玉米新品种福单2号密度与肥料调控栽培模型研究

彭 明 ，王 军 ，彭 云 ，彭德召 ，田 雨

（1.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128；2.永顺县旱粮研究所，湖南 永顺 416700；3.湘西州农业科学研究所，湖南 吉首 416000）

福单2号是湖南永顺县旱粮研究所育成的大穗、高产、优质、多抗玉米杂交种，该品种2008～2009年参加湖南省两年玉米区域试验，产量均列小组第一位，分别比对照临奥1号增产12.0%和12.6%，2010年通过湖南省农作物品种审定。2009年参加国家西南区玉米区域试验，平均产量609.17 kg/667m2，比对照渝单8号增产10.66%，居小组第一位，2010年继续参加国家西南区玉米区域试验并同步进入生产试验。该品种丰产性、稳产性好，具有广阔的推广应用前景。

笔者根据该品种的生育特性和山区的气候生态特点，选择对玉米产量影响较大的密度和施肥量（N、P、K）等多因子进行试验，采用4因子5水平正交回归旋转组合设计，利用计算机模拟寻优技术，探索各因素对产量影响的主次关系，建立高产栽培数学模型，探索密肥调控措施对产量的影响，建立优化栽培模式[1-4]，寻求该品种高产高效的密度及氮、磷、钾合理配比的施肥优化方案，为大面积推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在永顺县旱科所高坪试验基地进行，海拔538 m，前作玉米，冬闲。试验地土壤为壤土，地力均匀，中等肥力水平。

1.2 试验材料

本试验采用的玉米品种福单2号，施用的肥料名称及养分含量为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O514%）、氯化钾（含K2O 60%）。

1.3 试验方法

设36个处理，分为3个不完全随机区组，以密度和氮、磷、钾肥的施用量为栽培因子，选取密度（株/667m2）、纯氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）kg/hm24个因子分别用 X1、X2、X3、X4进行水平编码。试验设36个小区，每小区面积16.65 m2（5 m×3.33 m），随机排列，因素及水平编码见表1。

表1 试验因素及水平编码表

试验小区种5行，等行种植，用株距控制密度。四周设保护行。试验地施肥方式为氮素按基肥∶苗肥∶穗肥为 1∶1∶2，钾素按基肥∶拔节肥为 2∶1，磷素全作基肥。其他栽培管理措施同当地大田玉米生产。2009年4月10日播种（直播），8月20日成熟收获。

小区收中间3行计产换算成单位产量，取10株（穗）田间和室内考种。参照4因子5水平二次旋转回归组合设计分析方法进行数据处理分析[5]。

2 结果与分析

2.1 各因素与产量及经济效益间回归模型

4因素5水平正交回归旋转组合设计结构矩阵表及对应的处理试验结果见表2。

对各因素与产量试验结果进行方差分析，并采用DPS分析软件对产量结果进行分析，得产量y与各因子间回归方程：

对回归方程进行显著性检验，F回归=10.2，大于14，21 ）=2.1×10-6，说明回归方程在α=0.01水准上显著，试验数据与所采用的二次数学模型基本上是符合的，方程与实际情况拟合程度较好，试验中未控因子对回归方程的拟合影响不大，可进一步分析各因子对产量的影响，筛选优化栽培方案。

回归模型交互项达到0.10显著水平的只有X2X3，其他交互项不显著。

以下是α=0.10显著水平剔除不显著项后，简化后的回归方程：Y=9 020+211.7 X1+420 X2+138.3

表2 4因素5水平正交回归旋转组合设计结构矩阵及试验结果

2.2 各因素对产量影响程度分析

采用降维法就各因素对产量的效应进行分析测定。即将其余各因素固定于零水平的，可导出某一因素变化与产量的关系，进一步得出：

对试验结果进行二次多项式回归分析可知，各因素编码值每增减一个单位，单产变化顺序为N肥>密度>K肥>P肥，说明4个因素对玉米产量的影响效应依次为施氮量、密度、施钾量和施磷量。

从回归子模型的二次项系数全部为负说明，密度、氮肥、磷肥、钾肥各因子对玉米产量变化的影响呈开口向下抛物线关系，其产量结果有一极大值，可用：Y=a X2+b X+c（a＜0）的形式描述。

