播期、密度和施氮量对贵农玉188生长及产量的影响

周朝刚，杨学琼，唐正平

(龙里县种植业发展中心，贵州 龙里 551200)

1 材料与设计

1.1 试验材料

供试品种：贵农玉188，该品种为贵州大学于2006年用自交系PH-16作母本，与自交系S 76作父本组配选育而成，2013年通过贵州省农作物品种审定委员会审定(审定编号：黔审玉2013005号)。

1.2 试验设计

试验采用三因素二次回归正交旋转组合设计，X1为播种期(零水平4月20日，变化间距10 d)；X2为密度(零水平3 500株/667 m2、变化间距500株/667 m2)；X3为施肥量，以纯氮计算(零水平20 kg/667 m2，变化间距11.89 kg/667 m2)，共23个小区，每小区面积为20 m2(5 m×4 m)，行长5 m，行距0.8 m，处理间不设置重复，因素水平搭配(见表1、表2)。

表1 试验因素及水平

表2 三因素二次回归正交旋转组合设计方案

1.3 田间管理

试验于3月10日至9月10日进行，播种前对土地进行1次深翻，播前小型旋耕机旋耕1次，按行长5 m，行宽4 m(小区面积20 m2，5行区)，分别于4月3日、4月10日、4月20日、4月30日、5月6日播种，4月10日、4月20日、4月30日、5月6日、5月12日间苗补苗，结合第一次中耕除草和施肥，确保苗全、苗齐。磷、钾作基肥于播种前按试验设计开行一次施入，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，最后一次中耕结合高培土，9月10日收获完成，其他管理同一般大田生产。

1.4 调查项目

调查生育期、农艺性状及收获后田间测产。

1.4.1生育期调查

播种期：播种当天的日期。

出苗期：每小区幼苗出土高度为2 cm的穴数达50%的日期。

抽穗期：每小区50%以上的植株雄穗顶端露出顶叶的日期。

吐丝期：每小区50%以上的雌穗抽出花丝的日期。

成熟期：全区90%籽粒出现成熟黑层的日期。

生育期：从出苗到成熟的总天数。

表3 贵农玉188主要产量构成性状

1.4.2农艺性状调查

株高：乳熟期连续选取小区内生育正常的植株10株，测量由地表到雄穗顶部的高度为株高。

穗位高：植株停止生长后，连续取小区内生育正常的10株，测量由地面到最上部果穗着生节的高度，取平均值。

茎粗：植株停止生长后，连续取小区内生育正常的10株，测量地面第三茎节茎直径，取平均值。

穗长：测量样品10个果穗从穗基部到顶端的长度，计算平均值，以cm表示。

穗粗：将样品的果穗头尾相间排成一横行，测量10个果穗并排的宽度，取平均值，以cm表示。

穗行数：10个果穗中部的籽粒行数，取其平均值。

行粒数：10个果穗每行籽粒数，取其平均值。

百粒重：样品晒干(水分14%)脱粒后，随机取100粒籽粒称重，每个样品重复取样3次，求平均数，用g表示。

1.4.3小区产量测定

收获时，先称量小区果穗鲜重，然后从中取具有代表性的10个果穗作样品，称量其鲜重，晒干后用作测量果穗性状的样品，待籽粒水分达到14%后，用样品籽粒干重除以样品鲜重得到折干率，用小区果穗鲜重乘以折干率即是小区产量。

1.5 数据分析

用Excel电子表格和DPS 7.05数据处理系统进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 产量构成因素对贵农玉188产量的影响

2.1.1单穗穗重

贵农玉188的穗重在170.2～235.7 g之间。在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，穗重最大，为235.7 g；在种植密度为4 000株/667 m2、施氮量为8.11 kg/667 m2、播种期为4月30日时，穗重最小，为170.2 g(表4)。

表4 单穗粒重方差分析

方差分析显示，方程拟合性较好(F2>F0.01)，X1二次项、X2二次项、X3二次项和X1X3互作效益差异达极显著水平，而其他因子对单穗籽粒重差异不显著。

2.1.2穗 长

贵农玉188的穗长在18.2～21.2 cm之间。在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，穗长最大，为21.2 cm；在种植密度为3 000株/667 m2、施氮量为31.89 kg/667 m2、播种期为4月10日时，穗长最小，为18.2 cm(表5)。

表5 穗长方差分析

方差分析表明，F2=3.052 8

2.1.3穗 粗

贵农玉188的穗粗在4.6～5.5 cm之间。在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，穗粗最大为5.5 cm；在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为5月6日时，穗粗最小为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秃尖度

贵农玉188的秃尖长在0.3～2.5 cm之间。在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，秃尖最短，为235.7 cm；在种植密度为3 000株/667 m2、施氮量为31.89 kg/667 m2、播种期为4月30日时，秃尖最长，为2.5 cm(表7)。

表7 秃尖度方差分析

方差分析表明，F1=4.479 1>F0.01，F0.01

2.1.5穗行数

贵农玉188的穗行数为15～18行之间。在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，穗行数最多，为18行；在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为5月6日时，穗行数最少，为15行(表8)。

