梁貴林+孫西文+張永春+涂永高+尹鵬達+潘文杰+陳雪

摘要：以貴州省煙草（Nicotiana tabacum L.）品種韭菜坪2號（N. tabacum cv.Jiucaiping No.2）為試驗材料，采用雙因素裂區(qū)設計進行田間試驗，并用灰色關聯法分析移栽期和氮肥在影響煙草農藝性狀與產值的主次關系，構建效應系數，建立效應系數與移栽期和氮肥的回歸模型，并對各因子和交互作用進行分析，通過模擬計算得到最佳移栽期和施氮量的組合方案。結果表明，隨著移栽期和施氮量的增加，效應系數呈下降趨勢，在一定的值域內，移栽期和施氮量表現出促進作用。隨著移栽期的推遲，適當地增施氮肥有助于煙草的生長發(fā)育;但施用量過高或過低則表現出拮抗作用。通過對移栽期和施氮量與效應系數的回歸模型綜合分析，建議在貴州省赫章縣韭菜坪2號煙區(qū)，移栽期在4月28日至5月2日，施氮量為135.53～146.90 kg/hm2。

關鍵詞：煙草（Nicotiana tabacum L.）;氮肥;移栽期;灰色關聯法;回歸模型

中圖分類號：S572;S143.1;S504.5 ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：0439-8114（2014）20-4865-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.20.025

Effects of Transplanting Period and Nitrogen Fertilizer on Agronomic Traits and Yield of Nicotiana tabacum cv. Jiucaiping No.2

LIANG Gui-lin1，SUN Xi-wen2，ZHANG Yong-chun1，TU Yong-gao1，YIN Peng-da1，PAN Wen-jie1，CHEN Xue2

（1.Guizhou Tobacco Institution， Guiyang 550003， China; 2. Bijie Tobacco Filiale， Bijie 551700， Guizhou， China）

Abstract： Using the tobacco variety Nicotiana tabacum L. cv.Jiucaiping No.2 in Guizhou province as test materials， two- factor split plot design was used and the gray correlation method to implement field experiment. The influences of the primary and secondary relationship of transplanting perlod and nitrogen fertilizers on the yield and agronomic characters of tobacco. The effect frequency was constructed. The regression-effect model was established about transplanting perlo and nitrogen fertilizers. Various factors and interactions was analyzed through simulation calculation. The program of best transplanting time and volume of nitrogen fertilizers was calculated. Results showed that when transplanting period and nitrogen fertilizers increased， effect frequency declined. Within a certain transplanting period and nitrogen fertilizers， effect frequency showed promoting effect. With the delay of transplanting period， adequate nitrogen fertilizers supply helped the growth and development of tobacco. Too high or too low apply showed antagonistic effect. Through comprehensively analysising regression model about transplanting period and nitrogen fertilizers， effect frequency was obtained. N. tabacum cv. Jiucaiping No.2 is suggested to be transplanted during April 28 to May 2 with nitrogen fertilizers of 135.53 to 146.90 kg/hm2 in the tobacco production area in Hezhang county of Guizhou province.

Key words： Nicotiana tabacum L.; nitrogen fertilizer; transplanting period; grey correlation method; regression model

