全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(6): 898908 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家科技支撑计划项目(2014BAD11B03), 国家现代农业产业技术体系建设专项(NYCYTC-00510), 国家公益性行业(农业)科
研专项(201203096)和高校自主科技创新基金项目(2013PY001, 2015BQ001)资助。
This study was supported by the National Key Technology R&D Program of China (2014BAD11B03), the China Agriculture Research System
(NYCYTC-00510), the Special Fund for Agro-Scientific Research in the Public Interest (201203096), and the Fundamental Research Funds
for Central Universities (2013PY001, 2015BQ001).
* 通讯作者(Corresponding author): 周广生, E-mail: zhougs@mail.hzau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: kuaijie@mail.hzau.edu.cn, Tel: 13915542683
Received(收稿日期): 2015-11-13; Accepted(接受日期): 2016-03-14; Published online(网络出版日期): 2016-03-21.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160321.1056.014.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00898
机械收获模式下直播冬油菜密度与行距的优化
蒯 婕 1 孙盈盈 1 左青松 2 廖庆喜 1 冷锁虎 2 程雨贵 3 曹 石 1
吴江生 1 周广生 1,*
1 华中农业大学植物科学技术学院, 湖北武汉 430070; 2 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009; 3 宜昌市农业
科学研究所, 湖北宜昌 443004
摘 要: 以华油杂 62为材料, 采用裂区设计, 设置密度 15万株 hm–2 (D1)、30万株 hm–2 (D2)、45万株 hm–2 (D3)为
主区; 行距 15 cm (R15)、25 cm (R25)、35 cm (R35)为裂区, 研究密度及行距变化对油菜群体人工收获产量、叶面积
指数(LAI)、角果皮面积指数(PAI)、透光率、抗倒伏、抗裂角性能及机械收获产量的影响, 探讨透光率与产量、抗倒
性的关系, 建立机械化生产模式下油菜密度及行距最优配置。结果表明, 密度增加或行距减小, 油菜成株率适宜,
LAI、PAI 值增加, 冠层透光率下降, 群体生物量及经济系数增加, 人工收获产量增加; 但单位 LAI(PAI)光拦截量、
单株生物量及根干重下降, 且较低的单位 LAI (PAI)光拦截量有利于提高油菜经济系数; 密度及行距处理间差异及互
作效应显著, 与农户习惯种植模式(D2R25)相比, 在 D3R15处理下可增产 14.1%, 获得最高人工收获产量。密度或行
距增加, 地上部鲜重、株高降低及根冠比增加, 导致油菜茎秆、根倒角度下降, 抗裂角指数增加, 机械收获产量变化
趋势与人工收获产量一致, 与机械收获总损失率相反, 表明除通过提高油菜抗倒性和抗裂角性降低机收损失外, 较
高的人工收获产量是获得较高机械收获产量的前提。由回归方程可知, 与常规 30万株 hm–2密度、25 cm行距配置比,
密度 43.8万株 hm–2和行距 21 cm配置可使蕾薹期 LAI 提高 21.02%、透光率及单位 LAI光拦截量分别下降 32.47%
与 17.36%, 角果期 PAI增加 15.08%、透光率及单位 PAI光拦截量分别下降 32.04%与 3.30%, 获得较高的机械收获产
量, 进一步提高油菜机械化生产效益。
关键词: 油菜; 密度; 行距; 机械收获; 产量
Optimization of Plant Density and Row Spacing for Mechanical Harvest in
Winter Rapeseed (Brassica napus L.)
KUAI Jie1, SUN Ying-Ying1, ZUO Qing-Song2, LIAO Qing-Xi1, LENG Suo-Hu2, CHENG Yu-Gui3, CAO
Shi1, WU Jiang-Sheng1, and ZHOU Guang-Sheng1,*
1 College of Plant Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2 Key Laboratory of Crop Genetics and Physi-
ology of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 3 Agricultural Institute of Yichang City, Yichang 443004, China
Abstract: The field experiment was conducted with the cultivar Huayouza 62, which was seeded at 15 (R15), 25 (R15), and 30
(R15) cm in row spacing and 15 (D1), 30 (D2), and 45 (D3) ×104 plants hm–2 in density. The theoretical yield, leaf area index
(LAI), pod area index (PAI), mechanical-harvested yield and yield loss were measured and calculated. Results showed that plant
density and row spacing significantly affected the seed yield of rapeseed. The yield was increased as the plant density increased or
row spacing reduced. Compared with the planting patterns used by farmers (D2R25), D3R15 could achieve 14.1% increase in
yield, which was the highest yield among all the treatments because of appropriate mortality, the highest LAI, PAI and the light
第 6期 蒯 婕等: 机械收获模式下直播冬油菜密度与行距的优化 899


