不同施氮量、種植密度及留葉數對云煙116產值的影響

張 涵， 何 軼， 喻會平， 郜軍藝， 趙二衛， 陸引罡

(1.貴州大學， 貴陽 550025； 2.貴州省煙草公司畢節市公司， 貴州 畢節 551700)

煙草是我國重要的經濟作物之一，烤煙產值不僅反映其經濟產出，更是煙葉品質的直觀表現之一[1]。烤煙產量和質量受諸多因素影響，如生態、品種、栽培因素以及采收烘烤技術等，其中在栽培因素中，施氮量、種植密度、留葉數是對煙葉產質量影響最大的3個因素[2-3]。氮素是烤煙最重要的營養元素之一，施氮量對煙株的大田生長、煙葉產量及品質都存在顯著影響，施氮量過高或過低均會影響煙葉碳氮代謝強度，從而影響烤煙產質量[4-5]。種植密度主要通過烤煙有效截光葉面積、群體光合效能和田間微氣象等主要因素影響群體與個體的關系，密度過高或過低均會抑制煙葉的光合作用，從而影響產量產值[6-7]。留葉數是影響煙草產量與品質的重要因素之一，留葉數會影響到田間小氣候及煙株營養分配調節，進而影響到煙葉的產量與品質[8-9]。汪代斌等[10]采用三因素三水平無交互正交試驗研究了施氮量、種植密度及留葉數對云煙116生長的影響，結果表明，施氮量為72.75 kg/hm2、種植密度為18 116株/hm2、留葉數為15片時煙葉產值最高。魏光鈺等[11]指出，施氮量、種植密度、留葉數的不同組合會顯著影響烤煙的經濟性狀，以105 kg/hm2的施氮水平+16 680株/hm2的種植密度+20片/株的留葉數處理組合最有利于產量、產值的形成，均價和上等煙比例達到較佳水平。徐敏等[12]研究發現，豫煙10號產值隨著種植密度增加而增加，隨著氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢，隨著單株留葉數的增加呈降低趨勢。說明適宜的配套栽培措施可以充分發揮品種的遺傳潛力，創造更高的經濟價值。其中云煙116作為畢節后備品種，研究其在畢節生態環境條件下的配套栽培技術，對云煙116的推廣以及解決畢節烤煙生產品種單一化問題、提高畢節優質煙葉生產供應能力、提高烤煙種植效益具有重要意義。為此，本實驗采用三因素二次回歸正交旋轉組合設計，研究施氮量、種植密度及留葉數在畢節生態條件下對云煙116產值的影響，以期找出較優的種植模式，為其大面積推廣和措施的制訂提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

供試品種為當地后備品種云煙116。試驗于2020年3月在畢節威寧彝族回族苗族自治縣黑石頭鎮河壩村進行。土壤基本理化性質：全氮1.07 g/kg，堿解氮62.37 mg/kg，有效磷11.85 mg/kg，速效鉀77.71 mg/kg，有機質16.81 g/kg，pH值6.12。

1.2 試驗設計

采用三因素二次回歸正交旋轉組合設計，以施氮量(X1)、移栽密度(X2)和留葉數(X3)為試驗因子，具體編碼值如表1。試驗共23個處理，設3次重復，按隨機區組排列，小區面積為20 m2。于烤煙成熟時進行采收并折算計產，按當地烤煙收購價計算產值。其他管理措施與當地大田管理措施一致。

表1 因素水平編碼

1.3 數據處理

數據經Excel 2003軟件整理后，用DPS 7.05 和Origin軟件進行統計分析(LSD法)和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理的產值及其數學模型

由表2可知，各處理下的產值存在顯著性差異。T 20處理的產值最高(2 752.62元/667 m2)，與T 14、T 15、T 19、T 21、T 22、T 23處理無顯著差異，T 12處理的產值最低(1 740.56元/667 m2)，除T 6、T 9處理外顯著低于其他處理。

