白晨阳^,1, 何菡子¹, 贾才华², 李晓华¹, 任奕林³, 叶俊⁴, 汪波¹, 蒯婕^,1, 周广生¹¹华中农业大学植物科学技术学院/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室,武汉 430070
²华中农业大学食品科学技术学院,武汉430070
³华中农业大学工学院,武汉430070
⁴湖北省耕地质量与肥料工作总站,武汉430070

Effect of the Mechanical Harvesting Methods on the Key Traits of Rapeseed

BAI ChenYang^,1, HE HanZi¹, JIA CaiHua², LI XiaoHua¹, REN YiLin³, YE Jun⁴, WANG Bo¹, KUAI jie^,1, ZHOU GuangSheng¹¹College of Plant Science and Technology, Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in the Middle Reaches of the Yangtze River, Ministry of Agriculture, Wuhan 430070
²College of food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070
³College of Engineering, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070
⁴Hubei Provincial Cultivated Land Quality and Fertilizer Station, Wuhan 430070

通讯作者: 蒯婕,E-mail： kuaijie@mail.hzau.edu.cn

责任编辑: 李莉
收稿日期:2020-09-8接受日期:2020-09-21

基金资助:

国家重点研发计划.2018YFD1000900 湖北省技术创新专项重大项目.2017ABA064

Received:2020-09-8Accepted:2020-09-21
作者简介 About authors
白晨阳,E-mail： baicy@webmail.hzau.edu.cn。











摘要
【目的】收获是油菜生产的关键环节之一,影响油菜籽粒产量、品质及效益。通过人工模拟联合收获和分段收获方式,分析不同收获方式对油菜籽粒关键性状的影响,以期为机械收获方式选用及配套参数确定提供依据。【方法】选用含油量不同的2个中熟油菜品种,在湖北黄冈和襄阳设置联合收获不同收获时期（终花后20—44 d（黄冈）和终花后23—47 d（襄阳）,每隔3 d收获1次）以及分段收获不同割倒时间（终花后20、26和32 d（黄冈）和终花后23、29和35 d（襄阳））和后熟时长（3、6、9和12 d）试验,测定千粒重、含水量、品质等关键指标。【结果】联合收获两试点、两品种均在终花后38 d左右达籽粒生理成熟期,所需积温约1 100℃,千粒重和含油量最大。终花后46 d左右,籽粒含水量和叶绿素含量可快速降至最适点,为机械化联合收获适宜时期。籽粒含水量降幅与日均温及大气压极显著正相关;叶绿素含量降幅与日均温极显著正相关,与降雨量显著负相关。与D1、D2相比,分段收获在D3条件下（终花后33 d左右）割倒后熟,籽粒千粒重、含油量、出油率、整齐度及油酸含量均值最高,叶绿素含量、亚油酸含量及含水量均值最低;后熟天数对籽粒含油量、出油率、千粒重、整齐度、油酸、亚油酸含量影响不显著,后熟6—9 d时籽粒叶绿素与含水量可快速降至最适点,为适宜捡拾脱粒时期。籽粒含水量降幅与太阳辐射量极显著正相关,与降雨量极显著负相关。【结论】终花至收获期间,平均日均温19—22℃、降雨量1.0—3.5 mm,大气压1.45—1.75 kPa条件下联合收获在终花后46 d左右（生理成熟后8 d左右）收获,分段收获在终花后33 d左右（即生理成熟前5 d左右）割倒;平均相对湿度64%—80%、降雨量0.7—3.1 mm、太阳辐射量10—13 MJ·m^-2条件下分段收获后熟6—9 d捡拾脱粒最为适宜。此条件下,籽粒含水量均可降至15%左右、叶绿素含量均可降至10 mg·kg^-1以下。且2种收获方式在籽粒千粒重、含油量、出油率及整齐度等方面均无显著差异;但与联合收获相比,分段收获籽粒油酸、亚油酸含量更高,籽粒和油脂品质更佳。
关键词： 油菜;联合收获;分段收获;籽粒关键性状

