不同密度及施肥措施對玉米新品種三峽玉9號產量的影響

張 健 馮云超 余志江 張興端 霍仕平 晏慶九 向振凡 張芳魁

（重慶三峽農業科學院，萬州404155）

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不同密度及施肥措施對玉米新品種三峽玉9號產量的影響

張 健 馮云超 余志江 張興端 霍仕平 晏慶九 向振凡 張芳魁

（重慶三峽農業科學院，萬州404155）

摘要：采用二次回歸正交旋轉組合設計，建立了玉米新品種三峽玉9號高產栽培數學模型，研究了玉米產量與種植密度、氮肥、磷肥、鉀肥、鋅肥5因素的定量關系，解析了各因素對總產量的主效應及互作效應。結果表明，各因素對三峽玉9號產量的影響大小為：施鉀量（X4）>種植密度（X1）>施氮量（X2）>施磷量（X3）>施鋅量（X5），并篩選了每hm2產量8426.92kg以上農藝措施最優組合方案是：密度55404~57192株，施氮肥（尿素）495.96~518.16kg、磷肥（過磷酸鈣）579.90~604.05kg、鉀肥（氧化鉀）103.688~109.425kg和鋅肥（硫酸鋅）2.589~2.834kg。

關鍵詞：玉米；高產栽培；旋轉設計；數學模型

西南玉米帶是我國第三大玉米種植帶，本區地形地貌多樣，生態條件復雜，大多數玉米種植區域土壤瘠薄，目前生產上可供選擇的耐瘠抗旱、豐產性和適應性好的高產優質雜交玉米品種較少，加之在生產上農民習慣種植“稀大窩”，偏施氮肥，不習慣氮、磷、鉀肥配合施用，導致土壤營養元素特別是微量元素失衡，常出現一系列缺素癥狀，影響玉米的生長發育，導致產量不高[1-3]。三峽玉9號是重慶三峽農科院育成的雜交玉米新品種，于2012年和2013年分別通過重慶市和國家審定；2010-2011年參加重慶市區域試驗，平均產量561.2kg/667m2，比對照渝單8號增產10.68%；2011-2012年參加國家西南春玉米品種區域試驗，2年平均產量629.4kg/667m2，比對照增產6.9%。同時參加2012年西南春玉米生產試驗，平均產581.8kg/667m2，比對照渝單8號增產11.1%。三峽玉9號是同期重慶市區試和國家西南區試參試品種中對山區環境條件適應性特強、穩產性表現最好、飼用品質優良的品種。為加速該品種推廣應用步伐，通過開展種植密度和施肥（N、P、K、Zn）等綜合農藝措施對三峽玉9號產量影響的研究，為大面積高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗地概況 供試材料為重慶三峽農業科學院選育的國家審定的玉米新品種三峽玉9號。試驗于2014年4-8月在重慶三峽農業科學院梁平基地（海拔765m）進行，土質為石灰性壤土，有機質含量16.1g/kg、有效氮59.31mg/kg，有效磷46.78mg/kg，有效鉀177.96mg/kg，有效鋅0.52mg/kg。

1.2 試驗設計 試驗采用五元二次回歸正交旋轉組合設計，以種植密度（X1）、施氮量（X2）、施磷量（X3）、施鉀量（X4）和施鋅量（X5）為參試因子，變量設計水平及編碼見表1。隨機排列，4行區，行長4m，小區面積13.6m2，36個小區。4月15日直播，5月2日定苗，每窩2株。各小區單獨施肥，其中氮肥（尿素含純N 46%）按1∶2∶2比例在苗期、拔節期、孕穗期分3次施用；磷肥（過磷酸鈣含P2O512%）作為底肥一次性施用；鉀肥（氯化鉀含K2O 60%）、鋅肥（硫酸鋅，化學純ZnSO4·7H2O）在苗期作追肥一次性施用。8月16日每小區收獲中間2行測產。

表1 試驗因子設計水平及編碼

1.3 數據處理 采用Excel 2003進行數據整理，數據處理及分析采用DPS軟件[2]。

2 結果與分析

2.1 回歸模型建立與分析 試驗方案及試驗結果平均值見表2，按五元二次回歸正交旋轉組合設計的統計方法[1]，得到雜交玉米新品種三峽玉9號產量（Y）與試驗因素（Xi）之間的回歸模型：

對回歸方程進行方差分析結果見表3，F檢驗結果表明失擬性不顯著，回歸關系極顯著，說明二次回歸方程擬合得較好。通過系數顯著性檢驗，在0.1水平上，將不顯著項剔除，得到方程：

對該模型進行方差分析結果見表3，失擬項的F1=0.299F0.05（20，15）=2.33，達到顯著水平，復相關系數R2=0.8009，達到極顯著水平，表明試驗數據與采用的模型擬合較好，回歸模型有效，可以進行深化分析和預測。同時，對各個回歸系數進行了顯著性測驗，顯著水平標注在方程中。

表2 正交旋轉組合試驗結構矩陣及結果

2.2 效應分析

2.2.1 主要因素效應分析 固定其中4個因素為0水平，可以導出另一因素與產量關系的回歸子模型，分別為：

根據偏回歸系數絕對值大小可以直接判明各因素對三峽玉9號產量的影響大小為：施鉀量（X4）>種植密度（X1）>施氮量（X2）>施磷量（X3）>施鋅量（X5）。

對方程進行解析，其中在氮肥[-2，0]、磷肥[-2，0]、鉀肥[-2，0]、密度[-2，0.5]、鋅肥[-2，1]區域內為增函數，隨著密度和施肥量的增加，玉米產量相應提高（圖1）。