interception (LI). Population biomass had the similar trend with yield while harvest index (HI) significantly increased with in-
creasing plant density and row spacing. HI was significantly and negatively correlated with LI/ LAI (PAI), indicating that lower
LI/ LAI (PAI) was favorable for increasing HI. Plant height and aboveground biomass reduced and root/shoot ratio increased with
increasing plant density and row spacing, which led to decrease root and stem lodging. Improvement in resistance to pod shatter-
ing was also observed as plant density and row spacing increased. These changes all contributed to mechanical harvesting opera-
tions, resulting in reducing yield loss. As the regression equations showed, compared with D2R25, 43.8×104 plants ha–1 in combi-
nation with 21 cm row spacing was optimum for rapeseed to maximize seed yield and minimize lodging and pod shattering so as
to facilitate mechanical harvest. The combination could make the LAI increase by 21.02%, light transmittance (LT) and LI/LAI
decrease by 32.47% and 17.36%; PAI increase by 15.08%, LT and LI/PAI decrease by 32.04% and 3.30%.
Keywords: Rapeseed; Density; Row spacing; Mechanical harvesting; Yield
我国是油菜生产大国, 面积和总产均占世界的
30%左右[1]。但我国油菜传统手工生产方式用工多、
效益低, 制约了油菜生产的发展。油菜全程机械化
生产可减少用工、提高效益, 机械收获是其中的关
键环节, 但机械收获损失率偏高是油菜机械化生产
水平进一步提高的限制因素。密度和行距配置是调
控产量的重要栽培措施, 可在不增加其他投入前提
下 , 通过株型结构的改善 , 合理利用光能 , 提高作
物产量[2-3]与抗倒性[4]。密度对油菜机械化收获的影
响已有报道 [2,5-6], 研究结果均认为较高的种植密度
有利于油菜机械收获技术的应用。但我国直播油菜
密度为 15.0~22.5万株 hm–2, 移栽油菜密度为
8.0~12.0万株 hm–2, 成熟期茎秆粗壮、分枝缠绕, 油
菜机械收割效率低, 籽粒损失率也在10%以上[7]。此
外 , 油菜为无限花序 , 角果成熟差异大 , 也不利于
机械收获技术的推广。密植条件下, 油菜单株产量
降低[8], 但群体增产[9-10], 适当增加种植密度, 油菜
角果成熟一致性提高、株型紧凑, 有利于机械收获[11]。
Stamp等[12]则认为倒伏与密度极显著正相关。增加种
植密度, 抗倒性下降, 造成作物减产[13]。行距对作物
机械生产的影响研究主要集中在水稻上 [14-15], 合理
行距配置可发挥作物产量潜力, 充分利用光能, 提高
产量[4,16], 也有利于机械作业 [14-15]。多数研究表明 ,
株距减小 , 则个体竞争激烈 , 营养分配失调 , 形态
指标恶化 , 产量降低 ; 行距增加 , 则光合有效辐射
透射率增加, 光能利用率下降[17]。作物抗倒性在不
同株行距配置间存在差异。小麦抗倒性与群体透光
率显著正相关 , 减少种植行数 , 适当增大行距后 ,
群体透光率提高, 抗倒性增强[4]。此外, 密度和行距
间存在互作效应, 适度增加密度可提高产量, 但随
行距的增加产量有降低的趋势 [18]; 高密度种植, 缩
小行距 , 作物整齐度提高 , 既可增加产量 , 又有利
于机械收获[19]。本研究拟从群体冠层结构、光能利
用及机械收获相关性状出发, 研究不同密度及行距
配置下, 油菜机械收获过程中籽粒损失途径、产量
差异及影响机制, 以期为油菜机械化生产模式下合
理的密度及行距配置提供理论依据及技术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验设计
于2012—2013、2013—2014年度在华中农业大
学试验场种植华油杂62, 2年度播前耕层土壤分别含
碱解氮101.26 mg kg–1、103.63 mg kg–1, 速效磷13.84
mg kg–1、14.47 mg kg–1, 速效钾146.28 mg kg–1、
150.38 mg kg–1。试验地前茬均为水稻, 9月中旬收获。
采用裂区设计, 设置3个密度水平, 即15万株 hm–2
(D1)、30万株 hm–2 (D2)、45万株 hm–2 (D3), 为主区;
3个行距水平, 即15 cm (R15)、25 cm (R25)、35 cm
(R35), 为副区, 3次重复, 计27个小区, 各小区长均
为50 m。D1R15、D1R25、D1R35、D2R15、D2R25、
D2R35、D3R15、D3R25、D3R35小区的株距分别为
44.5、26.7、19.1、22.2、13.3、9.5、14.8、8.9和6.4 cm。
2012年和2013年分别在9月23日、9月26日条播。油
菜出苗后间去丛子苗, 一至三叶期连续间苗, 四至
五叶期定苗。播种时施用N、P、K (15%-15%-15%)
复合肥900 kg hm–2、硼沙7.5 kg hm–2作底肥。越冬期施
用纯氮135 kg hm–2, 以尿素为氮源。其他同常规管理。
1.2 测定内容与方法
1.2.1 蕾薹期(叶片)、角果期(角果皮)面积指数及群
体透光率 油菜薹高10 cm左右时, 在各小区中
连续取样20株 , 用叶面积仪(Li-3100c, Li-Cor Inc.,
USA)测定单株叶面积, 根据取样面积计算叶面积指
数 (LAI), 同时用冠层分析仪 (SUNSCAN Canopy
Analysis System)测定群体透光率; 油菜终花后30 d,
各小区连续取样20株, 测定各角果长、宽值, 用克拉
克公式Sa = πdh1+1/3πdh2 (h1 = 0.8H、h2 = 0.2H; H为角
果长, d为角果宽)[20]计算角果皮面积, 据取样面积
计算角果皮面积指数(PAI), 同时采用SUNSCAN冠
层分析系统(SUNSCAN Canopy Analysis System)测
定透光率。用公式(100 – 透光率)/LAI (PAI)计算各
900 作 物 学 报 第 42卷