Abstract
【Objective】Harvesting is one of the key links in rapeseed production, which affects the yield and quality. In this experiment, artificially simulated combined harvesting and two-stage harvesting were used and analyzed the impacts on key traits of rapeseeds. This study provides a basis for the selection of mechanical harvesting methods and the determination of supporting parameters.【Method】Two middle-ripening rapeseed varieties with different oil content were selected, and different harvesting periods were used. For combined harvesting the period is 20-44 d in Huanggang and 23-47 d in Xiangyang, and the two-stage harvesting is practiced on different time 20, 26, and 32 d in Huanggang while, 23, 29, 35 d in Xiangyang, after final flowering, whereas 3, 6, 9, and 12 d post-ripening, in Huanggang and Xiangyang, Hubei. Furthermore, key indicators such as1000-grain weight, water content, quality, etc were measured and analyzed. 【Result】The two pilots and two varieties of the combined harvesting reached the physiological maturity about 38 days after final flowering, the required accumulated temperature was about 1 100℃, and the thousand-grain weight and oil content were the largest. Approximately 46 days after the final flowering, the seed moisture and chlorophyll content rapidly decreased to the optimum point, which is a suitable period for mechanized combined harvesting. Moreover, reduction in seed moisture content is highly significantly positively correlated with daily average temperature and atmospheric pressure, while decreased chlorophyll content is highly significantly positively correlated with daily average temperature, but significantly negatively correlated with rainfall. Under D3 (about 33 d after final flowering), the highest average content of 1000-grain weight, oil contents, rate of oil yield, uniformity and oleic acid, and the lowest average content of chlorophyll, linoleic acid and moisture under the two-stage harvest while comparing D3 with D1 and D2, Our study showed that the number of days of post-ripening has no significant effect on the oil content, oil yield, thousand-grain weight, uniformity, oleic acid, and linoleic acid content, but the moisture content rapidly decreased to the optimum point after 6-9 days, which is a suitable time for picking and threshing. The seed moisture content decreased and significantly positively correlated with solar radiation but highly significantly negatively correlated with rainfall. 【Conclusion】During the period of final flowering to the harvesting, the average daily temperature is 19-22℃, the rainfall is 1.0-3.5 mm, and the atmospheric-pressure is 1.45-1.75 kPa. However, under prevailing climatic conditions, the combined harvesting is done on approximately 46th day after final flowering (which is about 8 days after physiological maturity) and the two-staged harvesting is used to cut down on about 33rd day after the final flowering (which is about 5 days before the physiological maturity), then post-ripening practice is carried out (average relative humidity is 64%-80%, the rainfall is 0.7-3.1 mm, and the solar radiation is 10-13 MJ·m^-2), to picked the harvested crop after 6-9 days of two-stage harvesting. Under this condition, the moisture content of seed can be reduced to about 15%, and the chlorophyll content can be reduced to below 10 mg·kg^-1. There was no significant difference between the two harvesting methods in terms of 1000-grain weight, oil content, rate of oil yield and seed uniformity, however, the oleic acid and linoleic acid contents of seed were higher, seed and oil quality were better in two-stage harvesting as compared with the combined harvesting.
Keywords：rapeseed;combined harvesting;two-stage harvesting;key traits of seed


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本文引用格式
白晨阳, 何菡子, 贾才华, 李晓华, 任奕林, 叶俊, 汪波, 蒯婕, 周广生. 机械收获方式对油菜籽粒关键性状的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(14): 2991-3003 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.14.006
BAI ChenYang, HE HanZi, JIA CaiHua, LI XiaoHua, REN YiLin, YE Jun, WANG Bo, KUAI jie, ZHOU GuangSheng. Effect of the Mechanical Harvesting Methods on the Key Traits of Rapeseed[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2021, 54(14): 2991-3003 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.14.006


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0 引言

【研究意义】收获是油菜生产最重要的环节之一,欧美油菜生产大国普遍采用机械收获方式,油菜从种到收全程机械化生产,生产效率极高。中国受传统小农经营方式的限制,油菜机械化生产尚未普及,其中,最大的难点就是机械收获。【前人研究进展】油菜机械收获有联合收获和分段收获2种方式。联合收获是在油菜角果完全成熟时利用联合收割机一次性完成切割、脱离、清选等环节的收获方式^[1,2,3];分段收获则是指在油菜角果尚未完全成熟时,利用割晒机械将油菜割倒,晾晒后熟后用捡拾脱粒机进行捡拾、脱粒的收获方式。加拿大和美国以分段收获为主,德国以联合收获为主^[4]。目前,2种收获方式在中国油菜各产区均有应用^[5]。联合收获机械一次作业,效率高,但对角果成熟一致性要求高^[6,7],导致其适收期短,一般仅3—5 d^[8]。收获稍早,植株含水量高,不利于机械作业,且损失率高而影响产量;收获稍晚,角果易炸裂,损失率亦高而影响产量^[8]。与联合收获相比,分段收获可提前割倒,油菜能提早腾茬而不影响下茬作物生产^[1-2,9],但需机械2次作业,效率不及联合收获。分段收获对适宜割倒时间亦有严格要求。过早会导致产量和品质下降^[10];过迟,则茬口矛盾显现,影响下茬作物生产。【本研究切入点】目前,联合收获与分段收获相关研究主要集中在作业水平、作业效率等方面,而2种收获方式的适宜作业时期及适宜作业时期的2种收获方式对油菜籽粒产量、品质等关键指标影响的研究尚不多见,导致中国各油菜产区在选用何种收获方式上仍有较大争论。【拟解决的关键问题】本研究人工模拟油菜联合收获与分段收获,分析其对籽粒含水量、千粒重、整齐度、含油量、叶绿素含量及出油率等指标的影响,以期为油菜机械收获方式的选择及适宜作业时期的确定提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2018年9月至2019年5月在湖北省黄冈农业科学研究院（114°55′5"E,30°34′24"N;编号HG）及湖北省襄阳农业科学研究院（111°50′43"E,31°46′52"N;编号XY）进行。采用含油量分别为41.46%和49.04%（数据来源品种审定）的华油杂62（华中农业大学选育,编号HZ62）和中双11（中国农业科学研究院油料作物研究所选育,编号ZS11）为试验材料。

