摘 要：采用五因素五水平旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計(jì)研究了密度、氮肥、磷肥、鉀肥、鋅肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明：密度、氮肥與產(chǎn)量間回歸關(guān)系達(dá)極顯著水平，鋅肥與產(chǎn)量間回歸關(guān)系達(dá)顯著水平，磷肥、鉀肥與產(chǎn)量間回歸關(guān)系不顯著；并建立了產(chǎn)量回歸模型，獲得各因素的最優(yōu)組合，即666.7m²種植6000株、施用尿素30kg、過磷酸鈣0kg、氯化鉀25kg，硫酸鋅4kg。表明，在高產(chǎn)栽培中，密度仍是制約玉米產(chǎn)量的最主要因素，尿素的施用量已基本達(dá)到玉米生育期的需要，要減少過磷酸鈣的施入，增加鉀肥和鋅肥的施用量。

關(guān)鍵詞：豫東南；玉米；高產(chǎn)栽培；模型

中圖分類號(hào)：SII5.S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001—4942(2010)09—0042—05

玉米的產(chǎn)量是多種因素綜合作用的結(jié)果，在高產(chǎn)栽培中，其核心問題就是結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、氣候特點(diǎn)，尋求合理的高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)和合理的施肥水平。近年來，學(xué)者們做了不少這方面的研究，涉及密度、不同施肥模式、兩種或三種肥料配施、密度和氮肥配合等對(duì)玉米產(chǎn)量的影響。但有關(guān)多個(gè)因素對(duì)玉米產(chǎn)量影響的研究較少。本研究采用正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)玉米產(chǎn)量與密度、氮肥、磷肥、鉀肥、鋅肥的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，建立高產(chǎn)模型，以期獲得玉米高產(chǎn)栽培的優(yōu)化配方方案。

1 材料與方法

1.1 供試材料

尿素(氮46％)，由平頂山化工有限公司生產(chǎn)；過磷酸鈣(P₂O₅12％)，由河南黃泛區(qū)綠源化工有限公司生產(chǎn)；氯化鉀(K₂O60％)，由白俄羅斯化工有限公司生產(chǎn)；硫酸鋅(含鋅40％)，由遼寧葫蘆島生產(chǎn)。 玉米品種為泛玉6號(hào)，由河南黃泛區(qū)地神種業(yè)農(nóng)科所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)在河南黃泛區(qū)地神種業(yè)農(nóng)科所北試驗(yàn)地，土質(zhì)沙壤，有機(jī)質(zhì)1.21％，堿解氮55.89mg／kg，有效磷30.80mg/kg，速效鉀103.64mg／kg，有效鋅0.82mg／kg。采用正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)(表1)，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，4行區(qū)，小區(qū)行長(zhǎng)5.00m，寬窄行(寬行0.83m，窄行0.50m)種植。前茬小麥?zhǔn)斋@后及時(shí)整地，于6月4日播種，成熟后全區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)，用3個(gè)重復(fù)的平均產(chǎn)量進(jìn)行分析。尿素50％作基肥，50％作追肥，磷鉀肥及鋅肥全部作基肥，其它管理同大田。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量的回歸分析及高產(chǎn)模型的建立

各處理產(chǎn)量結(jié)果見表2。將各影響因子對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析，得到相關(guān)系數(shù)R=0.92217，決定系數(shù)R²=0.8504，調(diào)整相關(guān)R′=0.80681。表明，回歸代表了85.04％的產(chǎn)量關(guān)系，誤差偏小，回歸度偏高，達(dá)0.01顯著性水平(表3)。說明泛玉6號(hào)的產(chǎn)量在85.04％的程度上決定于密度和氮、磷、鉀、鋅肥的施用。

由表4可以看出，回歸方程中的x₂²、X₁X₃項(xiàng)達(dá)0.05顯著水平，常數(shù)項(xiàng)和x₁x₂項(xiàng)達(dá)0.01顯著水平。剔除P>0.1水平的項(xiàng)后，所得回歸方程簡(jiǎn)化為：

