油菜是世界重要油料作物之一。油脂供食用或工业用,茎叶和油粕可作肥料或饲料。栽培的油菜主要包括白菜型油菜、芥菜型油菜、甘蓝型油菜和埃塞俄比亚芥四种,中国主要栽培前三种。
芸薹科(Brassicaceae,原称十字花科Cruciferae)芸薹属(Brassica)中用以采籽榨油的一年生或越年生草本植物的统称。
油菜是世界重要油料作物之一。油脂供食用或工业用,茎叶和油粕可作肥料或饲料。栽培的油菜主要包括白菜型油菜、芥菜型油菜、甘蓝型油菜和埃塞俄比亚芥四种,中国主要栽培前三种。
油菜的栽培历史悠久,中国和印度是世界上栽培油菜最古老的国家。中国在新石器时代的西安半坡原始社会文化遗迹中就发现有距今6000~7000年的炭化菜籽或白菜籽。《太平御览》辑引东汉服虔《通俗文》中有“芸薹谓之胡菜”(今白菜型油菜)之说。宋代苏颂等(1061)编著的《本草图经》中开始采用“油菜”的名称,并对其详加描述。根据出土文物和文献的考证,中国是芥菜型油菜和白菜型油菜的起源地之一。青海、甘肃、新疆、内蒙古等地,是中国最早的油菜栽培地区。
约2000年以前,日本古代的白菜型油菜直接从中国或朝鲜半岛传入。印度东北部的芥菜型油菜由中国引入。在欧洲,白菜型油菜称芜菁油菜,甘蓝型油菜通称瑞典油菜,是栽培最久的两个种,其栽培始于13世纪。中国广泛栽培的甘蓝型油菜于20世纪30年代和50年代分别由日本和欧洲引入。
一般认为白菜型油菜起源于亚洲和欧洲,甘蓝型油菜起源于欧洲,芥菜型油菜起源于亚洲和非洲,埃塞俄比亚芥(B. carinata)起源于非洲。美洲、大洋洲以及其他地区栽培的油菜,都是由这些起源中心引入。
栽培的油菜属芸薹属植物,它们在起源进化上有密切关系。20世纪30年代中期,日本学者在芸薹属植物细胞遗传学方面开展了系统研究,并由旅日韩国学者禹长春(U Nagauara)提出芸薹属植物染色体组亲缘关系的假说,后世称为禹氏三角(The triangle of U)。
位于三角形顶端的三个基本种为芸苔(即白菜型油菜)、黑芥和甘蓝,它们是大约400万年以前产生于自然界的基本物种。在三角形的三个等边上的物种是三个复合种,即甘蓝型油菜、芥菜型油菜和埃塞俄比亚芥(简称埃芥),它们是一至数万年前,由前面三个基本种在不同地区条件下,通过自然种间杂交后形成双二倍体进化而来的多倍体物种。这个假说先后为印度、丹麦、瑞典等国学者通过种间杂交人工合成新的双二倍体,得到实验证实。
世界上广泛栽培的油菜以甘蓝型为主。2010~2015年全世界油菜平均年种植面积3481.92万公顷,总产6663.71万吨,平均单产1.91吨/公顷。主要生产国为中国、加拿大、印度、法国、波兰等。2015年中国油菜收获面积为753万公顷,占世界总面积22.97%,菜籽总产量为1493万吨,占世界总产量的21.89%;加拿大为832.2万公顷(占世界25.37%),总产1837.7万吨(占世界26.94%)。欧洲各国、加拿大、澳大利亚绝大部分是甘蓝型油菜。印度以芥菜型油菜为主,白菜型油菜次之,主产区为北部恒河流域。中国甘蓝型油菜约占90%,白菜型油菜占5%~7%,芥菜型油菜占5%左右。
中国油菜以秦岭为界划分为秋播油菜和春播油菜两大产区。秋播油菜区根据地区不同,种植的品种有冬性品种、半冬性品种和春性品种;按其自然区域又可划分为华北关中、四川盆地、云贵高原、长江中游、长江下游和华南沿海6个亚区。芥菜型油菜广泛分布于云贵高原。长江流域各省现已成为世界上甘蓝型油菜三大集中产区之一,占全国油菜总面积的70%以上。春播油菜区种植的全部为春性品种,主要是甘蓝型油菜。青藏高原高海拔地区以白菜型小油菜为主。中国油菜分布海拔最高的地区是海拔4270米的西藏曲穴。
中国的秋播油菜,通常在秋季播种,次年初夏成熟。一般甘蓝型半冬性品种生育期较长,为170~240天,芥菜型160~210天,白菜型150~200天。春播油菜一般4~5月播种,8~9月收获,生育期90~150天(白菜型小油菜90~110天,甘蓝型油菜110~150天)。
