北方寒旱区白菜型冬油菜安全越冬的临界指标分析

孙万仓　刘海卿　刘自刚　武军艳　李学才　方　彦　曾秀存许耀照　张亚宏　董　云

1甘肃农业大学农学院/甘肃省油菜工程与技术研究中心/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室/甘肃省干旱生境作物重点实验室,甘肃兰州 730070;2河西学院农业与生物技术学院,甘肃张掖 734000;3天水农业科学研究所,甘肃天水 741000;4甘肃省农业科学院,甘肃兰州 730070



北方寒旱区白菜型冬油菜安全越冬的临界指标分析

孙万仓1,**刘海卿1,**刘自刚1,*武军艳1李学才1方彦1曾秀存2许耀照2张亚宏3董云4

1甘肃农业大学农学院/甘肃省油菜工程与技术研究中心/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室/甘肃省干旱生境作物重点实验室,甘肃兰州 730070;2河西学院农业与生物技术学院,甘肃张掖 734000;3天水农业科学研究所,甘肃天水 741000;4甘肃省农业科学院,甘肃兰州 730070

摘要:利用2011—2014年北方13个省、市、区48个不同生态点的试验数据,分析不同品种在不同生态点的越冬率、产量变化,越冬率与产量的相关性,旨在研究白菜型冬油菜在北方不同生态区的越冬安全性,确定北方冬油菜通用的安全越冬的越冬率临界值,明确影响北方冬油菜越冬率的主要因子。结果表明,不同白菜型冬油菜品种在北方不同生态地区越冬率差异较大,产量也差异较大,越冬率变幅为10％～99％,强抗寒品种越冬率>70％。回归分析表明,越冬率与产量存在明显的线性正相关,回归方程符合y = ax+b,当越冬率<70％时,产量随越冬率的增加而增加,当越冬率为70％时单位面积产量基本趋于稳定,越冬率大于70％时,越冬率对产量的影响不明显。协方差分析表明,与冬油菜越冬率相关性最为密切的因子是品种,其次是极端最低气温、冬季气温、年均气温、≤0℃的冬季负积温、纬度、经度等。因此,70％的越冬率可作为北方地区冬油菜通用安全越冬的越冬率临界值,采用强抗寒品种,极端最低气温-31.79℃、冬季气温-7.20℃、年均气温6.38℃、负积温-997.57℃,纬度低于44.83°,经度高于80.34°是保证冬油菜安全越冬的必要条件。

关键词:白菜型;冬油菜;北方寒旱区;越冬率;影响因子;回归分析

本研究由国家自然科学基金项目(31260334,31460356,31560397),国家现代产业技术体系建设专项(CARS-13),国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2015CB150206),国家农业科技成果转化项目(2014G10000317)和甘肃省自然科学基金项目(14RJZG050)资助。

This study was supported by the Natural Science Foundation of China (31260334,31460356,31560397),the China Agriculture Research System (CARS-13),the National Basic Research Program of China (2015CB150206),the National Agricultural Science and Technology Achievements Transformation Projects (2014G10000317),and the Natural Science Foundation of Gansu Province (14RJZG050).

第一作者联系方式:孙万仓,E-mail:18293121851@163.com,Tel:18293121851;刘海卿,E-mail:1289754164@qq.com,Tel:15117162792

