杂交油菜万油25优化栽培模式研究

作者：陈光蓉
摘 要：采用三因素二次回归正交旋转组合设计试验，建立了油菜新品种万油25产量（Y）与播期（X1）、施氮量（X2）和密度（X3）间的数学模型。在本试验条件下，三因素对油菜产量影响的顺序是：施氮量>密度>播期；经因子水平选优，得出产量在180.00Kg/667m2以上的优化栽培措施为：播期为9月8日至9月14日，施纯氮量17.179至20.632kg/667m2密度7632至8800株/667m2。
关键词：杂交油菜；优化栽培；数学模型
中图分类号：S565.4    文献标识码：A    文章编号：

万油25是重庆三峡农业科学研究所育成的甘蓝型核不育两系杂交油菜，于2008年1月30日通过重庆市农作物品种审定委员会审定。该品种在两年重庆市区试中，10个试验点次全部增产，平均亩产135.77Kg，比对照中油821增产19.28%。生产试验平均亩产146.32Kg，比对照中油821增产12.52%。区试和生产试验增产点率100%。表现出了良好的丰产性和适应性。为了充分发挥万油25的增产潜力，为农业增产增效，研究影响万油25产量的主要农艺措施，提出相应的高产栽培技术模式十分必要。本试验在重庆万州区龙宝试验点实施，着重研究了播期、施氮量和密度及其交互作用对万油25产量的影响，提出其高产栽培技术方案。
1 材料和方法
以重庆三峡农业科学研究所油料研究室提供的万油25两系杂交种为试验材料，于2006年9月至2007年5月在重庆万州区龙宝试验点试验田内进行试验，前作水稻，系砂壤土，肥力中等。试验采用三元二次回归正交旋转组合设计[1-3]，以产量（Y）为目标函数，播期（X1）、施氮量（X2）、密度（X3）三项栽培措施为决策变量，设计水平及编码值见表1。试验设23个小区，小区面积20m2，随机排列。各小区移栽苗龄均为30天。各小区均用猪牛栏肥20担/667 m2、土杂肥20担/667 m2、
                                                                                    
收稿日期：
基金项目：重庆市科技计划项目
第一作者简介：陈光蓉（1964—），女，主要从事农学及植物组织培养研究。
过磷酸钙25kg/667m2、氯化钾15kg/667m2，和总施氮量的30%混合沤制15天与硼酸1 kg/667m2作底肥于移栽时一次性施入穴内，剩余氮肥分2次施入，移栽后20天施第一次追肥，用量为各试验水平的40%，移栽后45天施第二次追肥，用量为各试验水平的30%，以尿素为氮源。为了便于操作，每穴栽双株，行距固定，为50cm，穴距按各水平密度确定。其它措施按本地丰产栽培方式进行。移栽后调查各经济性状和生育期，成熟时每小区取10株考种，并分小区实收记产。
 
2 结果分析
2.1 数学模型的建立
对试验结果用DPS7.55进行统计分析，得万油25油菜产量（Y）与播期（X1）、施氮量（X2）和种植密度（X3）间的回归方程：
Y=182.13-5.85X1+12.27X2+7.45X3-2.71X12-6.00X22-7.45X32+4.89X1X2-5.01X1X3 +2.46X2X3
由表2可知，该数学模型达极显著水平，失拟性检验不显著，说明回归方程对试验的拟合性好，影响万油25产量的主要因子已考虑到，反映了客观实际。
该方程的复决定系数R2=SSR/SSY=5277.06/6142.58=0.8591，复相关系数R=0.9269，R0.05（19）=0.575；R0.01（19）=0.665，试验的三个因素与万油25产量关系达极显著水平，说明试验三因素对万油25产量的影响达85.91%。以剩余均方作被比量，对各项变异来源进行显著性检验发现，三项农艺措施中X1的一次项和X2的二次项达显著水平，X1的二次项和交互项X1X2、X1X3、X2X3差异不显著；X2 、X3的一次项和X3的二次项达极显著水平，剔除不显著项后得简化回归方程：
Y=182.13 -5.853X1+12.27X2+7.45X3-6.00X22 -7.45X32
简化回归方程的复决定系数R2=0.7696，复相关系数R=0.8773，显著性检验达极显著水平，说明试验三因素对万油25产量的影响达76.96%。
2.2 效应分析
2.2.1 因子的主效应分析
用“降维法”分别固定其中某二个因子在零水平，得到另一个因素与产量的二次函数关系：
Y1=182.13-5.85X1-2.71X12 ， Y2=182.13+12.27X2-6.00X22 ，   Y3=182.13+7.45X3-7.45X32
根据以上的效应方程可作出各因素与产量的关系图（图1）。由图1可知，施氮量和密度与产量间均成开口向下的抛物线关系，说明二因素均存在一个合理的范围，超过此范围产量会下降。万油25的适宜播期在-γ至γ水平，产量逐渐下降；密度从低水平到0.5水平产量逐渐增加，0.5水平达最高值，以后逐渐下降；施氮量从低水平至1水平，产量逐渐增加，1水平时达最高，以后下降。表明高产与适时播种、合理施肥、合理密植有密切关系。