2.3 试验因子间交互效应对产量的影响

2.4 高产模型优化方案

从以上分析得知，根据试验结果建立的数学回归模型，在－2≤Xi≤2范围内，各变量均取步长为1，在计算机上进行模拟试验与优化选择，利用计算机对回归方程进行极值分析和校正，结果可获得最高理论产量的各个因素组合为X1（1）、X2（1）、X3（2）、X4（1）。此水平值换算得出福单2号获得产量最高值=9 656.7 kg/hm2。即福单2号在本试验方案条件下获得最高产量的栽培技术方案为密度51 000株/hm2、N 405 kg/hm2（尿素 880.4 kg/hm2）、P2O5180 kg/hm2（过磷酸钙 1 285.7 kg/hm2）、K2O 315 kg/hm2（氯化钾525 kg/hm2）。

在实际生产中，优化的因素组合如固定在某一个具体取值时，操作较难，可行性不强。因此，只有在具有一定变化范围内可能获得某一目标产量的栽培技术措施组合，更具有实用价值。采用频数分析法求得大于平均产量8 699.4 kg/hm2的组合方案有204个，其加权平均数分别是X1=0.691，X2=0.941，X3=0.392，X4=0.515；大于 8 699.4 kg/hm2目标产量以上时X、X2、X3、X4各编码因子编码取值范围（95%的 分 布 区 间） 分 别 为 ：0.553≤X1≤0.829，0.829≤X2≤1.053，0.208≤X3≤0.577，0.354≤X4≤0.675。

经换算，目标产量大于8 699.4 kg/hm2以上的优化栽培方案是：在土壤肥力中等的基础上，密度为48 318～49 974 株/hm2，N 施用量 381.9～412.2kg/hm2（尿素 830.2～896.1kg/hm2），P2O5施用量 99.4～116.0 kg/hm2（过磷酸钙 710.0～828.6 kg/hm2），K2O 施用量247.2～280.9kg/hm2（氯化钾412.0～468.2 kg/hm2）。

3 小结与讨论

3.1 品种与主要栽培措施水平之间呈抛物线关系

本研究采用4因子5水平旋转回归组合设计方法建立了玉米新品种福单2号产量与密度及N、P、K施用量等主要栽培因素的回归模型。试验研究结果说明，玉米新品种福单2号产量与密度、氮肥、磷肥、钾肥各栽培因子关系呈开口向下抛物线关系，其产量结果有一极大值，可用Y=aX2+bX+c（a＜0）的形式描述。

3.2 褔单2号高产栽培的关键因子是氮肥和密度

在本试验条件下各主要栽培因素对产量的影响效应依次为施氮量、密度、施钾量、施磷量。说明在中等肥力条件下，影响该玉米品种产量的主要因素是氮肥的施用量和栽培密度。

3.3 褔单2号高产优化组合方案

在土壤肥力中等的基础上，获得8 699.4 kg/hm2以上目标产量优化方案是密度为48 318～49 974株/hm2，施 N 381.9～412.2 kg/hm2（尿素 830.2～896.1 kg/hm2），施 P2O599.4～116.0 kg/hm2（过磷酸钙710.0～828.6 kg/hm2），施 K2O 247.2～280.9 kg/hm2（氯化钾412.0～468.2 kg/hm2）。因此，在高产栽培中合理密植、科学施肥有利于获取较高产量。

不同地区、土壤及气候条件有很大差异，应根据不同玉米品种和当地生产条件合理确定栽培措施方案，切忌盲目套用。

[1]丁希泉.农业应用回归设计[M].沈阳：吉林科学技术出版社，1986.134-150.

[2]孙酉石，王淑英，王玉芝，等.回归旋转组合设计方法在玉米模式化栽培研究中的应用[J].吉林农业大学学报，1989，（3）：10-12，18.

[3]彭 云，彭德召，汪开莲，等.玉米新品种永科6号高产栽培模型研究[J].作物研究，2007（1）:16-18.

[4]黄文彻，王永华，潘中涛，等.杂交玉米“安单4号”高产栽培数学模型研究[J].湖南农业科学，2008，（6）：46-48，72.

[5]唐启义，冯明光.实用统计分析及其DPS数据处理系统[M].北京：科学出版社，2002：159-163.