**同等贡献(Contributed equally to this work)

我国北方地区多处于中纬度地带,具有光能丰富、温差大、夏季短而酷热、冬季长而严寒、干旱少雨等特点[1-2]。热量是该地区农业生产的主要限制因子,大部分地区、大部分作物两季不足而一季有余,属传统一年一熟制区,晚秋到翌年初春大面积土地闲置,而种植白菜型冬油菜对冬闲田的开发利用具有重大现实意义与战略意义[3]。选用抗寒品种和保证安全越冬是推动北方严寒地区冬油菜进一步发展的保障。如何鉴定品种的抗寒性以及评价安全越冬的临界值就成为北方冬油菜科研与生产必须探讨的重大选题。超强抗寒冬油菜品种的选育与应用,初步解决了北方地区冬油菜越冬问题,推动了冬油菜种植区北移,在西北(甘肃天水以西以北)、华北地区形成了一个新的冬油菜产区[4],带来了两大效益:一是冬油菜是北方冬、春季覆盖作物和景观作物,产生了重大生态效益[5],二是促进了种植制度变革,改革传统的一年一熟为一年二熟/二年三熟,提高了复种指数与单位面积经济效益[6]。冬油菜北移的初步成功,品种是关键(新品种抗寒性大幅提高)。品种抗寒性鉴定问题,有大量报道。抗寒性强的品种在植物学形态上表现为叶片匍匐贴地生长,生长点凹陷低于地表,叶色深绿色等[7]。根是北方冬油菜越冬的唯一营养器官,强抗寒品种较弱抗寒品种光合作用强,冬前有机物质优先分配给根部,建立庞大的根系,为冬油菜安全越冬及冬后营养体的重建提供保障[8],且其枯叶期提前,越冬期延长,籽粒灌浆成熟期延长,使角粒数和千粒重增加[9]。抗寒性不同的材料在低温下生理特性变化存在差异[10-14]。许多研究指出,越冬率高低是品种抗寒性强弱和栽培技术适合度的最客观反映,也是安全越冬的重要评价指标,凡越冬率高的品种一般适应性好[15],可作为北方旱寒区选择适宜冬油菜品种和技术的依据[16]。从现有关于北方冬油菜抗寒性研究成果看,越冬率是评价品种利用价值的最重要因子,而且具有直观、可操作性强的优势。但是利用越冬率判断北方寒旱区冬油菜抗寒性和安全越冬问题,尚缺乏一个可操作性强的科学的临界值与标准。越冬率通过影响单位面积返青群体大小进而影响农艺性状并决定产量的高低,因此以越冬率和产量的相关性来确定安全越冬的越冬率临界值是较适宜的,而越冬率对产量的直接影响由显著到不显著的临界值(阈值)即可作为安全越冬的临界值,高于该值,越冬率对产量的直接影响较小。因此本研究通过多年多点试验,研究白菜型冬油菜在北方不同生态区的越冬安全性及影响越冬率的主要因子。以期明确北方白菜型冬油菜越冬率对产量等(重要性状)的影响,确定安全越冬的越冬率临界值及影响越冬率的因子,为合理选择品种与栽培技术,指导冬油菜的安全生产提供依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

超强抗寒冬油菜品种(陇油6号、陇油7号)和强抗寒品种(陇油8号、陇油9号)种子由甘肃农业大学提供。耐寒性品种(天油2号、天油4号)由甘肃省天水市农科所提供。

1.2试验地点及试区主要气象因子

设我国北方西藏、新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、内蒙古、河北、北京、天津、辽宁、吉林等13个省、自治区、直辖市的48个试点。试区主要气象因子如表1 (数据来源于中国气象数据共享网),纬度变化范围为29°59′ N～ 47°86′ N,跨越18个纬度,经度变化范围为79°52′ E～ 129°52′ E,跨越50个经度。海拔高度43.6～3650.0 m。最冷月平均气温-17.0～1.0℃,极端最低温度-41.7～ -13.7℃,≤0℃积温-1623.9～ -18.3℃,年均温度4.8～13.9℃,冬季气温-11.9～2.8℃,最大冻土深度34.0～212.0 cm。

1.3试验设计

2011—2014年各试点分别按照当地适宜的播种时间播种,甘肃、新疆等西部冷凉地区一般8月中下旬播种,华北地区一般9月上旬播种,随机区组排列,3次重复,行距15 cm,株距10 cm,播种时结合整地施1.2×104kg hm-2农家肥和450 kg hm-2(NH4)2HCO3用作底肥,出苗后三叶期间苗,定苗,每公顷留60万株,11月中旬浇冬水。第二年4月15日至30日浇第一水,终花后,第2次浇水。油菜角果70％左右蜡黄时收获。

