氮肥和種植密度對通粳981產(chǎn)量影響的函數(shù)模型研究

周根友,汪 波,夏 華

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇 如皋 226541)

通粳981是由江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育而成的早熟晚粳水稻新品種,具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗等優(yōu)良特性[1],2011年通過了江蘇省品種審定委員會審定,2012～2013年被江蘇省農(nóng)委確定為水稻主推品種。為了促進通粳981在江蘇沿江適宜稻作區(qū)域大面積推廣應(yīng)用,筆者在種植密度、肥料試驗的基礎(chǔ)上,對通粳981產(chǎn)量與密度、肥料之間的關(guān)系進行了函數(shù)模型研究,旨在探明不同密度和不同施肥水平對通粳981產(chǎn)量的影響,以及獲得高產(chǎn)的適宜氮肥用量和合理栽插密度,為制定高產(chǎn)栽培技術(shù)措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗采用兩因素不同水平裂區(qū)設(shè)計[1]。因素A為不同種植密度(基本苗),設(shè)4個水平: A1,60萬/hm2; A2,90萬/hm2; A3,120萬/hm2; A4,150萬/hm2。因素B為不同純氮施用量,也設(shè)4個水平: B1,150 kg/hm2; B2,225 kg/hm2; B3,300 kg/hm2; B4,375 kg/hm2。由不同水平的兩個因素共組合成16個處理，每個處理3次重復(fù),共48個小區(qū),小區(qū)面積13.4 m2。各處理的P、K肥施用量保持一致。

1.2 試驗概況

試驗于江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗田進行,土壤為沙壤土,肥力中上等。為防止各處理間氮肥互滲,小區(qū)間以深埋塑料膜和小埂覆膜相隔[2]。5月19日播種(濕潤育秧),6月21日移栽。肥料運籌:基蘗肥和穗粒肥比例為6∶4。田間管理同高產(chǎn)田塊。水稻成熟后各小區(qū)分別收獲計實產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2007和SigmaPlot 10.0對試驗數(shù)據(jù)進行處理、分析和繪圖。多元非線性回歸分析參考揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院(原江蘇農(nóng)學(xué)院)莫惠棟教授的多元多項式回歸方程數(shù)據(jù)處理運算程序和分析方法[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)資料及產(chǎn)量函數(shù)模型的建立

2.1.1 試驗數(shù)據(jù) 在不同種植密度、肥料條件下各處理水稻的穗粒結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量見表1。

表1 在不同種植密度和施氮量處理下通粳981的產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

方差分析與顯著性檢驗結(jié)果(表2)表明,上述多項式回歸模型中各項回歸系數(shù)均達到了顯著或極顯著水平(當(dāng)v1=1、v2=6時,F0.05=5.99,F0.01=13.74)。說明以上產(chǎn)量函數(shù)回歸方程的擬合度較好,能反映實際情況[3]。

表2 二元多項式產(chǎn)量回歸模型的偏回歸顯著性測驗結(jié)果

2.2 通粳981的產(chǎn)量潛力以及種植密度、施氮量的合理區(qū)間

2.2.1 通粳981的產(chǎn)量潛力 由上述產(chǎn)量回歸模型可解得:當(dāng)X1=113.8,X2=327.4時,Ymax=12160.74。表明通粳981要取得最高產(chǎn)量,最佳密、肥組合應(yīng)為:基本苗113.8萬/hm2,施氮量327.4 kg/hm2,此時通粳981可達到最大產(chǎn)量潛力12160.74 kg/hm2。

2.2.2 產(chǎn)量>11250 kg/hm2的基本苗和施氮量合理組合區(qū)間的確定 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,要使栽插密度和施肥量都保持在最佳水平實際上不太可能。因此,尋求使產(chǎn)量保持在一個較高水平的種植密度、施肥量合理區(qū)間才對通粳981生產(chǎn)更具有實際指導(dǎo)意義[4]。

根據(jù)上述產(chǎn)量回歸模型，可以計算得到不同基本苗和施肥水平條件下通粳981的產(chǎn)量,如表3。當(dāng)X1=82.5萬～135.0萬/hm2,X2=300.00～356.25 kg/hm2時,通粳981的產(chǎn)量均在11250.00 kg/hm2以上。因此可確定:產(chǎn)量>11250.00 kg/hm2的密、肥合理區(qū)間為基本苗82.5萬～135.00萬/hm2、施氮量300.00～356.25 kg/hm2。

