试验于2012— 2013及2013— 2014年度在华中农业大学进行。试验地前茬为水稻, 9月上旬收获。油菜播种前测定土壤养分状况。2012年土壤含碱解氮118.72 mg kg^-1、速效磷13.79 mg kg^-1、速效钾138.33 mg kg^-1; 2013年土壤含碱解氮125.72 mg kg^-1、速效磷14.79 mg kg^-1、速效钾147.33 mg kg^-1。供试品种为甘蓝型油菜杂交种沣油520和常规种阳光2009。

采用裂区试验设计, 阳光2009(C1)和沣油520 (C2)为主区; 封行期(T1, 绿叶数为6~7、叶面积指数为2.9~3.2)、蕾薹初期(T2, 薹高为5~7 cm, 叶面积指数为5.0~5.5) 2个多效唑喷施时期为副区; 以0 mg L^-1 (P1, 设为CK)、150 mg L^-1 (P2)和 300 mg L^-1(P3) 3个多效唑浓度为副副区(各小区溶液用量均为750 L hm^-2)。3次重复。

两年试验均于9月22日采用点直播方式播种, 小区长10 m、宽2 m, 等行距播6行, 油菜出苗后即间去丛子苗, 3~4叶期定苗, 密度为45× 10⁴株 hm^-2。各小区纯氮用量360 kg hm^-2, 以尿素为氮源, 基肥∶ 苗肥∶ 薹肥比例为5∶ 3∶ 2。磷肥(P₂O₅)和钾肥(K₂O)用量均为150 kg hm^-2, 分别用过磷酸钙和氯化钾提供; 硼沙用量为7.5 kg hm^-2。磷、钾、硼肥均作基肥施用。

成熟期(全田大约2/3角果变黄)测定下列指标。

1.3.1 农艺指标 取各小区有代表性植株10株考种, 考察株高、根颈粗、根鲜重、地上部分鲜重、抗折力、单株角果数、每角粒数、千粒重和单株产量等性状, 以小区实收计产。

株高以子叶节至植株顶端的高度表示; 根颈粗为游标卡尺测定的子叶节下1 cm粗度; 地上部分鲜重为植株子叶节以上部分鲜重; 根鲜重为子叶节以下部分鲜重; 抗折力为YYD-1型茎秆强度测量仪(浙江托普仪器有限公司生产)测定的茎秆基部10 cm抗折力; 倒伏指数=(株高× 地上部分鲜重)/抗折力^[15]。

1.3.2 田间倒伏角度 油菜倒伏分为根倒和茎倒^{[9, 16, 17]}。其中, 总倒伏角度用冠层最高点至子叶节连线与垂直方向的夹角表示; 根倒角度为半径20 cm量角器测定的茎秆与垂直方向的夹角; 茎倒角度(主茎弯曲与折断)=总倒伏角度-根倒角度。

1.3.3 抗裂角指数 各小区取长势一致的植株10株, 剪下主花序角果, 测定鲜重, 在自然条件下风干30 d后, 用随机碰撞法及公式(1)测定抗裂角指数^[11]; 用公式(2)测定角果水分含量。

抗裂角指数=

[18] (1)

角果水分含量(%)=(角果鲜重-角果皮干重-籽粒干重)/角果鲜重× 100% (2)