小区单位LAI (PAI)光拦截量。
1.2.2 田间倒伏角度、抗裂角指数 总倒伏角度
为冠层最高点至子叶节连线与垂直方向的夹角; 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=总倒伏角度–根倒角度[21]。各小
区连续取样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 –
xi (6–i)/100测定抗裂角指数[22]。
1.2.3 人工收获产量、成株率、株高、地上部鲜重、
根冠比 成熟期观察各小区实际存活株数, 结合
理论株数, 测定其成株率。取各小区有代表性植株
15株, 考察株高、根鲜重、地上部分鲜重。然后, 人
工收获长度为8 m的油菜后装袋, 晾晒5~7 d后脱粒、
扬净、晒干后称重, 得出各小区人工收获产量。株
高为子叶节至植株顶端的高度; 根颈粗为游标卡尺
测定的子叶节下1 cm粗度; 地上部鲜重为植株子叶
节以上部鲜重; 根鲜重为子叶节以下部鲜重; 然后
将根系及地上部于105℃下杀青30 min、80℃烘干至
恒重, 测定干物质量并计算根冠比。
1.2.4 机械收获产量及损失率测定 当各小区主
茎中部角果籽粒含水量降至12%~13%时, 采用型号
为4LL-2.0D的星光自尊油菜收割机收获, 各小区收
获长度为40 m、留茬高度为40 cm。参照左青松等[23]
的方法, 测定机械收获损失率。
1.3 数据处理
2012—2014年气象数据来自国家气象信息中
心。采用SPSS 10.0软件统计分析数据、Origin 8.0软
件作图。采用最小显著差法(LSD)比较处理间差异;
采用二元二次曲线模型进行回归分析。
2 结果与分析
2.1 气象因子
2012—2013、2013—2014年油菜生长季温度和
降水量存在差异(图1)。2013—2014季苗期至越冬期
(11月至翌年1月)月均温度较2012—2013季高出2.5
℃, 2012—2013、2013—2014季最低温分别出现在1
月和2月份。2012—2013、2013—2014季总降水量分
别为885.2 mm和791.9 mm, 与2012—2013季相比 ,
2013—2014季降水量在越冬后期 (1月至2月 )较多 ,
而在苗期(10月)和角果成熟期(5月)则较低。

图 1 油菜生长季气象因子(温度、降雨量)比较(2012–2014)
Fig. 1 Meteorological conditions during the growing seasons of rapeseed in 2012–2014
MDTmax、MDT和 MDTmin分别表示月均最高温、月均温和月均最低温。
MDTmax, MDT, and MDTmin stand for mean daily maximum temperature, mean daily temperature, and mean daily minimum temperature.

2.2 成株率、人工收获产量
与定苗密度相比, 成熟期各小区实际株数均有
所降低, 存在明显的消亡效应。密度或行距增加, 导
致成熟收获期成株率下降, 且3个密度条件下, 均为
株行距差值最小的处理小区在成熟期成株率最高 ,
年际间变化趋势一致。虽存在消亡效应, 但实际产
量仍随密度增加而增加; 密度相同时(D2、D3), 随
行距增加, 因有效株数减少, 实际产量下降。农户习
惯种植模式下(30 万株 hm–2, 行距 25 cm)的成株率
为 83.05%、人工收获产量为 3136.5 kg hm–2; 密度增
加到 45万株 hm–2, 行距减小至 15 cm时, 成株率降
低至 81.84%、但产量为 3577.5 kg hm–2, 可增产
14.1% (图 2)。年份、密度、行距对成株率和人工收
获产量的影响存在显著互作效应, 三者中, 受密度
的影响最大, 且密度和行距对上述指标的互作效应
均达极显著水平(表 1)。
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图 2 不同种植密度和行距下油菜成株率、人工收获产量差异(2012–2014)
Fig. 2 Plant maturity rate, seed yield of direct-seedling winter rapeseed under different densities and row spacing arrangements in
2012–2014

