粳稻新品種畢粳43移栽密度及氮磷鉀配比優(yōu)化模式

摘要：采用二次正交旋轉組合設計，以畢粳43高產(chǎn)栽培為目標，以氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量及移栽密度為研究對象，建立了畢粳43產(chǎn)量與氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量及移栽密度5個因子之間的數(shù)學模型，通過模型解析尋優(yōu)，提出了畢粳43在黔西北特定生態(tài)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)量超過9 000 kg/hm2的最佳移栽密度及氮磷鉀配比優(yōu)化模式。

關鍵詞：粳稻新品種畢粳43；移栽密度；氮磷鉀配比；優(yōu)化模式

中圖分類號：S511.2+2；S506.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）21-5129-04

Optimizing Models of Transplanting Density and NPK Application Ratio for the New Variety of Japonica Rice， Bijing 43

YU Ben-xun，YE Yong-yin，TIAN Meng-xiang，ZHANG Shi-long，HE You-xun

（Bijie Institute of Agricultural Science in Guizhou Province， Bijie 551700，Guizhou， China）

Abstract： In order to achieve the high yield of Bijing 43， the relationships between the yield of Bijing 43 and the application rate of N fertilizer， the ratio of base N fertilizer， the application rate of P fertilizer， the application rate of K fertilizer and the transplanting density were studied using the method of dual quadratic rotary regression orthogonal design. Through establishing the corresponding mathematical models， the best combination model between transplanting density and NPK application ratio for achieving the yield of above 9 000 kg/hm2 in the specific ecological region in the northwest of Guizhou was proposed.

Key words： japonica rice new variety Bijing 43； transplanting density； NPK application ratio； optimization model

畢粳43是貴州省畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學研究所根據(jù)貴州粳稻栽培區(qū)生態(tài)條件和生產(chǎn)實際采用優(yōu)勢親本配組、定向單株選擇育成的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)粳稻新品種。2008～2009年在貴州省粳稻區(qū)試中平均產(chǎn)量8 553 kg/hm2，比對照畢粳37增產(chǎn)23.3%，2009年在貴州省粳稻生產(chǎn)試驗中平均產(chǎn)量7 281 kg/hm2，比對照畢粳37增產(chǎn)6.6%。稻米品質(zhì)達到國家二等優(yōu)質(zhì)食用粳稻品種品質(zhì)標準。2010年7月通過貴州省農(nóng)作物品種審定委員會審定[1]。為探索該品種綜合高產(chǎn)栽培技術，采用二次正交旋轉組合設計[2-7]，以氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量及移栽密度為研究對象，建立畢粳43產(chǎn)量與氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量及移栽密度5個因子之間的數(shù)學模型，尋求畢粳43高產(chǎn)栽培最佳移栽密度及氮磷鉀配比優(yōu)化模式，旨在促進該品種大面積推廣應用。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

試驗于2011年在畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學研究所試驗田進行，海拔1 456 m，土質(zhì)沙壤，肥力中等，冬閑田。秧田每公頃施洋豐復合肥300 kg，經(jīng)三犁三耙于4月8日播種，塑料薄膜覆蓋育秧。本田經(jīng)二犁二耙平整后小區(qū)間作埂覆薄膜隔離，各小區(qū)按試驗設計氮肥用量及基施比例、磷肥用量（全作基肥）、鉀肥用量（50%作基肥、50%作穗肥）施入底肥，按試驗設計移栽密度移栽，氮肥追肥按試驗小區(qū)用量于移栽后15 d一次性施入，鉀肥追肥按試驗小區(qū)用量在孕穗期施用。于5月18日移栽，9月27日收割，以小區(qū)實際面積計產(chǎn)。

1.2 試驗設計

采用二次正交旋轉組合設計，選用氮肥施用量（以N計，x1）、氮肥基施比例（x2）、磷肥施用量（以P2O5 計，x3）、鉀肥施用量（以K2O 計，x4）、移栽密度（x5）5個因子為研究對象， 各因子設計水平及編碼見表1。按照五因子二次正交旋轉組合設計1/2實施，田間共實施36個處理組合（試驗小區(qū)面積14.4 m2）。試驗所用氮肥為尿素（含N46%）、磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O5 20%，全作基肥）、鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%，基肥和穗肥各占50%）。

1.3 試驗分析方法

試驗結果運用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的二次通用旋轉組合設計統(tǒng)計分析方法分析[8]。

2 結果與分析

2.1 產(chǎn)量與各因素間數(shù)學模型的建立

根據(jù)各試驗處理產(chǎn)量結果（表2），運用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的二次正交旋轉組合設計統(tǒng)計分析方法進行數(shù)據(jù)分析。得出產(chǎn)量（y）與各因子間的回歸數(shù)學模型■=8 985.311 1+221.466 7x1-16.875 0x2-1.450 0x3

+129.791 7x4+30.650 0x5+68.995 8x12-63.504 2x22-37.866 7x32-44.141 7x42-76.604 2x52-146.575 0x1x2-24.075 0x1x3+111.587 5x1x4-33.437 5x1x5+94.687 5x2x3

