文章编号:1003-8701(2001)03-0026-06
优质高产水稻新品种吉粳66
综合农艺措施与产量的数学模型分析
张俊国
(吉林省农科院水稻所,吉林公主岭136100)
摘 要:采用正交回归旋转组合设计方法,对吉林省优质晚熟品种吉粳66在栽培上的5个主要可控因子进行了研究。结果表明:①吉粳66新品种高产、稳产,平均产量效应为公顷815017kg,若栽培技术得当,公顷产量最高可达992111kg;②主要栽培措施对吉粳66产量作用大小的顺序为:施氮量>插秧方式>施磷量>插秧期>施钾量,特别是施氮量对产量起着决定性作用;③预测吉粳66公顷产量达到9000kg以上时,主要栽培措施应采用的数量为:插秧期在5月22～24日,插秧方式以3010cm×(1314～1414)cm,施氮量每公顷20216～21016kg,磷肥(磷酸二铵)每公顷25010～26219kg,钾肥(硫酸钾)每公顷8512～10510kg。关键词:水稻;吉粳66;栽培因素;农艺措施;产量;数学模型中图分类号:S511105
文献标识码:A
吉粳66(吉91-2605)是吉林省农科院水稻所以吉88-30(秋光/藤系127)为母本,吉引86-11为父本,通过有性杂交于1996年育成的晚熟新品种,1997年通过吉林省农作物品种审定
委员会审定。该品种在连续3年的省区域试验中,平均公顷产量达到836710kg,比秋光平均增产311%,1998年被评为吉林省第二届优质品种,说明该品种不仅高产,而且优质。从2000年起,该品种的种植面积迅速扩大,已成为取代秋光、超产一号等晚熟老品种的理想品种。为了明确吉粳66的最高产量潜力及主要栽培措施对产量的综合作用和主次关系,1999年在所内对其进行了五因素二次回归正交旋转组合试验,探索吉粳66高产的最优栽培措施,为吉粳66在生产上稳产、高产并且迅速扩大种植面积提供科学依据。
1 试验设计
试验采用五因素二次回归正交旋转组合设计方法,各因素和水平线性编码见表1。试验共36个处理组合(二分之一实施),各栽培因素在各处理组合内的实施水平见表2。小区长7110m,宽118m,面积12178,6行区。全试验36个小区分成3个正交区组,正交区组内的小区随机排列。采用大棚盘育苗方法,4月12日播种,每盘播催芽种子50g,每小区播2盘,插秧时每穴均插4苗,试验设在本所试验田,土壤为黑钙土,肥力中等。本田
收稿日期:2000-11-22
作者简介:张俊国(1954-),男,吉林省农安县人,吉林省农科院水稻所副研究员,硕士,主要从事水稻育种和栽培
技术研究。
3期 张俊国:优质高产水稻新品种吉粳66综合农艺措施与产量的数学模型分析27
表1 因素水平无量纲线性编码
因 素
X1插秧期
(月・日)X2插秧方式(cm×cm)X3施氮量(kg/h)X4施磷量(kg/h)X5施钾量(kg/h)
水平间距
-2
510050271625
0(5・15)300(30×10)3518141215
-15(5・20400(30×1313)
8546103715
010(5・25)500(30×1617)
13573166215
115(5・30)600(30×20)185101128715
220(6・04)700(30×2313)
2351281811215
水平线性编码(r=210000)
注:施氮量为纯氮量,施磷量为P2O5量,施钾量为K2O量。
表2 各因素在各处理组合内的实施水平及小区产量
组合
1
23456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536X1插秧期(月・日)5・305・305・305・305・305・305・305・305・205・205・205・205・205・205・205・206・045・155・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・255・25X2插秧方式
(cm×cm)30×2010030×2010030×2010030×2010030×1313330×1313330×1313330×1313330×2010030×2010030×2010030×2010030×1313330×1313330×1313330×1313330×1616730×1616730×2313330×1010030×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×1616730×16167X3施氮量
(kg/h)185185858518518585851851858585185185858513513513513523535135135135135135135135135135135135135135135X4施磷量(kg/h)101124610101124610101124610101124610101124610101124610101124610101124610731673167316731673167316128181814731673167316731673167316731673167316731673167316X5施钾量(kg/h)