煙草（Nicotiana tabacum L.）是世界上種植最廣泛的非糧食作物[1]，煙葉是卷煙工業(yè)的基礎，煙草農藝性狀和產值直接影響煙葉的產量、質量和煙農的收入[2]。由于目前煙草生產上存在不分品種集中移栽和過量施肥的問題，不僅不能達到提高煙葉品質的效果，而且還會造成水體和土壤環(huán)境的污染及生產成本的提高，所以近幾年來許多優(yōu)質煙葉產區(qū)所產的煙葉品質和產值均出現下降趨勢[3]。研究表明，不同海拔、氣候區(qū)以及不同煙草品種，其移栽期均不同;在最佳移栽期移栽，經濟效益和煙葉品質最佳，過早或過晚移栽都會影響煙葉品質，降低煙農的經濟效益[4，5]。氮肥是煙草栽培的關鍵營養(yǎng)物質[6]，合理的施氮量可增加煙葉產量、均價和產值[7]，并能協調煙葉內在的化學成分[8]，而過量施氮肥將導致煙株生長過旺，煙葉里煙堿積累增多，內在化學成分不協調，工業(yè)利用價值降低[9]。最佳移栽期實質上就是讓煙草在生育期內獲得最佳的光溫水環(huán)境、躲避病蟲危害，如果所選移栽期提前或推遲，錯過了較好的光溫水條件，即使合理施用了氮肥也會被過量的雨水、高溫或凍害等不良天氣所干擾，使得煙草無法正常生長及有效吸收營養(yǎng)。因此在煙草栽培中選擇合理的移栽期和施氮量是非常關鍵的問題。試驗運用灰色關聯分析法，比較了移栽期和氮肥在影響煙草農藝性狀和產值方面的主次關系，構建了綜合效應系數，并建立了效應系數與移栽期和施氮量的回歸模型，利用該模型進行單因素和雙因素交互作用分析，以篩選出當地推廣的適宜煙草品種栽培的最佳移栽期和施氮量，為生產上達到優(yōu)質適產的目標提供技術依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗區(qū)概況

試驗在貴州省赫章縣雙坪鄉(xiāng)雙坪村實施，該地屬于暖溫帶（26°46′ N，104°10′ E），平均海拔1 996 m，年無霜期210～250 d，大田生長期4～10月，年均降雨量約為785～1 068 mm，年均溫10.0～13.6 ℃，最高氣溫33.6 ℃， 最低氣溫-3.0 ℃， 年總積溫3 650～4 964℃，年日照時數1 260.8～1 548.3 h，光照條件較好，太陽輻射量較多。供試煙草品種為韭菜坪2號（N. tabacum cv. Jiucaiping No.2）。試驗于2007年進行，采用漂浮育苗、 地膜覆蓋方式， 定株施肥和雙側施肥，施肥深度10 cm， 使用業(yè)內的煙草專用復合肥（N∶P∶K=12∶10∶24）。 試驗地塊地勢平整、 向陽、 排水順暢、無嚴重根莖病害發(fā)生; 土壤類型為黃壤，是貴州省煙區(qū)主要的植煙土壤。前茬作物為玉米（Zea mays L.）， 肥力中等， 試驗地養(yǎng)分水平分別是有機質36 g/kg、速效氮76.95 mg/kg、速效磷16.68 mg/kg、速效鉀173.39 mg/kg，土壤pH為5.5。

1.2 ?試驗設計

采用裂區(qū)設計、雙因素試驗。施肥量為主處理（A），設純氮肥A1施用量為75.0 kg/hm2、A2為97.5 kg/hm2、A3為120.0 kg/hm2共3個水平;移栽期為副處理（B），設移栽期B1（2007年4月25日，當地經驗性移栽期）和B2（2007年5月10日，推遲移栽）2個水平，雙因子組合見表1。重復3次，共計18個小區(qū);每小區(qū)間隔60 cm，重復間間隔1 m，四周設保護行; 小區(qū)面積不少于42 m2， 每小區(qū)栽煙70株。所有試驗肥料和配方均使用當地煙草專用肥， 氮、 ?磷、 ?鉀比例一致， 施用時用量精確計算到株。

1.3 ?測定項目與方法

2007年8月，在試驗地田間選取生長相對一致的5株煙草進行采收前測量，分別測定株高、莖圍、葉數、節(jié)距、腰葉長、腰葉寬、頂葉長、頂葉寬、腋芽數[10]。在烘烤后，各試驗小區(qū)不同葉位的煙葉根據烤煙42國際分級標準進行分級，逐級計算產量和產值。其中，產值=當地當年各級烤煙單價×該級產量。

1.4 ?數據處理原理與方法

灰色關聯分析的原理是根據曲線幾何圖形的相似程度來判斷關聯程度，關聯度是反映這種密切程度的尺度[11]。根據灰色關聯原理，試驗將烤煙各項指標視為一個灰色系統(tǒng)，每一個指標作為灰色系統(tǒng)中的一個因素。