1.2 试验设计

联合收获采用裂区设计,品种为主区,不同收获时间为副区（表1）。采用离地10 cm处人工割倒后直接脱粒的方式,模拟联合机械收获。共计18个处理,3次重复,54个小区。

Table 1
表1
表12种收获方式收获割倒时间及后熟时长
Table 1The time of cutting down and post-ripening in two harvesting methods

处理因素 Processing factors	试验点 Test sites	联合收获 Combine harvesting	分段收获 Two-stage harvesting
割倒时间 The time of cutting down	黄冈HG	终花后20—44 d,每隔3 d收获1次,分别记为CK1—CK9 20-44 d after final flowering, harvested every 3 d, respectively marked as CK1-CK9	终花后20 d（D1）、26 d（D2)、32 d（D3) 20 d (D1), 26 d (D2), 32 d (D3) after final flowering
	襄阳XY	终花后23—47 d,每隔3 d收获1次,分别记为CK1—CK9 23-47 d after final flowering, harvested every 3 d, respectively marked as CK1-CK9	终花后23 d（D1）、29 d（D2）、35 d（D3） 23 d (D1), 29 d (D2), 35 d (D3) after final flowering
后熟时长 The time of post-ripening		—	后熟3 d（L3）、6 d（L6）、9 d（L9）、12 d（L12） Post-ripening 3 d (L3), 6 d (L6), 9 d (L9), 12 d (L12)

HG：黄冈;XY：襄阳。下同
HG: Huanggang; XY: Xiangyang. The same as below

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分段收获采用裂区设计,品种为主区,不同割倒时间为副区,后熟时间为副副区（表1）。共计24个处理,3次重复,72个小区。采用离地10 cm处人工割倒、后熟一定天数后人工脱粒的方式模拟分段机械收获。

小区面积为10 m²（2 m×5 m）,以600 kg·hm^-2复合肥（15%-15%-15%）及15 kg·hm^-2硼砂为基肥。采用20 cm的行距条播,黄冈与襄阳试点播期分别为2018年9月30日和2018年10月6日。出苗后开始间苗,4—5叶期定苗,密度为37.5×10⁴株/hm²。7—9叶期追施75 kg·hm^-2尿素（46%）。其他管理同常规。

油菜终花至角果发育成熟期,两试验点气象数据如图1所示。在此期间,两试点日均温基本一致,黄冈试点日均相对湿度、大气压及降雨量均高于襄阳试点,但日均太阳辐射量低于襄阳试点,因此,黄冈试点油菜成熟度早于襄阳点,收获时间提前3 d。

图1

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图1黄冈及襄阳两试验点的气象数据

Fig. 1The meteorological data in Huanggang and Xiangyang

1.3 测定指标与方法

1.3.1 千粒重及整齐度测定 用油菜千粒板数取1 000粒含水量为9%且均匀一致的籽粒称重,记为千粒重;用万深种子考种仪SC-G（杭州万深检测科技有限公司）测定（1 000±100）粒籽粒的表面积,利用变异系数=标准差/均值计算籽粒整齐度。变异系数越大,则籽粒整齐度越低;反之,则籽粒整齐度越高。

