豫東南玉米高產栽培研究及高產模型的建立

摘 要：采用五因素五水平旋轉回歸設計研究了密度、氮肥、磷肥、鉀肥、鋅肥對玉米產量的影響，結果表明：密度、氮肥與產量間回歸關系達極顯著水平，鋅肥與產量間回歸關系達顯著水平，磷肥、鉀肥與產量間回歸關系不顯著；并建立了產量回歸模型，獲得各因素的最優組合，即666.7m²種植6000株、施用尿素30kg、過磷酸鈣0kg、氯化鉀25kg，硫酸鋅4kg。表明，在高產栽培中，密度仍是制約玉米產量的最主要因素，尿素的施用量已基本達到玉米生育期的需要，要減少過磷酸鈣的施入，增加鉀肥和鋅肥的施用量。

關鍵詞：豫東南；玉米；高產栽培；模型

中圖分類號：SII5.S513 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942(2010)09—0042—05

玉米的產量是多種因素綜合作用的結果，在高產栽培中，其核心問題就是結合當地生態、氣候特點，尋求合理的高產群體結構和合理的施肥水平。近年來，學者們做了不少這方面的研究，涉及密度、不同施肥模式、兩種或三種肥料配施、密度和氮肥配合等對玉米產量的影響。但有關多個因素對玉米產量影響的研究較少。本研究采用正交旋轉設計，對玉米產量與密度、氮肥、磷肥、鉀肥、鋅肥的關系進行回歸分析，建立高產模型，以期獲得玉米高產栽培的優化配方方案。

1 材料與方法

1.1 供試材料

尿素(氮46％)，由平頂山化工有限公司生產；過磷酸鈣(P₂O₅12％)，由河南黃泛區綠源化工有限公司生產；氯化鉀(K₂O60％)，由白俄羅斯化工有限公司生產；硫酸鋅(含鋅40％)，由遼寧葫蘆島生產。 玉米品種為泛玉6號，由河南黃泛區地神種業農科所提供。

1.2 試驗方法

試驗設在河南黃泛區地神種業農科所北試驗地，土質沙壤，有機質1.21％，堿解氮55.89mg／kg，有效磷30.80mg/kg，速效鉀103.64mg／kg，有效鋅0.82mg／kg。采用正交旋轉設計(表1)，隨機區組排列，重復3次，4行區，小區行長5.00m，寬窄行(寬行0.83m，窄行0.50m)種植。前茬小麥收獲后及時整地，于6月4日播種，成熟后全區收獲計產，用3個重復的平均產量進行分析。尿素50％作基肥，50％作追肥，磷鉀肥及鋅肥全部作基肥，其它管理同大田。

2 結果與分析

2.1 產量的回歸分析及高產模型的建立

各處理產量結果見表2。將各影響因子對產量進行回歸分析，得到相關系數R=0.92217，決定系數R²=0.8504，調整相關R′=0.80681。表明，回歸代表了85.04％的產量關系，誤差偏小，回歸度偏高，達0.01顯著性水平(表3)。說明泛玉6號的產量在85.04％的程度上決定于密度和氮、磷、鉀、鋅肥的施用。

由表4可以看出，回歸方程中的x₂²、X₁X₃項達0.05顯著水平，常數項和x₁x₂項達0.01顯著水平。剔除P>0.1水平的項后，所得回歸方程簡化為：

Y=454.56646+26.47542X₁+22.28792X₂+11.71542X5－10.32969X₁²－12.82969X₂²－21.96438X₁ X₃+14.37187X₁ X₄

2.2 單因子效應分析

由表4可知，單因素x₁(密度)、x₂(尿素施用量)、x₅(硫酸鋅施用量)對泛玉6號產量的影響比較明顯，其單因子效應方程如下：

Y₁=454.56646+26.47542X₁－10.32969X₁²

Y₂=454.56646+22.28792x₂－12.82969X₂²

Y₅=454.56646+11.71542X₅

可以看出，x₁、x₂的單因子效應均為拋物線，即隨著密度或尿素用量的增大，玉米產量不斷升高，并分別于種植密度為5500株(666.7M²，下同)、施用尿素30kg時達到最高，之后隨密度或施氮量的增加反而下降。這主要是因為密度增加到一定程度之后，再增加密度，會造成田間郁蔽，通風不暢，影響玉米授粉，空稈率增大，行粒數迅速減少，產量降低；若后期遇風，玉米倒伏，則減產會更加嚴重。而施氮過多，不僅易造成玉米旺長，且能降低其抗倒性及抗病蟲害的能力，從而造成減產。

x₅的單因子效應為一直線，即隨著硫酸鋅施用量的增加，玉米產量持續增加。這與前人“玉米對鋅比較敏感，玉米吸鋅量跟產量呈顯著正相關”的結論一致。除本試驗外，該試驗地塊沒有施過鋅肥，造成土壤中鋅含量低，為獲得高產，在今后的生產中應注意加大鋅肥的施入。