表2三元二次回归正交旋转组合设计方差分析
Table2  Variance analysis of quadratic orthogonal regressive rotation combination design with three factors and five levels
变异来源Source of variation 回归平方和Sum of regression squares 自由度Degree of freedom 期望均方Value of expectation square F值F value 显著性Significant difference F0.05 F0.01
一次项X1X2X3交互项X1X2X1X3X2X3二次项X1^2X2^2X3^2回归  回归剩余  剩余失拟误差总变异 467.712057.10758.49191.10201.0048.51108.89 559.49867.335277.06865.52483.04382.486142.58 1111111119135822 467.712057.10758.49191.10201.0048.51108.89559.49867.33586.3466.5896.6147.81 7.0230.9011.392.873.020.731.648.4013.03F2=8.807F1=2.021 ********** 4.672.713.69 9.074.196.63

2.2.2 边际效应分析
对回归方程Y=182.13-5.85X1+12.27X2+7.45X3-2.71X12-6.00X22-7.45X32+4.89X1X2-5.01X1X3 +2.46X2X3求X1、X2、X3的一阶偏导数，得边际产量效应模型：
dy/dx1=-5.85+4.89X2-5.01X3-5.42X
dy/dx2=12.27+4.89X1+2.46X3-12.00X2
dy/dx3=7.45-5.01X1+2.46X2-14.9X3
用降维法求出各因素边际产量效应模型：dy/dx1=-5.85-5.42X1；dy/dx2=12.27-12.00X2；dy/dx3=7.45-14.9X3。将各因素的各个水平的编码值分别代入相应的模型中得到各因素不同水平的边际产量，见图2。可以看出施氮量对产量的影响大于密度的影响，而密度对产量的影响又大于播期。

2.3最佳产量模拟寻优：
本试验采用数字模拟法（频数分析法）进行技术方案的模拟寻优。根据万油25 每667m2产量大于180.00kg的处理中Xij取值频率（%）分布求得各因素的加权平均数、平均数的标准误和95%的置信区间见表3。从表4可知播期为9月8日至9月14日，施纯氮量17.179至20.632kg/667m2密度7632至8800株/667m2可望获得180.00kg/667m2以上的产量。

表4各因素水平取值统计表
Table 4  Factor level values
统计数 X1（播期） X2（施氮量） X3（密度）
编码平均值Xj平均数标误Sxj95%置信区间 -0.9070.161-1.223...-0.592 0.9680.1240.726...1.210 0.6080.1490.316...0.900

3 结论与讨论
在万州生态条件下建立了油菜新品种“万油25”产量（Y）与播期（X1）、施氮量（X2）和密度（X3）三项农艺措施间的二次回归方程。经显著性检验表明，本研究所建立的数学模型对实验结果有较好的拟合性。且产量与播期（X1）、施氮量（X2）和（密度X3）的复决定系数为R2=0.8591，达极显著水平，说明方程的主要影响因子控制得好。
模型分析表明，三因素对产量的影响表现为施氮量大于密度和播期，播期的一次项对产量影响显著，而二次项影响不显著，三因素间的互效应对产量影响也不显著，说明在适宜的播期范围内，施氮量和密度是夺取高产的关键。本试验播期最早为-γ（9月3日），能否再提前，有待进一步试验。
在本生态条件下，在施用猪牛栏肥20担/667 m2、土杂肥20担/667 m2、过磷酸钙25kg/667m2、氯化钾15kg/667m2，和硼酸1 kg/667m2作底肥一次性施入的情况下，万油25播期在9月8日至9月14日，施纯氮量17.179至20.632kg/667m2，密度7632至8800株/667m2可望获得180.00kg/667m2以上的产量。但在不同地区应根据当地的播种时间、土壤肥力、气候、生产目的或其它条件作相应调整。

主要参考文献
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