基于正交試驗(yàn)的油菜新品種佳油JS-1栽培措施優(yōu)化方案研究

許明超，王艷惠，陳興凡，陸 鴻，蘇曉蘭

(四川省樂山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 樂山 614000)

基于正交試驗(yàn)的油菜新品種佳油JS-1栽培措施優(yōu)化方案研究

許明超，王艷惠*，陳興凡，陸 鴻，蘇曉蘭

(四川省樂山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 樂山 614000)

油菜品種佳油JS-1是以適應(yīng)機(jī)械化種植為目的選育的新品種，高產(chǎn)和適宜機(jī)械化收獲為是其主要栽培要求。本研究以佳油JS-1為材料，以油菜株高和油菜籽產(chǎn)量作為考察指標(biāo)，以播期、氮肥施用量、密度為考察因素運(yùn)用正交設(shè)計(jì)的方法安排試驗(yàn)，對試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用直觀分析和方差分析的方法，找出高產(chǎn)和適宜機(jī)收的最優(yōu)水平組合。試驗(yàn)結(jié)果表明：產(chǎn)量最高的最優(yōu)組合為第3號處理A1B3C3或第7號處理A2B3C4，矮桿栽培的最優(yōu)組合為第7號處理A2B3C4。綜合高產(chǎn)和矮桿的要求，第7號處理A2B3C4，即播期9月29日，氮肥施用量15kg/667m2，用種量250g/667m2，可作為佳油JS-1的最優(yōu)栽培方案。

正交試驗(yàn)；佳油JS-1；栽培；優(yōu)化

正交設(shè)計(jì)是利用正交表安排多因素試驗(yàn)、分析試驗(yàn)結(jié)果的一種設(shè)計(jì)方法，它根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)[1]。它的特點(diǎn)是能夠有效縮減實(shí)驗(yàn)次數(shù)，找出實(shí)驗(yàn)各因素水平的最佳水平組合，探究各因素和各因素水平間的重要程度，了解各因素間的交互作用[2]。正交設(shè)計(jì)在工農(nóng)業(yè)研究及生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用[3-5]。

油菜品種JS-1是一個(gè)以適應(yīng)機(jī)械化種植為目標(biāo)選育的新品種，高產(chǎn)和適宜機(jī)械化收獲為其主要栽培要求。本研究以品種JS-1為材料，以油菜株高和油菜籽產(chǎn)量作為考察指標(biāo)，以播期、氮肥施用量、密度為考察因素，每個(gè)因素4個(gè)水平，運(yùn)用正交設(shè)計(jì)的方法安排試驗(yàn)，對獲得的試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用直觀分析和方差分析的方法，找出高產(chǎn)和適宜機(jī)收的最優(yōu)水平組合，得到品種JS-1的最佳栽培方案，為佳油JS-1的生產(chǎn)推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

油菜新品種佳油JS-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 確定因素水平 試驗(yàn)用地前作為水稻，四周無蔭蔽，無人畜危害。播期在9月26日至10月12日之間，每隔7d為一個(gè)水平，分別為9月22日、9月29日、10月6日、10月13日；密度為10000株/667m2(用種量100g/667m2)～25000株/667m2(用種量250g/667m2)之間，每隔5000株(50g)為一個(gè)水平，分別為10000株/667m2(用種量100g/667m2)、15000株/667m2(用種量150g/667m2)、20000株/667m2(用種量200g/667m2)、25000株/667m2(用種量250g/667m2)；氮肥施用量為10kg/667m2～12.5kg/667m2，每隔0.25kg為一個(gè)水平，分別10kg/667m2、12.5kg/667m2、15kg/667m2、17.5kg/667m2。

表1 正交試驗(yàn)表

表2 播種及施肥方案表

1.2.2 正交表的選取 本試驗(yàn)為3因素4水平試驗(yàn)，故采用L16(45)正交表(正交表設(shè)計(jì)如表1)。

1.2 試驗(yàn)實(shí)施

設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共48個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)20m2。根據(jù)實(shí)際播種面積，播種時(shí)每個(gè)小區(qū)撒施0.2kg可富復(fù)合肥作為底肥，按比例折算播種量和氮肥施用量(具體播種方案設(shè)計(jì)如表2)。