采用SPSS18.0版软件统计分析数据。

由表1看出, 对照条件下, 阳光2009单株角果数及每角果粒数均低于沣油520, 致其产量低于沣油520。多效唑处理后, 单株角果数较对照显著增加, 且增量随处理浓度增加而增加, 品种间变化趋势一致; 与沣油520比, 多效唑处理后阳光2009的单株角果数的增量较大; 与蕾薹期比, 封行期多效唑处理的单株角果数增量较大。多效唑处理导致每角果粒数下降、千粒重增加, 品种间变化趋势一致, 处理浓度间差异达显著水平。小区产量表明, 多效唑处理对不同油菜品种增产效果明显, 且增量随处理浓度增加呈先增后降趋势; 与蕾薹初期比较, 封行期多效唑处理更利于提高产量, 处理时期与处理浓度的互作效应对产量也达到显著水平(表2); 相同处理条件下阳光2009的增产幅度高于沣油520。各处理中, 封行期进行P₂ (150 mg L^-1)处理最有利于提高油菜产量。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 多效唑处理对油菜产量及其构成的影响(2年度均值) Table 1 Effects of PP333 on yield and yield components (average of two years) 品种 Cultivar 处理 Treatment 单株角果数 Silique per plant 每角果粒数 Seed number per silique 千粒重 1000-grain weight (g) 产量 Yield (kg hm-2) 阳光2009 Yangguang 2009 T1P1(CK) 158.5 f 14.2 d 2.9 c 2714.6 f T1P2 194.0 d 13.7 de 3.2 a 3653.2 b T1P3 201.3 c 12.8 f 3.0 bc 3328.2 c T2P2 180.9 e 13.5 e 3.1 ab 3235.7 cd T2P3 188.9 d 12.4 f 3.0 bc 2986.4 e 沣油520 Fengyou 520 T1P1(CK) 192.1 d 17.6 a 2.5 e 3189.8 d T1P2 223.9 a 17.0 b 2.7 d 3897.3 a T1P3 227.4 a 16.2 c 2.6 de 3606.4 b T2P2 207.2 bc 16.6 bc 2.6 de 3610.5 b T2P3 210.8 b 16.2 c 2.5 e 3336.3 c T1P1(CK): without paclobutrazol treatment; T1P2: the closing of crop and 150 mg L-1; T1P3: the closing of crop and 300 mg L-1; T2P2: the start of flower bud and 150 mg L-1; T2P3: the start of flower bud and 300 mg L-1. Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. T1P1(CK): 对照; T1P2: 封行期喷施150 mg L-1; T1P3: 封行期喷施300 mg L-1; T2P2: 蕾薹初期喷施150 mg L-1; T2P3: 蕾薹初期喷施300 mg L-1。表中数值后不同字母表示差异达0.05显著水平。

表1 多效唑处理对油菜产量及其构成的影响(2年度均值) Table 1 Effects of PP333 on yield and yield components (average of two years)

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 不同处理条件下主要性状的方差分析(2年度均值) Table 2 Variance analyses of main traits under different treatments (average of two years) 指标Indicator C T CT C× T C× CT T× CT C× T× CT 单株角果数Silique per plant * * * * NS * * * 每角果粒数Seed number per silique * NS * NS NS NS * 千粒重1000-grain weight * * * NS NS NS NS 产量Yield * * * * NS NS * * NS 根颈粗Root crown diameter * * * * * NS * NS 根鲜重Root fresh weight * * * * * NS * NS NS 鲜重根冠比Root-top ratio (fresh) * NS * NS NS NS NS 株高Plant height * * * * NS NS * NS 地上部分鲜重Above ground fresh weight * NS * * NS NS NS NS 抗折力Snapping resistance * * * * * NS * * 倒伏指数Culm lodging index * * * * * * * * * * * * 根倒角度Angle of root lodging * * NS * NS * * NS NS 茎倒角度Angle of stem lodging * * * * * * * * * * * 总倒伏角度Angle of plant lodging * * NS * * NS * * NS 抗裂角指数Silique shatter resistance * * NS * * NS * * * NS 每角果皮重Silique dry weight * NS * NS NS * NS 角果含水量Water content in silique * * * * NS * * * NS NS: not significant; * , * * : significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels. C: cultivar; T: time; CT: concentration. NS: 不显著; * , * * 分别表示在0.05和0.01的水平差异显著; C: 品种; T: 喷施时期; CT: 喷施浓度。

表2 不同处理条件下主要性状的方差分析(2年度均值) Table 2 Variance analyses of main traits under different treatments (average of two years)

