全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(4): 609618 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

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).
* 通讯作者(Corresponding author): 刘自刚, E-mail: lzgworking@163.com, Tel: 13919812415
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)
Received(收稿日期): 2015-09-07; Accepted(接受日期): 2016-01-11; Published online(网络出版日期): 2016-01-19.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160119.1327.008.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00609
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
Critical Index Analysis of Safe Over-wintering Rate of Winter Rapeseed (Bras-
sica 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 Yun4
1 College of Agronomy, Gansu Agricultural University / Gansu Engineering Research Center of Rapeseed, Gansu Key Laboratory of Crop Improve-
ment and Germplasm Enhancement, Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science, Lanzhou 730070, China; 2 College of Agronomy
and Biotechnology, Hexi University, Zhangye 734000, China; 3 Tianshui Institute of Agriculture, Tianshui 741000, China; 4 Gansu Academy of Agri-
cultural 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 corre-
lation between over-wintering rate and yield, with the regression equation of y = ax+b. The yield increased with the increase of
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over-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 aver-
age temperature 6.38°C, negative cumulative temperatures in winter –997.57°C in planting areas, latitude below 44.83° and lon-
gitude over 80.34°.
Keywords: Brassica rapa.; Winter rapeseed; Cold and arid region in the north of China; Over-wintering rate; Affecting factor;
Regression analysis
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 1.2×104 kg 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。
第 4期 孙万仓等: 北方寒旱区白菜型冬油菜安全越冬的临界指标分析 611



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第 4期 孙万仓等: 北方寒旱区白菜型冬油菜安全越冬的临界指标分析 613


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。
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。

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

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
变异来源
Source of variation
df 平方和
SS
均方
MS
F Significance
品种间 Varieties 5 16984812.06 3396962.41 33.88 0.00
地点间 Regions 19 84805242.79 4463433.83 44.52 0.00
品种×地点 Varieties × regions 95 29124840.71 306577.27 3.06 0.00
试验误差 Experimental error 252 25265310.21 100259.17
总变异 Total variation 372 2288057654.13

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)。
614 作 物 学 报 第 42卷



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
变异来源
Source of variation
平方和
SS
df 均方
MS
F 显著性
Significance
品种 Variety 12297.772 5 2459.554 43.064 0.000
极端最低气温 Extreme low temperature 1571.353 1 1571.353 27.512 0.000
冬季气温 The temperature of winter 837.653 1 837.653 14.666 0.000
年均温度 Annual average temperature 807.913 1 807.913 14.145 0.000
≤0℃冬季负积温 Negative cumulative temperatures in winter 693.708 1 693.708 12.146 0.001
海拔 Altitude 182.414 1 182.414 3.194 0.076
最冷月平均气温 Average temperature of the coldest month 63.151 1 63.151 1.106 0.295
最大冻土深度 Maximum depth of frozen soil 9.895 1 9.895 0.173 0.678
纬度 Latitude 1.345 1 1.345 0.024 0.878
经度 Longitude 24.724 1 24.724 0.433 0.512
误差 Error 7710.460 135 57.115
总计 Total 886149.427 150

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 mete-
orological factors in different varieties
品种
Variety
回归方程
Regression equation
陇油 6号 Longyou 6 y = 0.527x1–0.262x2+0.221x3+96.543
陇油 7号 Longyou 7 y = 0.509x1–0.250x2–0.191x3+99.422
陇油 8号 Longyou 8 y = 1.552x1–1.583x2+0.210x3+109.33
陇油 9号 Longyou 9 y = 1.017x1–1.462x2+2.082x3+77.692
天油 2号 Tianyou 2 y = 1.439x1–0.918x2+0.959x3+89.689
天油 4号 Tianyou 4 y = 1.802x1–2.723x2+3.353x3+68.689
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
第 4期 孙万仓等: 北方寒旱区白菜型冬油菜安全越冬的临界指标分析 615



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

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。
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
616 作 物 学 报 第 42卷


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。
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