1.4测定指标与方法

1.4.1越冬率调查统计每个品种越冬前和返青后存活苗数并计算越冬率。越冬率 = (冬后苗数/冬前苗数) × 100％。

1.4.2产量测定于冬油菜成熟期按小区收获、脱粒,统计小区产量,折算为单位面积产量。

1.4.3安全越冬的临界值分析通过回归分析越冬率对产量的影响由显著到不显著时的阈值为安全越冬的越冬率临界值,高于此临界值的越冬率对产量影响较小,即越冬率与产量的相关性不显著,且产量间无明显差异。

1.5数据处理

采用Microsoft Excel 2003作图和回归分析,用SPSS19.0进行方差分析和协方差分析。

2　结果与分析

2.1白菜型冬油菜在北方不同生态区的越冬率变化

根据连续变数的次数分布统计方法,以组距为10％ 将6个品种在48个不同生态点的越冬率分为6个子区间,通过计算每个品种在各区间的频率,表明不同品种在不同生态点的越冬率次数分布差异较大(图1)。抗寒性强的的陇油6号和陇油7号,无论在任何生态点越冬率均高于50％,且80％的生态点越冬率均高于80％。抗寒性中等的陇油8号和陇油9号80％的生态点越冬率在60％～90％之间。而抗寒性较弱的天油2号和天油4号越冬率在40％～80％之间。说明不同抗寒性品种在不同生态点越冬率差异较大。

图1　白菜型冬油菜在北方不同生态区的越冬率次数分布Fig.1　Frequency distribution of overwintering rate of winter Brassica rapa in different regions

2.2白菜型冬油菜在北方不同地区的产量方差分析

6个不同品种在20个典型生态点产量(多年平均)的联合方差分析(表2)表明,不同品种间和不同地点间产量差异均极显著,品种和地点互作也极显著。说明品种特性和不同生态点的气象差异均对产量影响明显,要保证冬油菜高产必须选择合适的品种和适宜的地区。

表2　白菜型冬油菜在北方不同生态区的产量方差分析Table 2　Variance analysis of yield of winter rapeseed in different regions

2.3越冬率和产量回归分析

图2 (A、B、C、D)表明越冬率与产量呈极显著正相关,即随着越冬率的增加产量增加,回归方程符合y = ax+b。但当越冬率小于70％时,随着越冬率的增加产量明显增加,当越冬率为70％时产量为3500 kg hm-2左右,产量基本达到最高,趋于稳定,当越冬率大于70％时,随着越冬率的增加产量增加不明显,年份间变化趋势一致。说明70％的越冬率是影响产量的临界越冬率,越冬率大于70％时对产量影响不明显。

2.4影响越冬率的因子分析

2.4.1越冬率与影响因子协方差和回归分析表3表明影响越冬率的主要因子是品种,差异极显著。除此之外极端最低气温、冬季气温、年均温度、≤0℃冬季负积温对越冬率的影响也极显著。而海拔、最冷月平均气温、最大冻土深度、纬度、经度对越冬率无明显的影响。说明越冬率的高低主要受品种抗寒性和种植地区冬季低温的影响,保证安全越冬品种是关键。图3表明,越冬率与纬度、海拔呈负相关,随着纬度和海拔的升高越冬率降低,方程为y = -ax+b。越冬率与极端最低气温、冬季气温、年均气温、≤0℃冬季负积温、最冷月平均气温、经度呈正相关,即随着温度的升高越冬率增加,方程为y = -ax+b。通过回归方程可知,要使越冬率大于70％,该地区极端最低气温、冬季气温、年均气温、≤0℃冬季负积温、最冷月平均气温必须分别大于-31.79℃、-7.20℃、6.38℃、-997.57℃、-12.04℃,纬度低于44.83°,经度高于80.34°。

2.4.2不同品种越冬率与温度因子回归分析协方差分析表明,影响越冬率的主要因子是品种,其次是极端最低气温(x1)、冬季气温(x2)、年均气温(x3)和≤0℃冬季负积温(x4)。通过不同品种越冬率与极端最低气温、冬季气温、年均气温、≤0℃的冬季负积温的回归分析表明,不同品种的越冬率与极端最低气温、冬季气温、年均气温存在一定的线性关系,回归方程符合y = ax1+bx2+cx3+d,回归方程显示,不同的品种适应的生态地区不同(表4)。

图2　2011-2014年越冬率与产量回归分析Fig.2　Regression analysis of over-wintering rate and yield in 2011-2014