+12.800 0x2x4-100.950 0x2x5-90.925 0x3x4-30.925 0x3x5

+99.712 5x4x5。

2.2 數(shù)學模型的檢驗

經(jīng)方差分析（表3），F(xiàn)回歸=141.483 9，達極顯著水平，說明該回歸方程很好地反映了實際情況；對產(chǎn)量模型進行失擬分析，F(xiàn)失擬=0.052 4，不顯著，說明無失擬因素存在，可用模型對氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量及移栽密度5個因子進行效應分析及模擬優(yōu)化。對回歸模型中的各項回歸系數(shù)進行檢驗，結果表明，氮肥施用量一次項、二次項，氮肥基施比例一次項、二次項，磷肥施用量二次項，鉀肥施用量一次項、二次項，移栽密度一次項、二次項，氮肥施用量與氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量、移栽密度互作，氮肥基施比例與磷肥施用量、移栽密度互作，磷肥施用量與鉀肥施用量、移栽密度互作，鉀肥施用量與移栽密度互作均達到顯著或極顯著水平，剔除不顯著項后的回歸方程為■=8 985.311 1+221.466 7x1-16.875 0 x2+129.791 7x4+30.650 0x5+68.995 8x12-63.504 2x22-37.866 7x32-44.141 7x42 -76.604 2x52-146.575 0x1x2-24.075 0x1x3+111.587 5x1x4-33.437 5x1x5+94.687 5x2x3-100.950 0x2x5-90.925 0x3x4 -30.925 0x3x5 +99.712 5x4x5。

2.3 各因素與產(chǎn)量之間的效應分析

將其余各個因素假定為零水平，采用降維法對某一因素與產(chǎn)量的效應進行分析，導出某一因素與產(chǎn)量的關系。氮肥施用量：■=8 985.311 1+221.466 7x1+68.995 8x12（x2、x3、x4、x5均假定為0），氮肥基施比例：■=8 985.311 1-16.875 0 x2-63.504 2x22（x1、x3、x4、x5均假定為0），磷肥施用量：■=8 985.311 1-1.450 0x3-37.866 7x32（x1、x2、x4、x5均假定為0），鉀肥施用量：■=8 985.311 1 +129.791 7x4-44.141 7x42 （x1、x2、x3、x5均假定為0），移栽密度：■=8 985.311 1+30.650 0x5-76.604 2x52（x1、x2、x3、x4均假定為0）。

在水平編碼值-2.0～2.0的范圍內(nèi)，對各因素與產(chǎn)量的關系作函數(shù)曲線圖（圖1）。從圖1可以看出，各因素對畢粳43產(chǎn)量影響的大小順序為氮肥施用量、鉀肥施用量、移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量。在-2.0～-1.0編碼取值內(nèi)，氮肥施用的多少對畢粳43產(chǎn)量影響差異不明顯，但在-1.0～2.0編碼取值內(nèi)，隨著氮肥施用量的增加產(chǎn)量顯著提高，當其他因子固定在零水平時，氮肥施用量回歸方程二次項系數(shù)為正值，函數(shù)曲線圖為開口向上的拋物線，說明本試驗氮肥施用上限取值有待進一步研究。其余4個因子回歸方程二次項系數(shù)均為負值，函數(shù)曲線圖均呈開口向下的拋物線，尤其是移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量3個因子更為明顯，說明在本試驗條件下移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量4個因子都有最佳取值。

在互作效應方面，從表3分析結果可知，除氮肥基施比例與鉀肥施用量之間互作效應不顯著外，其余因子間互作效應均達顯著或極顯著水平，說明只要做到合理密植、氮磷鉀肥合理配施，畢粳43就能達到較高產(chǎn)量水平。

2.4 移栽密度和氮磷鉀配比優(yōu)化模式

對產(chǎn)量目標函數(shù)進行模型優(yōu)化，采用頻數(shù)分析法求得畢粳43獲得產(chǎn)量9 000 kg/hm2以上各因素編碼取值范圍分別為0.959≤x1≤1.128，-0.305

≤x2≤-0.125，-0.060≤x3≤0.128，0.377≤x4≤0.551，-0.105≤x5≤0.072（表4）。經(jīng)換算得出畢粳43產(chǎn)量超過9 000 kg/hm2的優(yōu)化栽培方案為氮肥施用量148.8～153.8 kg/hm2，氮肥基施比例43.9%～47.5%，磷肥施用量58.2～63.8 kg/hm2，鉀肥施用量99.8～107.1 kg/hm2，移栽密度29.2萬～30.5萬穴/hm2。

3 小結與討論

1）研究以新育成的粳稻新品種畢粳43高產(chǎn)栽培為目標，選擇氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量及移栽密度為研究對象，采用二次正交旋轉組合設計，建立了5個試驗因子與產(chǎn)量的數(shù)學模型，提出了畢粳43產(chǎn)量超過9 000 kg/hm2的優(yōu)化栽培方案。

2）通過試驗得出畢粳43移栽密度及氮磷鉀配比優(yōu)化模式，即氮肥施用量為148.8～153.8 kg/hm2，氮肥基施比例為43.9%～47.5%，磷肥施用量為58.2～63.8 kg/hm2，鉀肥施用量為99.8～107.1 kg/hm2，移栽密度為29.2萬～30.5萬穴/hm2，可為黔西北山區(qū)粳稻新品種畢粳43大面積推廣應用提供參考。

3）試驗是在特定試驗條件下進行，通過對氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、鉀肥施用量及移栽密度與畢粳43產(chǎn)量效應的分析，其影響作用大小依次為氮肥施用量、鉀肥施用量、移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量。由此可以看出，在類似土壤條件下，對畢粳43產(chǎn)量影響最大的是氮肥施用量，其次是鉀肥施用量，再次是移栽密度，磷肥施用量對產(chǎn)量影響較小，但在實際生產(chǎn)應用上應根據(jù)稻田土壤肥力、氣候特點和實際生產(chǎn)水平等作適當調(diào)整，以達到高產(chǎn)高效栽培的目的。

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