利用二次通用旋转组合设计优化中棉所63高产栽培技术研究

张飞 周晓箭 马雄风 裴小雨 李威 周克海 刘艳改 贺昆仑 杨代刚

摘要：本研究利用二次通用旋转组合设计研究了种植密度、氮肥施用量、钾肥施用量对中棉所63皮棉产量的影响，每个因素都设置五个水平。结果表明：种植密度和氮肥施用量是影响皮棉产量的主要因素，密度为16500～24000株/hm2和氮肥施用量在225.0～337.5kg/hm2时可以使中棉所63获得高产;长江冲积土壤中钾含量充足，钾肥施用量对试验结果无显著影响。

关键词：棉花;种植密度;氮肥施用量;钾肥施用量;皮棉产量

中图分类号：S562.048    文献标识码：A    文章编号：2095-3143（2018）01-0013-07

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2018.01.003

0  引言

中棉所63系中国农业科学院棉花研究所杨代刚团队主持选育，于2007年通过国家审定，目前仍是长江流域的主要栽培棉花品种[1]，2010～2015年连续六年被农业部推荐为农业主导品种，是长江流域棉区推广使用年限最长的强优势杂交棉主导品种之一。为了进一步挖掘中棉所63的增产潜力，作者利用二次通用旋转正交设计，在长江流域棉区试验研究了种植密度和氮肥用量以及钾肥施用量三因素组合对中棉所63皮棉产量的影响，提出了优化中棉所63高产栽培技术方案，供生产上因地制宜选择应用。

1  材料与方法

1.1  试验田概况

试验地点在安徽省望江县杨湾镇杨闸村，位于长江中下游冲积平原，属于亚热湿润季风气候，全年无霜期200～250 d，≥10℃活动积温在4600～5300℃。全年平均降水量在773～1670 mm，夏季降水丰沛，占年降水量的40%～60%。试验田地势平坦，土壤为长江冲积土，土壤速效N含量为 1.05 g/kg ，速效P含量为14.66 mg/kg，速效K含量为423.79 mg/kg，有机质含量 1.75%，pH值为7.02，土壤肥力中等，试验地排灌方便，旱涝保收，常年种植棉花，符合试验田要求。

1.2  试验材料

试验材料为国审品种中棉所63，由中国农业科学院棉花研究所提供。

1.3  试验方法

试验于2011年和2012年两年连续进行，采用三因素五水平通用旋转组合设计，研究种植密度、氮肥施用量、钾肥施用量三因素在不同水平下，对杂交棉中棉所63产量的影响程度[2]。小区面积30 m2，四周设保护行，每小区两厢四行种植，行距1.2 m;营养钵育苗移栽。施肥方法：氮肥分四次追肥施用，分配比例为基肥25%、蕾肥15%、花铃肥50%、桃肥10%。钾肥分基肥、蕾肥两次施用，分配比例为基肥40%，蕾肥60%。磷肥作基肥施用。底肥于盖膜前施下，蕾肥于6月中旬打穴施入，花铃肥在初花期开沟施下，桃肥8月初打穴施下。中耕除草、整枝抹叉、化调、病虫防治等管理同常规。棉花成熟后收获统计皮棉产量（表1）。

1.4  数据处理

数据处理用Excel和DPS进行。

2  结果分析

2.1  回归模型的建立

通过对望江试验点两年的试验数据进行分析，建立了中棉所63强优勢杂交棉种植密度、氮肥施用量、钾肥施用量与皮棉产量的数学回归方程模型[3]。2011年和2012年的回归方程如下。

2011年：Y=147.17526-2.67355X1 + 9.00504 X2-2.51935X3-6.72220X12-5.16324X22-3.92316 X32+3.85000X1X2-0.20000X1X3-2.52500X2X3

2012年：Y=149.57674-8.66528X1+0.87095 X2-3.21500X3-6.40998X12-2.60116X22-1.23707 X32-7.33750X1X2-0.08750X1X3+3.26250 X2X3

经过对该数学模型进行有效性检验（表2），皮棉产量目标回归方程与实际情况拟合良好，能够正确反映中棉所63的种植密度、氮肥施用量、钾肥施用量与皮棉产量之间的正确关系，可以由此做效应分析及预测。

对两年的回归方程进行显著性检验，通过显著性检验之后，将不显著的回归系数从回归方程中剔除，得到新的只含有显著项的回归方程。以下是α=0.05显著水平剔除不显著项后，简化后的回归方程（表3）。

2.2  单因素效应分析

由回归模型可知，对中棉所63皮棉产量造成显著影响的因素主要是栽培密度和氮肥施用量，在望江试验点，2011年造成显著影响的栽培因素为氮肥施用量，2012年造成显著影响的是栽培密度，两年的结果都显示钾肥施用量对中棉所63皮棉产量产生的影响不显著。说明在实际生产中起主要作用的栽培因素为种植密度和氮肥施用量，在该地区土壤中钾含量丰富并且每年补充钾肥，因此对产量形成没有显著效果，这也与实际生产经验一致。

对影响作用显著的两个因素栽培密度和氮肥施用量作单因素分析[4]，即将不做分析的因素置为零水平，得到单一变量与皮棉产量的回归子模型：

2011年：Y=147.17526+9.00504X2-5.16324X2?

