文章編號 1003 8701 2001 03 0026 06 優質高產水稻新品種吉粳66 綜合農藝措施與產量的數學模型分析 張俊國 吉林省農科院水稻所 吉林 公主嶺136100 摘 要 采用正交回歸旋轉組合設計方法 對吉林省優質晚熟品種吉粳66在栽培上的5個主 要可控因子進行了研究 結果表明 吉粳66新品種高產 穩產 平均產量效應為公頃8 15017 kg 若栽培技術得當 公頃產量最高可達9 92111 kg 主要栽培措施對吉粳66產量作用大小的順序 為 施氮量 插秧方式 施磷量 插秧期 施鉀量 特別是施氮量對產量起著決定性作用 預測 吉粳66公頃產量達到9 000 kg以上時 主要栽培措施應采用的數量為 插秧期在5月22 24日 插 秧方式以3010 cm 13 14 1414 cm 施氮量每公頃20216 21016 kg 磷肥 磷酸二銨 每公頃25010 26219 kg 鉀肥 硫酸鉀 每公頃8512 10510 kg 關鍵詞 水稻 吉粳66 栽培因素 農藝措施 產量 數學模型 中圖分類號 S511105文獻標識碼 A 吉粳 66 吉91 2605 是吉林省農科院水稻所以吉88 30 秋光 藤系 127 為母本 吉引86 11為父本 通過有性雜交于1996年育成的晚熟新品種 1997年通過吉林省農作物品種審定 委員會審定 該品種在連續3年的省區域試驗中 平均公頃產量達到8 36710 kg 比秋光平 均增產311 1998年被評為吉林省第二屆優質品種 說明該品種不僅高產 而且優質 從 2000年起 該品種的種植面積迅速擴大 已成為取代秋光 超產一號等晚熟老品種的理想品 種 為了明確吉粳66的最高產量潛力及主要栽培措施對產量的綜合作用和主次關系 1999 年在所內對其進行了五因素二次回歸正交旋轉組合試驗 探索吉粳66高產的最優栽培措 施 為吉粳66在生產上穩產 高產并且迅速擴大種植面積提供科學依據 1 試驗設計 試驗采用五因素二次回歸正交旋轉組合設計方法 各因素和水平線性編碼見表1 試 驗共36個處理組合 二分之一實施 各栽培因素在各處理組合內的實施水平見表2 小區長7110 m 寬118 m 面積12178 6行區 全試驗36個小區分成3個正交區組 正交區組內的小區隨機排列 采用大棚盤育苗方法 4月12日播種 每盤播催芽種子50 g 每小區播2盤 插秧時每穴均插4苗 試驗設在本所試驗田 土壤為黑鈣土 肥力中等 本田 收稿日期 2000 11 22 作者簡介 張俊國 1954 男 吉林省農安縣人 吉林省農科院水稻所副研究員 碩士 主要從事水稻育種和栽培 技術研究 吉林農業科學 2001 26 3 26 31 Journal of Jilin Agricultural Sciences 表1 因素水平無量綱線性編碼 因 素水平間距 水平線性編碼 r 210000 2 1012 X1插秧期505101520 月 日 5 15 5 20 5 25 5 30 6 04 X2插秧方式100300400500600700 cm cm 30 10 30 131 3 30 161 7 30 20 30 231 3 X3施氮量503585135185235 kg h X4施磷量27161814461073161011212818 kg h X5施鉀量25121537156215871511215 kg h 注 施氮量為純氮量 施磷量為P2O5量 施鉀量為K2O量 表2 各因素在各處理組合內的實施水平及小區產量 組合 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施鉀量 kg h Y產量 kg h 15 3030 201001851011287157 880 25 3030 20100185461037157 920 35 3030 20100851011237157 970 45 3030 2010085461087157 350 55 3030 131331851011237158 850 65 3030 13133185461087157 990 75 3030 13133851011287157 640 85 3030 1313385461037157 640 95 2030 201001851011237158 860 105 2030 20100185461087158 210 115 2030 20100851011287157 500 125 2030 2010085461037157 510 135 2030 131331851011287158 930 