表3　越冬率与影响因子协方差分析Table 3　Covariance analysis of over-wintering rate and impact factors

表4　不同品种越冬率与气象因子回归分析Table 4　Regression analysis of over-wintering rate and meteorological factors in different varieties

3　讨论

3.1以越冬率作为冬油菜抗寒性评价的科学性与可行性

评价抗寒性有多种途径与方法,不同作物或植物抗寒性评价的途径和方法不同,如冬小麦、苜蓿抗寒性评价,包括生理生化性状评价,植物学特征特性和生长发育特性等[17-18]。且均提出越冬率是评价其抗寒性较为准确的指标[19-21]。抗寒性评价是北方地区评价每一项大田冬季农业技术适宜性的必要环节,包括栽培技术、品种等,无一例外。北方寒旱区由于纬度高,海拔高,气候严寒,冬季漫长,晚冬初春常受寒潮侵袭,冬油菜整个生育过程均处在严酷的气候条件之下,保收率低,只有强抗寒品种才能越冬,越冬率是品种抗寒性的客观反映,是农业生产上评价冬油菜品种抗寒性及栽培技术适应性的有效、直观指标,品种抗寒性优异,则越冬率高;反之则低[22]。孙万仓等[4]以极端低温为-24～ -28℃条件下的越冬率为判断参试品种(系)抗寒性强弱的依据:认为越冬率90％～100％为超强抗寒性品种;越冬率80％～89％为强抗寒性品种;越冬率70％～79％为抗寒品种;越冬率<50％为耐寒性品种。同时发现,超强抗寒品种和强抗寒品种在北方地区越冬率均大于70％,安全越冬是有保障的。本研究表明越冬率与产量、农艺性状之间存在极显著的相关性,在一定的越冬率范围内,越冬率越高则产量越高、农艺性状越优良。因此,以越冬率评价抗寒性是可行的。

图3　越冬率与气象因子回归分析Fig.3　Regression analysis between overwintering rate and meteorological factors

3.2冬油菜安全越冬的越冬率临界值

关于安全越冬率的临界越冬率无论对冬小麦、苜蓿、还是冬油菜,均未见报道。杨芳萍等[23]认为,甘肃地区冬小麦的越冬率达到70％即为安全越冬,邢丽萍等[24]研究认为,苜蓿的越冬率达到70％即可安全越冬。本研究结果表明,越冬率与产量之间存在明显的正相关,回归方程为y = ax+b,当越冬率小于70％时,随着越冬率的增加产量增加。由于随着越冬率的升高单位面积群体增大,单位面积的角果数增加。而越冬率大于70％时,产量反而降低或增加不明显,说明此时影响产量的主要因素不再是越冬率,主要是由于越冬率通过影响冬油菜返青后的群体大小最终来影响产量,当越冬率达到70％时,基本能保证田间群体,单位面积角果数也达到最大,且个体得到充分发育,单株角果数、角粒数和千粒重也较优,能保持产量总体稳定,而当越冬率再增加时,由于群体较大,光热资源不足,个体得不到充分发育,单位面积角果数明显较越冬率为70％时降低,对产量造成不利影响,产量较越冬率为70％时并无明显差异。越冬率小于70％时越冬率对产量的影响极显著,而越冬率大于70％时,越冬率对产量的影响不显著,因此可认为70％的越冬率是衡量安全越冬的临界值。