1.4 田間管理及記錄

播種后，適時(shí)進(jìn)行田間管理，及時(shí)防治蟲害、草害。在成熟期考察每個(gè)處理的株高，收獲后分小區(qū)稱產(chǎn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量分析

2.1.1 直觀分析 由表3可看出，3個(gè)因素的極差表現(xiàn)為氮肥施用量B>密度C>播期A，說明3種因素對JS-1產(chǎn)量影響大小依次為：氮肥施用量B>密度C>播期A。從各因素不同水平間的差異來看，不同播期下產(chǎn)量的大小為A1(9月22日)>A4(10月13日)>A2(9月29日)>A3(10月6日)；不同氮肥施用量下產(chǎn)量的大小為B3(15kg/667m2)>B4(17.5kg/667m2)=B1(10kg/667m2)>B2(12.5kg/667m2)；不同播種量(密度)下產(chǎn)量的大小為C3(200g/667m2)>C4(250g/667m2)>C1(100g/667m2)>C2(150g/667m2)。說明各因素的水平差異會對JS-1的油菜籽產(chǎn)量造成影響。

表3 正交試驗(yàn)方案及產(chǎn)量結(jié)果計(jì)算表

從各處理間的比較來看，小區(qū)平均差量達(dá)到5kg以上的是處理3A1B3C3和處理7A2B3C4，分別為5.25kg和5.08kg，折合成單產(chǎn)分別為175.01kg/667m2和169.34kg/667m2；小區(qū)平均產(chǎn)量最低的為6號處理A2B2C1，為4.3kg，折合單產(chǎn)為143.34kg/667m2。產(chǎn)量最高的處理3與產(chǎn)量最低處理6之間相差32kg/667m2，處理7與處理6之間相差26kg/667m2，說明各因素不同水平的不同組合對JS-1的油菜籽產(chǎn)量有較大影響。

2.1.2 方差分析 由表4可知，本試驗(yàn)中，模型誤差均方MSe1與試驗(yàn)誤差均方MSe2差異的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為F=MSe1/MSe2=5.16**，P<0.01，MSe1與MSe2極顯著，表明本研究中的3個(gè)因素播期A、氮肥施用量B和密度C之間存在極顯著的交互作用，因此在應(yīng)以試驗(yàn)誤差均方MSe2進(jìn)行F檢驗(yàn)與多重比較。

如表4所示，區(qū)組間差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為：F=MSR/MSe2=0.23F0.01=4.51,P<0.01，在本試驗(yàn)中氮肥施用量對JS-1的油菜產(chǎn)量有極顯著影響；密度C對油菜產(chǎn)量的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為F=MSC/MSe2=3.00*>F0.05=2.92，p<0.05，表明本試驗(yàn)中密度對JS-1的油菜產(chǎn)量有顯著影響；播期A對油菜產(chǎn)量的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為F=MSA/MSe2=1.07

表4 方差分析表及F檢驗(yàn)

2.1.3 多重比較 本試驗(yàn)中，模型誤差均方MSe1與試驗(yàn)誤差均方MSe2差異極顯著，說明本試驗(yàn)中3個(gè)因素間存在交互作用，因此直接進(jìn)行處理間的多種比較，比較結(jié)果如表5。

由表5可知，平均產(chǎn)量最高的為第3號處理A1B3C3，平均產(chǎn)量最低的為第6號處理A2B2C1。第3號處理與第7號處理平均產(chǎn)量差異不顯著外，與其他處理平均產(chǎn)量差異顯著或極顯著；第7號處理與第3號處理、第1號處理平均產(chǎn)量差異不顯著，與其他處理平均產(chǎn)量差異顯著或極顯著。因此從處理間的多重比較可知，本試驗(yàn)中產(chǎn)量高產(chǎn)的最優(yōu)組合為第3號處理A1B3C3(或第7號處理A2B3C4)。

表5 各處理平均數(shù)間的多重比較(LSD法)