不同的油菜品种对温度和光周期的感应不同。冬性油菜一般在播种后需经过一个低温阶段,至次年才能现蕾、开花、结实。原产高纬度地区的冬性品种对低温要求较严格,需在0~5℃的低温下经20~40天才能通过春化,否则不能现蕾开花。半冬性品种对低温要求不严格,在3~15℃时经过20~30天即可。春性品种如泸州5号,不需要通过低温春化。不同油菜品种对光周期的感应也不同。欧洲和加拿大春油菜品种对长日照较敏感,中国和日本冬油菜品种对长日照不大敏感。
种子发芽的起点温度为3℃,15~20℃时3~5天出苗。适宜土壤水分为最大持水量的60%左右,种子吸水达种子干重的60%时才能发芽。出苗时以自养生长为主。
秋播油菜苗期较长,占全生育期的一半以上。通常以花芽开始分化为界,将苗期又分为苗前期和苗后期。苗前期以营养生长为主,根系扩展,主茎节和叶片不断分化,但节间并不伸长。花芽分化后,主茎节数和主茎叶片数的分化随之停止。苗前期伸展出的叶片为长柄叶,长柄叶不仅直接影响幼苗根系生长,对后期的花芽分化数、单株角果数、每果种子粒数以及千粒重也有很大影响。苗后期仍以营养生长为主,但开始了生殖生长-花芽分化。油菜为无限花序,一个花序可以分化出几十甚至一二百个花蕾,先从主花序开始分化,接着分枝花序由上至下进行分化;在同一个花序上的花蕾分化顺序是由下而上进行的。
苗期生长适宜气温为10~20℃,低于3℃时地上部分即停止生长,-5~-8℃时会发生不同程度的冻害。
营养生长与生殖生长并进阶段。此时根系干重继续增加,活力较强。主茎迅速伸长和增粗,叶面积迅速扩大。花芽数量虽然增长很快,但大部分为无效花芽(苗期分化的花芽一般为有效花芽)。这时的需水量比苗期要多。气温以10℃以上并平稳上升为宜。
油菜进入以生殖生长为主的阶段。花序迅速伸长,盛花期株高和叶面积达最大值。开花期的适宜温度为14~18℃,12~25℃之间均能正常开花,30℃以上虽然开花,但结实不良;10℃以下开花数量显著减少,5℃以下开花极少;0℃或0℃以下花蕾大量脱落,出现分段结实现象。开花期适宜的空气相对湿度为70%~80%。油菜花期(初花-终花)一般为25~35天。
角果逐步发育,角果长度比宽度增长快,角果皮取代叶片成为主要的光合器官。种子形成、发育至成熟,干物质和油分逐渐累积。种子油分随着角果干重的增加而逐步积累。随着种子油分的累积,含糖量相对减少,淀粉含量下降,成熟时几乎已无淀粉存在。终花到成熟,一般需30天左右。
中国长江流域以南各省的冬播油菜以水稻田为主,其他地区多为旱地种植。移栽的冬播油菜一般在9月中下旬播种,每亩苗床播量0.4~0.5千克,适时间苗、追肥、治虫,有利培植根系发达的矮壮苗。苗龄30~45天后移植大田,每亩1万~3万株。直播的油菜一般在9月底10月中播种,每亩播量0.15~0.25千克,于1~2片真叶时间苗,4~5片真叶时定苗,每亩2万~4万株。结合中耕进行除草追肥,培育壮苗。中国春油菜区一般在4月上旬至下旬播种,每亩密度3万~6万株,因苗期很短(一般30~40天),适时早播可提高产量。在2500米以上高海拔地区,多为白菜型小油菜,因株型较小,播种密度可高达每亩30万~50万株。
油菜需肥较多,要求施足底肥,苗期适时适量追肥,现薹抽薹期需要较多氮肥,一般要占总吸收量的1/3~1/2。幼苗3~5片真叶以前是磷素营养的临界期,磷的利用效率最高,磷肥宜做基肥。钾肥在全生育期都可吸收利用,能促进生长,增加分枝,增强耐寒、抗病和抗倒伏能力,并能促使早熟,提高含油量。氮、磷、钾配合使用的合理比例为1∶0.35∶0.95。
油菜对硼很敏感,在土壤严重缺硼(土壤水溶性硼含量在0.00003%以下)时,苗期可导致死苗,薹期可使提早脱叶,抽薹延缓,株型矮化,花蕾干枯或脱落,开花延缓或不能正常开花,角果停止发育或呈畸形,胚珠不能发育成正常种子,表现出“返花”和“花而不实”的缺硼症状。施用硼肥可以有效防治油菜缺硼,其方法根据油菜缺硼程度来选择。在中度或严重缺硼土壤,每亩以0.5~0.75千克硼肥作基肥施用。在轻度或潜在性缺硼土壤,在苗期和苔期喷施硼肥,浓度为0.2%水溶液,即可达到防治的目的。越冬前是秋播油菜区的重要田间管理时期,要抓紧中耕、除草、追肥,加强灌溉,培育壮苗越冬,冬壮春发是取得高产的主要途径。