Y=454.56646+26.47542X₁+22.28792X₂+11.71542X5－10.32969X₁²－12.82969X₂²－21.96438X₁ X₃+14.37187X₁ X₄

2.2 單因子效應(yīng)分析

由表4可知，單因素x₁(密度)、x₂(尿素施用量)、x₅(硫酸鋅施用量)對(duì)泛玉6號(hào)產(chǎn)量的影響比較明顯，其單因子效應(yīng)方程如下：

Y₁=454.56646+26.47542X₁－10.32969X₁²

Y₂=454.56646+22.28792x₂－12.82969X₂²

Y₅=454.56646+11.71542X₅

可以看出，x₁、x₂的單因子效應(yīng)均為拋物線，即隨著密度或尿素用量的增大，玉米產(chǎn)量不斷升高，并分別于種植密度為5500株(666.7M²，下同)、施用尿素30kg時(shí)達(dá)到最高，之后隨密度或施氮量的增加反而下降。這主要是因?yàn)槊芏仍黾拥揭欢ǔ潭戎?，再增加密度，?huì)造成田間郁蔽，通風(fēng)不暢，影響玉米授粉，空稈率增大，行粒數(shù)迅速減少，產(chǎn)量降低；若后期遇風(fēng)，玉米倒伏，則減產(chǎn)會(huì)更加嚴(yán)重。而施氮過多，不僅易造成玉米旺長(zhǎng)，且能降低其抗倒性及抗病蟲害的能力，從而造成減產(chǎn)。

x₅的單因子效應(yīng)為一直線，即隨著硫酸鋅施用量的增加，玉米產(chǎn)量持續(xù)增加。這與前人“玉米對(duì)鋅比較敏感，玉米吸鋅量跟產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)”的結(jié)論一致。除本試驗(yàn)外，該試驗(yàn)地塊沒有施過鋅肥，造成土壤中鋅含量低，為獲得高產(chǎn)，在今后的生產(chǎn)中應(yīng)注意加大鋅肥的施入。

而X₃、x₄的單因子效應(yīng)為一水平直線，產(chǎn)量為一恒定值，不隨磷、鉀施用量的多少而變化。王慶成等研究表明，玉米吸鉀量跟產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，對(duì)鉀的吸收量?jī)H次于氮。這與本試驗(yàn)結(jié)果不同。本試驗(yàn)用地屬高含磷地塊，而玉米對(duì)磷的吸收量較少，所以玉米產(chǎn)量不隨過磷酸鈣施用量的增加而增加。

2.3 兩因子互作效應(yīng)分析

表4結(jié)果顯示，X₁X₃(密度與過磷酸鈣施用量)、x₁x₄(密度與氯化鉀施用量)對(duì)產(chǎn)量的互作效應(yīng)比較明顯，其回歸方程分別為：

Y₁₃=454.56646+26.47542X1-10.32969X₁²-21.96438X₁X₃

Y₁₄=454.56646+26.47542X₁ -10.32969X₁²+14.37187X₁X₄從而得到兩因素互作條件下的玉米產(chǎn)量，結(jié)果見表5、表6。可以看出，X₁為-2—－0.5水平時(shí)，x₃產(chǎn)量呈正關(guān)系；X₁為0水平時(shí)，X₃與產(chǎn)量呈恒定關(guān)系；x₁為0.5—2水平時(shí)，x₃呈負(fù)效應(yīng)。說明，在低密度時(shí)，隨著施磷量的增加，產(chǎn)量逐漸提高；至種植密度4000株時(shí)，產(chǎn)量呈恒定狀態(tài)，不隨施磷量的增加而變化；在高密度時(shí)，隨著施磷量的增加，產(chǎn)量反而呈下降趨勢(shì)。王慶成等的研究結(jié)果表明，在低產(chǎn)量水平下，形成100kg籽粒所需要的磷量較高，而隨著密度的增加，100kg籽粒需磷量逐漸減少，這說明愈是高產(chǎn)，磷素效益愈高，用肥愈經(jīng)濟(jì)。

x₁x₄的互作效應(yīng)變化趨勢(shì)與x₁、x₃的相反，即在-2—-0.5的水平范圍內(nèi)，X₄呈負(fù)效應(yīng)；x₁在0水平時(shí)，x₄與產(chǎn)量呈恒定關(guān)系；X₁在0.5—2的水平范圍內(nèi)，x₄呈正效應(yīng)。說明泛玉6號(hào)在2000—3500株的低密度時(shí)，群體吸鉀量少，沒有增產(chǎn)效應(yīng)；在4500—6000株高密度時(shí)，隨著施鉀量的增多，產(chǎn)量逐漸升高。