2.1.4 小結(jié) 本試驗(yàn)通過正交試驗(yàn)研究了播期、氮肥施用量、密度對機(jī)收品種JS-1產(chǎn)量的影響，分析結(jié)果表明，播期對油菜籽產(chǎn)量影響不顯著，密度對油菜籽產(chǎn)量有顯著影響，氮肥施用量對油菜籽產(chǎn)量有極顯著影響，3個(gè)因素對產(chǎn)量影響的大小順序依次為：氮肥施用量>密度>播期。播期對油菜籽產(chǎn)量無顯著影響，表明JS-1在9月22日至10月13日這一時(shí)期內(nèi)播種對產(chǎn)量影響較小，就產(chǎn)量而言，9月22日至10月13日這期間均是適宜播期，試驗(yàn)中不同播期水平下，平均產(chǎn)量依次為A1>A4>A2>A3；氮肥施用量對油菜籽產(chǎn)量的影響極顯著，在不同氮肥施用水平下，平均產(chǎn)量依次為B3>B4=B1>B2；密度對油菜籽產(chǎn)量有顯著影響，在不同的密度水平下，平均產(chǎn)量依次為C3>C4>C1>C2。從各因素的最優(yōu)水平來看，獲得高產(chǎn)的最優(yōu)組合為A1B3C3，為本次試驗(yàn)的第2號處理，與多重比較的析結(jié)果一致。在多重比較結(jié)果表明，第7號處理也可作為獲得高產(chǎn)的優(yōu)勢組合。因此，本研究分析結(jié)果表明，獲得高產(chǎn)的最優(yōu)組合為A1B3C3，即播期9月22日，氮肥施用量15kg/667m2，用種量200g/667m2(或A2B3C4，播期9月29日，氮肥施用量15kg/667m2，用種量250g/667m2)。

2.2 株高分析

2.2.1 直觀分析 由表6可看出，3個(gè)因素對株高影響的極差表現(xiàn)為播期A>氮肥施用量B>密度C，說明3個(gè)因素對JS-1株高的影響大小依次為播期A>氮肥施用量B>密度C。從各因素不同水平的差異來看，不同播期下株高的大小為A4(10月13日)>A3(10月6日)>A1(9月22日)>A2(9月29日)；不同氮肥施用水平下株高的大小為B2(12.5kg/667m2)>B4(17.5kg/667m2)>B3(15kg/667m2)>B1(10kg/667m2)；不同播種量(密度)下株高的大小為C1(100g/667m2)>C2(150g/667m2)>C3(200g/667m2)>C4(250g/667m2)。說明各因素的水平差異會對JS-1的株高產(chǎn)生影響。

表6 正交試驗(yàn)方案及株高結(jié)果計(jì)算表

從各處理間的比較來看，平均株高最高的處理為12號處理A3B4C2，為169.33cm，平均株高最低的為第5號處理A2B1C2，為151.20cm。株高最高的12號處理與株高最低的5號處理間株高相差18.13cm，表明各因素不同水平的不同組合對JS-1的株高有較大影響。

2.2.2 方差分析表及F檢驗(yàn) 由表7所示，在本試驗(yàn)中，模型誤差均方MSe1與試驗(yàn)誤差均方MSe2差異的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為F=MSe1/MSe2=2.04，P>0.05，MSe1與MSe2差異不顯著，表明3各因素播期A、氮肥施用量B和密度C之間交互作用不顯著，所以將試驗(yàn)誤差均方和與自由度分別合并，計(jì)算合并誤差均方，進(jìn)行F檢驗(yàn)與多重比較。 如表7所示，區(qū)組間差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為F=MSR/MSe2=1.47F0.01=4.51,P<0.01，因此在本試驗(yàn)中播期的差異對JS-1的株高有極顯著影響；氮肥施用量B對油菜株高的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為F=MSB/MSe2=4.15*>F0.05=2.92,P<0.05，因此在本試驗(yàn)中氮肥施用量的差異對JS-1的株高有顯著影響；密度C對油菜株高的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為F=MSB/MSe2=2.94*>F0.05=2.92,P<0.05，因此在本試驗(yàn)中播種的密度差異對JS-1的株高有顯著影響。