表3 試驗結果方差分析

圖1 主效應分析

將不同水平值分別代入上述方程得出其對應的產量值，密度取不同編碼值，對產量的影響很大，并在編碼為0水平產量達到最大值，比編碼-2時產量增加20.72%。這說明在西南山區“稀大窩”的種植習慣是導致玉米單產上不去的主要原因，只有適當增加種植密度才能獲得更多的群體產量。

2.2.2 邊際效應分析 對各回歸子模型求一階導數，可分析各因素的邊際效應。即指某一因素變量每增加一個單位時的產量。

將各因素的不同編碼代入時，得到如下邊際產量效應（表4）。從表4可以看出，當某因素取-2水平時（除該因素外其余因素均取0水平），各因素對產量的影響順次為X1>X4>X3>X2>X5；當某因素取2水平時，各因素對產量的影響順次為X1>X3>X4>X2>X5。

從表4還可以看出，在低水平時，各因素的邊際產量較大，隨著因素水平的增加，邊際產量降低，即表現出報酬遞減的趨勢，其中密度、氮肥、磷肥、鉀肥、鋅肥分別在0.320、1.007、0.375、0.659、0.149水平時邊際產量為0，之后再隨著各因素水平的增加邊際產量為負。

表4 各因素的邊際產量效應

2.2.3 互作效應分析 玉米產量的形成是各因素共同作用的結果，只有進行因素間互作效應的分析，才能較客觀地揭示其內在聯系，為科學地尋求三峽玉9號最佳農藝組合方案提供科學依據。選擇對三峽玉9號產量結果影響顯著的交互項，固定其中3個因素為0水平，導出另2個因素與產量關系的回歸子模型。

根據以上子模型可計算兩因素在不同水平搭配時的產量效應（表5~8）。從表5可知，X1與X3的交互效應的最高點出現在（-2，-1），說明降低密度只有配施低磷量易于獲得高產；而最低點出現在（2，-2），表明高密度低施磷量配合是不行的。同時還可以看出，高密度下各施磷量組合均不能獲得高產。

表5 X1與X3（密度×施磷量）搭配時的產量效應

從表6可見，X4從-2~2水平，產量最高點出現在（1，-1），表明適當增加密度和適中的施鉀量易于增產；產量最低點在（-2，-2），表明低密度和施鉀量均較低易引起減產。同時還可以看出，適中的高密度配合各施鉀量均易獲得高產。

表6 X1與X4（密度×施鉀量）搭配時的產量效應

從表7可以看出，X5從-2~2水平，產量最高點出現在（-2，-2），表明密度越低需要施越低鋅量，易于增產；產量最低點在（2，-2），表明低施鋅量下提高密度反而引起減產。同時還可以看出，低密度配合低施鋅量和高密度配高施鋅量產量才好。

表7 X1與X5（密度×施鋅量）搭配時的產量效應

從表8可知，X5從-2~2水平的產量最高點出現在（2，-1），表明在本試驗中高施氮量條件下，只有減少施鋅肥才獲得高產，但是如果施氮量和施鋅量均較少，則難以獲得高產。

表8 X2與X3（施氮量×施磷量）搭配時的產量效應

2.2.4 技術方案的模擬尋優 采用頻數分析法，利用上述回歸方程，在變量的約束區域-2≤Xi≤2內，各因素均取步長值1進行模擬，在55=3125套組合方案中，每hm2玉米產量在8426.92kg以上的有841套，占26.91%。在P=5%的概率下，各試驗因素的取值頻次及范圍見表9。

表9 玉米產量大于8426.92kg/hm2的單因子水平頻次分析

綜上所述，在本試驗條件下，三峽玉9號以每hm2產量在8426.92kg以上為目標，農藝措施優化方案為：每hm2種植密度55404~57192株，施氮肥（尿素）495.96~518.16kg、過磷酸鈣579.90~604.05kg、鉀肥（KCl）103.688~109.425kg和鋅肥（ZnSO4）2.589~2.834kg等，三峽玉9號可獲得較高的產量。

3 結論

密度、N、P、K、Zn 5種因素均對三峽玉9號產量有影響，回歸方程分別達到極顯著和顯著水平，密度、尿素、過磷酸鈣、KCl、ZnSO4處理范圍每hm2分別為55404~57192株、495.96~518.16kg、579.90~604.05kg、103.688~109.425kg、2.589~2.834kg等，則三峽玉9號有95%概率產量大于8426.92kg/hm2。

參考文獻

[1]徐中儒．農業試驗最優回歸設計．哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1998

[2]張金成，廖和榮．DPS數據處理軟件在畜禽育種統計分析中的應用．畜禽業，2008（2）：17-21

[3]王元生，王榮煥，張華生，等．不同播期對玉米品種京農科728產量及機收子粒相關性狀的影響．中國種業，2015（9）：43-45

[4]趙國臣，李亞峰，郭唏明，等．吉林省西部鹽堿地水稻綜合農藝數學模型及優化方案的研究．吉林農業科學，2002（5）：37-40

[5]李文霞，李凱，呂佳雯，等．不同栽培密度對玉米新品種包玉9號的影響．中國種業，2015（9）：51-52

收稿日期：（2015-10-27）

基金項目：重慶市農業科技成果轉化資金（cstc2013jcsf-nycgzh80006）；重慶市“十二五”攻關項目（cstc2012ggC80006，cstc2012ggC80007）