145 2030 13133185461037158 490 155 2030 13133851011237157 540 165 2030 1313385461087157 580 176 0430 16167135731662158 340 185 1530 16167135731662157 340 195 2530 23133135731662157 220 205 2530 10100135731662158 270 215 2530 16167235731662158 500 225 2530 1616735731662155 890 235 2530 161671351281862158 370 245 2530 16167135181462158 250 255 2530 161671357316112158 080 265 2530 16167135731612158 280 275 2530 16167135731662158 320 285 2530 16167135731662157 910 295 2530 16167135731662157 990 305 2530 16167135731662158 300 315 2530 16167135731662158 300 325 2530 16167135731662158 400 335 2530 16167135731662158 380 345 2530 16167135731662158 510 355 2530 16167135731662157 670 365 2530 16167135731662157 880 氮肥分返青肥 分蘗肥和穗肥3次施用 磷 鉀肥均作為底肥一次施用 本田防除雜草 水層 管理等和一般生產田相同 各小區在收獲前按平均數取樣5株調查株高 穗粒數 空秕率及千粒重等性狀 然后小 區去除邊株邊行后收獲710 實測產量 測產結果折算成公頃產量后列于表2 并利用計算 723期 張俊國 優質高產水稻新品種吉粳66綜合農藝措施與產量的數學模型分析 機進行統計分析 2 試驗結果分析 211 建立栽培因素與產量關系的函數模型 根據表2的產量數據 按旋轉回歸設計原理 確定栽培因子與產量呈函數關系 Y bo 6 5 i 1biXi 6 i jbijXiXj 6 5 i 1biiX 2 i 經計算機計算求解 得到吉粳66產量與各栽培因素間的回歸模型 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 為了確定模型 1 的實際意義 對其進行了失擬和回歸顯著性檢驗 具體結果如下 F1 MS失 MS誤 2192 F0101 20 15 3136 模型 1 經過上面的F檢驗 表明了不僅該試驗中栽培因素對產量的作用 F 2 達到了極 顯著水平 而且試驗誤差 F 1 明顯小于允許的限值 說明回歸模型擬合良好 復相關系數R 01904 5 因此 模型 1 是有效的 對各項回歸系數的t測驗結果表明 b3 b33 b2達到了 0101的極顯著水平 B13 B4達到了 0105的顯著水平 212 模型的優化 利用計算機 在約束條件 2 Xi 2 i 1 2 5 下 對模型 1 求最優解 得出每公 頃產量最大值為9 92111 kg 這是吉粳66品種的最高產量潛力 此時各項栽培因素的決策數 量為 X1 01 1 插秧期為5月26日 X2 11 3 插秧方式為3010 cm 1213 cm X3 11 9 施氮量為230 kg h X4 21 0 施磷量為12818 kg h X5 21 0 施鉀量為2510 kg h 上述最優解是吉粳66在高氮肥 高磷肥 密植條件下可以達到的最高產量 當然 不同 年份會略有差異 但由于其頻率太低 生產上不易出現 因此實際意義不大 為此 采用頻率 表3 吉粳66公頃產量 8 500 kg的高產栽培技術方案 編碼值 X1 插秧期 X2 插秧方式 X3 施氮量 X4 施磷量 X5 施鉀量 次數頻率 次數頻率 次數頻率 次數頻率 次數頻率 2 147 2315 194 3110 0 0 45 712 193 3018 1157251018830108113497181292016 013521161382210981517961513981517 1107171175121027043111702712971515 280121831510250391926642151091714 加權平均數 01293 9 01701 311217 301899 4 01319 5 S