2.4 最優(yōu)組合篩選

通過模擬分析，得到5因素的最優(yōu)組合(見表7)，即每666.7m²種植6000株、施用尿素30kg、過磷酸鈣0kg、氯化鉀25kg、硫酸鋅4kg時(shí)，泛玉6號(hào)的產(chǎn)量最高，為644.43kg。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，種植密度為6000株的玉米產(chǎn)量最高，而且田間調(diào)查沒有倒伏現(xiàn)象，其空稈率、雙穗率與低密度水平相比無明顯差異。另外，本試驗(yàn)地為豐磷地塊，而鋅含量較低，僅為0.82mg／kg，因此，當(dāng)不施過磷酸鈣且666.7m²硫酸鋅用量為4kg時(shí)，易獲得最高產(chǎn)量，此時(shí)氯化鉀的施用量略高于實(shí)際用量(一般生產(chǎn)中為15kg)，為25kg。

由表8可知，泛玉6號(hào)單產(chǎn)大于600kg的方案共有14個(gè)，其中，x₁只有在2水平下才可獲得該產(chǎn)量水平，此時(shí)有14種方案，頻率為1。從而可知，泛玉6號(hào)最適宜種植的密度為6000株，這與“要想獲得玉米高產(chǎn)，種植密度必須達(dá)到5500株以上的推論相符。

x₂只有在0—2水平，才可獲得高于600kg的產(chǎn)量，其中，1水平的頻率最高，這與實(shí)際生產(chǎn)相符，即尿素的最優(yōu)施用量為30kg，這與大田生產(chǎn)的施用量基本一致。

x₃呈現(xiàn)隨過磷酸鈣施用量的增加，產(chǎn)量逐漸降低的趨勢(shì)。這是因?yàn)楸驹囼?yàn)田有效磷的含量呈飽和狀態(tài)，施用過磷酸鈣反而會(huì)影響作物對(duì)其他養(yǎng)分的吸收，造成產(chǎn)量下降。

x₄以2水平最優(yōu)，其頻率為0.7857，說明氯化鉀的最優(yōu)施用量為25kg，這與筆者之前進(jìn)行的“優(yōu)化配方施肥”試驗(yàn)的結(jié)論“穩(wěn)磷補(bǔ)鉀”相符。

本試驗(yàn)中，隨著硫酸鋅施入量的增加，產(chǎn)量逐漸升高，在2水平下獲得600kg產(chǎn)量的頻率最高，為0.4286，說明泛玉6號(hào)對(duì)鋅非常敏感，施用量為4kg時(shí)易獲得最高產(chǎn)量。

將單產(chǎn)大于600kg的14個(gè)方案中各個(gè)因子的頻率進(jìn)行加權(quán)平均得表9，可知，要想獲得600 kg以上的單產(chǎn)，須保證密度為6000株，施尿素25.60—32.97 kg，過磷酸鈣0—10.3kg，硫酸鉀22.86—25.00kg，硫酸鋅2.57-3.58kg。

3 小結(jié)與討論

3.1 本試驗(yàn)結(jié)果表明，磷、鉀肥施用量與產(chǎn)量間回歸關(guān)系不顯著；密度、尿素施用量對(duì)玉米產(chǎn)量的單因子效應(yīng)均為拋物線，對(duì)產(chǎn)量的影響達(dá)0.01顯著水平；鋅肥施用量對(duì)產(chǎn)量的單因子效應(yīng)為一上升的直線，對(duì)玉米產(chǎn)量的影響未達(dá)0.05顯著水平；但密度和磷肥、密度和鉀肥之間存在顯著的交互作用。

3.2 當(dāng)666.7m²的種植密度為6000株、施用尿素30kg、過磷酸鈣0kg、氯化鉀25kg、硫酸鋅4kg時(shí)泛玉6號(hào)的產(chǎn)量最高，可達(dá)644.43kg。表明在本試驗(yàn)條件下，高產(chǎn)栽培要加大密度，提高鉀肥和鋅肥的施用量，穩(wěn)定磷肥施用量。