1.3.2 籽粒含水量测定 称取（100±5）g的新鲜籽粒样品,105℃杀青30 min,80℃干燥至恒重并称重,计算籽粒含水量^[11]。

1.3.3 关键品质指标测定 在中国农业科学研究院油料作物研究所,采用近红外扫描法（NYDL-3000）测定籽粒中油脂、油酸和亚油酸含量;籽粒使用磨样机（德国Retsch MM400）磨成粉,称取2.000 g样品,倒入装有3颗不锈钢球（直径16 mm,304材质）的50 mL定制钢筒内（钢筒直径34 mm,高度124 mm）,加入30 mL萃取液（无水乙醇﹕石油醚=1﹕3）,用橡胶塞塞好瓶口,至摇床振荡1 h（频率240次/min）后取出直立静置10 min,采用250 mL布氏漏斗进行普通过滤5 min,滤液收集于15 mL离心管内,于665、625和705 nm处测定滤液吸光值,计算叶绿素含量^[12],公式如下：

叶绿素含量（c,mg·kg^-1）=k×Acorr×V/m/l

式中,k为常数13;Acorr为修正吸光度,Acorr= A₆₆₅-(A₇₀₅+A₆₂₅)/2;V为加入钢筒萃取液的体积,30 mL;m为试样质量（g）;l为比色皿光径,10 mm。

1.3.4 籽粒出油率测定 采用德国螺旋式榨油机将去杂晒干的油菜籽样品进行冷榨,每份菜籽样品大约200 g。收集冷榨出的菜籽毛油和油菜粕,称量并记录冷榨菜籽毛油的质量。菜籽冷榨毛油出油率计算公式：冷榨毛油出油率=菜籽冷榨毛油质量/冷榨菜籽总质量。

1.3.5 数据分析与整理 各处理数据以平均值表示。采用Microsoft Excel 2016、Origin 2018进行数据整理与作图。SPSS 25.0进行数据分析,LSD法进行差异显著性分析,皮尔逊相关系数进行相关性分析。

2 结果

2.1 机械收获关键性状

联合收获方式下,随着收获时间的推迟,两试点、两品种千粒重均呈先增后略降趋势（图2-A）,黄冈与襄阳试点千粒重分别于终花后35和41 d达峰值,为籽粒生理成熟期。与生理成熟期相比,黄冈试点HZ62、ZS11千粒重在终花后44 d分别下降4.7%和8.3%,襄阳试点两品种千粒重在终花后47 d分别下降8.2%和3.7%。两试点均为ZS11千粒重高于HZ62。

图2

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图2不同收获方式下籽粒千粒重、含水量与含油量变化

不同字母表示P<0.05水平上差异性显著。A：联合收获方式;B：分段收获方式。下同
Fig. 2Variation of seed’s 1000-grain weight, moisture content and oil content in different harvest methods

Different letters indicate significant differences at theP<0.05 level. A: Combined harvesting method; B: Two-stage harvesting method. The same as below


联合收获方式下,随着收获时间的推迟,含水量快速下降（图2-A）。生理成熟期千粒重最大,但含水量仍在40%—50%。黄冈试点,ZS11和HZ62分别于终花后41和44 d含水量降至14.10%和10.58%;襄阳试点,ZS11和HZ62于终花后47 d含水量分别降至15.50%和15.97%。籽粒含水量降幅与日均温和大气压极显著正相关（表2）。

Table 2
表2
表2籽粒含水量及叶绿素含量下降幅度与气象数据相关性
Table 2Correlation analysis of the decrease of moisture content, chlorophyll content and meteorological data

收获方式 Harvest methods		日均温 Daily temperature (℃)	大气压 Atmospheric-pressure (kPa)	相对湿度 Relative humidity (%)	降雨量 Precipitation (mm)	太阳辐射量 Solar radiation (MJ·m-2)
含水量 Moisture content	联合收获 Combine harvest	0.560**	0.462**	-0.016	-0.261	-0.134
	分段收获 Two-stage harvest	0.194	-0.215	-0.400**	-0.467**	0.485**
叶绿素含量 Chlorophyll content	联合收获 Combine harvest	0.473**	0.312	-0.081	-0.360*	0.159
	分段收获 Two-stage harvest	-0.021	-0.009	-0.030	-0.209	0.048

*表示P<0.05,**表示P<0.01。由于表中含水量及叶绿素含量下降幅度指每3天含水量的变化,所有气象数据为3 d内各气象因子的总和
* Significant difference atP<0.05. ** Significant difference atP<0.01. Because the moisture content and chlorophyll content declines in the table refers to the change of moisture content every 3 days, all the meteorological data are the sum of the three days