表 1 油菜机械化收获关键指标方差分析
Table 1 Variance analyses for key indicators related to mechanical harvest
指标
Indicators
年份间
Year
密度间
Among
density
行距间
Among row
spacing
年份×密度
Y×D
年份×行距
Y×R
密度×行距
D×R
年份×密度×
行距
Y×D×R
成株率 Maturity rate 167.3** 595.04** 154.17** 5.78* 0.9 73.57** 0.65
人工收获产量 Manual-harvested yield 1685.0** 4650.4** 243.5** 2.5 3.5* 116.1** 2.4
机收产量 Mechanical-harvested yield 764.0** 5080.5** 315.9** 2.8 2.8 160.5** 1.7
总损失率 Total loss of yield 3162.0** 798.7** 75.7** 0.3 1.7 66.1** 0.9
根倒角度 Angle of root lodging 2334.0** 22774.5** 805.7** 56.6** 9.6** 964.0** 22.0**
茎倒角度 Angle of stem lodging 402.0** 1997.5** 379.5** 38.7** 30.0** 113.9** 7.4**
抗裂角指数 Pod shattering resistance 130.5** 1695.7** 150.1** 19.0** 6.5** 176.8** 8.6**
株高 Plant height 1057.97** 163.59** 5.68** 6.12* 1.66 6.32** 0.45
地上部鲜重 Aboveground fresh weight 51.63* 4447.92** 20.21** 8.55* 1.42 32.66** 2.9*
根冠比 Root-shoot ratio 273.27** 515.71** 32.84** 2.14 0.03 12.86** 0.82
*和**分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
*, ** Significant at the 0.05 and 0.01 levels, respectively. Y: year; D: density; R: row spacing.

2.3 密度及行距对冠层光合性能相关指标的影响
行距相同时, 密度增加, 蕾薹期 LAI 值及角果
期 PAI值相应增加, 田间透光率、单位 LAI (PAI)光
拦截量(拦截量/LAI、拦截量/PAI)均逐渐下降, 但角
果期群体生物量及经济系数逐渐增加; 密度相同时,
行距增加, 蕾薹期LAI值及角果期 PAI值下降, 田间
透光率、单位 LAI (PAI)光拦截量(拦截量/LAI、拦截
量/PAI)及经济系数均增加, 但角果期群体生物量下
降。方差分析表明, 年份、密度及行距对油菜蕾薹
期、角果期光合面积及成熟期生物量、经济系数等
指标的影响均达显著或极显著水平。年份、密度及
行距效应因指标不同而存在差异, LAI、拦截率/LAI、
902 作 物 学 报 第 42卷

PAI、角果期透光率、拦截率/PAI和群体生物量受密
度影响最显著; 而蕾薹期透光率受行距影响最显著
(表 2)。年份、密度、行距两两互作效应大小因指标
不同而存在差异, 但密度及行距对各指标的互作效
应均达极显著水平(表 1)。
相关分析表明(表 3), 群体生物量和经济系数与
LAI、PAI显著正相关, 且与 LAI相关系数更大。群
体生物量与蕾薹期、角果期透光率及拦截率/LAI 显
著负相关, 经济系数则与拦截率/LAI、拦截率/PAI
均显著负相关。

表 2 密度和行距配置对直播油菜产量关键指标的影响(2012–2014)
Table 2 Effects of plant densities and row spacing on key indicators related to yield of direct-seedling winter rapeseed during the
growing seasons of 2012–2014
蕾薹期 Bud and bolting stages 角果期 Pod filling stage 成熟期 Maturity stage密度
Density
(×104 hm–2)
行距
Row spacing
(cm)
叶面积指数
LAI
透光率
LT (%)
拦截率/LAI
IP/ LAI
角果皮面积
指数 PAI
透光率
LT (%)
拦截率/PAI
IP/ PAI
群体生物量
PB (kg hm–2)
经济系数
HI
2012–2013
15 15 3.21 h 5.63 a 29.43 a 6.51 h 35.17 a 9.96 d 11828 e 0.228 i
25 3.34 g 4.59 e 28.60 b 6.62 g 31.48 c 10.35 a 11703 e 0.235 g
35 3.31 gh 5.05 bc 28.70 b 6.55 h 33.82 b 10.10 b 11755 e 0.232 h
30 15 4.53 d 3.05 g 21.43 e 7.59 d 23.55 g 10.08 bc 13718 b 0.238 f
25 4.35 e 3.96 f 22.09 d 7.37 e 27.12 e 9.89 de 13147 c 0.241 e
35 4.14 f 4.89 cd 23.00 c 7.18 f 30.66 cd 9.66 f 12666 d 0.245 d
45 15 5.52 a 1.96 h 17.79 h 8.86 a 15.09 i 9.58 g 14699 a 0.249 c
25 5.18 b 3.19 g 18.72 g 8.43 b 19.87 h 9.51 gh 13706 b 0.257 b
35 4.77 c 4.73 de 19.99 f 7.88 c 25.71 f 9.43 hi 12738 d 0.263 a
平均值 Mean 4.26 4.12 23.31 7.44 26.94 9.84 12884 0.243
2013–2014
15 15 3.36 i 5.23 a 28.25 a 6.55 g 32.54 a 10.30 c 13364 ef 0.210 g
25 3.71 g 4.01 d 25.91 bc 6.94 f 26.33 d 10.62 a 12707 g 0.226 e
35 3.54 h 4.61 b 26.98 b 6.81 f 28.57 bc 10.49 ab 12707 g 0.219 f
30 15 5.48 d 2.41 h 17.83 f 8.09 d 22.58 fg 9.57 d 14366 bc 0.231 de
25 5.07 e 3.24 f 19.10 e 8.00 d 24.33 e 9.46 dh 13961 d 0.235 cd
35 4.51 f 4.37 c 21.22 d 7.51 e 29.72 b 9.36 hi 13289 e 0.238 bcd
45 15 6.42 a 1.57 i 15.34 gh 9.43 a 12.66 i 9.27 ij 15152 a 0.241 bc
25 5.95 b 2.61 gh 16.38 g 9.12 b 18.16 h 8.98 k 14488 b 0.244 b
35 5.67 c 3.92 e 16.95 g 8.64 c 23.81 ef 8.82 l 13627 de 0.251 a
平均值 Mean 4.86 3.55 20.88 7.90 24.30 9.65 13746 0.233
年份 Year (Y) 2603.9** 339.4** 719.2** 1811.7** 191.8** 61.4* 32.4* 808.3**
密度 Density (D) 4077.7** 1110.4** 1925.4** 15434.5** 4240.0** 941.1** 136.3** 398.0**
行距 Row spacing (R) 385.7** 1253.3** 153.6** 2275.2** 1182.3** 42.6** 76.1** 38.5**
年份×密度 Y×D 83.3** 2.04 4.04 200.6** 63.7** 176.4** 3.5 6.6**
年份×行距 Y×R 15.0** 4.2* 6.1** 95.7** 14.6** 1.9 0.1 0.4
密度×行距 D×R 174.9** 690.5** 130.6** 1143.4** 705.7** 49.7** 11.3** 6.6**
年份×密度×行距 Y×D×R 27.5** 5.2** 23.4** 65.0** 15.7** 7.8** 1.8 2.0
同一列中不同小写字母表示在 0.05水平差异显著; *和**分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著; LAI、LT、IP、PAI、PB和 HI
分别表示叶面积指数、透光率、光拦截率、角果皮面积指数、群体生物量和经济系数。
Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level. Each value is the
mean of three replications; *, ** Significant at the 0.05 and 0.01 levels, respectively; LAI, LT, IP, PAI, PB, and HI are short for leaf area index,
light transmittance, intercepted percentage, pod area index, population biomass, and harvest index.
第 6期 蒯 婕等: 机械收获模式下直播冬油菜密度与行距的优化 903