8715371537158715371587158715371537158715871537158715371537158715621562156215621562156215621562151121512156215621562156215621562156215621562156215Y产量(kg/h)777787778877887787788588888778888877880920970350850990640640860210500510930490540580340340220270500890370250080280320910990300300400380510670880氮肥分返青肥、分蘖肥和穗肥3次施用,磷、钾肥均作为底肥一次施用。本田防除杂草、水层管理等和一般生产田相同。
各小区在收获前按平均数取样5株调查株高、穗粒数、空秕率及千粒重等性状,然后小区去除边株边行后收获710实测产量,测产结果折算成公顷产量后列于表2,并利用计算
28
吉林农业科学 26卷
机进行统计分析。
2 试验结果分析
211 建立栽培因素与产量关系的函数模型
根据表2的产量数据,按旋转回归设计原理,确定栽培因子与产量呈函数关系:δY=bo+6biXi+6bijXiXj+6biiX2^i±
i=1
i 5 5 经计算机计算求解,得到吉粳66产量与各栽培因素间的回归模型: Y(kg/h)=815017+2518X1-14813X2+48412X3+11313X4-8715X5-3318X1X2-14510X1X3+2510X1X4-8318X1X5-8215X2X3-215X2X4-5818X2X5+8318X3X4-3215X3X5-5215X4X5-4813X12-7210X22-20915X32+6913X42+3618X52 (1) 为了确定模型(1)的实际意义,对其进行了失拟和回归显著性检验。具体结果如下: F1=MS失/MS误=2192 模型(1)经过上面的F检验,表明了不仅该试验中栽培因素对产量的作用(F2)达到了极显著水平,而且试验误差(F1)明显小于允许的限值,说明回归模型拟合良好,复相关系数R=019045,因此,模型(1)是有效的。对各项回归系数的t测验结果表明,b3,b33,b2达到了α=0101的极显著水平,B13、B4达到了α=0105的显著水平。212 模型的优化利用计算机,在约束条件(-2≤Xi≤2,i=1,2……5)下,对模型(1)求最优解,得出每公顷产量最大值为992111kg,这是吉粳66品种的最高产量潜力,此时各项栽培因素的决策数量为: X1=011(插秧期为5月26日) X2=-113(插秧方式为3010cm×1213cm)X3=119(施氮量为230kg/h)X4=210(施磷量为12818kg/h)X5=-210(施钾量为2510kg/h) 上述最优解是吉粳66在高氮肥、高磷肥、密植条件下可以达到的最高产量。当然,不同年份会略有差异,但由于其频率太低,生产上不易出现,因此实际意义不大。为此,采用频率 表3 吉粳66公顷产量≥8500kg的高产栽培技术方案 编码值 -2 X1(插秧期) X2(插秧方式) X3(施氮量) X4(施磷量) X5(施钾量) 次数 147 频率(%)次数频率(%)次数频率(%)次数 45 4996170266 频率(%) 712 718151327124215 次数 193 频率(%) 2315 194 3110 0 0 -11572510188301081130135211613822109815171107171175121027043112801218315102503919加权平均数-012939-017013112173 SX010535010468010300 95%置信区间-013987～-011892-017929～-016096111585～112760农艺措施5・23～5・2430×(1410～1416)19219～19818 018994010495018024～0199639517～10111 3018 12920169815179715151091714 -013195010592 -014355～-012035 5116～5714 3期 张俊国:优质高产水稻新品种吉粳66综合农艺措施与产量的数学模型分析29 分布的统计方法,对模型(1)在约束条件下(-2≤Xi≤2,i=1,2……5),各因素取步长为1,组成3125个方案,经频率分析,公顷产量≥8500kg的组合有626个,占全部方案的20%,结果详见表3。 