表2 二次回歸正交旋轉組合設計

通過建立二次正交旋轉組合函數模型對產值進行擬合，回歸模型如下：

Y=2 653.657 62+154.446 81X1-56.747 17X2+123.143 72X3-203.566 34X12-259.662 97X22-103.222 68X32+12.010 46X1X2-45.410 11X1X3-17.904 49X2X3

(1)

對回歸方程(1)進行檢驗，F2極顯著(F2=19.67>F0.01(9,13)=4.19)，復決定系數R2=0.932。說明所建立的回歸方程是有效的，擬合方程能夠代表栽培模式與產值變化的實際情況，可使用此方程對產值進行分析預測。

在回歸設計中已對各因素處理進行無量綱性編碼，各因子系數已經標準化，故可直接由擬合方程中系數的絕對值大小觀察出各因素的重要程度。由方程(1)中標準偏回歸系數大小可以看出，施氮量、種植密度和留葉數3個因子對產值的影響不同，其中一次項|X1|>|X3|>|X2|，由此可知，施氮量是影響產值的首要因素，其次為留葉數，密度對產值影響最小。所以，確定合理的施氮水平是現階段畢節地區云煙116栽培中獲得較高產值的重點考慮手段。通過二元系數，可以得到3個因素對產值的互作效應影響，分析表明：|X1X3|>|X2X3|>|X1X2|，即施氮量和留葉數的互作效應對產值影響最大，且表現為負效應; 種植密度與留葉數次之，同為負效應; 施氮量和種植密度對產值影響最小，且為正效應。

2.2 單因素效應分析

對回歸方程(1)，采用“降維法”將其中2個變量固定在0水平上，得到另一變量與產值的回歸方程即單因素效應方程：

Y1=2 653.657 62+154.446 81X1-203.566 34X12

(2)

Y2= 2 653.657 62-56.747 17X2-259.662 97X22

(3)

Y3=2 653.657 62+123.143 72X3-103.222 68X32

(4)

利用上述方程可以繪制出施氮量(X1)、種植密度(X2)和留葉數(X3)在不同水平下的產值(Y)變化曲線(圖1)，可對各因素進行單因子效應分析。由圖1可知，在本試驗范圍內，烤煙產值均隨著施氮量、種植密度、留葉數的增加呈先增加后降低的趨勢，表明Yi有極大值。本實驗中，當X1=0.379 4、X2=-0.109 3、X3=0.596 5時，即施氮量、移栽密度、留葉數分別為6.18 kg/667 m2、1 080株/667 m2、20片/株時，產值達到最高，分別為2 682.95元/667 m2、2 656.76元/667 m2、2 690.38元/667 m2。

圖1 單因素不同水平下的產值

2.3 因素間互作效應分析

對回歸方程(1)，用“降維法”將其中1個變量固定在0水平上，得到另外兩個變量與產值的回歸方程即因素互作效應方程，其中Y12表示氮、密度交互效應，Y13表示氮、留葉數交互效應，Y23表示密度、留葉數交互效應：

Y12=2 653.657 62+154.446 81X1-56.747 17X2-203.566 34X12-259.662 97X22+12.010 46X1X2

(5)

Y13=2 653.657 62+154.446 81X1+123.143 72X3-203.566 34X12-103.222 68X32-45.410 11X1X3

(6)

Y23=2 653.657 62-56.747 17X2+123.143 72X3-259.662 97X22-103.222 68X32-17.904 49X2X3

(7)

由回歸模型(5)、(6)、(7) 可得施氮量、種植密度、留葉數之間的交互效應的曲面圖(圖2、圖3、圖4)。可以看出，各產值互作效應圖都呈拋物面型，產值先升高后降低，符合報酬遞減規律。在本實驗條件下，施氮量與種植密度互作最理想值為X1=0.3764，X2=-0.1006，即施氮量為6.18 kg/667 m2，種植密度為1 082株/667 m2，產值達到最大，為2 685.58元/667 m2；施氮量與留葉數互作最理想值為X1=0.320 7，X3=0.526，即施氮量為6.08 kg/667 m2，留葉數為20片/株，產值達最大，為2 710.81元/667 m2；種植密度與留葉數互作最理想值為X2=-0.130 2，X3=0.607 8，即種植密度為1 077株/667 m2，留葉數為20片/株，產值達最大，為2 694.76元/667 m2。