表 3 群体生物量、经济系数与冠层光合性能相关系数(2012–2014)
Table 3 Correlation coefficients of population biomass and harvest index with canopy photosynthetic performance during the
growing seasons of 2012–2014
项目
Items
年份
Year
叶面积指数(角果皮面积指数)
Leaf area index
(pod area index)
蕾薹期(角果期)透光率
Light transmittance at bud and
bolting stages (pod filling stage)
拦截率/叶面积指数(角果皮面积指数)
Intercepted percentage/Leaf area
index (pod area index)
2012–2013 0.936** (0.928**) –0.932** (–0.954**) –0.909** (–0.562) 群体生物量
Population biomass 2013–2014 0.890** (0.870**) –0.887** (–0.853**) –0.838** (–0.685*)
2012–2013 0.802** (0.777*) –0.397 (–0.659) –0.829** (–0.856**) 经济系数
Harvest index 2013–2014 0.844** (0.850**) –0.581 (–0.645) –0.887** (–0.895**)
R0.05 =0.666, R0.01 =0.797; *, **分别表示达到 0.05和 0.01显著水平。
*, ** Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.4 密度及行距对油菜机械收获关键性状的影
响
行距一定时 , 随密度增加机收产量显著增加 ;
机收产量在不同行距下的变化趋势因密度不同存在
差异。D1密度下, 机械收获产量在不同行距间存在
差异, 但未达显著水平; D2 密度下, 行距增加导致
小区机收产量下降, 处理间差异显著; D3 密度下,
增加行距亦导致小区机收产量极显著下降。行距一
定时, 密度增加使机收总损失率显著降低。D2、D3
密度下, 行距增加使机收总损失率增加; 两年度各
处理总损失率均值占小区产量 8.68%~9.24% (图 3)。
方差分析表明(表 1), 不同年份、密度及行距对油菜
成株率、机收产量及总损失率的影响均达显著或极
显著水平, 且密度效应高于年份及行距效应; 在年
份与行距、年份与密度及密度与行距的互作效应中,
密度及行距对各指标的互作效应最为明显, 均达极
显著水平。
行距相同时, 油菜茎秆、根倒角度随密度增加
而下降, 抗裂角指数随密度增加而增加; 密度相同
时, 油菜茎秆、根倒角度随行距增加而下降, 抗裂角
指数随行距增加而增加(表 4)。方差分析表明(表 1),
不同年份、密度及行距对油菜角果期田间倒伏角度

图 3 不同种植密度和行距下油菜机收产量、损失率差异(2012–2014)
Fig. 3 Mechanical-harvested yield and total yield loss of direct-seedling winter rapeseed under different densities and row spacing
arrangements in 2012–2014
904 作 物 学 报 第 42卷

