不同栽培因子對‘綏雜7號’產量的影響

申曉慧　姜成　馮鵬　李如來　鄭海燕　楊賀　李建東　郭偉　李于　郭泰

摘要：為了明確不同栽培因子對‘綏雜7號產量影響的綜合效應，采用三因素二次通用旋轉組合設計方法，建立了栽培密度、施肥量、播種日期與粒用高梁‘綏雜7號產量之間的效應模型，DPS統(tǒng)計軟件檢驗，二次回歸模型擬合度較好。建立的回歸模型為：Y=8218.18312-446.78324X₁²-287.68422X₂²-567.34494₃²。試驗結果表明：密度、施肥量、播期3因子對產量的增產作用依次為播期>密度>施肥量，對密度與肥料、密度與播期、肥料與播期之間的交互效應分析得出：以上兩兩因子之間存在一定程度的正交互效應。模型經(jīng)計算機模擬尋優(yōu)，得到綏雜7號獲得7330kg/hm²以上產量的栽培因子組合方案為栽培密度17.154～18.846萬株/hm²，施肥量為211.8～150.7kg/hm²，播種日期為5月7號-5月12號。

關鍵詞：高粱；密度；施肥量；播期；產量

中圖分類號：S514 文獻標志碼：A 論文編號：cjas15020005

1引言

高粱既是世界上最重要的禾谷類作物，也是重要糧飼作物和釀造原料。高粱的產量僅次于玉米、小麥、水稻和大麥名列第五。高粱有較強的生理優(yōu)勢，具有抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐瘠薄等多重抗逆性。在中國主要集中在干旱、半干旱地區(qū)的東北、華北、西北和黃淮流域。

高粱是具有較高光合效率的C4作物，具有非常高的生物學產量和經(jīng)濟產量。品種特性、氣候條件、栽培措施等諸多因素是影響作物產量形成的關鍵條件，然而高粱雖具有很好的抗瘠薄能力，但不同生產因素對其產量也具有不可低估的影響。其中，合理的播種密度，適時的播種日期和正確的施肥量是作物生長發(fā)育并獲得高產的幾個關鍵因素。有關高粱栽培密度對高粱產量、農藝性狀、以及產量構成因素等方面的影響在國內外已有諸多報道。焦少杰等研究結論表明，同一品種高粱在不同種植密度條件下其產量差異達到極顯著水平。Mousavi等研究顯示隨著種植密度增加，雖然穗粒數(shù)和千粒重數(shù)量下降，但高粱的群體產量增加。作物的群體產量及其生理指標變化受作物品種類型、栽培密度、土壤肥力條件和環(huán)境氣候變化等條件的影響。目前研究現(xiàn)狀表明，種植密度與產量的影響研究最多，其中栽培密度和氮、磷、鉀施用水平對高粱植株生長發(fā)育、產量及產量構成的影響研究為最多，隨著品種特性的區(qū)別、土壤肥力的差異，相應的種植密度和施肥量也不同。在一定范圍內，高粱的種植密度增加，高粱的產量也隨之增加，而超過這一范圍時，密度再增加的話，高粱植株變細，總穗數(shù)增加，單穗減小，穗粒數(shù)明顯下降，籽粒不飽滿，癟粒多，產量隨之下降。因此，本研究利用通用旋轉組合設計原理，對種植密度、施肥量和播期等不同栽培措施與產量的關系進行了細致研究，旨在探討并明確各栽培因子及因子之間與產量的交互關系，為粒用高粱‘綏雜7號高產、高效栽培技術提供理論支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為高粱‘綏雜7號，來自黑龍江省農科院綏化分院，尿素（總氮i≥46.4%）大慶石化生產，磷肥（P₂O₂≥43%）云南化工有限公司生產，鉀肥（K₂O≥60%）四川成都烏拉爾鉀肥有限公司生產。

1.2試驗地概況

試驗于2014年在黑龍江省農科院佳木斯分院6號試驗田中進行，試驗地前茬作物為大豆，堿解氮含量89.3mg/kg，有效磷含量65.3mg/kg，速效鉀含量81.9mg/kg，pH6.6，有機質含量2.43%，全氮含量0.17%，全磷含量0.13%，全鉀含量3.42%。