2.2.1 根系和茎秆性状 表3表明, 对照条件下, 阳光2009根颈粗、根鲜重与鲜重根冠比高于沣油520。多效唑处理后, 上述指标均随处理浓度的增加而显著增加; 且封行期处理的增幅均大于蕾薹初期。株高、地上部鲜重及抗折力与作物茎秆抗倒性能密切相关。本文利用株高、抗折力及植株地上部鲜重计算各处理小区油菜茎秆倒伏指数, 指数值越大, 表明抗倒性越弱、越容易倒伏。多效唑处理后, 油菜地上部鲜重及茎秆抗折力均显著增加、植株株高降低; 且地上部鲜重增量随浓度增加呈先增后减趋势, 而株高降幅、茎秆抗折力增幅随浓度增加而增加。虽多效唑处理后油菜地上部鲜重增加, 但株高降低, 茎秆抗折力增加, 倒伏指数下降, 抗倒性增强, 且倒伏指数随处理浓度增加显著下降, 表明茎秆抗倒性能显著增强。与封行期比, 蕾薹初期喷施多效唑, 地上部鲜重增量较小, 但抗折力增加、株高降低更为明显, 导致其倒伏指数降幅变大, 抗倒性更强, 品种间变化趋势一致(表3)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 多效唑处理对根系和茎秆性状的影响(2年度均值) Table 3 Effects of PP333 on traits of root and stem (average of two years) 品种 Cultivar 处理 Treatment 根颈粗 Root crown diameter (cm) 根鲜重 Root fresh weight (g) 根冠比(鲜重) Root-top ratio (fresh) 株高 Plant height (cm) 地上部鲜重 Above ground fresh weight (g) 抗折力 Snapping resistance (kg) 倒伏指数 Culm lodging index 阳光2009 Yangguang 2009 T1P1(CK) 1.56 d 24.3 cd 0.133 c 166.6 bc 183.0 f 11.75 f 2.60 c T1P2 1.79 b 29.9 b 0.147 b 161.8 c 203.7 cd 13.33 de 2.49 c T1P3 1.92 a 31.6 a 0.161 a 154.9 d 197.0 de 15.21 b 2.01 d T2P2 1.65 c 29.3 b 0.150 b 153.5 d 195.4 e 14.39 c 2.09 d T2P3 1.72 bc 30.7 ab 0.160 a 146.0 e 191.3 e 16.90 a 1.66 e 沣油520 Fengyou 520 T1P1(CK) 1.31 f 18.6 e 0.096 f 179.8 a 193.6 e 9.99 g 3.49 a T1P2 1.52 d 24.3 cd 0.109 e 171.5 b 222.8 a 11.73 f 3.26 b T1P3 1.69 c 25.4 c 0.120 d 165.4 c 212.1 b 13.58 d 2.59 c T2P2 1.42 e 23.5 d 0.111 e 161.9 c 211.7 b 12.79 e 2.69 c T2P3 1.49 de 24.7 cd 0.120 d 154.6 d 204.8 bc 14.84 bc 2.15 d Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those given in Table 1. 表中数值后不同字母表示差异达0.05显著水平。缩写同表1

表3 多效唑处理对根系和茎秆性状的影响(2年度均值) Table 3 Effects of PP333 on traits of root and stem (average of two years)

2.2.2 田间根倒及茎倒角度 实际生产中, 根倒及茎倒往往同时发生, 茎倒是主茎秆弯曲或折断, 本试验中各品种均未出现茎秆折断。本试验中测定角度大表示倒伏严重(表4), 对照条件下, 供试品种根倒及茎倒明显, 且阳光2009倒伏角度要小于沣油520。与对照比, 多效唑处理后, 2个供试品种根倒及茎倒角度均显著降低, 且浓度增加, 降幅增加, 浓度间差异显著。与蕾薹初期比, 封行期处理后的2个品种根倒角度降幅更大, 而2个品种茎倒角度降幅较小, 但喷施时期只有对茎倒角度作用达到显著水平。方差分析表明(表2), 多效唑喷施浓度与喷施时间对茎倒角度及总倒伏角度的影响存在极显著互作效应; 品种、多效唑喷施时期与多效唑喷施浓度对茎倒角度的影响也存在极显著互作效应。

2.2.3 油菜根系及茎秆特性与田间倒伏角度的相关性 多效唑处理显著影响油菜根部、茎秆性状及田间倒伏程度, 且理论上讲油菜根系及茎秆性状与植株田间倒伏情况关系密切。表5表明, 油菜成熟期株高和倒伏指数与田间根倒、茎倒及总角度均极显著正相关, 根颈粗、根鲜重、鲜重根冠比和抗折力与田间根倒、茎倒及总角度极显著负相关。