表 4 种植密度及行距设置对油菜田间倒伏角度和抗裂角指数的影响(2012–2014)
Table 4 Lodging angle and pod shattering resistance for direct-seedling winter rapeseed under different densities and row spacing
arrangements in 2012–2014
D1 D2 D3 年份
Year
项目
Item R15 R25 R35 R15 R25 R35 R15 R25 R35
均值
Mean
根倒角度(°)
Angle of stem lodging
13.7 c 16.7 a 14.7 b 12.1 d 11.6 de 10.6 f 9.6 g 2.1 h 1.4 i 10.3
茎倒角度(°)
Angle of stem lodging
10.1 a 9.2 bc 9.6 b 7.3 d 6.8 de 5.3 fg 5.8 f 5.2 fg 2.1 h 6.8
2012–2013
抗裂角指数
Pod shattering resistance
0.029 f 0.023 i 0.025 h 0.028 g 0.032 d 0.034 c 0.031 e 0.038 b 0.042 a 0.031
根倒角度(°)
Angle of root lodging
16.1 c 18.9 a 17.2 b 13.7 d 13.3 de 11.1 f 10.1 g 4.5 h 3.7 i 12.1
茎倒角度(°)
Angle of stem lodging
9.9 a 8.3 c 9.3 b 5.1 d 4.6 de 3.9 f 3.4 fg 2.8 h 1.1 i 5.4
2013–2014
抗裂角指数
Pod shattering resistance
0.033 f 0.027 h 0.031 g 0.035 e 0.038 cd 0.039 c 0.037 d 0.041 b 0.044 a 0.036
同一行中不同小写字母表示在 0.05水平差异显著。
Values followed by different letters within the same row are significantly different at the 0.05 probability level.

及抗裂角指数的影响均达极显著水平, 且密度效应
均高于年份及行距效应; 年份、密度、行距两两互
作效应的大小因指标不同而存在差异, 但密度及行
距对各指标影响的互作效应均达极显著水平。
行距相同时, 密度增加, 株高、地上部鲜重降低,
根冠比增加。行距对上述指标的影响因密度不同存
在差异。低密度条件下(D1), 行距增加, 株高及根冠
比先升高后降低 , 但总体高于R15条件下 ; 而地上
部鲜重则呈先降低后升高趋势 , 总体仍低于R15处
理。在中密(D2)、高密(D3)条件下, 随行距增加株高
降低, 而地上部鲜重和根冠比则增加(图4)。方差分
析表明(表1), 不同年份、密度及行距对油菜成熟期
株高、地上部鲜重和根冠比的影响均达显著或极显
著水平, 且受密度×行距的互作效应显著。

图 4 密度和行距配置对直播油菜成熟期株高、地上部鲜重、根冠比的影响(2012–2014)
Fig. 4 Plant height, aboveground fresh weight, and root/shoot ratio for direct-seedling winter rapeseed under different densities and
row spacing arrangements in 2012–2014
第 6期 蒯 婕等: 机械收获模式下直播冬油菜密度与行距的优化 905


建立机械收获产量与密度和行距的回归方程(表
5)。回归方程 F值均达极显著水平, 通过检验。方程
寻优结果表明(2 年均值), 机械收获产量最优理论值
的密度及行距最优配置值为 43.8万株 hm–2、21 cm。
建立蕾薹期及角果期LAI (PAI)、透光率、拦截
率与密度及行距间的回归方程(表6)。2年均值表明,
常规的30万株 hm–2及25 cm行距配置模式下, 蕾薹
期LAI为4.72、透光率为3.42%、单位LAI光拦截量
20.48%; 角果期PAI为9.54、透光率为25.08%、单位
PAI光拦截量9.73%。最优密度和行距配置下, 蕾薹期
LAI为5.72、提高21.02%, 透光率为2.31%、下降
32.47%, 单位LAI光拦截量为16.94%、下降17.36%;
角果期PAI为8.86、增加15.08%, 透光率为17.20%、
下降32.04%, 单位PAI光拦截量为9.41%、下降3.30%。

表 5 基于机械收获产量的直播油菜的种植密度及行距优化(2012–2014)
Table 5 Optimal values of plant density and row spacing for mechanical-harvested rapeseed based on the predicted yield from the
equations in 2012–2014
方程 Equation 寻优 The optimal value 年份
Year R
2值
R2 value
F值
F value
机收产量预测值
Predicted yield (kg hm–2)
密度
Plant density (×104 plant hm–2)
行距
Row spacing (cm)
2012–2013 0.974 154.41** 3190.5 43.5 20.7
2013–2014 0.973 149.80** 3246.0 44.0 21.4
**表示差异达到 0.01显著水平。** Significantly different at the 0.01 probability level.