1.3試驗設計

試驗采用密度、施肥量（氮：磷：鉀=1：0.5：1.2）、播種日期三因素二次通用旋轉組合設計原理。不同因子設計5個處理水平，各因子編碼（見表1）及20個不同處理（不同處理水平見表2）。5行區(qū)，行長5m，行距70cm，各個小區(qū)之間以0.5m長步道隔開。

1.4產量測定

高粱成熟時每小區(qū)內挑選長勢均勻處割頭收獲1m²，3次重復，曬場脫粒稱重，折算成公頃產量最為高粱的經(jīng)濟產量。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用DPS7.05軟件進行統(tǒng)計分析。

2結果與分析

2.1數(shù)學模型的建立與顯著性檢驗

按三元二次通用旋轉設計原理，以高粱‘綏雜7號產量（見表2）為目標函數(shù)，運用三因子通用旋轉組合設計的程序，通過DPS7.05處理系統(tǒng)，建立了3因素（栽培密度X₁，施肥量X₂，播種日期X₃）與‘綏雜7號號經(jīng)濟產量（Y）之間的三元二次回歸數(shù)學模型（公式1）。

對擬合度進行檢驗，F(xiàn)₁=2.0780.05

2.2.2單因素效應解析試驗采用降維法將回歸方程中任意2個因素固定在0水平上，對所得數(shù)學模型進行降維分析，分別得到以下3個不同的一元偏回歸模型（公式3～5）。

從圖1結果可見：各因子均在0水平產量最高，各因素在-1.682～0之間較低水平時，‘綏雜7號產量均隨著播期、密度和肥料水平的增加而提高，且3個因子在0水平時產量達到最大值8218.18kg/hm²，超過最佳水平后，高粱的產量則隨著3個因子水平的增加，逐漸下降。也就是說各因素的最佳水平均在0水平附近。

2.2.3雙因子效應分析將建立的數(shù)學模型中的任一因子固定在0水平上，對其他兩兩因子與產量的交互關系進行分析。

（1）密度與肥料的交互關系。將當播種日期固定在0水平上，即令X₃=0，得到栽培密度與肥料的二因子回歸方程（公式6）。

由此模型可以看出栽培密度與施肥量的互作效應（圖2）。從圖中可知隨著栽培密度和施肥量的增加產量也隨之增加，二者互作有助于產量提高，當密度與施肥量均處于0水平時，產量為最高達到8218.18kg/hm²，隨著兩因子的繼續(xù)增加，產量逐漸下降，在1.682時產量為最低。

（2）密度與播期的交互作用。將肥料固定在0水平，令X₂=0，時，可得密度與播期的二因子方程模型（公式7）。

由圖3可知，當密度和播期在-1.682～1.682水平變化時，對產量的影響表現(xiàn)為先提高后降低，即密度和播期在-1.682～0水平時，密度的增加和適時晚播有增產的作用，密度和播期水平在0～1.682時，增加密度和延遲晚播使產量下降，由此可見，當密度和播期在0水平時，產量最高，即此時的播期和密度為最佳播期和密度水平。

（3）施肥量與播期對產量影響的交互作用。令X₁=0，即當播種密度固定在0水平時，可得施肥量與播期互作的二因子方程模型（公式8）。

由圖4可以看出，當施肥量和播期在-1.682～1.682水平變化時，對產量的影響表現(xiàn)為先促進后抑制，即施肥量和播期在-1.682～0水平時，施肥量的增加和播期的推遲對產量有促進作用，施肥量和播期水平在0～1.682時，施肥量的增加和播期的推遲對產量有抑制作用，由此可見，當施肥量和播期在0水平時，產量最高，即肥力水平中等與適宜播期能獲得最高產量。

2.3密度、施肥量與播種日期的最佳模擬尋優(yōu)

