获的背景下，油菜株高和密度限制了单株产量的最大生物总量，同时在总生物量不变的条件下，加大收获指数可提高油菜的产量。考虑到收割机在收获时的喂入量以及密植条件下营养器官和生殖器官的协调发展，研究认为，收获指数在0.4左右为宜。若收获指数小，可能会导致营养体的生物量过大，转化效率低下，引起油菜群体中下层通风不畅，油菜成熟后期脱水能力下降，成熟不一致，影响机收；若收获指数过大，可能会引起丰产性倒伏，带来一系列不利的因素。

2.2 耐密植、抗倒伏、抗裂角、抗耐病性和耐渍性好

油菜全程机械化栽培模式须要改变过去人工移栽、低密度种植和产生高大单株的栽培方式，取而代之的是机械化直播，种植密度大，单株小但群体生产量大的栽培方式。这种种植方式会使田间小气候发生变化，如油菜底部通风不畅，透光性差，加上南方地区的高温高湿气候条件，使田间菌核病的发病概率增大。油菜茎秆一旦感染菌核病，就会由于传输组织受损而枯死，导致感病植株很早黄熟，在机械外力的作用下角果易炸裂，造成机收损失，所以耐密植和高抗病性是机收品种的先决条件[26]。机械化油菜品种还要求耐迟播，一是茬口因素，在轮作倒茬中，前茬作物不能及时收获，影响到了油菜的正常播种；二是由于同一品种在一定的播期内适当晚播，不但可以错过苗期某些病害，而且植株高度会有所降低，使品种更加适合机械化收割。油菜主要产区在长江流域，该地区多雨，土壤水分含量高，品种要具有较高的抗涝耐渍性及抗倒伏性。收获期角果还应具备抗裂角性。因此，在油菜生长过程中除农艺性状要满足机收要求，还要具有耐密植、抗耐病性和耐渍性好，茎秆坚韧抗倒伏，抗裂角，这样才适应机械化作业。

2.3 适合的产量结构

油菜产量的三大构成因素是角果数、角粒数和千粒质量。往往角粒数和千粒质量具有较高的遗传率，相对稳定，密度对每角粒数和千粒质量影响不大；而角果数受环境的影响较大，在高密度种植条件下，有效分枝数减少，单株角果数下降，单株角果数均随密度增加而减少，而主花序的产量占到了油菜整株产量的40%，是相对稳定的性状，提高密植主要是提高稳定的主花序数量以提高有效角果数。试验结果表明，产量结构角果数为6 900万个/hm2，角粒数>26粒，千粒质 量>3.5 g 较为适宜。

3 品质符合国家品质育种标准

挖掘高含油量油菜资源，加强油脂形成的基础研究，选育含油量高、芥酸低、硫苷低、品质符合国家育种标准的油菜杂交种[1]。根据油菜区试资料，过去9年中，国家冬油菜区试的新品种含油量仅提高了2.6百分点[36-37]。就含油量而言，每增加3百分点，相当于提高产量10%[38-39]。由于机械化收获存在一定的损失率，提高油菜品种的含油量可有效弥补机损带来的不足，因此，提高机收油菜的含油量对油菜产业的发展有重要意义。

4 机械化品种选育的不足与展望

机械化是现代农业发展的方向，小麦、水稻、玉米等作物已经实现了全程机械化的生产模式，油菜的机械化作业还处于发展时期。实现油菜生产全程机械化是油菜高效制种和油料安全供给的重要保障，也是增强国际竞争力的体现。目前，油菜早熟品种的缺乏、易倒伏及角果易开裂是制约油菜产业机械化收获的主要瓶颈，也是严重影响油菜产业生产效率的主要原因。有关抗裂角性、抗倒伏性的研究仍处于起始阶段，研究水平比较滞后，相关研究资料积累较少，没有统一的抗裂角、抗倒伏的鉴定方法。在含油量方面，目前推广的品种含油量还不高。尽管在近20年育种中攻克了油菜“双低”的问题，但在含油量育种方面一直徘徊不前，与国外品种相比，含油量还低几个百分点。油菜种植以获得更多油为目的，高产、高油、机械化才能真正实现高效益的种植。

目前，尽管有些品种可以实现机械化，但都是有条件的，如只有完熟才能一次收获，否则必须采取分段收获的方式。主要是在以往的育种中，过分追求高产化，忽视了品种对解析恶化作业的适应性，导致我国油菜生产上缺乏适合机械化生产的油菜品种，农艺技术与农机脱节，制约了我国油菜生产机械化的发展。因此，在今后的机械化品种选育中，有目的地聚合油菜高含油量、高产与抗倒伏、抗裂角、矮秆、株型紧凑等适合机械化生产性状的基因于一体，培育适合于机械化收获的高油、高产油菜新品种，研究出与之配套的适合机械化生产的农艺栽培技术是今后要解决的重要问题。