X01053 501046 801030 001049 501059 2 95 置信區間 01398 7 01189 2 01792 9 01609 611158 5 11276 001802 4 01996 3 01435 5 01203 5 農藝措施5 23 5 2430 14 10 141 6 19219 198189517 101115116 5714 82吉 林 農 業 科 學 26卷 分布的統計方法 對模型 1 在約束條件下 2 Xi 2 i 1 2 5 各因素取步長為1 組成3 125個方案 經頻率分析 公頃產量 8 500 kg的組合有626個 占全部方案的20 結果詳見表3 表3結果表明 要使吉粳66公頃產量達到8 500 kg以上 在栽培措施上插秧期宜在5月 23 24日 插秧方式應在3010 cm 14 10 1416 cm之間 施氮量每公頃為19219 19818 kg 施磷量每公頃9517 10111 kg 折合磷酸二銨20811 21918 kg 施鉀量每公頃5116 5714 kg 折合硫酸鉀10312 1141 8 kg 若要進一步提高產量 使公頃產量達到9 000 kg以上 經頻率分析 在全部組合中出現 214個 占全部組合的6185 說明只要栽培技術得當 吉粳66完全可以獲得公頃9 000 kg 以上的產量 結果詳見表4 表4 吉粳66公頃產量 9 000 kg的高產栽培技術方案 編碼值 X1 插秧期 X2 插秧方式 X3 施氮量 X4 施磷量 X5 施鉀量 次數頻率 次數頻率 次數頻率 次數頻率 次數頻率 2 57 2616 72 3316 0 0 5 213 85 3917 1512318703217003114462115 0442016452110177193114281311 133151420914894116492219221013 2291316731310850151547210331514 加權平均數 01345 8 01841 111425 211607 5 01598 1 S X01094 001074 801044 001054 901100 9 95 置信區間 01530 0 01161 6 01987 8 01694 411339 0 11511 511500 0 11715 1 01795 8 01400 4 農藝措施5 22 5 243010 13 14 141 4 20216 2101611510 120194216 5215 從表4可見 要進一步提高產量 磷肥和氮肥施用量明顯增加 鉀肥施用量有所減少 而 插秧期和插秧方式與公頃產量在8 000 kg以上時相近 213 各因素的產量效應分析 模型 1 中的各因素 X i 均經過了無量綱線性代換 偏回歸系數已經標準化 因此 可以 從其平方項絕對值大小直接判斷各栽培因素對產量的作用程度 b0值則表示著一個品種 的平均產量水平 從模型 1 可知 吉粳66的b0值為公頃8 15017 kg 說明該品種的豐產性 很好 各因素對產量影響大小的順序為X3 施氮量 X2 插秧方式 X4 施磷量 X1 插 秧期 X5 施鉀量 尤其是b3和b33的值遠大于其它偏回歸系數 說明了對吉粳66產量起 決定作用的栽培因素是施氮量 其次為插秧方式和施磷量 而插秧期和施鉀量對產量的影響 較小 插秧期對產量影響不大可能與試驗當年生育期間氣溫較平年略高有關 為了明確各栽培因素對產量的單一效應 對模型 1 采用 降維法 即固定其中4個因 素在0水平上 導出另一變量與產量的回歸方程 Y1 8 15017 2518X1 4813X12 Y2 8 15017 14813X2 7210X22 Y3 8 15017 48412X3 20915X32 2 Y4 8 15017 11313X4 6913X42 Y5 8 15017 8715X5 3618X52 從方程 2 可見 產量與5個栽培因素之間均呈二次曲線關系 各因素與產量的效應如 圖1所示 923期 張俊國 優質高產水稻新品種吉粳66綜合農藝措施與產量的數學模型分析 圖1 吉粳66各栽培因素對產量的影響 從圖1可見 施氮量對產量的效應最明 顯 在 2 0水平取值范圍內 隨著施氮量 的增加 產量近直線上升 曲線的峰點在X3 11155 6 施氮量為19218 kg h 說明吉 粳66要想獲得高產 施氮量不應少于公頃 185 kg 除施氮量外 對產量影響較大的還 有插秧方式和施磷量 插秧方式在 2 0水 平取值范圍內 產量變化很小 而在0 2水 平范圍內 隨著株距加大 產量明顯下降 該 