經(jīng)DPS統(tǒng)計軟件統(tǒng)計分析得到了‘綏雜7號產量數(shù)學模型，用計算機進行模擬尋優(yōu)，在試驗范圍內，‘綏雜7號的最高產量為8218.18kg/hm²，對應的3個因子的組合方案為X₁、X₂、X₃均為0水平，即每公頃栽培密度為18萬株、施肥量為262.5kg、播種日期為5月8號。但在實際生產應用中，往往由于氣候條件、人為因素以及土壤條件等等各種客觀因素的存在，使得各個栽培因子不能達到有效的最佳組合，因此，研究出一套合理的能夠隨機應變的栽培措施優(yōu)化區(qū)間，對于種植者靈活應對突發(fā)或實際發(fā)生情況具有著重要的意義。經(jīng)過統(tǒng)計模擬尋優(yōu)得到‘綏雜7號產量大于7330kg/hm²的17個研究方案。對其進行頻率結果分析得到最優(yōu)栽培方案為：栽培密度為17萬株/hm²～19萬株/hm²，施肥量為211.8～150.7kg/hm²，播種日期為5月7號m5月12號。

3討論

合理施肥能夠增加作物的植株高度，提高生物產量。李淑芬等研究表明肥料能提高高粱葉面積和光合產物的積累，而且施氮肥有助于提高葉片的持綠性，延長其功能期，進而提高產量。孫清等研究表明，合理施用氮、磷、鉀能提高甜高粱糖分和產量。作物增產的另一個重要因素是增加適宜的密度，構建良好的群體結構，充分提高光合利用效率，發(fā)揮群體生產力，提高作物產量。此外，適宜的播期能夠充分利用生育期內光照、雨水、溫度等自然條件。Ferraris和Charles-Edwards認為播期延遲會降低蓮稈糖分含量；但沈飛和劉榮厚的分期播種試驗又表明在上海地區(qū)延遲播種能增加蓮稈糖分含量。趙甘霖等研究表明高粱的播種日期也嚴重影響其產量，4月上旬后延遲高粱播期，其葉面積指數(shù)下降，進而高粱產量下降。本試驗通過密度、肥料和播期三因素共同作用對‘綏雜7號進行了產量測定，試驗結果與前人研究結果基本一致，產量均是隨著密度的增加和肥料的提高以及播期的推遲而提高，但當超過一定限度時，產量又有所下降。試驗下一步將對‘綏雜7號品質進行深入研究。

因此，在實際生產過程中，如果是在和本試驗相似的條件下應注意播種時間的選擇和栽培密度的選擇，并配施好肥料的用量。但在實際生產應用中還要考慮天氣狀況、土壤質地、肥力、養(yǎng)分、肥力種類等因素的影響，如果土壤營養(yǎng)成分含量較高，可適當降低肥料用量，并適當稀植，反之，則要增加肥料用量，且密植。本試驗建立的‘綏雜7號產量回歸模型和最佳栽培措施方案對于佳木斯地區(qū)及類似條件的周邊地區(qū)高粱種植具有重要的實踐指導性。

4結論

經(jīng)主效應分析3個因子對‘綏雜7號的產量影響順序為：播種日期（X₃）>栽培密度（X₁）>施肥量用量（X₂）。

經(jīng)兩兩互作效應分析表明，‘綏雜7號的產量均是在-1.682～0水平其間時，隨著2因子的增加產量提高，在0～1.682水平時，高粱的產量則隨著因子水平的增加而下降。說明兩兩因素的互作對‘綏雜7號高粱的產量有促進作用，但超過一定范圍時則造成產量下降。

本試驗推薦的最佳農藝措施方案為栽培密度為17萬株/hm²～19萬株/hm²，施肥量為211.8～150.7kg/hm²，播種日期為5月7號-5月12號。按照此方案實行，在佳木斯地區(qū)‘綏雜7號的產量有95%的可能性高于7330kg/hm²。在同種栽培模式下，密度增加，高粱產量隨之增加，但超過一定限度后，產量將下降，這與李士敏等的研究結論一致。此外，合理的氮磷鉀配比有利于提高肥料的吸收利用率，本研究下一步將對氮磷鉀配比問題對‘綏雜7號高粱產量的影響作進一步研究。