1.4.1 ?數據標準化 ?由于原始數據量綱不一致，無法進行有效比較，因此需要對試驗得到的原始數據按式（1）進行標準化處理。

xi（k）=■ ? ? ? ? （1）

式中，xi′（k）為原始數據，ū為同一性狀值平均數，Si為同一性狀值標準差，xi（k）為原始數據標準化的結果[12]。

1.4.2 ?計算關聯系數和關聯度 ?根據分析要求確定參考數列和比較數列。基于灰色關聯原理與灰色關聯差異信息空間LYg r，并考慮其“鄰域性”與規(guī)范區(qū)間性，則灰色關聯系數的計算公式為：

γ[x0（k），xi（k）]=■ ? （2）

其中x（min）=miniminkΔ0 i（k）， 是LYg r里下環(huán)境參數，x（max）=maximaxkΔ0 i（k）， 是LYg r里上環(huán)境參數，ζ∈[0，1]為分辨系數，一般按最少信息原理取為0.5，即ζ=0.5[11]。聚集灰色關聯系數γ[x0（k），xi（k）]在各點k=1，2，……，n的值，得灰色關聯度計算公式（3）：

γ（x0， xi）=■ ? ?（3）

當比較數列、參考數列都多于1個時，便可構成灰色關聯矩陣。關聯矩陣可直接反映參考數列與各比較數列間的相互關系。關聯度是關聯系數的算術平均值，關聯度越大的數列說明比較數列與參考數列的關系越接近。

1.4.3 ?數據分析 ?試驗數據應用Microsft Office Excel 2000和DPS（Data Processing System）軟件進行統(tǒng)計分析。采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和最小顯著差異法（Least Significant Difference，LSD）比較不同處理間的差異。采用灰色關聯度分析來構建煙草農藝性狀和產值的綜合效應系數。其公式為：

效應系數=[（各指標原始數據×對應移栽期的關聯系數）+（各指標原始數據×對應施氮肥的關聯系數）]/指標個數。

利用DPS軟件建立二次多項式回歸模型，并對模型進行模擬與檢驗。

2 ?結果與分析

2.1 ?效應系數的建立

試驗測定的韭菜坪2號各處理農藝性狀和產值計算結果見表2，對表2的數據進行灰色關聯度分析，得到各指標與移栽期和施純氮肥的關聯系數和效應系數。由表2中的灰色關聯系數可以看出，與移栽期關系最密切的農藝性狀是腰葉長，其次是腰葉寬;與施氮肥關系最密切的是頂葉寬，其次是莖圍、產值、葉片數。

2.2 ?移栽期和施氮量與效應系數回歸模型的建立

由表2可知，各處理間除莖圍、葉數和腋芽數未能達到顯著水平外，其他農藝性狀與產值均達到了顯著差異水平。說明不同移栽期和施氮量對韭菜坪2號的農藝性狀、產值產生了顯著的影響。由此建立移栽期（x1）和施氮量（x2）與效應系數（Y）的回歸經驗模型：

Y=175.01+0.59x1-1.65x2-0.078 x12+0.003 x22+0.043x1x2。

對回歸模型進行F值檢驗，結果F=8.99，>F0.01=3.07[13]，說明該回歸模型在0.01水平上顯著;相關系數（R）=0.989，Durbin-Watson統(tǒng)計量d=2.16，該值越接近2，表明模擬值越接近實際值，說明模型的擬合性較好;復相關系數（R2）=0.978，表明移栽期和施氮量與效應系數的線性相關程度達到97.8%，誤差只占2.2%。