3.3影响冬油菜越冬率的主要因子

影响冬油菜越冬的主要因子包括两方面,一是品种抗寒性,二是气候条件[25-26]。本研究结果表明,影响冬油菜越冬的主要因子是品种,在同一生态点,品种抗寒性强则越冬率高。在一个地区能否安全越冬是以选用强抗寒品种为支撑条件的[27],在一个能够安全越冬的地区如果选用抗寒性差的品种仍然不能保证安全越冬。不同生态区,由于温度差异较大,越冬率差异较大,随着冬油菜种植区向北向西推移,年均温度逐渐降低,冬季有效积温逐渐降低,极端低温低,持续时间长,越冬率逐渐降低。冬油菜由原种植北界天水附近北移至兰州、秦川、武威、张掖、酒泉后,越冬率逐渐降低,在天水、兰州,陇油系列和天油系列品种均能安全越冬;在秦川、武威,天油系列品种不能安全越冬,陇油系列品种陇油6号、陇油7号、陇油8号、陇油9号均能安全越冬;在张掖地区,只有陇油6号、陇油7号、陇油8号才能安全越冬;酒泉则只有超强抗寒陇油6号、陇油7号才能安全越冬。在华北,如祁县、天津等地冬季气温较高,均能安全越冬。保证安全越冬的措施是选择抗寒性强的品种和采用科学的栽培技术,地区间越冬率差异较大,但抗寒性强的品种在不同生态区均能保持较高越冬率。因此北方冬油菜越冬的关键是选用品种。协方差分析表明,影响冬油菜越冬率的主要气象因子为极端低温、冬季气温、年均气温、≤0℃冬季负积温等。冬前生长期所需积温基本可通过人为调节播种期来满足,冬后积温则决定冬后生长期的长短和成熟期早与迟,积温高则成熟早,否则成熟晚。而冬季的负积温、极端低温和最冷月温度等因子则决定冬油菜能否安全越冬。因此,对北方冬油菜来说,影响其越冬率的最关键气象因子是极端最低气温、冬季气温、≤0℃的冬季负积温,国内外[28-29]研究也得到相似的结果,因此冬油菜能否安全越冬,在选择强抗寒品种的前提下要选择适宜的种植区。

References

[1]张强,邓振镛,赵映东,乔娟.全球气候变化对我国西北地区农业的影响.生态学报,2008,28:1210-1218 Zhang Q,Deng Z Y,Zhao Y D,Qiao J.The impacts of global climatic change on the agriculture in northwest China.Acta Ecol Sin,2008,28:1210-1218 (in Chinese with English abstract)

[2]高辉明,张正斌,徐萍,杨引福,卫云宗,刘新月.2001-2009年中国北部冬小麦生育期和产量变化.中国农业科学,2013,46:2201-2210 Gao H M,Zhang Z B,Xu P,Yang Y F,Wei Y Z,Liu X Y.Changes of winter wheat growth period and yield in northern China from 2001-2009.Sci Agric Sin,2013,46:2201-2210 (in Chinese with English abstract)

[3]官春云.俄罗斯的油菜育种.作物研究,2003,17(2):99-102 Guan C Y.Rapeseed breeding of Russia.Crops Res,2003,17(2):99-102 (in Chinese with English abstract)

[4]孙万仓,马卫国,雷建民,刘秦,杨仁义,武军艳,王学芳,叶剑,曾军,张亚宏,康艳丽,郭秀娟,魏文惠,杨杰,蒲媛媛,曾潮武,刘红霞.冬油菜在西北旱寒区的适应性和北移的可行性研究.中国农业科学,2007,40:2716-2726 Sun W C,Ma W G,Lei J M,Liu Q,Yang R Y,Wu J Y,Wang X F,Ye J,Zeng J,Zhang Y H,Kang Y L,Guo X J,Wei W H,Yang J,Pu Y Y,Zeng C W,Liu H X.Study on adaptation and introduction possibility of winter rapeseed to dry and cold areas in north-west china.Sci Agric Sin,2007,40:2716-2726 (in Chinese with English abstract)

[5]王学芳,孙万仓.我国北方风蚀区冬油菜抗风蚀效果.生态学报,2009,29:6572-6577 Wang X F,Sun W C.Wind erosion-resistance of fields planted winter rapeseed in the wind erosion region of northern China.Acta Ecol Sin,2009,29:6572-6577 (in Chinese with English abstract)

[6]孙万仓.北方寒旱区白菜型冬油菜栽培技术.北京:中国农业出版社,2013.pp 50-106 Sun W C.Cultivation Techniques of Winter Rapeseed (Brassica campestris L.) in Cold and Arid Regions of North China.Beijing:China Agriculture Press,2013.pp 50-106 (in Chinese)