而X₃、x₄的單因子效應為一水平直線，產量為一恒定值，不隨磷、鉀施用量的多少而變化。王慶成等研究表明，玉米吸鉀量跟產量呈顯著正相關，對鉀的吸收量僅次于氮。這與本試驗結果不同。本試驗用地屬高含磷地塊，而玉米對磷的吸收量較少，所以玉米產量不隨過磷酸鈣施用量的增加而增加。

2.3 兩因子互作效應分析

表4結果顯示，X₁X₃(密度與過磷酸鈣施用量)、x₁x₄(密度與氯化鉀施用量)對產量的互作效應比較明顯，其回歸方程分別為：

Y₁₃=454.56646+26.47542X1-10.32969X₁²-21.96438X₁X₃

Y₁₄=454.56646+26.47542X₁ -10.32969X₁²+14.37187X₁X₄從而得到兩因素互作條件下的玉米產量，結果見表5、表6。可以看出，X₁為-2—－0.5水平時，x₃產量呈正關系；X₁為0水平時，X₃與產量呈恒定關系；x₁為0.5—2水平時，x₃呈負效應。說明，在低密度時，隨著施磷量的增加，產量逐漸提高；至種植密度4000株時，產量呈恒定狀態，不隨施磷量的增加而變化；在高密度時，隨著施磷量的增加，產量反而呈下降趨勢。王慶成等的研究結果表明，在低產量水平下，形成100kg籽粒所需要的磷量較高，而隨著密度的增加，100kg籽粒需磷量逐漸減少，這說明愈是高產，磷素效益愈高，用肥愈經濟。

x₁x₄的互作效應變化趨勢與x₁、x₃的相反，即在-2—-0.5的水平范圍內，X₄呈負效應；x₁在0水平時，x₄與產量呈恒定關系；X₁在0.5—2的水平范圍內，x₄呈正效應。說明泛玉6號在2000—3500株的低密度時，群體吸鉀量少，沒有增產效應；在4500—6000株高密度時，隨著施鉀量的增多，產量逐漸升高。

2.4 最優組合篩選

通過模擬分析，得到5因素的最優組合(見表7)，即每666.7m²種植6000株、施用尿素30kg、過磷酸鈣0kg、氯化鉀25kg、硫酸鋅4kg時，泛玉6號的產量最高，為644.43kg。本試驗結果也表明，種植密度為6000株的玉米產量最高，而且田間調查沒有倒伏現象，其空稈率、雙穗率與低密度水平相比無明顯差異。另外，本試驗地為豐磷地塊，而鋅含量較低，僅為0.82mg／kg，因此，當不施過磷酸鈣且666.7m²硫酸鋅用量為4kg時，易獲得最高產量，此時氯化鉀的施用量略高于實際用量(一般生產中為15kg)，為25kg。

由表8可知，泛玉6號單產大于600kg的方案共有14個，其中，x₁只有在2水平下才可獲得該產量水平，此時有14種方案，頻率為1。從而可知，泛玉6號最適宜種植的密度為6000株，這與“要想獲得玉米高產，種植密度必須達到5500株以上的推論相符。

x₂只有在0—2水平，才可獲得高于600kg的產量，其中，1水平的頻率最高，這與實際生產相符，即尿素的最優施用量為30kg，這與大田生產的施用量基本一致。

x₃呈現隨過磷酸鈣施用量的增加，產量逐漸降低的趨勢。這是因為本試驗田有效磷的含量呈飽和狀態，施用過磷酸鈣反而會影響作物對其他養分的吸收，造成產量下降。

x₄以2水平最優，其頻率為0.7857，說明氯化鉀的最優施用量為25kg，這與筆者之前進行的“優化配方施肥”試驗的結論“穩磷補鉀”相符。

本試驗中，隨著硫酸鋅施入量的增加，產量逐漸升高，在2水平下獲得600kg產量的頻率最高，為0.4286，說明泛玉6號對鋅非常敏感，施用量為4kg時易獲得最高產量。

將單產大于600kg的14個方案中各個因子的頻率進行加權平均得表9，可知，要想獲得600 kg以上的單產，須保證密度為6000株，施尿素25.60—32.97 kg，過磷酸鈣0—10.3kg，硫酸鉀22.86—25.00kg，硫酸鋅2.57-3.58kg。

3 小結與討論

3.1 本試驗結果表明，磷、鉀肥施用量與產量間回歸關系不顯著；密度、尿素施用量對玉米產量的單因子效應均為拋物線，對產量的影響達0.01顯著水平；鋅肥施用量對產量的單因子效應為一上升的直線，對玉米產量的影響未達0.05顯著水平；但密度和磷肥、密度和鉀肥之間存在顯著的交互作用。

3.2 當666.7m²的種植密度為6000株、施用尿素30kg、過磷酸鈣0kg、氯化鉀25kg、硫酸鋅4kg時泛玉6號的產量最高，可達644.43kg。表明在本試驗條件下，高產栽培要加大密度，提高鉀肥和鋅肥的施用量，穩定磷肥施用量。