2.3 ?模型各因素效應分析

2.3.1 ?單因素對效應系數的影響 ?通過移栽期和施氮量與效應系數的回歸經驗模型中一次項標準回歸系數的絕對值大小，可以直接判斷移栽期和施氮量對效應系數的影響程度。試驗中，施氮量>移栽期;一次項系數中，移栽期（x1）為正值，施氮量（x2）為負值，表明移栽期與效應系數為正相關關系，而施氮量為負相關關系，這可能是由于試驗方案所選的施氮量不適宜當地煙草的生長發(fā)育造成的，因此在模型模擬過程中進一步將施氮量的最小值設為65 kg/hm2、最大值設為165 kg/hm2 來觀察施氮量對效應系數的影響趨勢;同時將移栽期最 大值設為50 d（4月1日至5月20日）。二次項系數顯示，移栽期為負值，施氮量為正值。通常單因素分析采用降維法，以分析在不同移栽期和施氮量水平下效應系數的變化規(guī)律，即在2個因素中，固定1個因素為0，做x-y折線圖，結果見圖1。從圖1可以看出，隨著移栽期或施氮量的增加，煙草的效應系數均呈下降趨勢。

2.3.2 ?雙因素交互效應對效應系數的影響 ?將不同處理的實際值分別代入回歸模型進行模擬計算，得出煙草農藝性狀和產值的綜合效應系數，結果見圖2。通過移栽期和施氮量與效應系數的回歸經驗模型中的交互項系數可知，移栽期和施氮量對效應系數的表現為協同促進作用。由圖2可知，移栽期在4月20日之前，隨著施氮量的增加，效應系數呈下降趨勢;移栽期在4月20日至5月5日時，隨著施氮量的增加，效應系數較平穩(wěn)并呈略微上升趨勢;移栽期在5月5日至5月20日時，當施氮量低于105 kg/hm2時，效應系數處于較低水平;隨著施氮量的增加，效應系數呈增加趨勢，并在155 kg/hm2以上時達到最大值。綜上所述，移栽期和施氮量存在一個適宜的范圍，低于或高于這個范圍都無法提高韭菜坪2號的產量和品質。

2.4 ?優(yōu)化施肥方案的選擇

為了給當地煙草品種韭菜坪2號栽培提供最適宜的移栽期和施氮量選擇方案，根據單因素、雙因素交互效應結果及移栽期和施氮量與煙草效應系數的經驗模型，試驗采用頻數分析法進行模型的優(yōu)化[13]。在試驗約束條件范圍內（移栽時段為0～50 d、施氮量為65～165 kg/hm2），經計算機模擬尋優(yōu)，得到了112=121套組合方案;將這121個理論值按一定的區(qū)域統(tǒng)計其頻率，結果其頻率分布見表3。此次試驗中，效應系數達到110以上的韭菜坪2號農藝性狀和產值均能達到較高水平。相對應的是大田移栽期在試驗時段主要分布在25～35 d，即移栽期日期在4月25日～5月5日;施氮量主要分布在115～165 kg/hm2。

進一步計算效應系數大于110以上、移栽時段在25～35 d、施氮量在115～165 kg/hm2的所有方案中各個因子的加權平均數和標準誤，并進行參數的區(qū)間估計，結果見表4。由表4可知，當移栽期主要集中在4月28日至5月2日、施氮量為135.53～146.90 kg/hm2時，當地的韭菜坪2號農藝性狀和產值均能達到較高水平。

3 ?小結與討論

以往多采用通徑分析、相關分析和回歸分析等方法[14，15]來研究農作物各指標的相互關系，實際工作中發(fā)現這3種方法各有長短。通徑分析和相關分析可以比較方便、快捷地體現出各指標間的相互關系，也是建立模型的首要步驟;回歸分析可以精準定量地體現各指標的相關性及相關程度。但這些方法存在著原始數據量大、計算工作繁瑣、綜合評價不準確、數據要求典型等不足[16]，其應用范圍受到了限制?；疑P聯分析法是一種有參考系的整體比較方法，能夠綜合統(tǒng)計分析各指標間的相互關系，并且不需要大量樣本和典型分布[11]，因此能夠克服以往僅以單一指標對某種對象進行評價的片面性?；疑P聯分析法在農業(yè)科學研究中已被應用在煙草的品種評價[17]、農藝性狀和經濟指標間的分析[12]及優(yōu)化施肥措施[18]等方面。但是在研究移栽期和施氮量對煙草品種韭菜坪2號農藝性狀和產值的影響方面卻鮮見報道。試驗綜合應用了回歸效應模型、灰色關聯分析法及頻次分析法，充分利用了它們的優(yōu)點和特色，采用實際數據與灰色關聯系數的結合，構建了可以綜合評價多個指標的效應系數，建立了相應的回歸模型，通過對所建模型進行模擬分析，計算出了最佳移栽期和施氮量的組合方案。