2.3.1 油菜角果抗裂角相关性状 表6所示, 对照条件下, 阳光2009抗裂角指数、角果皮重及角果含水量显著高于沣油520。多效唑处理可提高角果抗裂角指数、角果皮重及角果含水量, 且随浓度提高而显著增加; 与封行期比, 蕾薹初期多效唑处理对提高油菜抗裂角指数的效应更大; 2个品种变化趋势一致, 但沣油520抗裂角指数增量均高于阳光2009。方差分析表明(表2), 处理时期及处理浓度间的互作效应对抗裂角指数、角果皮重及角果含水量均达到显著水平。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 多效唑处理对田间根倒与茎倒角度(° )的影响(2012-2014) Table 4 Effects of PP333 on angle of root lodging and stem lodging (2012-2014) 品种 Cultivar 处理 Treatment 2012-2013 2013-2014 根倒角度 Angle of root lodging 茎倒角度 Angle of stem lodging 总倒伏角度 Angle of plant lodging 根倒角度 Angle of root lodging 茎倒角度 Angle of stem lodging 总倒伏角度 Angle of plant lodging 阳光2009 Yangguang 2009 T1P1(CK) 13.4 d 13.7 de 27.1 e 13.7 de 9.5 d 23.2 e T1P2 11.5 e 12.0 f 20.0 f 12.0 f 8.9 d 20.9 f T1P3 10.6 e 10.0 g 18.4 f 10.0 g 8.4 d 18.4 g T2P2 11.1 e 11.7 f 18.6 f 11.7 f 7.7 de 19.3 fg T2P3 10.1 e 8.5 h 16.1 g 8.5 h 6.0 e 14.5 h 沣油520 Fengyou 520 T1P1(CK) 23.4 a 24.0 a 47.0 a 24.0 a 24.3 a 48.3 a T1P2 19.1 b 20.7 b 40.3 b 20.7 b 20.7 b 41.4 b T1P3 15.1 c 15.0 d 34.0 c 15.0 d 19.6 b 34.6 c T2P2 18.4 b 17.7 c 35.2 c 17.7 c 15.9 c 33.5 c T2P3 14.5 cd 13.0 ef 28.5 d 13.0 ef 14.1 c 27.1 d Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those given in Table 1. 表中数值后不同字母表示差异达0.05显著水平。缩写同表1。

表4 多效唑处理对田间根倒与茎倒角度(° )的影响(2012-2014) Table 4 Effects of PP333 on angle of root lodging and stem lodging (2012-2014)

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 根倒和茎倒角度与根和茎秆特性的相关性(2年度均值) Table 5 Angle of lodging and their relationships with characters of root and stem (average of two years) 指标 Indicator 根颈粗 Root crown diameter 根鲜重 Root fresh weight 鲜重根冠比 Root-top ratio 株高 Plant height 地上鲜重Above ground fresh weight 抗折力Snapping resistance 倒伏指数 Culm lodging index 根颈粗Root crown diameter 1 根鲜重Root fresh weight 0.938* * 1 鲜重根冠比Root-top ratio 0.894* * 0.949* * 1 株高Plant height -0.687* -0.859* * -0.815* * 1 地上鲜重Above ground fresh weight -0.001 0.012 -0.293 0.037 1 抗折力Snapping resistance 0.731* * 0.860* * 0.790* * -0.969* * 0.070 1 倒伏指数Culm lodging index -0.743* * -0.866* * -0.864* * 0.978* * 0.186 -0.946* * 1 根倒角度Angle of root lodging -0.856* * -0.919* * -0.928* * 0.892* * 0.232 -0.847* * 0.946* * 茎倒角度Angle of stem lodging -0.740* * -0.843* * -0.918* * 0.817* * 0.425 -0.710* * 0.872* * 总倒伏角度Angle of plant lodging -0.800* * -0.887* * -0.935* * 0.861* * 0.348 -0.778* * 0.916* * * , * * Significant correlation at the 0.05 and 0.01 probability levels. * , * * 分别表示在0.05和0.01水平上显著相关

表5 根倒和茎倒角度与根和茎秆特性的相关性(2年度均值) Table 5 Angle of lodging and their relationships with characters of root and stem (average of two years)

2.3.2 角果抗裂角指数与角果皮干重及角果含水量的相关性分析 相关分析表明(表7), 主茎角果抗裂角指数与角果皮干重及角果含水量极显著正相关, 与每角果皮重相关系数为0.919, 与主茎角果含水量相关系数达0.958, 略高于每角果皮重。而角果皮干重与角果含水量也呈极显著正相关关系。