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籽粒生理成熟前,干物质持续累积、千粒重增加。分段收获方式下,随割倒时间推迟千粒重显著增加（图2-B）,两试点、两品种千粒重均值均为D3处理高于D2、D1处理,分别高13.48%和35.98%。割倒后熟过程中,随后熟时间延长,千粒重呈先增后略降趋势。D1、D2处理均于后熟3—6 d时达最大值;D3处理条件下除襄阳试点ZS11外,其余处理不同后熟天数间均无显著性差异。

分段收获方式下,随割倒时间推迟及后熟时间延长,籽粒含水量均快速下降（图2-B）,两试点、两品种含水量均值均为D3处理低于D2、D1处理,后熟0 d时分别低15.92%和22.75%,后熟12 d时分别低73.17%和69.13%。且后熟过程中,D3处理含水量降幅大于D2、D1处理。D3处理条件下,黄冈及襄阳试点两品种籽粒含水量分别于后熟9—12 d、6—9 d时降至15%左右。含水量降幅与相对湿度及降雨量极显著负相关、与太阳辐射量极显著正相关（表2）。

联合收获方式下,随着收获时间的推迟,两试点、两品种含油量均呈先增后降趋势（图2-A）。黄冈与襄阳试点分别于终花后29和35 d达峰值。分段收获方式下,随割倒时间推迟,籽粒含油量逐渐增加（图2-B）。两试点、两品种含油量均值均为D3处理高于D2、D1处理,分别高5.69%和17.13%;后熟时间对籽粒含油量影响在不同割倒处理间存在差异。D1、D2处理条件下,随后熟时间延长,籽粒含油量呈先升后降趋势,后熟3—6 d可达最大值;D3处理下,随后熟时间延长,含油量呈下降趋势,但不同后熟天数间差异均未达显著水平。

2.2 籽粒商品性

联合收获方式下,随着收获时间的推迟,两试点、两品种叶绿素含量均呈先下降后稳定趋势（图3-A）,黄冈及襄阳试点分别于终花后35 d、41 d达到稳定。叶绿素含量降幅与日均温极显著正相关,与降雨量显著负相关（表2）。联合收获方式下,黄冈试点终花后44 d、襄阳试点终花后47 d时叶绿素含量趋于一致且均为最低点。分段收获方式下,随割倒时间推迟,叶绿素含量显著下降（图3-B）。两试点、两品种叶绿素含量均值均为D3处理低于D2、D1处理,后熟0 d时分别低68.74%和81.11%,后熟12 d时分别低61.45%和75.12%。随后熟时间的延长,籽粒叶绿素含量显著降低。两试点、两品种叶绿素降幅均表现为D3<D2<D1,且D1、D2处理叶绿素降幅显著高于联合收获,D3处理与联合收获基本一致。D3处理条件下,除黄冈试点ZS11外,其余处理籽粒叶绿素含量均于后熟6 d时降至10 mg·kg^-1以下。

图3

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图3黄冈襄阳试点2种收获方式下籽粒叶绿素含量、籽粒整齐度变化

Fig. 3Variation of seed’s chlorophyll content and uniformity in different harvest methods



联合收获方式下,随着收获时间的推迟,襄阳试点ZS11籽粒整齐度呈增加趋势,终花后47 d达最低值;黄冈试点两品种及襄阳试点HZ62均呈先增后降趋势,分别于终花后38和44 d时达峰值（图3-A）。两试点ZS11整齐度均高于HZ62;且黄冈试点品种间差异更大。分段收获方式下,随割倒时间推迟,籽粒整齐度增加（图3-B）。两试点、两品种均为D3处理高于D2、D1处理,其中D3处理籽粒面积变异系数均值较D2、D1处理分别低5.70%、14.83%。后熟过程中,黄冈试点两品种D3处理籽粒整齐度均呈下降趋势,后熟0 d时达最大值;黄冈试点HZ62 D2处理呈先增后降趋势,后熟3 d时达最大值;其余处理均呈增加趋势,后熟3—6 d时达最大值。

2.3 籽粒加工品质

2.3.1 油酸及亚油酸含量 联合收获方式下,随着收获时间的推迟,两试点、两品种油酸含量均呈先增后降趋势（图4-A）。襄阳试点HZ62于终花后29 d达峰值;黄冈试点两品种及襄阳试点ZS11均于终花后38 d达峰值。两试点,两品种间的籽粒油酸含量差异均不显著。分段收获方式下,随割倒时间延迟,籽粒油酸含量呈增加趋势（图4-B）。两试点、两品种油酸含量均值均为D3处理高于D2、D1处理,分别高2.39%和4.89%;后熟时长亦影响籽粒油酸含量,襄阳试点ZS11在D1、D2、D3割倒后,随后熟时间延长,油酸含量增加,其余处理则呈下降趋势,其中襄阳试点HZ62 D1处理于后熟3 d时达最低值,其余处理不同后熟天数间均无显著性差异。两试点、两品种规律一致。