表3结果表明:要使吉粳66公顷产量达到8500kg以上,在栽培措施上插秧期宜在5月23～24日,插秧方式应在3010cm×(1410～1416)cm之间,施氮量每公顷为19219～19818kg,施磷量每公顷9517～10111kg(折合磷酸二铵20811～21918kg),施钾量每公顷5116～5714kg(折合硫酸钾10312～11418kg)。 若要进一步提高产量,使公顷产量达到9000kg以上,经频率分析,在全部组合中出现214个,占全部组合的6185%,说明只要栽培技术得当,吉粳66完全可以获得公顷9000kg以上的产量,结果详见表4。 表4 吉粳66公顷产量≥9000kg的高产栽培技术方案 编码值 -2 X1(插秧期) X2(插秧方式) X3(施氮量) X4(施磷量) X5(施钾量) 次数 57 频率(%)次数频率(%)次数频率(%)次数 5 3349154 频率(%) 213 11411422197210 次数 85频率(%) 2616 72 3316 0 0-151231870321700044201645211017719133151420914894116229131673131085015加权平均数-013458-018411114252 SX01094001074801044095%置信区间-015300～-011616-019878～-016944113390～115115农艺措施5・22～5・243010×(1314～1414)20216～21016 116075010549115000～11715111510～12019 3917 462115281311221013331514-015981011009 -017958～014004 4216～5215 从表4可见:要进一步提高产量,磷肥和氮肥施用量明显增加,钾肥施用量有所减少,而插秧期和插秧方式与公顷产量在8000kg以上时相近。 213 各因素的产量效应分析 模型(1)中的各因素(Xi)均经过了无量纲线性代换,偏回归系数已经标准化,因此,可以 从其平方项绝对值大小直接判断各栽培因素对产量的作用程度。b0值则表示着一个品种的平均产量水平,从模型(1)可知,吉粳66的b0值为公顷815017kg,说明该品种的丰产性很好。各因素对产量影响大小的顺序为X3(施氮量)>X2(插秧方式)>X4(施磷量)>X1(插秧期)>X5(施钾量),尤其是b3和b33的值远大于其它偏回归系数。说明了对吉粳66产量起决定作用的栽培因素是施氮量,其次为插秧方式和施磷量,而插秧期和施钾量对产量的影响较小。插秧期对产量影响不大可能与试验当年生育期间气温较平年略高有关。 为了明确各栽培因素对产量的单一效应,对模型(1)采用“降维法”,即固定其中4个因素在0水平上,导出另一变量与产量的回归方程: Y1=815017+2518X1-4813X12Y2=815017-14813X2-7210X22Y3=815017+48412X3-20915X32Y4=815017+11313X4+6913X42Y5=815017-8715X5+3618X52 (2) 从方程(2)可见:产量与5个栽培因素之间均呈二次曲线关系,各因素与产量的效应如图1所示。 30 吉林农业科学 26卷 从图1可见:施氮量对产量的效应最明 显,在-2～0水平取值范围内,随着施氮量的增加,产量近直线上升,曲线的峰点在X3=111556(施氮量为19218kg/h)。说明吉 粳66要想获得高产,施氮量不应少于公顷185kg。除施氮量外,对产量影响较大的还有插秧方式和施磷量,插秧方式在-2～0水平取值范围内,产量变化很小,而在0～2水平范围内,随着株距加大,产量明显下降,该曲线的峰值在X2=-1103(插秧方式为3010cm×1312cm)处。因此,对吉粳66来说,还 图1 吉粳66各栽培因素对产量的影响 是应适当密植,插秧株数不应少于20株/m2。 施磷量对产量的影响主要在0～2水平范围内,随着施磷量的增加,产量明显上升,因此,要 提高吉粳66的产量,施磷量(磷酸二铵)公顷不应少于200kg。从插秧期和施钾量来看,在整个试验范围内,对产量的影响均较小。214 单项栽培措施的经济效益分析在进行农业经济效益分析时,需要明确产量随各栽培因素水平值变化的增减速率,为此,对方程(2)求一阶偏导数,得到下列方程组: dy/dx1=25.8-96.6X1dy/dx2=-148.3-144.0X2dy/dx3=484.2-419.0X3dy/dx4=113.3+138.6X4dy/dx5=-87.5+73.6X5 将各因素不同水平编码值代入上述方程组,可求出不同水平下各栽培因素的边际产量,通过对各因素边际产量的分析可以进行经济效益的判断。各因素的边际产量见表5。 表5 吉粳66不同水平的边际产量 因 素 -2 X1(插秧期)X2(插秧方式)X3(施氮量)X4(施磷量)X5(施钾量) -1 水平编码值 0 1 2 21910 13917132212-16319-23417 12214 -41390312-2513-16111 2518-148134841211313-8715 -7018 -29213651225119-1319 -16714 -43613-35318390155917 从表5可见:插秧期不宜晚于0水平(5月25日),而插秧方式不应稀于-1水平(3010cm×13133cm),否则经济效益明显下降。