[7]刘自刚,张长生,孙万仓,杨宁宁,王月,何丽,赵彩霞,武军艳,方彦,曾秀存.不同生态区冬前低温下白菜型冬油菜不同抗寒品种(系)的比较.作物学报,2014,40:346-354 Liu Z G,Zhang C S,Sun W C,Yang N N,Wang Y,He L,Zhao C X,Wu J Y,Fang Y,Zeng X C.Comparison of winter rapeseed varieties (lines) with different cold resistance planted in the northern-extending regions in China under low temperature before winter.Acta Agron Sin,2014,40:346-354 (in Chinese with English abstract)

[8]刘自刚,孙万仓,杨宁宁,王月,何丽,赵彩霞,史鹏飞,杨刚,李学才,武军艳,方彦,曾秀存.冬前低温胁迫下白菜型冬油菜抗寒性的形态及生理特征,中国农业科学,2013,46:4679-4687 Liu Z G,Sun W C,Yang N N,Wang Y,He L,Zhao C X,Shi P F,Yang G,Li X C,Wu J Y,Fang Y,Zeng X C.Morphology and physiological characteristics of cultivars with different levels of cold-resistance in winter rapeseed (Brassica campestris L.) during cold acclimation.Sci Agric Sin,2013,46:4679-4687 (in Chinese with English abstract)

[9]孙万仓,武军艳,方彦,刘秦,杨仁义,马维国,李学才,张俊杰,张鹏飞,曹建明,孙佳.北方旱寒区北移冬油菜生长发育特性.作物学报,2010,36:2124-2134 Sun W C,Wu J Y,Fang Y,Liu Q,Yang R Y,Ma W G,Li X C,Zhang J J,Zhang P F,Cao J M,Sun J.Growth and developmentCharacteristics of winter rapeseed northern-extended from the cold and arid regions in China.Acta Agron Sin,2010,36:2124-2134 (in Chinese with English abstract)

[10]杨宁宁,孙万仓,刘自刚,史鹏辉,方彦,武军艳,曾秀存,孔德晶,鲁美宏,王月.北方冬油菜抗寒性的形态与生理机制.中国农业科学,2014,47:452-461 Yang N N,Sun W C,Liu Z G,Shi P H,Fang Y,Wu J Y,Zeng X C,Kong D J,Lu M H,Wang Y.Morphological characters and physiological mechanisms of cold resistance of winter rapeseed in northern China.Sci Agric Sin,2014,47:452-461 (in Chinese with English abstract)

[11]孔德晶,王月,孙万仓,曾秀存,方彦,鲁美宏,杨宁宁.北方白菜型冬油菜F2主要生理生化特性的变异与抗寒性相关分析.草业学报,2014,23(4):79-86 Kong D J,Wang Y,Sun W C,Zeng X C,Fang Y,Lu M H,Yang N N.Analysis of variation in physiobiochemical characteristics and resistance in winter rapeseed F2populations.Acta Pratac Sin,2014,23(4):79-86 (in Chinese with English abstract)

[12]Ronald W W,Lawrence V G,Bo L,Suzanne R A,Bruce E E.Effects of abscisic acid (ABA) and ABA analogs on freezing tolerance low temperature growth,and flowering in rapeseed.Plant Growth Regul,1994,13:235-241

[13]Natalija B,Vaida J,Ramun K,Ausra B,Vytautas L.Effect of abscisic acid on cold tolerance in Brassica napus shoots cultured in vitro.J Food Agric Environ,2010,8:698-701

[14]李锋,张春雷,李光明.栽培措施对直播油菜冬前生物学性状及产量的影响.中国油料作物学报,2005,27(2):40-45 Li F,Zhang C L,Li G M.Study on the effects of agronomic practice on biological characteristics before winter and yield of direct-seeding rape.Chin J Oil Crop Sci,2005,27(2):40-45 (in Chinese with English abstract)

[15]李强,顾元国,林萍,贾东海,王红波,张玉华,陈跃华.新疆冬油菜不同密度水平生育特性及经济性状比较研究.干旱地区农业研究,2011,29(2):59-64 Li Q,Gu Y G,Lin P,Jia D H,Wang H B,Zhang Y H,Chen Y H.Comparison of growth and developmental characters and economic characters of winter rape in different density in Xinjiang.Agric Res Arid Areas,2011,29(2):59-64 (in Chinese with English abstract)