表7 方差分析表及F檢驗(yàn)

2.2.3 多重比較 本試驗(yàn)中，模型誤差均方MSe1與試驗(yàn)誤差均方MSe2差異不顯著，說明在對株高的影響上，因素間交互作用不顯著，因而進(jìn)行各因素水平間的多重比較，從各因素水平間的多重比較中選出各因素的最優(yōu)水平相組合(A、B、C因素各水平均數(shù)的多重比較結(jié)果如表8～10)。

多重結(jié)果比較表明，A因素除1水平與2水平、3水平與4水平平均株高間差異不顯著外，其余各水平平均株高差異極顯著(表8)；B因素2水平與1水平平均株高間差異極顯著，2水平與3水平、4水平與1水平平均株高間差異顯著，2水平與3水平、4水平與3水平、2水平與4水平平均株高間差異不顯著(表9)；C因素除1水平與4水平間差異顯著外，其余各水平間差異不顯著(表10)。為適應(yīng)機(jī)械收獲，株高應(yīng)以矮稈為宜，因此各因素的最優(yōu)水平分別為A2、B1、C4。

表8 A因素各水平平均數(shù)的多重比較表(SSR法)

表9 B因素各水平平均數(shù)的多重比較表(SSR法)

表10 C因素各水平平均數(shù)的多重比較表(SSR法)

表11 SSR值與LSR值表

2.2.4 小結(jié) 本試驗(yàn)通過正交試驗(yàn)研究了播期、氮肥施用量、密度對JS-1株高的影響，分析結(jié)果表明，播期對油菜株高的影響極顯著，不同水平下株高的高低順序?yàn)椋篈4(10月13日)>A3(10月6日)>A1(9月22日)>A2(9月29日)；氮肥施用量有極顯著影響，不同的氮肥施用水平下株高的高低順序?yàn)椋築2(12.5kg/667m2)>B4(17.5kg/667m2)>B3(15kg/667m2)>B1(10kg/667m2)；密度對油菜株高有極顯著影響，不同的密度水平下株高的高低順序?yàn)椋篊1(100g/667m2)>C2(150g/667m2)>C3(200g/667m2)>C4(250g/667m2)。從不同密度水平下株高的變化趨勢可以大致看出，隨著播種的用種量增加，密度增大，植株的株高呈下降趨勢；3個(gè)因素對產(chǎn)量影響的大小順序?yàn)椋翰テ?氮肥施用量>密度。JS-1是機(jī)收品種，在栽培中，適宜機(jī)械化收獲是重要目標(biāo)之一，株高應(yīng)以矮稈為宜，因此選出各因素中株高最低的水平組成的最優(yōu)組合為A2B1C4。在本次正交試驗(yàn)處理中未包含A2B1C4，在B因素的水平間差異比較中1水平B1與3水平B3差異不顯著，與組合A2B1C4最相近的組合為第7號處理A2B3C4，第7號處理的平均株高僅為155.67cm，因此A2B3C4可作為JS-1矮稈栽培的最優(yōu)組合。

3 結(jié)論

佳油JS-1是機(jī)收品種，高產(chǎn)和適宜機(jī)械化收獲是栽培的兩個(gè)重要目標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)量最高的最優(yōu)組合為第3號處理A1B3C3或第7號處理A2B3C4，矮稈栽培的最優(yōu)組合為第7號處理A2B3C4。綜合高產(chǎn)和矮稈的要求，第7號處理A2B3C4，即播期9月29日，氮肥施用量15kg/667m2，用種量250g/667m2，可作為佳油JS-1的最優(yōu)栽培方案。

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2017-06-19

突破性油料育種材料與方法創(chuàng)新；四川油菜創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)；油菜機(jī)收雜交種的選育及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)項(xiàng)目。

許明超(1989-)，男，四川中江人，碩士，助理農(nóng)藝師，主要從事油菜育種及栽培工作。E-mail：1048515670@qq.com。*為通訊作者。