播期、密度和施氮量對貴農玉188生長及產量的影響

周朝剛，楊學瓊，唐正平

(龍里縣種植業發展中心，貴州 龍里 551200)

1 材料與設計

1.1 試驗材料

供試品種：貴農玉188，該品種為貴州大學于2006年用自交系PH-16作母本，與自交系S 76作父本組配選育而成，2013年通過貴州省農作物品種審定委員會審定(審定編號：黔審玉2013005號)。

1.2 試驗設計

試驗采用三因素二次回歸正交旋轉組合設計，X1為播種期(零水平4月20日，變化間距10 d)；X2為密度(零水平3 500株/667 m2、變化間距500株/667 m2)；X3為施肥量，以純氮計算(零水平20 kg/667 m2，變化間距11.89 kg/667 m2)，共23個小區，每小區面積為20 m2(5 m×4 m)，行長5 m，行距0.8 m，處理間不設置重復，因素水平搭配(見表1、表2)。

表1 試驗因素及水平

表2 三因素二次回歸正交旋轉組合設計方案

1.3 田間管理

試驗于3月10日至9月10日進行，播種前對土地進行1次深翻，播前小型旋耕機旋耕1次，按行長5 m，行寬4 m(小區面積20 m2，5行區)，分別于4月3日、4月10日、4月20日、4月30日、5月6日播種，4月10日、4月20日、4月30日、5月6日、5月12日間苗補苗，結合第一次中耕除草和施肥，確保苗全、苗齊。磷、鉀作基肥于播種前按試驗設計開行一次施入，氮肥分3次施用，苗期肥占35%，穗肥占55%，粒肥占10%。全生育期中耕2次，最后一次中耕結合高培土，9月10日收獲完成，其他管理同一般大田生產。

1.4 調查項目

調查生育期、農藝性狀及收獲后田間測產。

1.4.1生育期調查

播種期：播種當天的日期。

出苗期：每小區幼苗出土高度為2 cm的穴數達50%的日期。

抽穗期：每小區50%以上的植株雄穗頂端露出頂葉的日期。

吐絲期：每小區50%以上的雌穗抽出花絲的日期。

成熟期：全區90%籽粒出現成熟黑層的日期。

生育期：從出苗到成熟的總天數。

表3 貴農玉188主要產量構成性狀

1.4.2農藝性狀調查

株高：乳熟期連續選取小區內生育正常的植株10株，測量由地表到雄穗頂部的高度為株高。

穗位高：植株停止生長后，連續取小區內生育正常的10株，測量由地面到最上部果穗著生節的高度，取平均值。

莖粗：植株停止生長后，連續取小區內生育正常的10株，測量地面第三莖節莖直徑，取平均值。

穗長：測量樣品10個果穗從穗基部到頂端的長度，計算平均值，以cm表示。

穗粗：將樣品的果穗頭尾相間排成一橫行，測量10個果穗并排的寬度，取平均值，以cm表示。

穗行數：10個果穗中部的籽粒行數，取其平均值。

行粒數：10個果穗每行籽粒數，取其平均值。

百粒重：樣品曬干(水分14%)脫粒后，隨機取100粒籽粒稱重，每個樣品重復取樣3次，求平均數，用g表示。

1.4.3小區產量測定

收獲時，先稱量小區果穗鮮重，然后從中取具有代表性的10個果穗作樣品，稱量其鮮重，曬干后用作測量果穗性狀的樣品，待籽粒水分達到14%后，用樣品籽粒干重除以樣品鮮重得到折干率，用小區果穗鮮重乘以折干率即是小區產量。

1.5 數據分析

用Excel電子表格和DPS 7.05數據處理系統進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 產量構成因素對貴農玉188產量的影響

2.1.1單穗穗重

貴農玉188的穗重在170.2～235.7 g之間。在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，穗重最大，為235.7 g；在種植密度為4 000株/667 m2、施氮量為8.11 kg/667 m2、播種期為4月30日時，穗重最小，為170.2 g(表4)。