[16]薛香,吴玉娥,郜庆炉.不同类型小麦品种的主要抗寒性生理指标.贵州农业科学,2011,39(7):68-70 Xue X,Wu Y E,Gao Q L.Main cold resistance physiological indexes of different wheat varieties.Guizhou Agric Sci,2011,39(7):68-70 (in Chinese with English abstract)

[17]张丽华,梁双波,崔永增,张丽,姚海坡,贾秀领.黄淮海南部小麦抗寒性比较及指标筛选.中国农学通报,2014,30(12):77-81 Zhang L H,Liang S B,Cui Y Z,Zhang L,Yao H P,Jia X L.Comparison of cold resistance in winter wheat and index selection in the South of Huanghuaihai.Chin Agric Sci Bull,2014,30(12):77-81 (in Chinese with English abstract)

[18]于林清,云锦凤,郭九峰,孙国琴,张利军,孙娟娟.苜蓿秋眠标准对照品种的幼苗形态与秋眠性、越冬率的关系.华北农学报,2010,25(2):182-187 Yu L Q,Yun J F,Guo J F,Sun G Q,Zhang L J,Sun J J.Study on the relationship between standards fall-dormancy of alfalfa variety with fall-dormancy seedling morphology and winter hardiness.Acta Agric Boreali-Sin,2010,25(2):182-187 (in Chinese with English abstract)

[19]曹文昕,万映秀,张琪琪,李炎,张平治.黄淮麦区主要推广小麦品种抗寒性的演变规律.麦类作物学报,2015,35:57-63 Cao W X,Wan Y X,Zhang Q Q,Li Y,Zhang P Z.Evolution of cold-resistance of the main wheat varieties released in Huanghuai wheat zone.J Trticeae Crops,2015,35:57-63 (in Chinese with English abstract)

[20]刘志英,李西良,李峰,陶雅,刘磊,王宗礼,孙启忠.越冬紫花苜蓿根系性状与秋眠性的关系及其抗寒效应,中国农业科学,2015,48:1689-1701 Liu Z Y,Li X L,Li F,Tao Y,Liu L,Wang Z L,Sun Q Z.Response of alfalfa root traits to fall dormancy and its effect on winter hardiness.Sci Agric Sin,2015,48:1689-1701 (in Chinese with English abstract)

[21]张彩枝,高明文.阿鲁科尔沁旗牧草基地苜蓿越冬情况调查与分析.草原与草业,2014,26(1):28-29 Zhang C Z,Gao M W.A survey on over-winter rate of alfalfa crop in Aluhorqin banner.Grassland Pratac,2014,26(1):28-29 (in Chinese with English abstract)

[22]张树光,朱万德,盛庆来,姜洪海.提高北方寒地冬小麦越冬率机制初探.黑龙江八一农垦大学学报,1999,11(4):18-22 Zhang S G,Zhu W D,Sheng Q L,Jiang H H.A preliminary study to increase the surviving ratio in winter on winter wheat in northern China.J Heilongjiang August First Land Redanat Univ,1999,11(4):18-22

[23]杨芳萍,赵贞祥,郭莹,何春雨,李志虎.在甘肃省传统春麦区扩种冬小麦的研究初报.麦类作物学报,2015,35:785-791 Yang F P,Zhao Z X,Guo Y,He C Y.A preliminary study on winter wheat planting in the traditional spring wheat region of Gansu.J Trticeae Crops,2015,35:785-791 (in Chinese with English abstract)

[24]邢丽萍,王铁梅,卢欣石.21个紫花苜蓿品种不同越冬率组间遗传性状的差异分析.内蒙古林业科技,2008,34(1):13-16 Xing L P,Wang T M,Lu X S.Over-winter rate with the genetic traits coefficient of the introduced 21 varieties of Medicago sativa in arid grassland.J Inner Mongol For Sci Technol,2008,34(1):13-16 (in Chinese with English abstract)

[25]Waalen W M,Stavang J A,Olsen J E,Rognli O A.The relationship between vernalization saturation and the maintenance of freezing tolerance in winter rapeseed.Environ Exp Bot,2014,106:164-173