图4

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图4不同收获方式下油菜籽粒油酸与亚油酸含量变化

Fig. 4Variation of seed’s oleic acid and linoleic acid content ofBrassica napus in different harvest methods



联合收获方式下,随着收获时间的推迟,黄冈试点ZS11籽粒亚油酸含量在终花后44 d内均持续下降;其余处理均呈先降后增趋势（图4-A）,黄冈HZ62及ZS11分别于终花后38和44 d达最低值;襄阳试点两品种分别于35和41 d达最低值。两试点均为HZ62高于ZS11。分段收获方式下,随割倒时间推迟,亚油酸含量呈下降趋势（图4-B）。两试点、两品种亚油酸含量均值均为D3处理低于D2、D1处理,分别低5.29%和8.34%;后熟时长对籽粒亚油酸含量亦有影响。D1、D2条件下割倒,随后熟时间延长,籽粒亚油酸含量均呈增加趋势,后熟9—12 d均可达到最大值;D3条件下割倒,均呈先增加后降低趋势,后熟6—9 d可达到最大值。

2.3.2 出油率 联合收获方式下,随着收获时间的推迟,籽粒出油率呈先升后降趋势（图5-A）。黄冈及襄阳试点出油率分别于终花后35和38 d达到最高点,略晚于含油率峰值。两试点出油率均为ZS11高于HZ62,且黄冈试点差异更大。分段收获方式下,随割倒时间推迟,籽粒出油率增加（图5-B）。两试点、两品种出油率均值均为D3处理高于D2、D1处理,分别高11.02%和41.48%。不同后熟时长对籽粒出油率影响显著。D1、D2条件下,随后熟时间延长,籽粒出油率量总体呈先升后降趋势,后熟3—6 d达最大值;D3条件下,随后熟时间延长,出油率呈下降趋势,但处理间差异均未达显著水平。

图5

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图5不同收获方式下油菜籽粒出油率含量变化

Fig. 5Variation of seed’s rate of oil yield ofBrassica napus in different harvest methods

2.4 适宜作业时期2种机械作业方式对籽粒关键指标的影响

综合机械收获关键性状（籽粒千粒重及含水量）,籽粒商品性（籽粒整齐度及叶绿素含量）和加工品质（籽粒出油率）在不同收获方式间的差异,确定了2种收获方式作业的适宜时期。联合收获在生理成熟后8 d左右开始机械作业;分段收获在生理成熟前5 d左右割倒、后熟6—9 d开始捡拾脱粒。在最适作业时间条件下,2种收获方式的籽粒千粒重、含水量、含油量、出油率、籽粒整齐度以及叶绿素含量均无显著差异;分段收获方式下籽粒油酸和亚油酸含量均略高于联合收获方式,其中,两试点ZS11处理间差异性显著（表3）。

Table 3
表3
表3联合收获机械化收获最适点与分段收获最适点比较
Table 3Comparison of the optimal point of combined harvesting and two-stage harvesting

籽粒关键指标 The key traits of rapeseed	地点Site	华油杂62 HZ62			中双11 ZS11
		CK	D3L6	D3L9	CK	D3L6	D3L9
千粒重 1000-grain weight (g)	黄冈HG	3.48a	3.36a	3.38a	3.64b	3.87a	3.83a
	襄阳XY	3.37a	3.34a	3.38a	4.13a	3.85b	3.85b
含油量 Oil content (%)	黄冈HG	41.06a	40.05a	40.59a	48.72a	47.93a	48.30a
	襄阳XY	41.47a	40.63a	41.04a	46.06a	45.50a	45.78a
整齐度 Uniformity	黄冈HG	0.18b	0.20a	0.20a	0.16a	0.14c	0.15b
	襄阳XY	0.17a	0.18a	0.18a	0.15a	0.16a	0.16a
油酸含量 Oleic acid content (%)	黄冈HG	54.14a	57.11a	55.36a	54.15b	57.92a	58.47a
	襄阳XY	55.84a	55.12a	56.35a	56.77b	58.11a	58.80a
亚油酸含量 Linoleic acid content (%)	黄冈HG	18.53b	19.56a	19.59a	13.58b	16.89a	16.17a
	襄阳XY	21.09a	21.38a	21.36a	18.12b	19.39a	19.59a
叶绿含量 Chlorophyll content (mg·kg-1)	黄冈HG	0.44b	3.56a	1.27ab	0.37a	0.31a	0.22a
	襄阳XY	0.41b	1.94a	1.19ab	0.94a	1.49a	1.44a
出油率 Rate of oil yield (%)	黄冈HG	31.65a	28.66a	29.81a	38.02a	38.22a	38.99a
	襄阳XY	34.04a	33.15a	33.66a	38.82a	36.37b	39.02a