表4 單穗粒重方差分析

方差分析顯示，方程擬合性較好(F2>F0.01)，X1二次項、X2二次項、X3二次項和X1X3互作效益差異達極顯著水平，而其他因子對單穗籽粒重差異不顯著。

2.1.2穗 長

貴農玉188的穗長在18.2～21.2 cm之間。在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，穗長最大，為21.2 cm；在種植密度為3 000株/667 m2、施氮量為31.89 kg/667 m2、播種期為4月10日時，穗長最小，為18.2 cm(表5)。

表5 穗長方差分析

方差分析表明，F2=3.052 8

2.1.3穗 粗

貴農玉188的穗粗在4.6～5.5 cm之間。在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，穗粗最大為5.5 cm；在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為5月6日時，穗粗最小為4.6 cm(表6)。

表6 穗粗方差分析

方差分析表明，F2=3.522 8

2.1.4禿尖度

貴農玉188的禿尖長在0.3～2.5 cm之間。在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，禿尖最短，為235.7 cm；在種植密度為3 000株/667 m2、施氮量為31.89 kg/667 m2、播種期為4月30日時，禿尖最長，為2.5 cm(表7)。

表7 禿尖度方差分析

方差分析表明，F1=4.479 1>F0.01，F0.01

2.1.5穗行數

貴農玉188的穗行數為15～18行之間。在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，穗行數最多，為18行；在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為5月6日時，穗行數最少，為15行(表8)。

表8 穗行數方差分析

方差分析表明，F2=2.961 0

2.1.6行粒數

貴農玉188的行粒數在36～42粒。在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，行粒數最多，為42粒；在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為5月6日時，行粒數最少，為36粒(表9)。

表9 行粒數方差分析

方差分析表明，F0.05

2.1.7百粒重

貴農玉188的百粒重在33～41 g之間。在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，百粒重最大，為235.7 g；在種植密度為4 000株/667 m2、施氮量為8.11 kg/667 m2、播種期為4月30日時，百粒重最小，為170.2 g(表10)。

方差分析表明，F0.05

貴農玉188在種植密度為3 500株/667 m2、施氮量為20 kg/667 m2、播種期為4月20日時，產量構成因素對產量影響最大(表10)。

表10 百粒重方差分析

2.2 小區產量的回歸方程建立及顯著性檢驗

以小區產量為目標函數，應用二次回歸正交旋轉組合設計的原理，通過DPS 7.05軟件分析，得到小區產量與播期、密度和施肥量3個因素的回歸方程為：

Y=765.789 82+26.127 89X1+24.402 46X2-39.699 85X3-33.389 39X12-74.825 84X22-51.724 67X32+52.730 00X1X2+74.905 00X1X3+8.232 50X2X3

(1)

為了檢驗回歸方程(1)的有效性，分別對方程進行顯著性檢驗和擬合度的檢驗。

顯著性檢驗結果表明：R2=SSR/SSy=0.952 048，F1=1.103 32F0.01(5，8)=6.63，達到極顯著水平，說明所建數學方程與實踐情況擬合得較好，可通過該方程對試驗因素與產量進行效益分析，尋求最優的栽培模式。

對回歸系數進行顯著分析表明，FX1、FX2、FX3、FX12、FX22、FX32、FX1X2、FX1X3、均在不同程度達到顯著或極顯著水平，說明播期，密度，施肥量、播期二次項、密度二次項、施肥量二次項、播期與密度、播期與施肥量交互項對產量有顯著的影響，剔除F<1的回歸項后，回歸方程簡化為：

Y=765.789 82+26.127 89X1+24.402 46X2-39.699 85X3-33.389 39X12-74.825 84X22-51.724 67X32+52.730 00X1X2+74.905 00X1X3

(2)

從回歸方程的二次項系數可以看出：隨著播期推遲，密度、施氮量增加，產量將表現為先增加，達到最高產量后呈減少的變化趨勢。從回歸方程的交互項系數可以看出：播期與密度、播期與施肥量相互作用均為正效應。

2.3 不同試驗因素與產量的效應分析

2.3.1不同因素降維分析

采用降維法，將回歸模型(1)其他因素固定為零水平，可以導出單一試驗因素與產量的關系模型，分別為(3)～(5)：

Y播期=765.789 82+26.127 89X1-33.389 39X12

(3)

Y密度=765.789 82+24.402 46X2-74.825 84X22

(4)

