粳稻新品种毕粳43移栽密度及氮磷钾配比优化模式
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摘要：采用二次正交旋转组合设计，以毕粳43高产栽培为目标，以氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量及移栽密度为研究对象，建立了毕粳43产量与氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量及移栽密度5个因子之间的数学模型，通过模型解析寻优，提出了毕粳43在黔西北特定生态区域内产量超过9 000 kg/hm2的最佳移栽密度及氮磷钾配比优化模式。
中图分类号：S511.2+2；S506.2 文献标识码：A 文章编号：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
毕粳43是贵州省毕节市农业科学研究所根据贵州粳稻栽培区生态条件和生产实际采用优势亲本配组、定向单株选择育成的优质高产粳稻新品种。2008～2009年在贵州省粳稻区试中平均产量8 553 kg/hm2，比对照毕粳37增产23.3%，2009年在贵州省粳稻生产试验中平均产量7 281 kg/hm2，比对照毕粳37增产6.6%。稻米品质达到国家二等优质食用粳稻品种品质标准。2010年7月通过贵州省农作物品种审定委员会审定[1]。为探索该品种综合高产栽培技术，采用二次正交旋转组合设计[2-7]，以氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量及移栽密度为研究对象，建立毕粳43产量与氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量及移栽密度5个因子之间的数学模型，寻求毕粳43高产栽培最佳移栽密度及氮磷钾配比优化模式，旨在促进该品种大面积推广应用。
1 材料与方法
1.1 试验基本情况
试验于2011年在毕节市农业科学研究所试验田进行，海拔1 456 m，土质沙壤，肥力中等，冬闲田。秧田每公顷施洋丰复合肥300 kg，经三犁三耙于4月8日播种，塑料薄膜覆盖育秧。本田经二犁二耙平整后小区间作埂覆薄膜隔离，各小区按试验设计氮肥用量及基施比例、磷肥用量（全作基肥）、钾肥用量（50%作基肥、50%作穗肥）施入底肥，按试验设计移栽密度移栽，氮肥追肥按试验小区用量于移栽后15 d一次性施入，钾肥追肥按试验小区用量在孕穗期施用。于5月18日移栽，9月27日收割，以小区实际面积计产。
1.2 试验设计
采用二次正交旋转组合设计，选用氮肥施用量（以N计，x1）、氮肥基施比例（x2）、磷肥施用量（以P2O5 计，x3）、钾肥施用量（以K2O 计，x4）、移栽密度（x5）5个因子为研究对象， 各因子设计水平及编码见表1。按照五因子二次正交旋转组合设计1/2实施，田间共实施36个处理组合（试验小区面积14.4 m2）。试验所用氮肥为尿素（含N46%）、磷肥为普通过磷酸钙（含P2O5 20%，全作基肥）、钾肥为氯化钾（含K2O 60%，基肥和穗肥各占50%）。
1.3 试验分析方法
试验结果运用DPS数据处理系统的二次通用旋转组合设计统计分析方法分析[8]。
2 结果与分析
2.1 产量与各因素间数学模型的建立
根据各试验处理产量结果（表2），运用DPS数据处理系统的二次正交旋转组合设计统计分析方法进行数据分析。得出产量（y）与各因子间的回归数学模型■=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 数学模型的检验
经方差分析（表3），F回归=141.483 9，达极显著水平，说明该回归方程很好地反映了实际情况；对产量模型进行失拟分析，F失拟=0.052 4，不显著，说明无失拟因素存在，可用模型对氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量及移栽密度5个因子进行效应分析及模拟优化。对回归模型中的各项回归系数进行检验，结果表明，氮肥施用量一次项、二次项，氮肥基施比例一次项、二次项，磷肥施用量二次项，钾肥施用量一次项、二次项，移栽密度一次项、二次项，氮肥施用量与氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量、移栽密度互作，氮肥基施比例与磷肥施用量、移栽密度互作，磷肥施用量与钾肥施用量、移栽密度互作，钾肥施用量与移栽密度互作均达到显著或极显著水平，剔除不显著项后的回归方程为■=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 各因素与产量之间的效应分析