不同字母表示P<0.05水平上差异性显著。表中黄冈试点的CK指终花后44 d所取样品;襄阳试点的CK指终花后47 d所取样品
Different letters indicate significant differences at the P<0.05 level. The CK refers to the sample taken 44 days after the final flower in Huanggang; The CK refers to the sample taken 47 days after the flowers in Xiangyang

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3 讨论

欧美等国家（地区）已实现油菜生产机械化,甚至自动化、智能化^[13],而中国油菜生产机械化水平较低且效益不高^[14]。推广油菜机械化收获技术是提高生产效益的必要途径。产量是油菜生产效益的基础,千粒重、含水量以及含油量是机械化收获关键性状;籽粒整齐度和叶绿素含量是重要商品指标;出油率是加工企业的关注点;油酸、亚油酸是消费者关注的重要营养指标。机械收获方式及作业时间对瓜类及辣椒种子产量、质量等关键指标影响显著^[15,16]。本研究针对联合收获和分段收获2种方式,综合考虑收获方式及作业时间对籽粒关键指标的影响,以期为收获方式的选择及适宜参数的确定提供依据。本试验选在湖北省黄冈和襄阳两地开展,两地油菜生育进程差异较大。黄冈地区油菜生育进程快,与长江上游接近;襄阳地区油菜生育进程较慢,与长江下游接近。且本试验选用含油量差异较大的华油杂62与中双11为试验材料。因此,本试验点及试验材料的选择具有较强代表性,基于此得到的联合收获及分段收获适宜作业参数亦有应用价值,可为油菜机械收获提供技术参数。

籽粒发育是油菜籽产量、品质形成的重要环节。油菜籽粒发育分3个阶段,第一阶段籽粒重量较轻,主要成分为淀粉及乙醇等化合物;第二阶段,籽粒重量增加,油脂和蛋白质累积;第三阶段籽粒重量继续增加,但成分不再变化^[17,18],籽粒干重最大时达生理成熟^[19]。本研究中,油菜终花后20 d时油脂大量合成使得籽粒快速填充,籽粒干重及整齐度显著增加,含水量及叶绿素含量快速下降;终花后35 d左右油脂累积结束;终花后38 d左右干物质累积结束,籽粒千粒重最大,达生理成熟期,所需有效积温1 100℃。后熟对提高籽粒产量和品质亦具有重要意义^[20,21]。D1、D2处理在后熟过程中含油量、千粒重及整齐度略增,有后熟效应;但D3处理后熟效应不明显,可能由于终花后33 d左右（D3）,籽粒成熟度高,且植株已处衰老状态,后熟过程中,籽粒含水量及叶绿素含量快速下降,光合能力减弱,导致储存物质合成速率下降^[22]。

籽粒含水量是判断适宜机械作业时期的重要指标。油菜籽粒小,收获时含水量过低会导致损失率较高而影响产量^[23];但含水量偏高,即使籽粒已达生理成熟期,也会因收获时籽粒破碎或脱粒困难导致产量下降^[24]。含水量降至15%左右,方可收获^[8,25]。本试验中,联合收获条件下,黄冈与襄阳试点分别在终花后41—44 d和47 d,均为生理成熟后6—9 d含水量降至适宜。分段收获方式下,D3处理条件下,黄冈试点HZ62与ZS11分别于后熟9和12 d,襄阳试点分别于后熟6和9 d含水量降至15%左右。籽粒含水量降幅与气象因素密切相关^[26,27],但影响不同收获方式下籽粒含水量降幅的气象因子略有差异。温度及大气压高,有利于联合收获方式下籽粒含水量的下降;降雨量小、太阳辐射量高、空气相对湿度低,有利于分段收获后熟过程中籽粒含水量的下降;因此,联合收获可据当地温度、大气压高低预测机械作业时间,分段收获据降雨量、太阳辐射量及空气相对湿度调整捡拾脱粒时间。