2012年：Y=149.57674-8.66528X1-6.40998X1?

两年的结果可以看出（图1），两个主要因素对结果呈现出不同程度的影响，种植密度和氮肥施用量对皮棉产量的影响都呈现出先升高后降低的趋势，2011年在氮肥施用量为225.0～337.5 kg/hm2时皮棉产量达到了最大值，2012年在种植密度为16500～24000株/hm2时皮棉产量达到了最大值，说明中棉所63适合适当稀植;2011年的栽培密度对皮棉产量影响不显著，氮肥施用量影响显著;2012年氮肥施用量对皮棉产量影响不显著，栽培密度影响显著。

2.3  互作效应分析

为了进一步研究各因素互作对皮棉产量产生影响的显著性，对两年的数据进行了相关分析。相关分析结果表明：皮棉产量与栽培密度和氮肥施用量的互作结果存在一定的相关性（表4、表5）。

回归分析结果显示2012年种植密度和氮肥施用量之间存在一定的互作关系。对2012年结果进行了互作效应分析，发现当种植密度一定时，随着氮肥施用量的增加，互作效应逐渐增强;当氮肥施用量一定时，种植密度越小，互作效应越强。当种植密度最小，氮肥施用量最大时，二者的互作效应也达到了最大（表6）。

2.4  回归模型最大值分析

通过对回归模型的分析可知，要使中棉所63在长江中下游特别在望江地区的皮棉产量达到最大，最主要的就是合理调节栽培密度和氮肥施用量。综合两年的试验结果，当栽培密度在16500～24000株/hm2，氮肥施用量为225.0～337.5 kg/hm2时，可使中棉所63的增产潜力得到最大发挥;钾肥施用量对当地种植中棉所63时的皮棉产量没有产生显著影响，这与长江冲积土壤中钾含量丰富并且每年补充钾肥有关。

3  结论与讨论

运用正交旋转回归设计的方法，将单因素研究试验变为综合试验，能够正确的评估各因素同时作用时对结果产生的影响以及各因素间的互作，方法比较简单，但很实用，可以获得较多的信息[5]。

2011年与2012年两年试验结果分析：对产量影响因素不同可能与当年的气候如温度、降雨量等因素有极大的关系，温度高影响授粉导致结实率降低;降雨量大小和时空分布都直接影响肥料利用率和长势，导致结实率变化，年度间影响产量因素的显著性。望江县植棉区是重要的棉花生产基地，属典型的长江中下游亚热湿润季风气候，也是中棉所63的主要种植区域之一，用此方法来模拟研究大田试验，可以得到较为准确的预测结果。对于中棉所63高产、稳产具有积极意义。

本研究中采取的五个水平是由多次前期试验结果和经验总结而得到的结果，能够全面而且比较准确的代表望江地区中棉所63的实际种植状况，中棉所63植株呈塔形，本研究中得出的16500～24000株/hm2种植密度及225.0～337.5 kg/hm2氮肥施用量适宜其在长江中下游地区夺高产，能满足其对温度、光照、湿度、空气流通程度以及肥料的要求，从而能够保证结实率，避免烂铃，实现高产[6]。

本研究两年的结果都显示钾肥施用量对皮棉产量的影响并不显著，这与实际生产经验是一致的，长江冲积土壤中钾含量丰富，加上连年种植棉花过程中的钾肥补充，土壤中的钾就可以满足中棉所63对钾的需求，实际生产中苗期施用一定量钾肥，能促进花芽分化和早熟。

参考文献

[1] 杨代刚，周晓箭，王海风，等. 转基因抗虫杂交棉—中棉所63[J]. 中国棉花，2008，35（1）：20.

[2] 臧士国，张建平，张立峰. 棉花高产栽培综合配套技术的研究[J]. 河北农业大学学报，1989（2）：65-73.

[3] 张庆元. 杂交油菜青杂5号高产栽培模式研究[J]. 安徽农业科学，2009（18）：8415-8416.

[4] 邱财生，龙松华，郭媛，等. 利用二次正交旋转设计优化亚麻栽培技术研究[J]. 中国麻业科学，2014（5）：252-257.

[5] 徐督，任海祥，寧海龙. 栽培密度、施肥量及有效含量对大豆产量的影响[J]. 大豆科技，2013（1）：21-25.

[6] 吴云康，陈德华，袁占坤，等. 江苏省棉花高产优质调控模型研究[J]. 棉花学报，1992（S1）：121-130.