表 6 直播油菜机械化生产模式下种植密度及行距调整的相应生理指标参数变化(2012–2014)
Table 6 Changes of key parameters adjusting plant density and row spacing for mechanically harvested rapeseed (2012–2014)
方程 Equation 预测值 Predicted value 生育期
Stage
项目
Item
年份
Year R
2值
R2 value
F值
F value
理论值
Theoretical value
优化值
Optimal value
变幅
Range (%)
2012–2013 0.9964 112.18** 4.37 5.26 +20.34
2013–2014 0.962 105.91** 5.07 6.17 +21.70
叶面积指数
Leaf area index
平均值 Mean ND ND 4.72 5.72 +21.02
2012–2013 0.924 51.01** 3.76 2.58 –31.38
2013–2014 0.915 45.19** 3.07 2.04 –33.55
透光率
Light transmittance (%)
平均值 Mean ND ND 3.42 2.31 –32.47
2012–2013 0.969 129.34** 22.00 18.39 –16.41
2013–2014 0.955 88.78** 18.96 15.49 –18.30
蕾薹期
Bud and
bolting stage
光拦截率/叶面积指数
Light interception rate
/Leaf area index (%) 平均值 Mean ND ND 20.48 16.94 –17.36
2012–2013 0.969 130.30** 7.41 8.50 +14.71
2013–2014 0.975 164.76** 7.99 9.22 +15.45
角果皮面积指数 PAI
平均值 Mean ND ND 7.70 8.86 +15.08
2012–2013 0.956 92.16** 26.33 18.68 –29.05
2013–2014 0.948 75.99** 24.18 15.71 –35.03
透光率
Light transmittance (%)
平均值 Mean ND ND 25.26 17.20 –32.04
2012–2013 0.817 18.68** 9.95 9.67 –2.81
2013–2014 0.975 163.63** 9.50 9.14 –3.79
角果期
Pod filling
stage
光拦截率/叶面积指数
Light interception rate
/Leaf area index (%) 平均值 Mean ND ND 9.73 9.41 –3.30
**差异达到 0.01 显著水平; “+” “–”分别表示增加或减少; ND: 无数据。
**Significantly different at the 0.01 probability level; “+”and “–” mean increase or decrease, respectively; ND: no data.

3 讨论
3.1 密度和行距设置对直播冬油菜人工收获产
量的影响
基于目前我国长江中下游油菜产区农户习惯种
植密度与行距, 在采用农户习惯施肥水平下, 本试
验设密度 15~45 万株 hm–2, 行距 15~35 cm 的裂区
试验, 选用长江中、下游及春油菜区省定的华杂 62
品种为试验材料, 以提高试验针对性及实用性。油
菜生长季气候条件差异导致试验结果在年际间略有
906 作 物 学 报 第 42卷