表3 在不同基本苗(X1)和施氮量(X2)水平條件下通粳981的理論產(chǎn)量 kg/hm2

根據(jù)上述產(chǎn)量回歸模型和表3數(shù)據(jù)可繪出通粳981產(chǎn)量(Y)隨基本苗(X1)和施氮量(X2)變化的曲面圖,如圖1所示。由圖1可見,在觀察值范圍內(nèi)(不能外推),氮肥或密度單因子對水稻產(chǎn)量的影響呈現(xiàn)單峰曲線關(guān)系,即當(dāng)基本苗和施氮量較小時,隨著氮肥用量的增加和移植密度的提高,產(chǎn)量逐漸上升,增幅逐漸下降;當(dāng)?shù)驶蛎芏冗_到一定數(shù)量時,進一步增加氮肥或密度反而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。氮肥用量和密度的互作為負效應(yīng),表明它們對產(chǎn)量的影響有相互抑制作用;增施氮肥宜適當(dāng)降低移植密度,提高移植密度時氮肥用量則不宜過高。氮肥與移植密度的互作效應(yīng)曲面有唯一最大值的向上凸起曲面,是氮肥與密度互作的最佳點,也即產(chǎn)量最高點,表明生產(chǎn)中氮肥與密度要合理搭配才能真正達到高產(chǎn)。

2.3 單因素對產(chǎn)量的效應(yīng)

在一個因素已經(jīng)固定的情況下,另一因素的變化決定著通粳981產(chǎn)量的高低。將一個因素的固定值代入上述產(chǎn)量回歸模型，可以計算得到產(chǎn)量依另一因素的回歸方程,即單因素對產(chǎn)量的效應(yīng)，將計算結(jié)果列于表4。

由表4可見：為了獲得最高產(chǎn)量,在一定基本苗下有一個最適施氮量;在一定施氮量下有一個最適基本苗。這是由于基本苗和施氮量之間存在交互作用。在一般情況下,若基本苗較少,則施氮量應(yīng)相對增加;若施氮量較少,則基本苗應(yīng)相對增加,這樣才能獲得較高產(chǎn)量[3]。

圖1 氮肥和密度互作對水稻產(chǎn)量的影響

表4 單因素對水稻產(chǎn)量的效應(yīng)以及獲得最高產(chǎn)量的最適基本苗和最適施氮量

3 小結(jié)與討論

本試驗結(jié)果表明,合理的種植密度和施肥水平可使通粳981建立合理的群體結(jié)構(gòu),平衡穗、粒、重三者之間的關(guān)系,從而提高其產(chǎn)量。根據(jù)產(chǎn)量與密度、肥料間的多元非線性回歸分析,在基本苗113.8萬/hm2、施氮量327.4 kg/hm2時,通粳981具有最大的產(chǎn)量潛力12160.74 kg/hm2。使得通粳981產(chǎn)量保持在11250 kg/hm2以上的基本苗和施氮量的合理區(qū)間組合為:基本苗82.5萬～135.0萬/hm2、施氮量300.00～356.25 kg/hm2。故在通粳981的高產(chǎn)栽培過程中,要獲得11250 kg/hm2以上的產(chǎn)量,應(yīng)將基本苗和施氮量盡可能控制在此范圍以內(nèi)。

在水稻生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)不同的栽培條件確定不同的栽培管理措施,栽插時對土壤肥力條件較差的田塊可適當(dāng)增加基本苗,對土壤肥力條件較好的田塊可適當(dāng)減少基本苗;在田間管理時,對基本苗不足的田塊可適當(dāng)增施氮肥,對基本苗較多的田塊可適當(dāng)減施氮肥,盡可能采用最適基本苗或最適施氮量[5-7]。

[1] 周根友,劉建,徐少安,等.不同密度和不同施肥水平對后季稻旱育拋栽群體質(zhì)量和產(chǎn)量的影響[J].河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,2003,31(2):1-4.

[2] 鄭克武,鄒江石,呂川根,等.氮肥和密度對兩系亞種間雜交稻“兩優(yōu)培九”產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2001,17(1):19-23.

[3] 莫惠棟.農(nóng)業(yè)試驗統(tǒng)計[M].上海：上海科技出版社,1983.

[4] 劉建,徐少安,周根友,等.多熟制春玉米兩段覆膜種植的生產(chǎn)潛力及高產(chǎn)技術(shù)優(yōu)化研究[J].南京農(nóng)專學(xué)報,2000,16(4):6-11.

[5] 周根友.密度和施肥對黑寶石1號小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2012(7):945-947.

[6] 余慶福,聶立孝.麥—稻輪作系統(tǒng)中小麥?zhǔn)┑綄蠹局辈ニ井a(chǎn)量和氮肥利用效率的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2016,47(9):1488-1494.

[7] 周根友,劉建,徐少安，等.后季稻旱育拋栽不同密肥條件下生長發(fā)育特征[J].湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2003,23(6):401-404.