Y施肥量=765.789 82-39.699 85X3-51.724 67X32

(5)

由圖1可見，當播期為0.391 26編碼水平即播種期為4月24日時，播期產量效應達到最大值(770.90 kg/667 m2)；密度水平為0.163 062時達到拋物線頂點，即在密度為3 582株/667 m2時，達到產量的最大值(767.77 kg/667 m2)；施肥量(純氮)水平編碼為-0.383 76即純氮施用量為15 kg/667 m2時，貴農玉188產量達到最大值(773.40 kg/667 m2)。

圖1 貴農玉188產量主因素效應分析

2.3.2不同試驗因素邊際效應分析

對不同試驗因素方程(3)～(5)求一階導數，即得到各單因素邊際效應模型(6)～(8)：

dy 1/X1Y播期=26.127 89-66.778 78X1

(6)

dy 2/X2Y密度=24.402 46-149.651 68X2

(7)

dy 3/X3Y施肥量=-39.699 85-103.449 34X3

(8)

將3個因素的各水平編碼值代入(6)～(8)效應模型中，得到不同編碼水平的邊際產量(表11)。

由表11和圖2可見，在0水平時，不同因素對貴農玉188產量影響大小為：X1、X2、X3，而不同因子增長速率大小則為X2、X3、X1。

表11 不同因素水平的邊際產量

圖2 邊際效應分析

2.3.3互作效應分析

從方差分析中還可看出，各試驗因素之間存在一定的兩兩互作效應。其中，X1X2、X1X3達到極顯著水平，取其中一個因素為零水平時，可獲得X1與X2、X1與X3的互作效應方程：

Y=765.789 82+26.127 89X1+24.402 46X2-33.389 39X12-74.825 84X22+52.73X1X2(9)

Y=765.789 82+26.127 89X1-39.699 85X3-33.389 39X12-51.724 67X32+74.905X1X3(10)

將播期、密度、施肥量各個水平的編碼值分別代入互作效應方程(9)～(10)中，得到播期與密度、播期與施肥量互作效應對貴農玉188產量的影響。由圖3可見，當播期編碼為1，密度編碼為0.5時產量達到最高值(778.39 kg/667 m2)，并且高產維持在一定的范圍內。

圖3 播期與密度互作效應

由圖4可見，兩者處于-0.5水平時，產量達到最高頂點，為772.71 kg/667 m2，并維持在較大的范圍。

圖4 播期與施肥量互作效應

2.4 貴農玉188最佳栽培模式優化

用步長法取步長為1，總計有35=243個組合方案，以產量650 kg/667 m2為高產臨界值，最佳栽培模式為：播期4月19日至4月26日，密度3 484～3 766株/667 m2，施肥量14～23 kg/667 m2。

以產量700 kg/667 m2為高產臨界值，最佳栽培模式為：播期4月17日至4月27日，密度3 451～3 745株/667 m2，施肥量13～23 kg/667 m2。

以產量750 kg/667 m2為高產臨界值，最佳栽培模式為：播期4月16日至5月1日，密度3 548～3 852株/667 m2，施肥量9～24 kg/667 m2。

3 小結與討論

3.1 結 論

通過本研究表明，貴農玉188產量高于750 kg/667 m2相應的農藝措施為：播期4月16日至5月1日，密度3 548～3 852株/667 m2，施肥量9～24 kg/667 m2。

3.2 討 論

許多研究表明[1-4]，應用二次回歸旋轉組合設計建立玉米高產栽培模式，能很好反映實際栽培水平。唐義等[5]對黔單19進行高產栽培表明，各試驗因素對產量影響的程度為密度>氮肥>鉀肥>磷肥；常旭虹等[6]研究表明，播種期的早晚對產量具有重大的影響，同一品種播種期越晚，百粒重下降導致產量降低；由此可見，不同的試驗材料及栽培措施的差異，不同學者之間對于各因子對玉米產量的影響程度也不盡一致，在玉米栽培過程中，還受地域及年間氣候、密度不均、肥力水平差異、病蟲危害等因素的影響，將導致生產水平產量與實踐水平有所偏差，所以在今后的工作中有待進行多年多點研究，使試驗模型更具理論指導意義。