将其余各个因素假定为零水平，采用降维法对某一因素与产量的效应进行分析，导出某一因素与产量的关系。氮肥施用量：■=8 985.311 1+221.466 7x1+68.995 8x12（x2、x3、x4、x5均假定为0），氮肥基施比例：■=8 985.311 1-16.875 0 x2-63.504 2x22（x1、x3、x4、x5均假定为0），磷肥施用量：■=8 985.311 1-1.450 0x3-37.866 7x32（x1、x2、x4、x5均假定为0），钾肥施用量：■=8 985.311 1 +129.791 7x4-44.141 7x42 （x1、x2、x3、x5均假定为0），移栽密度：■=8 985.311 1+30.650 0x5-76.604 2x52（x1、x2、x3、x4均假定为0）。
在水平编码值-2.0～2.0的范围内，对各因素与产量的关系作函数曲线图（图1）。从图1可以看出，各因素对毕粳43产量影响的大小顺序为氮肥施用量、钾肥施用量、移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量。在-2.0～-1.0编码取值内，氮肥施用的多少对毕粳43产量影响差异不明显，但在-1.0～2.0编码取值内，随着氮肥施用量的增加产量显著提高，当其他因子固定在零水平时，氮肥施用量回归方程二次项系数为正值，函数曲线图为开口向上的抛物线，说明本试验氮肥施用上限取值有待进一步研究。其余4个因子回归方程二次项系数均为负值，函数曲线图均呈开口向下的抛物线，尤其是移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量3个因子更为明显，说明在本试验条件下移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量4个因子都有最佳取值。
在互作效应方面，从表3分析结果可知，除氮肥基施比例与钾肥施用量之间互作效应不显著外，其余因子间互作效应均达显著或极显著水平，说明只要做到合理密植、氮磷钾肥合理配施，毕粳43就能达到较高产量水平。
2.4 移栽密度和氮磷钾配比优化模式
对产量目标函数进行模型优化，采用频数分析法求得毕粳43获得产量9 000 kg/hm2以上各因素编码取值范围分别为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）。经换算得出毕粳43产量超过9 000 kg/hm2的优化栽培方案为氮肥施用量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，钾肥施用量99.8～107.1 kg/hm2，移栽密度29.2万～30.5万穴/hm2。
3 小结与讨论
1）研究以新育成的粳稻新品种毕粳43高产栽培为目标，选择氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量及移栽密度为研究对象，采用二次正交旋转组合设计，建立了5个试验因子与产量的数学模型，提出了毕粳43产量超过9 000 kg/hm2的优化栽培方案。
2）通过试验得出毕粳43移栽密度及氮磷钾配比优化模式，即氮肥施用量为148.8～153.8 kg/hm2，氮肥基施比例为43.9%～47.5%，磷肥施用量为58.2～63.8 kg/hm2，钾肥施用量为99.8～107.1 kg/hm2，移栽密度为29.2万～30.5万穴/hm2，可为黔西北山区粳稻新品种毕粳43大面积推广应用提供参考。
3）试验是在特定试验条件下进行，通过对氮肥施用量、氮肥基施比例、磷肥施用量、钾肥施用量及移栽密度与毕粳43产量效应的分析，其影响作用大小依次为氮肥施用量、钾肥施用量、移栽密度、氮肥基施比例、磷肥施用量。由此可以看出，在类似土壤条件下，对毕粳43产量影响最大的是氮肥施用量，其次是钾肥施用量，再次是移栽密度，磷肥施用量对产量影响较小，但在实际生产应用上应根据稻田土壤肥力、气候特点和实际生产水平等作适当调整，以达到高产高效栽培的目的。
参考文献：
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