基于正交试验的油菜新品种佳油JS-1栽培措施优化方案研究
2017-09-16许明超王艳惠陈兴凡苏晓兰
许明超，王艳惠，陈兴凡，陆 鸿，苏晓兰
(四川省乐山市农业科学研究院，四川 乐山 614000)
基于正交试验的油菜新品种佳油JS-1栽培措施优化方案研究
许明超，王艳惠*，陈兴凡，陆 鸿，苏晓兰
(四川省乐山市农业科学研究院，四川 乐山 614000)
油菜品种佳油JS-1是以适应机械化种植为目的选育的新品种，高产和适宜机械化收获为是其主要栽培要求。本研究以佳油JS-1为材料，以油菜株高和油菜籽产量作为考察指标，以播期、氮肥施用量、密度为考察因素运用正交设计的方法安排试验，对试验结果运用直观分析和方差分析的方法，找出高产和适宜机收的最优水平组合。试验结果表明：产量最高的最优组合为第3号处理A1B3C3或第7号处理A2B3C4，矮杆栽培的最优组合为第7号处理A2B3C4。综合高产和矮杆的要求，第7号处理A2B3C4，即播期9月29日，氮肥施用量15kg/667m2，用种量250g/667m2，可作为佳油JS-1的最优栽培方案。
正交试验；佳油JS-1；栽培；优化
正交设计是利用正交表安排多因素试验、分析试验结果的一种设计方法，它根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验[1]。它的特点是能够有效缩减实验次数，找出实验各因素水平的最佳水平组合，探究各因素和各因素水平间的重要程度，了解各因素间的交互作用[2]。正交设计在工农业研究及生产中已广泛应用[3-5]。
油菜品种JS-1是一个以适应机械化种植为目标选育的新品种，高产和适宜机械化收获为其主要栽培要求。本研究以品种JS-1为材料，以油菜株高和油菜籽产量作为考察指标，以播期、氮肥施用量、密度为考察因素，每个因素4个水平，运用正交设计的方法安排试验，对获得的试验结果，运用直观分析和方差分析的方法，找出高产和适宜机收的最优水平组合，得到品种JS-1的最佳栽培方案，为佳油JS-1的生产推广提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
油菜新品种佳油JS-1。
1.2 试验设计
1.2.1 确定因素水平 试验用地前作为水稻，四周无荫蔽，无人畜危害。播期在9月26日至10月12日之间，每隔7d为一个水平，分别为9月22日、9月29日、10月6日、10月13日；密度为10000株/667m2(用种量100g/667m2)～25000株/667m2(用种量250g/667m2)之间，每隔5000株(50g)为一个水平，分别为10000株/667m2(用种量100g/667m2)、15000株/667m2(用种量150g/667m2)、20000株/667m2(用种量200g/667m2)、25000株/667m2(用种量250g/667m2)；氮肥施用量为10kg/667m2～12.5kg/667m2，每隔0.25kg为一个水平，分别10kg/667m2、12.5kg/667m2、15kg/667m2、17.5kg/667m2。
表1 正交试验表
表2 播种及施肥方案表
1.2.2 正交表的选取 本试验为3因素4水平试验，故采用L16(45)正交表(正交表设计如表1)。
1.2 试验实施
设置3个重复，共48个小区，每个小区20m2。根据实际播种面积，播种时每个小区撒施0.2kg可富复合肥作为底肥，按比例折算播种量和氮肥施用量(具体播种方案设计如表2)。
1.4 田间管理及记录
播种后，适时进行田间管理，及时防治虫害、草害。在成熟期考察每个处理的株高，收获后分小区称产。
2 试验结果与分析
2.1 产量分析
2.1.1 直观分析 由表3可看出，3个因素的极差表现为氮肥施用量B>密度C>播期A，说明3种因素对JS-1产量影响大小依次为：氮肥施用量B>密度C>播期A。从各因素不同水平间的差异来看，不同播期下产量的大小为A1(9月22日)>A4(10月13日)>A2(9月29日)>A3(10月6日)；不同氮肥施用量下产量的大小为B3(15kg/667m2)>B4(17.5kg/667m2)=B1(10kg/667m2)>B2(12.5kg/667m2)；不同播种量(密度)下产量的大小为C3(200g/667m2)>C4(250g/667m2)>C1(100g/667m2)>C2(150g/667m2)。说明各因素的水平差异会对JS-1的油菜籽产量造成影响。