主要病害有病毒病、菌核病、霜霉病、黑胫病,根肿病。采用3年以上轮作,合理灌溉,种子检疫,施用药剂等综合措施防治。根肿病是土传病害,由于机械化跨区作业,导致该病发展很快;截至2017年,已育成的抗根肿病品种处于示范推广中。常见的害虫有蚜虫、黄条跳甲、菜蛾、菜螟、菜潜叶蝇,可在产卵期喷洒药剂及毒饵诱杀成虫抑制虫蛹羽化。
角果果皮现黄色时进行人工收获,一般先割倒铺开,短期晾晒后脱粒或捆扎堆5~7天后摊晒脱粒。机械收获有两段收获和一次收获。两段收获是在油菜八成熟时采用割晒机,割倒铺晒6~7天后再用联合脱粒机脱粒;一次收获是在油菜充分成熟后,采用联合收割机一次割倒和脱粒。种子经太阳或干燥机充分干燥后(水分降到7%~9%)入库贮藏。
油菜育种的传统目标为提高产量、含油量和增强耐寒性、抗病性能。20世纪中期以来,为改进菜油和油粕的品质而开展品质育种。在菜籽油所含的各种脂肪酸中,油酸和亚油酸对人体有益,并与芥酸的含量呈负相关,无芥酸或低芥酸的品种含油酸和亚油酸成分高。另外,一般油菜品种菜籽榨油后的油饼虽含蛋白质40%左右,营养价值与大豆油饼相近,但因含有硫代葡萄糖苷120~150微克/克(饼),遇水在芥子酶的催化下,裂解为异硫氰酸盐、唑烷硫酮和腈等有毒物质。如用未经处理的菜籽饼饲养家禽,可导致家禽甲状腺肿大、生理紊乱,甚至中毒死亡。
自20世纪50年代后期,加拿大先后育成无芥酸的自交系。1964年育成世界上第一个低芥酸品种Oro,芥酸从44%左右下降到0.2%~0.5%,油酸和亚油酸分别提高到50%以上和20%以上。1973年,又育成第一个甘蓝型低芥酸、低硫代葡萄糖苷品种Tower,加拿大将双低油菜统称为Canola。此后不少国家利用加拿大的Oro、Tower资源相继育成双低品种,这是油菜育种史上的重大突破。中国从20世纪70年代开始进行低芥酸、低硫代葡萄糖苷油菜的选育研究,80年代以后育成一批单、双低品种。1972年,华中农业大学发现第一个有实用价值的油菜波里马细胞质雄性不育(Pol CMS),80年代后期,各国育成第一批Pol CMS双低杂交种,90年代以后,萝卜细胞质雄性不育(Ogu cms)、转基因雄性不育双低杂种和隐性核不育杂种等相继投入生产。在世界范围内油菜品种经历了双高(高芥酸、高硫苷)品种→双低(低芥酸、低硫苷)品种→双低杂交种的发展,油菜品种在产量和品质上都得到显著改良。随着近红外检测技术的应用,提高含油量的育种进展很快,中国油菜品种含油量由一般的40%左右已提升达45%,有的育种材料的含油量已超过55%(干基)。
油菜籽含油率约占种子干重的30%~50%,精炼后的菜籽油是良好的食用油,含有丰富的脂肪酸和多种维生素。低芥酸油菜品种油酸含量仅次于橄榄油,是优质的食用植物油。2010年前后,国内外已育成的一批高油酸、低芥酸、低亚麻酸的(HOLL)油菜品种,油酸含量超过75%,品质与橄榄油相当。特高芥酸含量的品种,芥酸含量50%~55%的菜籽油可作为铸钢工业的润滑油。一般菜籽油在机械、橡胶、化工、油漆、纺织、制皂和医药工业上有广泛用途,欧洲一些国家还将菜籽油加工制成生物柴油,成为开动拖拉机、汽车、船舶等的可再生能源。榨油后的油粕,为重要的有机肥料和畜、禽、鱼的精饲料。油菜根系分泌的有机酸,可溶解土壤中难以溶解的磷,提高磷的有效性。根、茎、叶以及花和果壳等含有丰富的氮、磷、钾,生长阶段脱落的叶、花以及收获后残根和秸秆还田,可显著提高土壤肥力,改善土壤结构。油菜花器多,花期长,具有蜜腺,还是一种良好的蜜源植物和景观植物。2000年以来,各地生态旅游业发展很快,油菜花成为观赏旅游的重要项目。中国北方利用秋闲地(7~8月小麦收获后至严冬前的2~3个月的空闲耕地)、南方利用冬闲田(秋收后)发展饲料(绿肥)油菜,具有不影响粮食生产、产量高、品质好、有利于解决冬春青饲料短缺问题,正在大面积推广中。
油菜籽经烘炒、碾细和蒸制制成圆饼后,在榨机中榨出橙黄色、不透明、有菜腥味的毛油,经精炼、过滤澄清后,成为食用菜籽油。精炼后的低芥酸菜籽油淡黄色,透明无腥味,品质优良。经机械压榨后的油饼,尚含油脂10%左右,如先用机械粗榨,再用正己烷浸提,油粕中残留的油分可降至1%~3%。