通常情況下煙草栽培都是經驗性選擇時間集中移栽，而不同生態(tài)區(qū)域和煙草品種的適宜移栽時間不同。移栽期的選擇決定了煙草在生育期內所能獲得的光、溫、水等資源的有效利用，因此也影響了煙株對肥料養(yǎng)分的吸收與利用[19]。田峰等[5]研究表明，在湖南省鳳凰縣煙區(qū)適當推遲煙草移栽期至5月11日，可顯著降低煙葉病害程度、改善煙草農藝性狀、提高產量。黃一蘭等[20]研究表明，福建省清香型煙草品種翠碧一號（N. tabacum cv. Cuibi No.1）的最佳移栽期為2月上中旬，此期間移栽的烤后煙葉外觀及內在質量的協調性和經濟性狀均表現最佳。端永明等[4]研究表明，云南省尋甸縣在相同播種期條件下，苗齡在70 d移栽時煙株的農藝性狀、經濟效益和內在化學成分最佳。合理的施氮量能夠明顯改善煙草的農藝性狀和品質[21-23]，并且合理的移栽期能夠提高氮肥利用率和促進碳氮代謝。許汝冰等[24]研究表明，在低海拔地區(qū)適當推遲移栽期有利于提高氮肥利用率以及煙葉產值。陳永明等[25]研究表明，在廣東省南雄市煙區(qū)適當降低施氮水平和推遲移栽期，可以提高烤后煙葉還原糖含量和降低煙堿含量。李進平等[19]研究表明，在湖北省?？悼h，控施氮肥和適當提前移栽期更有利于降低煙葉各部位中的煙堿含量。王義偉等[26]研究表明，云南省保山市在11月18日移栽的香料煙（N. tabacum cv. Samsun）株，其生長發(fā)育時期由氮代謝為主向以碳的積累轉變，適當追加氮素可以提高上部葉煙堿含量，使上部葉化學成分趨于協調。本研究通過灰色關聯分析構建煙草品種韭菜坪2號農藝性狀和產值的綜合效應系數，建立移栽期和施氮量對效應系數的多項式回歸模型，通過單因素分析表明，移栽期為正相關，施氮量為負相關，其原因可能是由于試驗設計中的施氮量和移栽期不利于煙株對氮肥的有效利用和碳氮代謝造成的。通過二次項系數分析表明，推遲移栽期和過量施氮肥，雖然會導致效應系數降低，但是隨著移栽期的推遲，適當的補充氮肥可能有助于改善煙株的生長發(fā)育、碳氮代謝和化學成分的協調性。通過交互因素分析表明，移栽期和施氮量在適宜的范圍內存在協同促進的作用，低于或高于這個范圍則存在拮抗作用。雙因素交互效應模擬計算結果表明，在5月5日至5月20日時，較高的施氮量使得效應系數達到最大值;但是在5月20日后，可能由于氣溫、降雨等氣候條件的限制，效應系數將出現變化。

試驗運用灰色關聯分析方法，對煙草品種韭菜坪2號以農藝性狀和產值所構建的效應系數為目標函數，建立了貴州省赫章縣煙株移栽期和施氮量與煙草效應系數的經驗模型，并進行優(yōu)化。結果表明，效應系數所建立的模型對煙株的綜合評價能夠充分反映實際情況;推遲移栽期和過量施氮肥不利于煙株的生長發(fā)育，但兩者存在一定的適宜范圍;試驗得出當煙草效應系數達到110以上時，當地適宜的移栽期為4月28日至5月2日，施氮量為135.53～146.90 kg/hm2。雖然這個結果在一定范圍內能夠指導煙葉生產，但是在實際生產中還需要結合氣候、土壤及煙草品種等因素進行更全面的考慮。

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