表8 穗行数方差分析

方差分析表明，F2=2.961 0

2.1.6行粒数

贵农玉188的行粒数在36～42粒。在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，行粒数最多，为42粒；在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为5月6日时，行粒数最少，为36粒(表9)。

表9 行粒数方差分析

方差分析表明，F0.05

2.1.7百粒重

贵农玉188的百粒重在33～41 g之间。在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，百粒重最大，为235.7 g；在种植密度为4 000株/667 m2、施氮量为8.11 kg/667 m2、播种期为4月30日时，百粒重最小，为170.2 g(表10)。

方差分析表明，F0.05

贵农玉188在种植密度为3 500株/667 m2、施氮量为20 kg/667 m2、播种期为4月20日时，产量构成因素对产量影响最大(表10)。

表10 百粒重方差分析

2.2 小区产量的回归方程建立及显著性检验

以小区产量为目标函数，应用二次回归正交旋转组合设计的原理，通过DPS 7.05软件分析，得到小区产量与播期、密度和施肥量3个因素的回归方程为：

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)

为了检验回归方程(1)的有效性，分别对方程进行显著性检验和拟合度的检验。

显著性检验结果表明：R2=SSR/SSy=0.952 048，F1=1.103 32F0.01(5，8)=6.63，达到极显著水平，说明所建数学方程与实践情况拟合得较好，可通过该方程对试验因素与产量进行效益分析，寻求最优的栽培模式。

对回归系数进行显著分析表明，FX1、FX2、FX3、FX12、FX22、FX32、FX1X2、FX1X3、均在不同程度达到显著或极显著水平，说明播期，密度，施肥量、播期二次项、密度二次项、施肥量二次项、播期与密度、播期与施肥量交互项对产量有显著的影响，剔除F<1的回归项后，回归方程简化为：

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)

从回归方程的二次项系数可以看出：随着播期推迟，密度、施氮量增加，产量将表现为先增加，达到最高产量后呈减少的变化趋势。从回归方程的交互项系数可以看出：播期与密度、播期与施肥量相互作用均为正效应。

2.3 不同试验因素与产量的效应分析

2.3.1不同因素降维分析

采用降维法，将回归模型(1)其他因素固定为零水平，可以导出单一试验因素与产量的关系模型，分别为(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)

由图1可见，当播期为0.391 26编码水平即播种期为4月24日时，播期产量效应达到最大值(770.90 kg/667 m2)；密度水平为0.163 062时达到抛物线顶点，即在密度为3 582株/667 m2时，达到产量的最大值(767.77 kg/667 m2)；施肥量(纯氮)水平编码为-0.383 76即纯氮施用量为15 kg/667 m2时，贵农玉188产量达到最大值(773.40 kg/667 m2)。

图1 贵农玉188产量主因素效应分析

2.3.2不同试验因素边际效应分析

对不同试验因素方程(3)～(5)求一阶导数，即得到各单因素边际效应模型(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)

将3个因素的各水平编码值代入(6)～(8)效应模型中，得到不同编码水平的边际产量(表11)。

由表11和图2可见，在0水平时，不同因素对贵农玉188产量影响大小为：X1、X2、X3，而不同因子增长速率大小则为X2、X3、X1。

表11 不同因素水平的边际产量

图2 边际效应分析

2.3.3互作效应分析

从方差分析中还可看出，各试验因素之间存在一定的两两互作效应。其中，X1X2、X1X3达到极显著水平，取其中一个因素为零水平时，可获得X1与X2、X1与X3的互作效应方程：

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)

将播期、密度、施肥量各个水平的编码值分别代入互作效应方程(9)～(10)中，得到播期与密度、播期与施肥量互作效应对贵农玉188产量的影响。由图3可见，当播期编码为1，密度编码为0.5时产量达到最高值(778.39 kg/667 m2)，并且高产维持在一定的范围内。

图3 播期与密度互作效应

由图4可见，两者处于-0.5水平时，产量达到最高顶点，为772.71 kg/667 m2，并维持在较大的范围。

图4 播期与施肥量互作效应

2.4 贵农玉188最佳栽培模式优化

用步长法取步长为1，总计有35=243个组合方案，以产量650 kg/667 m2为高产临界值，最佳栽培模式为：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。

以产量700 kg/667 m2为高产临界值，最佳栽培模式为：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。

以产量750 kg/667 m2为高产临界值，最佳栽培模式为：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 小结与讨论

3.1 结 论

通过本研究表明，贵农玉188产量高于750 kg/667 m2相应的农艺措施为：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 讨 论

许多研究表明[1-4]，应用二次回归旋转组合设计建立玉米高产栽培模式，能很好反映实际栽培水平。唐义等[5]对黔单19进行高产栽培表明，各试验因素对产量影响的程度为密度>氮肥>钾肥>磷肥；常旭虹等[6]研究表明，播种期的早晚对产量具有重大的影响，同一品种播种期越晚，百粒重下降导致产量降低；由此可见，不同的试验材料及栽培措施的差异，不同学者之间对于各因子对玉米产量的影响程度也不尽一致，在玉米栽培过程中，还受地域及年间气候、密度不均、肥力水平差异、病虫危害等因素的影响，将导致生产水平产量与实践水平有所偏差，所以在今后的工作中有待进行多年多点研究，使试验模型更具理论指导意义。