差异。与 2012—2013年比, 2013—2014年后温度较
高, 故各处理蕾薹期LAI和角果期的 PAI值略高, 光
合面积增加利于干物质累积 , 但各小区倒伏加重 ,
导致该季小区产量略低。
直播油菜存在消亡效应, 随密度或行距增加后
成株率显著降低, 这是由于密度增加导致油菜个体
生存空间减小, 水肥光等竞争加强, 弱势个体消亡。
密度相同时, 行距增加后株距减小, 田间分布不均
等化加剧, 个体竞争加剧[24]。本试验中, 消亡比例与
株距更为密切, 且相同密度下, 株、行距差值较小配
置有利于降低消亡比例, 即个体均等化分布有利于
单株生长发育, 这与前人研究结果一致[4,17]。
作物产量取决于群体大小和质量。群体分布均
匀, 个体竞争延缓并减小, 有利于植株生长发育[17]。
本试验中, D3R15 小区株行距差异较小, 产量最高,
表明植株均匀分布更利于群体产量形成[17,25]。不同
密度和行距条件下, 产量差异主要源于植株空间分
布、冠层结构及光能利用差异[26]。研究表明, 叶片、
角果皮、茎秆和籽粒对油菜籽粒干物质的贡献率分
别为 37%、32%、31%、1% [27], 且产量与初花期 LAI
显著正相关[28], 可见叶片和角果皮对产量的形成具
有重要作用。增加密度或减小行距, 封行期提前, 光
截获量增加, 地表水分蒸发减少、杂草发生受抑制[29],
群体环境优化。本结果显示, 增加密度或减小行距
均导致油菜 LAI、PAI及单位 LAI (PAI)光拦截量增
加 , 就个体而言 , 油菜单株叶面积 , 单位绿色光合
器官截获的光能减少, 即单位 LAI (PAI)光拦截量降
低, 油菜个体长势下降, 但群体 LAI 的增加则可保
证群体的光能利用, 从而增加群体生物量。密度相
同时, 株、行距差值越大, 单株叶面积及叶面积指数
越小。D3R15 处理的株、行距差值最小, LAI和 PAI
最大, 即光合面积最大, 这为提高群体生产力奠定
了基础, 此时, 群体生物量亦最大, 产量最高。随密
度或行距增加, HI增加, D3R45处理下 HI最大, 较
低的单位LAI (PAI)光拦截量有利于提高油菜经济系
数, 表明密植宽行配置利于光合产物向经济器官的
输送, 经济系数与株高、倒伏指数显著负相关[30], 与
本研究结果基本一致。
3.2 密度和行距设置对直播冬油菜机收特性及
产量的影响
增加密度或减小行距均可提高油菜机收产量、
降低总损失率; 密度效应高于行距效应, 且二者互
作效应显著。前人研究表明 , 油菜机收损失率为
5%~10% [31], 略低于本试验的 7.0%~11.0%。低密种
植 , 油菜分枝多 , 籽粒充实时间长 , 籽粒间成熟差
异大, 机械收获损失率高; 相反, 高密种植, 油菜分
枝减少 , 成熟期集中 , 机械化收获损失率低 [11], 机
械收获产量高。密度和行距互作下, 以 D3R15 处理
的机械收获损失率最低, 机收产量最高。
不同密度和行距条件下, 油菜株型结构改变导
致根系、茎秆倒伏和角果抗裂性不同, 最终影响机
收产量。多数研究表明, 高密宽行条件下, 冠层紧凑,
接收较多远红外光(FR), 较少红光(R), 较高的 FR/R
可促进茎秆伸长, 降低茎秆粗度, 易于倒伏[32]。其他
研究则表明, 播种量为 1.5~12.0 kg hm–2 下, 与 30
cm相比, 15 cm行距倒伏发生较轻, 产量较高[33]。本
试验中, 油菜茎倒及根倒角度随密度及行距增加而
降低, D3R35 倒伏程度最小, 究其原因是不同密度
和行距条件下株型结构存在差异: 首先, 株高是导
致倒伏的重要因素, 且受密度和行距影响显著。与
其他研究结果相反 [29], 本试验中, 随种植密度及行
距的增加株高降低, 可能原因是高密行距适宜条件
下油菜分枝及角果数减少, 冠层上部吸收的远红光
减少, 群体光质量改善, 主茎伸长受抑制[32]。其次,
单株地上部鲜重是影响抗倒性的另一因素。增加密
度或减小行距使单株地上部鲜重降低, 原因是油菜
个体间竞争加剧 , 生长受阻 , 株高降低 , 地上部分
鲜重随之降低, 减轻了根倒的发生。根冠比随密度
及行距增加而增加, 表明此条件下根系生长占优势,
有利于土壤水分和养分的吸收。株高降低、根冠比
增加提高了植株对冠层的支撑能力[34], 茎倒角度减
小。密度和行距显著影响角果抗裂角性。角果重量
与抗裂角性显著正相关[35], 增加密度和行距有利于
光合产物向经济器官的分配, 角果干重增加, 角果
壳结构紧实, 抗裂性增强。此外, 高密条件下, 成熟
期相对一致 , 角果和籽粒发育同步 [8], 可减少机收
时角果开裂, 利于机械收获。可见, 适宜密度及行距
配置可提高油菜抗倒及抗裂角性, 密度或行距增加,
油菜倒伏程度下降, 抗裂性增强。生产中, 优化种植
密度及行距, 减少株、行距差值可降低油菜倒伏风
险、提高抗裂角性。
建立机收产量与密度和行距的回归方程, 机收
产量理论最高值的密度及行距配置值为 43.8 万株
hm–2、21 cm。蕾薹期 LAI、透光率、单位 LAI光拦
截量及角果期 PAI、透光率、单位 PAI 光拦截量与
群体生物量、经济系数显著相关, 说明通过密度及
第 6期 蒯 婕等: 机械收获模式下直播冬油菜密度与行距的优化 907


行距配置改善蕾薹期及角果期相关指标, 有利于提
高机械化生产模式下的油菜产量。因此, 建立蕾薹
期及角果期上述指标与密度及行距间的回归方程 ,
将目前我国油菜普遍使用的 30 万株 hm–2的密度及
25 cm 的行距配置模式代入方程中, 可得到现阶段
常规配置模式中蕾薹期 LAI、透光率、角果期 PAI
及透光率理论值, 同时将机械收获产量最优配置密
度 43.8万株 hm–2及行距 21 cm带入, 可得到适宜机
械收获蕾薹期及角果期性状最优值。2 年均值表明,
常规 30 万株 hm–2及 25 cm 行距配置模式下, 油菜
蕾薹期 LAI为 4.72、透光率为 3.42%、单位 LAI光
拦截量 20.48%; 角果期 PAI 为 9.54、透光率为
25.08%、单位 PAI光拦截量 9.73%, 在其他栽培措施
保持不变的情况下, 通过密度及行距优化, 使油菜
蕾薹期 LAI 提高 21.02%, 达 5.72; 透光率下降
32.47%, 达 2.31%; 单位 LAI光拦截量下降 17.36%,
达 16.94%; 角果期 PAI 增加 15.08%, 达 8.86; 透光
率下降 32.04%, 达 17.20%; 单位 PAI光拦截量下降
3.30%, 达 9.41%, 才可获得较高的机械收获产量 ,
提高油菜生产效益。
4 结论
密度和行距对油菜机械化收获产量影响显著 ,
且存在互作效应, 在密度 43.8 万株 hm–2、行距 21
cm条件下, 可获得机械收获产量理论最大值 3190.5
kg hm–2, 此时根倒、茎秆倒伏角度小, 抗裂角能力
强, 机收损失率较低, 机收产量最高。在油菜生产上,
可适当通过高密度种植, 株行距均等化配置等方法
来增加群体生物量, 同时提高经济系数、增加抗裂
角指数、降低株高、减小田间倒伏角度, 最终降低
油菜机收损失率, 提高机械收获产量。
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