圖2 施氮量與種植密度之間的互作效應

圖3 施氮量與留葉數之間的互作效應

圖4 種植密度與留葉數之間的互作效應

2.4 產值模擬尋優

各因子在[-1.682，1.682]約束區間內，利用DPS進行數學模擬分析尋求最優解可得出，綜合農藝措施組合方案為X1=0.315 9、X2=-0.120 5、X3=0.537 5時，即施氮量為6.08 kg/667 m2、種植密度為1 078株/667 m2、留葉數為20片/株時，能獲得最高產值(2 714.56元/667 m2)。

上述最優解為理論值，在實際生產中實現較為困難，為了使栽培方案能夠大面積推廣，應尋求三因素的范圍值。取步長為1，利用產值回歸方程，可得125(53)套農藝組合方案，取95%置信區間，從模擬的組合方案中篩選出產值≥2 300元/667 m2的施氮量、種植密度、留葉數優化組合方案21套，占全部組合的16.8%，通過產值頻數分析(表3)，該組合在該試驗條件下的高產栽培農藝組合方案為施氮量5.87～6.91 kg/667 m2，移栽密度1 047～1 153株/667 m2，留葉數為19～21片/株。

表3 施氮量、種植密度和留葉數的優化組合頻數分析

3 結論及討論

3.1 單因素對產值的主效應

良種良法配套是發揮新品種遺傳潛力和優良特征特性的根本措施，因為任何品種均具有一定的時效性、區域性和生產適應性，只有在相對時期、相對區域和相對生產條件下，才能發揮品種的最佳潛能[13]。施氮量、密度、留葉數是煙草農業生產中用來協調煙葉質量與經濟產量的有效農藝措施[14]。侯冰清等[15]研究發現，烤煙產量、產值和中上等煙比例均隨密度、施氮量和留葉數增加而呈現出先增加后減小趨勢。單因素效應分析表明，在試驗編碼范圍內，烤煙產值均隨著施氮量、種植密度、留葉數的增加呈先增加后降低的趨勢，這與前人研究結果一致。文德鋒等[16]采用三因素二次飽和D-最優設計對威寧煙區云煙116栽培技術進行研究，結果表明，種植密度對產值影響最大，其次是施氮量，再者為留葉數。但本實驗發現各因素對產值的影響表現為施氮量>留葉數>種植密度。造成這種結果的差異，可能與試驗地土壤肥力的不同有關。因此，針對威寧地區云煙116的配套栽培技術有待進一步的研究。

3.2 雙因素對產值的交互效應

與單因子影響相比，因子互作并非僅僅表現出簡單的加和作用，同時還存在協同促進作用和拮抗作用。雙因素互作效應分析表明，施氮量和留葉數對產值的互作效應影響最大，表現為負效應；其次為種植密度與留葉數次之，同為負效應；施氮量和種植密度對產值影響最小，為正效應。因此，施氮量與留葉數之間的合理優化是提高云煙116產值的首要因素，這對于當地栽培措施具有重要參考意義。

3.3 三因素對產值的交互效應

賀凌霄等[17]利用正交設計研究不同種植密度、施氮量和留葉數對烤煙生長及產質量的影響，結果表明，豫煙6號在豫南種植密度為18 000株/hm2、施氮量為45.0 kg/hm2、留葉數為20片/株時煙株生長發育、主要經濟性狀、化學成分和感官質量方面的綜合表現最優。本實驗結果表明，產值≥2 300元/667 m2的優化栽培措施為施氮量5.87～6.91 kg/667 m2，移栽密度1 047～1 153株/667 m2，留葉數19～21片/株。目前威寧地區云煙116的栽培技術措施與各因素優化栽培技術相比，施氮量和留葉數偏低，密度適中。說明施氮水平與留葉數偏低是限制威寧地區云煙116產值提高的主要因素。因此通過適當提高氮肥用量水平以及留葉數，可以有效提高其產值，為當地煙農增加收益。