已有研究认为, 300 kg hm^-2纯氮施肥条件下, 叶面喷施多效唑能降低主花序长, 增加单株有效角果数、角粒数和千粒重; 且抽薹期喷施效果较好也有研究认为三叶期喷施可增强抗倒伏性, 增加分枝和单株角果数, 更能提高产量^[20]。黄胜东等^[2]研究认为, 喷施适量浓度多效唑能够增加粒重, 但也有研究认为多效唑对千粒重没有影响^{[4, 5, 6]}, 其原因可能是栽培水平、多效唑处理浓度及处理时期的差异。本研究结果表明, 多效唑处理是通过增加2个品种的单株角果数, 从而提高籽粒产量, 对于增加机制与以上观点基本一致, 但本研究也认为封行期喷施更有利于每株角果数及千粒重的提高, 从而增加产量, 这与周国平等^{[8, 13, 14, 20]}研究结果一致, 但高浓度的多效唑喷施也会抑制千粒重与每角粒数的提高, 从而不利于产量的增加。本研究结果表明, 封行期喷施150 mg L^-1多效唑均可使2个品种油菜产量达最大值。且对照条件下, 阳光2009产量低于沣油520, 然而多效唑处理使阳光2009产量增量高于沣油520, 说明多效唑处理可能对提高较低产量的品种的产量更有效。目前油菜生产中, 多效唑施用随意性强, 喷施时期过晚或过多降低株高增加抗倒伏性导致增产效果不稳定, 所以要充分发挥多效唑增产效应, 除品种外, 还应有适宜的多效唑喷施时期与喷施浓度。

可通过测定植株倒伏角度和植株根茎相关形态指标来反映油菜的抗倒伏性状^{[15, 16, 17]}。油菜茎秆倒伏是田间倒伏的主要原因, 本研究认为喷施时期、喷施浓度及其与喷施时期的互作效应只对茎倒角度的影响达到显著或极显著水平, 说明多效唑处理对茎的影响更大。多效唑处理显著降低植株高度, 增加茎秆抗折力, 降低倒伏指数从而降低茎倒角度, 这与Pinthus等、Rajala等、Tripathi等和魏凤珍等^{[9, 11, 12, 21]}结论一致。本试验结果表明, 蕾薹初期或高浓度喷施虽对根颈粗与根鲜重增量不及封行期或低浓度喷施, 但对鲜重根冠比、株高、抗折力及倒伏指数增加或降低幅度要大于封行期或低浓度喷施, 且鲜重根冠比与倒伏指数和倒伏角度的相关性均达到0.9以上极显著水平, 故蕾薹初期高浓度喷施对提高抗倒伏效果优于封行期喷施。对照条件下, 阳光2009的抗倒伏能力强于沣油520, 而多效唑处理后, 沣油520的抗倒伏能力降幅高于阳光2009, 说明多效唑处理可能对提高弱抗倒品种的倒抗性更为有效。

有研究认为品种特性、成熟度、湿度和收获方式均会对裂角落粒造成影响^[22]。本试验结果表明, 多效唑处理显著提高角果含水量和角果皮干重, 原因可能是喷施多效唑延缓了角果成熟和衰老, 同时促进角果光合强度, 刺激角果自身发育强度^[23]。并且角果抗裂性在喷施多效唑后也显著增加, 相关分析结果显示, 这与角果含水量、角果皮干重极显著正相关, 角果皮干重及角果含水量越高, 角果的抗裂角指数越高, 更适合油菜的机械化收获, 相关性结果与孟倩等^[23]和崔嘉成等^[18]的研究结果一致。本研究还认为, 多效唑对角果抗裂角性的影响因喷施时期和喷施浓度不同而异, 其趋势与增加油菜抗倒伏性一致, 故在蕾薹初期喷施300 mg L^-1多效唑对2个品种的抗裂角相关指标的增量最大, 说明油菜抗裂角能力与抗倒伏能力是相互促进的。增强油菜抗裂角性不仅有利于减少油菜成熟期机械收获过程中的落粒损失, 且因为抗裂角指数的提高, 还可适当延长油菜机械作业时间, 因此, 多效唑处理对机械化收获意义重大。