中国油菜优势产区产量提升潜力及途径研究

China is one of the main canola production countries, producing ~20% of the canola seed in the world. However, canola seed yield in China is variable, averaging below 2 t per hectare, and also stagnating in recent decade. It remains unclear how the yield potential and yield gap of canola change, and what management and breeding strategies can increase canola yield and stability, across the main production regions of China. We aim to use field experimental data, county-level statistical yield data, and farm survey data, combined with simulation modelling with APSIM-Canola model, to quantify the yield potential of dominant canola cultivars under optimal management conditions, analyse the yield gap under the current farmer’s management practices, and identify potential management options and breeding strategies to increase canola yield under future climate conditions. The research results will provide scientific guidance for raising canola yield across the main canola regions in China.

中国是世界油菜生产大国，年均总产量约占世界总产的20%，而油菜单产每公顷不足2t且年际波动较大，特别是近二十年来，油菜平均单产未见提高。然而当前区域尺度上中国油菜产量的提升潜力和提升途径尚不明确。本研究拟选取中国油菜优势产区为研究对象，利用县级产量统计数据结合农业生产系统模型(APSIM-Canola)模拟结果，定量当前农户栽培管理水平下的油菜潜在产量与实际产量的差异；分析优势产区高产记录和农业推广站高产田配套栽培管理信息，利用APISM-Canola模型定量分析栽培管理水平改进对油菜产量的提升潜力，进而明确不同优势产区油菜产量的提高途径；利用气候情景数据结合APSIM-Canola模型分析未来气候条件下，通过品种改良和栽培管理技术改进油菜产量可提升的空间。研究结果将为我国区域尺度上提升油菜产量提供科学依据。

油菜生产对于保证我国食用油供给安全至关重要，准确评估我国油菜优势产区油菜生产潜力的分布特征，潜在产量与实际产量的产量差异分布特征，明确不同区域油菜产量的提升潜力和提升途径，可以科学指导和推广油菜生产，提高油菜总产量。本研究选取中国油菜优势产区为研究对象，开展县级尺度油菜产量和种植面积数据搜集工作，完成油菜优势产区当前实际产量和种植面积的分布特征分析。通过文献检索和调研工作获取代表站点的详细油菜生长发育资料，完成了多种油菜机理模型的比较工作，选取APSIM-Canola模型建立油菜优势产区农业生产系统分析平台，明确代表站点潜在产量和实际产量的差异，定量分析通过优化品种和改良栽培措施提升产量的可行性。利用机器学习技术建立油菜优势产区的油菜产量潜力预测模型。研究表明当前品种和管理条件下，北方旱作农区、长江上游地区灌溉地区和长江中下游地区的雨养地区的代表站点油菜潜在产量分别是1.1 t/ha、6.4 t/ha和4.8 t/ha，与近五年平均的县级统计产量的产量差分别是0.4 t/ha，4.3 t/ha和3.0 t/ha。通过播期调整，品种选育等可使油菜潜在产量增加10%-30%。长江流域作为我国油菜主产区，冬油菜潜在产量分布大致呈西南低，东北高的模式，平均产量潜力变化范围在1000 kg/ha到4000 kg/ha之间。据此在长江流域的油菜潜在产量高值区，如江苏，安徽，湖北，重庆大部分地区和江西，湖南，贵州北部地区，应重点推广冬油菜的种植，充分利用这些地区的冬季闲田，提高油菜产量。而在江西，湖南大部分地区及安徽和湖北北部等油菜产量差较高的地区，应进一步开展油菜种植技术的推广，提高油菜的实际产量。而在产量差较低的地区应考虑如果通过选育适宜的高产品种，进一步提升产量潜力。