[26]Teutonico R A,Palta J P,Osborn T C.In vitro freezing tolerance in relation to winter survival of rapeseed cultivars.Crop Sci,1993,33:103-107

[27]孙万仓,曾秀存,刘自刚,杨刚,方彦,武军艳,李学才.轮回选择对白菜型冬油菜抗寒性及经济性状的影响.中国油料作物学报,2015,37:443-452 Sun W C,Zeng X C,Liu Z G,Yang G,Fang Y,Wu J Y,Li X C.Effects of recurrent selection on cold tolerance and economic traits of Brassica rapa.Chin J Oil Crop Sci,2015,37:443-452 (in Chinese with English abstract)

[28]周冬梅,张仁陟,孙万仓,张军,王鹤龄.甘肃省冬油菜种植适宜性及影响因子评价.中国生态农业学报,2014,22:697-704Zhou D M,Zhang R Z,Sun W C,Zhang J,Wang H L.Evaluation of the suitability and influencing factors of winter rapeseed planting in Gansu Province.Chin J Eco-Agric,2014,22:697-704 (in Chinese with English abstract)

[29]Takashima N E,Rondanini D P,Puhl L E,Miralles D J.Environmental factors affecting yield variability in spring and winter rapeseed genotypes cultivated in the southeastern Argentine Pampas.Eur J Agron,2013,48:88-100

URL:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160119.1327.008.html

Critical Index Analysis of Safe Over-wintering Rate of Winter Rapeseed (Brassica rapa) in Cold and Arid Region in North China

SUN Wan-Cang1,**,LIU Hai-Qing1,**,LIU Zi-Gang1,*,WU Jun-Yan1,LI Xue-Cai1,FANG Yan1,ZENG Xiu-Cun2,XU Yao-Zhao2,ZHANG Ya-Hong3,and DONG Yun41College of Agronomy,Gansu Agricultural University/Gansu Engineering Research Center of Rapeseed,Gansu Key Laboratory of Crop Improvement and Germplasm Enhancement,Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science,Lanzhou 730070,China;2College of Agronomy and Biotechnology,Hexi University,Zhangye 734000,China;3Tianshui Institute of Agriculture,Tianshui 741000,China;4Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China

Abstract:To research the safe over-wintering rate of winter rapeseed (Brassica rapa) in different ecological areas in North China,to confirm the critical value of over-wintering rate,and to clarify the main factors affecting over-wintering rate,we collected the data of long term multi-location field experiments at 48 ecological sites in 13 provinces and cities and areas in 2011-2014 with winter rapeseed variety Longyou 7,Longyou 6,Longyou 8,Longyou 9,Tianyou 4,Tianyou 2 to analyze the over-wintering rate and yield and the correlations between them.The results indicated that there were significant differences of over-wintering rate in different ecological areas,which ranged from 10％ to 99％ and the yield also had significant difference in different locations.The over-wintering rates of varieties with strong cold resistance were over 70％.Regression analysis showed a significant linear correlation between over-wintering rate and yield,with the regression equation of y = ax+b.The yield increased with the increase ofbook=610,ebook=149over-wintering rate when the over-wintering rate <70％,and tended to stable when the over-wintering rate was 70％,but didn’t had significant influence on yield when >70％.In conclusion,variety is one of the key factors affecting the over-wintering rate of winter rapeseed.The critical value of safe over-wintering rate in north China is 70％,and the corresponding planting conditions are the strong cold resistant varieties,the extreme lowest temperature -31.79°C,the temperature of winter -7.20°C,annual average temperature 6.38°C,negative cumulative temperatures in winter -997.57°C in planting areas,latitude below 44.83° and longitude over 80.34°.

Keywords:Brassica rapa.;Winter rapeseed;Cold and arid region in the north of China;Over-wintering rate;Affecting factor;Regression analysis

收稿日期Received():2015-09-07;Accepted(接受日期):2016-01-11;Published online(网络出版日期):2016-01-19.

*通讯作者(

Corresponding author):刘自刚,E-mail:lzgworking@163.com,Tel:13919812415

DOI:10.3724/SP.J.1006.2016.00609