施氮量的边际产量差异最大,适宜值在1水平(185kg/h)左右,若再增加施用量会使经济效益明显下降,磷肥施用量以0水平(7316kg/h)经济效益明显,而钾肥施用量以1水平(8715kg/h)左右为宜。 3 结 论 吉粳66品种丰产性好,在吉林省中上等肥力的土壤上,平均产量效应为公顷815017 3期 张俊国:优质高产水稻新品种吉粳66综合农艺措施与产量的数学模型分析31 kg,最高可达992111kg。 主要栽培措施对吉粳66产量影响大小的顺序为施氮量>插秧方式>磷肥施用量>插秧期>钾肥施用量,尤其是施氮量对吉粳66的产量起决定性作用。 预测吉粳66公顷产量在9000kg以上时,主要栽培措施应采用的数量为:插秧期5月22～24日,插秧方式3010cm×(1314～1414)cm,施氮量每公顷20216～21016kg,施磷(P2O5)量每公顷11510～12019kg,施钾(K2O)量每公顷8512～10510kg。 对各因素边际产量的分析结果表明:5月25日插秧,行株距为3010cm×1313cm,公顷施氮量185kg、施磷量7316kg、施钾量8715kg,能获得较好的经济效益。 参考文献: [1]丁希泉1农业应用回归设计[M]1长春:吉林科学技术出版社,19861 [2]孙酉石,等1玉米主要农艺措施产量函数模型的研究[J]1吉林农业大学学报,1987,9(4):11-181[3]吴志强,等1杂交水稻的高产栽培技术体系研究[J]1福建农学院学报,1989,18(1):19-241 [4]张俊国,等1中早熟水稻优良新品系吉89-45高产稳产规范化栽培技术初探[J]1吉林农业科学,1994,(3):25-301[5]李 彻,等1水稻优质、高产、多抗新品种吉粳66的选育及栽培技术[J]1吉林农业科学,1998,(2):11-141 Model-MathsAnalysisofSyntheticAgronomicMeasuresandYield forHighQuality,HighYieldNewRiceVarietyJijing66 ZHANGJun-guo (RiceInstitute,JilinAcademyofAgriculturalSciences,Gongzhuling136100,China) Abstract:Byadoptingtheorthogonal-gyrating-regressiondisign,5mainelementsforcultivationin Jilinprovinceofhighquality,latematuredvariety-Jijing66werestudied.Theresultsshowed:(1)Jijing66washighandstableyieldvariety,averageyieldlevelwas815017kg/ha.Ifcultivationisproper,thehighestyieldcanreach9921.1kgperha;(2)TheordertothefunctionoftheyieldofJijing66inmaincultivatedmeasurewasfertilizerNdressed>thewayoftransplantriceseedlings>fertilizerPdressed>transplantingdate>fertilizerKdressed,fertilizerNdressedwasthemostimportant.Itwasdecisivefac2tortotheyield;(3)ItwasestimatedthatwhentheyieldofJijing66reaches9000kgperha,themaincultivatedmeasuresshouldbebelow:transplantingdateisfromMay22toMay24;thewayoftrans2plantingricesecdlingsis30.0cm×(13.4～1414)cm;fertilizerNdressedis20212～21016kgperha;fertilizerPdressedis250.0～262.9kgperha;fertilizerKdressedis85.2～105.0kgperha. Keywords:Rice;Jijing66;Cultivatedfactor;Agronomicmeasures;Yield;Model-mathsanalysis 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容