表3 正交试验方案及产量结果计算表
从各处理间的比较来看，小区平均差量达到5kg以上的是处理3A1B3C3和处理7A2B3C4，分别为5.25kg和5.08kg，折合成单产分别为175.01kg/667m2和169.34kg/667m2；小区平均产量最低的为6号处理A2B2C1，为4.3kg，折合单产为143.34kg/667m2。产量最高的处理3与产量最低处理6之间相差32kg/667m2，处理7与处理6之间相差26kg/667m2，说明各因素不同水平的不同组合对JS-1的油菜籽产量有较大影响。
2.1.2 方差分析 由表4可知，本试验中，模型误差均方MSe1与试验误差均方MSe2差异的显著性检验结果为F=MSe1/MSe2=5.16**，P<0.01，MSe1与MSe2极显著，表明本研究中的3个因素播期A、氮肥施用量B和密度C之间存在极显著的交互作用，因此在应以试验误差均方MSe2进行F检验与多重比较。
如表4所示，区组间差异显著性检验结果为：F=MSR/MSe2=0.23 表4 方差分析表及F检验 2.1.3 多重比较 本试验中，模型误差均方MSe1与试验误差均方MSe2差异极显著，说明本试验中3个因素间存在交互作用，因此直接进行处理间的多种比较，比较结果如表5。 由表5可知，平均产量最高的为第3号处理A1B3C3，平均产量最低的为第6号处理A2B2C1。第3号处理与第7号处理平均产量差异不显著外，与其他处理平均产量差异显著或极显著；第7号处理与第3号处理、第1号处理平均产量差异不显著，与其他处理平均产量差异显著或极显著。因此从处理间的多重比较可知，本试验中产量高产的最优组合为第3号处理A1B3C3(或第7号处理A2B3C4)。 表5 各处理平均数间的多重比较(LSD法) 2.1.4 小结 本试验通过正交试验研究了播期、氮肥施用量、密度对机收品种JS-1产量的影响，分析结果表明，播期对油菜籽产量影响不显著，密度对油菜籽产量有显著影响，氮肥施用量对油菜籽产量有极显著影响，3个因素对产量影响的大小顺序依次为：氮肥施用量>密度>播期。播期对油菜籽产量无显著影响，表明JS-1在9月22日至10月13日这一时期内播种对产量影响较小，就产量而言，9月22日至10月13日这期间均是适宜播期，试验中不同播期水平下，平均产量依次为A1>A4>A2>A3；氮肥施用量对油菜籽产量的影响极显著，在不同氮肥施用水平下，平均产量依次为B3>B4=B1>B2；密度对油菜籽产量有显著影响，在不同的密度水平下，平均产量依次为C3>C4>C1>C2。从各因素的最优水平来看，获得高产的最优组合为A1B3C3，为本次试验的第2号处理，与多重比较的析结果一致。在多重比较结果表明，第7号处理也可作为获得高产的优势组合。因此，本研究分析结果表明，获得高产的最优组合为A1B3C3，即播期9月22日，氮肥施用量15kg/667m2，用种量200g/667m2(或A2B3C4，播期9月29日，氮肥施用量15kg/667m2，用种量250g/667m2)。 2.2 株高分析 2.2.1 直观分析 由表6可看出，3个因素对株高影响的极差表现为播期A>氮肥施用量B>密度C，说明3个因素对JS-1株高的影响大小依次为播期A>氮肥施用量B>密度C。从各因素不同水平的差异来看，不同播期下株高的大小为A4(10月13日)>A3(10月6日)>A1(9月22日)>A2(9月29日)；不同氮肥施用水平下株高的大小为B2(12.5kg/667m2)>B4(17.5kg/667m2)>B3(15kg/667m2)>B1(10kg/667m2)；不同播种量(密度)下株高的大小为C1(100g/667m2)>C2(150g/667m2)>C3(200g/667m2)>C4(250g/667m2)。说明各因素的水平差异会对JS-1的株高产生影响。 表6 正交试验方案及株高结果计算表 从各处理间的比较来看，平均株高最高的处理为12号处理A3B4C2，为169.33cm，平均株高最低的为第5号处理A2B1C2，为151.20cm。株高最高的12号处理与株高最低的5号处理间株高相差18.13cm，表明各因素不同水平的不同组合对JS-1的株高有较大影响。 