曲線的峰值在X2 11 03 插秧方式為3010 cm 1312 cm 處 因此 對吉粳66來說 還 是應適當密植 插秧株數不應少于20株 m2 施磷量對產量的影響主要在0 2水平范圍內 隨著施磷量的增加 產量明顯上升 因此 要 提高吉粳66的產量 施磷量 磷酸二銨 公頃不應少于200 kg 從插秧期和施鉀量來看 在 整個試驗范圍內 對產量的影響均較小 214 單項栽培措施的經濟效益分析 在進行農業經濟效益分析時 需要明確產量隨各栽培因素水平值變化的增減速率 為 此 對方程 2 求一階偏導數 得到下列方程組 dy dx1 25 8 96 6X1 dy dx2 148 3 144 0X2 dy dx3 484 2 419 0X3 dy dx4 113 3 138 6X4 dy dx5 87 5 73 6X5 將各因素不同水平編碼值代入上述方程組 可求出不同水平下各栽培因素的邊際產量 通過對各因素邊際產量的分析可以進行經濟效益的判斷 各因素的邊際產量見表5 表5 吉粳66不同水平的邊際產量 因 素 水 平 編 碼 值 2 1012 X1 插秧期 21910 12214 2518 7018 16714 X2 插秧方式 13917 413 14813 29213 43613 X3 施氮量 1 3221290312484126512 35318 X4 施磷量 16319 2513113132511939015 X5 施鉀量 23417 16111 8715 13195917 從表5可見 插秧期不宜晚于0水平 5 月25日 而插秧方式不應稀于 1水平 30 10 cm 13133 cm 否則經濟效益明顯下降 施氮量的邊際產量差異最大 適宜值在1水平 185 kg h 左右 若再增加施用量會使經濟效益明顯下降 磷肥施用量以0水平 73 16 kg h 經濟效益明顯 而鉀肥施用量以1水平 87 15 kg h 左右為宜 3 結 論 吉粳66品種豐產性好 在吉林省中上等肥力的土壤上 平均產量效應為公頃8 15017 03吉 林 農 業 科 學 26卷 kg 最高可達9 92111 kg 主要栽培措施對吉粳66產量影響大小的順序為施氮量 插秧方式 磷肥施用量 插 秧期 鉀肥施用量 尤其是施氮量對吉粳66的產量起決定性作用 預測吉粳66公頃產量在9 000 kg以上時 主要栽培措施應采用的數量為 插秧期5月 22 24日 插秧方式3010 cm 13 14 1414 cm 施氮量每公頃20216 21016 kg 施磷 P 2O5 量每公頃11510 12019 kg 施鉀 K 2 O 量每公頃8512 10510 kg 對各因素邊際產量的分析結果表明 5月25日插秧 行株距為3010 cm 1313 cm 公頃 施氮量185 kg 施磷量7316 kg 施鉀量8715 kg 能獲得較好的經濟效益 參考文獻 1 丁希泉 1 農業應用回歸設計 M 1 長春 吉林科學技術出版社 19861 2 孫酉石 等 1 玉米主要農藝措施產量函數模型的研究 J 1 吉林農業大學學報 1987 9 4 11 181 3 吳志強 等 1 雜交水稻的高產栽培技術體系研究 J 1 福建農學院學報 1989 18 1 19 241 4 張俊國 等 1 中早熟水稻優良新品系吉89 45高產穩產規范化栽培技術初探 J 1 吉林農業科學 1994 3 25 301 5 李 徹 等 1 水稻優質 高產 多抗新品種吉粳66的選育及栽培技術 J 1 吉林農業科學 1998 2 11 141 Model Maths Analysis of Synthetic Agronomic Measures and Y ield for High Quality High Y ield New Rice Variety Jijing 66 ZHANGJun guo Rice Institute Jilin Academy of Agricultural Sciences Gongzhuling136100 China Abstract By adopting the orthogonal gyrating regression disign 5 main elements for cultivation in Jilin province of high quality late matured variety Jijing 66 were studied The results showed 1 Jijing 66 was high and stable yield variety average