叶绿素含量是判断籽粒成熟度的重要指标。籽粒发育过程中较高叶绿素含量有利油脂积累^[28],但成熟收获时叶绿素含量较高则降低籽粒质量、加速油脂氧化劣败^[29]、缩短籽粒寿命^[30]。加拿大将籽粒进行分级：一级、二级及三级籽粒的叶绿素含量分别低于10、43和101 mg·kg^-1[31]。籽粒成熟及后熟过程中叶绿素含量均显著下降,2种收获方式最佳作业时间下籽粒叶绿素含量无显著性差异,均低于10 mg·kg^-1,达到加拿大的一级籽粒标准。叶绿素分解受基因型和环境的影响,本试验中,联合收获条件下叶绿素含量降幅与日均温极显著正相关,与降雨量显著负相关,因此,在日均温较高、降雨量较小的地区采用联合收获可获得低叶绿素含量的优质油菜籽。此外,叶绿素分解受多种内源物质的调控,其中,活性氧（reactive oxygen species,ROS）在叶绿素降解方面发挥着重要作用^[32],叶绿素含量的降低与叶绿素结合蛋白有关^[33],过量的ROS攻击生物大分子,导致叶绿素结合蛋白丧失其功能,叶绿素含量显著降低。分段收获割倒时,植物遭受机械损伤,ROS大量积累^[34,35],叶绿素的降解速率加快。因此,籽粒成熟前期联合收获处理叶绿素降幅显著低于分段收获,联合收获过早收获可能导致绿籽率增加。而籽粒发育后期,由于植株衰老也会导致ROS的积累^[34],进而促进的叶绿素降解。

此外,籽粒发育过程中随着含油量的增加,出油率显著增加,不饱和脂肪酸含量增加,饱和脂肪酸含量下降^[36],油脂产量和品质均显著提高。本试验结果表明分段收获方式下籽粒油酸及亚油酸含量均优于联合收获,且油酸及亚油酸含量累积速率均大于联合收获。油酸由硬脂酸经脱不饱和产生,亚油酸由油酸脱不饱和产生,SAD、FAD₂、FAD₃分别是控制油酸和亚油酸合成及降解的关键酶^[37]。前人研究表明,非生物胁迫条件下,如缺氧、低温以及脱水等可诱导SAD表达量上调,FAD₂表达量下调,油酸含量显著增加^[38,39]。在水稻中亚油酸含量也会发生一定的积累^[40]。本试验中,分段收获在割倒后,由于植株受到外部机械损伤,可能诱导了SAD的表达并下调了FAD₂和FAD₃的表达,从而促进了油酸和亚油酸的累积。

综上,油菜终花后46 d左右,全田角果基本干枯变黄、籽粒含水量及叶绿素含量均快速下降,分别降至15%左右及10 mg·kg^-1以下,可联合收获;终花后33 d左右,主茎角果基本褪绿呈枇杷黄,籽粒干物质累积缓慢,可割倒后熟,后熟过程中籽粒含水量及叶绿素含量快速下降,6—9 d后分别降至15%左右及10 mg·kg^-1以下,可捡拾脱粒。但如遇降雨,籽粒含水量降幅受到明显影响,2种收获方式的适宜作业时期均应适度顺延。在最适条件下,2种收获方式均可获得高产优质油菜籽。2种收获方式下籽粒千粒重及含油量无显著性差异,但分段收获籽粒及油脂品质更佳。本试验为油菜机械收获提供了技术参数及理论依据,但未考虑不同收获方式对机收损失率的影响,后续可开展相关试验,测定不同收获方式对产量的影响。此外,成熟后的干籽粒内含有大量mRNA,后熟过程中多数mRNA丰度降低,蛋白质含量增加^[41],这些变化是否影响油菜籽粒萌发与抗逆性?后熟过程中叶绿素降解较快受哪些物质调控?油脂色泽的差异是否与种皮内花青素等色素含量有关?2种收获方式小分子代谢又有哪些差异等诸多问题还有待进一步探索。

4 结论

终花至收获期间,平均日均温19—22℃、降雨量1.0—3.5 mm,大气压1.45—1.75 kPa条件下联合收获在生理成熟后8 d左右收获,分段收获在生理成熟前5 d左右割倒;平均相对湿度64%—80%、降雨量0.7—3.1 mm、太阳辐射量10—13 MJ·m^-2条件下分段收获后熟6—9 d捡拾脱粒最为适宜。此条件下,籽粒含水量均可降至15%左右、叶绿素含量低于10 mg·kg^-1。且2种收获方式在籽粒千粒重、含油量、油酸、亚油酸、整齐度及出油率方面均无显著差异。但与联合收获相比,分段收获籽粒油酸、亚油酸含量更高,籽粒和油脂品质更佳。

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