2.2.2 方差分析表及F检验 由表7所示，在本试验中，模型误差均方MSe1与试验误差均方MSe2差异的显著性检验结果为F=MSe1/MSe2=2.04，P>0.05，MSe1与MSe2差异不显著，表明3各因素播期A、氮肥施用量B和密度C之间交互作用不显著，所以将试验误差均方和与自由度分别合并，计算合并误差均方，进行F检验与多重比较。 如表7所示，区组间差异显著性检验结果为F=MSR/MSe2=1.47 表7 方差分析表及F检验 2.2.3 多重比较 本试验中，模型误差均方MSe1与试验误差均方MSe2差异不显著，说明在对株高的影响上，因素间交互作用不显著，因而进行各因素水平间的多重比较，从各因素水平间的多重比较中选出各因素的最优水平相组合(A、B、C因素各水平均数的多重比较结果如表8～10)。 多重结果比较表明，A因素除1水平与2水平、3水平与4水平平均株高间差异不显著外，其余各水平平均株高差异极显著(表8)；B因素2水平与1水平平均株高间差异极显著，2水平与3水平、4水平与1水平平均株高间差异显著，2水平与3水平、4水平与3水平、2水平与4水平平均株高间差异不显著(表9)；C因素除1水平与4水平间差异显著外，其余各水平间差异不显著(表10)。为适应机械收获，株高应以矮秆为宜，因此各因素的最优水平分别为A2、B1、C4。 表8 A因素各水平平均数的多重比较表(SSR法) 表9 B因素各水平平均数的多重比较表(SSR法) 表10 C因素各水平平均数的多重比较表(SSR法) 表11 SSR值与LSR值表 2.2.4 小结 本试验通过正交试验研究了播期、氮肥施用量、密度对JS-1株高的影响，分析结果表明，播期对油菜株高的影响极显著，不同水平下株高的高低顺序为：A4(10月13日)>A3(10月6日)>A1(9月22日)>A2(9月29日)；氮肥施用量有极显著影响，不同的氮肥施用水平下株高的高低顺序为：B2(12.5kg/667m2)>B4(17.5kg/667m2)>B3(15kg/667m2)>B1(10kg/667m2)；密度对油菜株高有极显著影响，不同的密度水平下株高的高低顺序为：C1(100g/667m2)>C2(150g/667m2)>C3(200g/667m2)>C4(250g/667m2)。从不同密度水平下株高的变化趋势可以大致看出，随着播种的用种量增加，密度增大，植株的株高呈下降趋势；3个因素对产量影响的大小顺序为：播期>氮肥施用量>密度。JS-1是机收品种，在栽培中，适宜机械化收获是重要目标之一，株高应以矮秆为宜，因此选出各因素中株高最低的水平组成的最优组合为A2B1C4。在本次正交试验处理中未包含A2B1C4，在B因素的水平间差异比较中1水平B1与3水平B3差异不显著，与组合A2B1C4最相近的组合为第7号处理A2B3C4，第7号处理的平均株高仅为155.67cm，因此A2B3C4可作为JS-1矮秆栽培的最优组合。 佳油JS-1是机收品种，高产和适宜机械化收获是栽培的两个重要目标。本试验结果表明，产量最高的最优组合为第3号处理A1B3C3或第7号处理A2B3C4，矮秆栽培的最优组合为第7号处理A2B3C4。综合高产和矮秆的要求，第7号处理A2B3C4，即播期9月29日，氮肥施用量15kg/667m2，用种量250g/667m2，可作为佳油JS-1的最优栽培方案。 [1]明道绪.田间试验与统计分析[M].北京：科学出版社,2008：241. [2]宋炜.不同播期、农药、品种对油菜根肿病的综合效应[D].合肥：安徽农业大学，2014. [3]艾鹏飞，武玉芬.小麦SRAP—PCR体系的正交设计优化[J]．安徽农业科学，2011，39(17)：10121-10123． [4]李达龙．正交设计在水稻机插高产栽培种的应用[J]．吉林农业，2011，6：82-83． [5]田恩梅.浅析不同播种方式对油菜作物的影响[J]，青海农林科技，2005(03)：5860． 2017-06-19 突破性油料育种材料与方法创新；四川油菜创新团队；油菜机收杂交种的选育及产业化开发项目。 许明超(1989-)，男，四川中江人，硕士，助理农艺师，主要从事油菜育种及栽培工作。E-mail：1048515670@qq.com。*为通讯作者。
3 结论
