優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻新品種吉粳66綜合農(nóng)藝措施與產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型分析.pdf

文章編號 1003 8701 2001 03 0026 06 優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻新品種吉粳66 綜合農(nóng)藝措施與產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型分析 張俊國 吉林省農(nóng)科院水稻所 吉林 公主嶺136100 摘 要 采用正交回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方法 對吉林省優(yōu)質(zhì)晚熟品種吉粳66在栽培上的5個主 要可控因子進(jìn)行了研究 結(jié)果表明 吉粳66新品種高產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn) 平均產(chǎn)量效應(yīng)為公頃8 15017 kg 若栽培技術(shù)得當(dāng) 公頃產(chǎn)量最高可達(dá)9 92111 kg 主要栽培措施對吉粳66產(chǎn)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(chǎn)量起著決定性作用 預(yù)測 吉粳66公頃產(chǎn)量達(dá)到9 000 kg以上時 主要栽培措施應(yīng)采用的數(shù)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(guān)鍵詞 水稻 吉粳66 栽培因素 農(nóng)藝措施 產(chǎn)量 數(shù)學(xué)模型 中圖分類號 S511105文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 吉粳 66 吉91 2605 是吉林省農(nóng)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(nóng)作物品種審定 委員會審定 該品種在連續(xù)3年的省區(qū)域試驗(yàn)中 平均公頃產(chǎn)量達(dá)到8 36710 kg 比秋光平 均增產(chǎn)311 1998年被評為吉林省第二屆優(yōu)質(zhì)品種 說明該品種不僅高產(chǎn) 而且優(yōu)質(zhì) 從 2000年起 該品種的種植面積迅速擴(kuò)大 已成為取代秋光 超產(chǎn)一號等晚熟老品種的理想品 種 為了明確吉粳66的最高產(chǎn)量潛力及主要栽培措施對產(chǎn)量的綜合作用和主次關(guān)系 1999 年在所內(nèi)對其進(jìn)行了五因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn) 探索吉粳66高產(chǎn)的最優(yōu)栽培措 施 為吉粳66在生產(chǎn)上穩(wěn)產(chǎn) 高產(chǎn)并且迅速擴(kuò)大種植面積提供科學(xué)依據(jù) 1 試驗(yàn)設(shè)計 試驗(yàn)采用五因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方法 各因素和水平線性編碼見表1 試 驗(yàn)共36個處理組合 二分之一實(shí)施 各栽培因素在各處理組合內(nèi)的實(shí)施水平見表2 小區(qū)長7110 m 寬118 m 面積12178 6行區(qū) 全試驗(yàn)36個小區(qū)分成3個正交區(qū)組 正交區(qū)組內(nèi)的小區(qū)隨機(jī)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(qū)播2盤 插秧時每穴均插4苗 試驗(yàn)設(shè)在本所試驗(yàn)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(nóng)安縣人 吉林省農(nóng)科院水稻所副研究員 碩士 主要從事水稻育種和栽培 技術(shù)研究 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué) 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(nèi)的實(shí)施水平及小區(qū)產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)田相同 各小區(qū)在收獲前按平均數(shù)取樣5株調(diào)查株高 穗粒數(shù) 空秕率及千粒重等性狀 然后小 區(qū)去除邊株邊行后收獲710 實(shí)測產(chǎn)量 測產(chǎn)結(jié)果折算成公頃產(chǎn)量后列于表2 并利用計算 723期 張俊國 優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻新品種吉粳66綜合農(nóng)藝措施與產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型分析 機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計分析 2 試驗(yàn)結(jié)果分析 211 建立栽培因素與產(chǎn)量關(guān)系的函數(shù)模型 根據(jù)表2的產(chǎn)量數(shù)據(jù) 按旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計原理 確定栽培因子與產(chǎn)量呈函數(shù)關(guān)系 Y bo 6 5 i 1biXi 6 i jbijXiXj 6 5 i 1biiX 2 i 經(jīng)計算機(jī)計算求解 得到吉粳66產(chǎn)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(shí)際意義 對其進(jìn)行了失擬和回歸顯著性檢驗(yàn) 具體結(jié)果如下 F1 MS失 MS誤 2192 F0101 20 15 3136 模型 1 經(jīng)過上面的F檢驗(yàn) 表明了不僅該試驗(yàn)中栽培因素對產(chǎn)量的作用 F 2 達(dá)到了極 顯著水平 而且試驗(yàn)誤差 F 1 明顯小于允許的限值 說明回歸模型擬合良好 復(fù)相關(guān)系數(shù)R 01904 5 因此 模型 1 是有效的 對各項(xiàng)回歸系數(shù)的t測驗(yàn)結(jié)果表明 b3 b33 b2達(dá)到了 0101的極顯著水平 B13 B4達(dá)到了 0105的顯著水平 212 模型的優(yōu)化 利用計算機(jī) 在約束條件 2 Xi 2 i 1 2 5 下 對模型 1 求最優(yōu)解 得出每公 頃產(chǎn)量最大值為9 92111 kg 這是吉粳66品種的最高產(chǎn)量潛力 此時各項(xiàng)栽培因素的決策數(shù) 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(yōu)解是吉粳66在高氮肥 高磷肥 密植條件下可以達(dá)到的最高產(chǎn)量 當(dāng)然 不同 年份會略有差異 但由于其頻率太低 生產(chǎn)上不易出現(xiàn) 因此實(shí)際意義不大 為此 采用頻率 表3 吉粳66公頃產(chǎn)量 8 500 kg的高產(chǎn)栽培技術(shù)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(shù)頻率 次數(shù)頻率 次數(shù)頻率 次數(shù)頻率 次數(shù)頻率 2 147 2315 194 3110 0 0 45 712 193 3018 1157251018830108113497181292016 013521161382210981517961513981517 1107171175121027043111702712971515 280121831510250391926642151091714 加權(quán)平均數(shù) 01293 9 01701 311217 301899 4 01319 5 S X01053 501046 801030 001049 501059 2 95 置信區(qū)間 01398 7 01189 2 01792 9 01609 611158 5 11276 001802 4 01996 3 01435 5 01203 5 農(nóng)藝措施5 23 5 2430 14 10 141 6 19219 198189517 101115116 5714 82吉 林 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 26卷 分布的統(tǒng)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(jīng)頻率分析 公頃產(chǎn)量 8 500 kg的組合有626個 占全部方案的20 結(jié)果詳見表3 表3結(jié)果表明 要使吉粳66公頃產(chǎn)量達(dá)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(yīng)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(jìn)一步提高產(chǎn)量 使公頃產(chǎn)量達(dá)到9 000 kg以上 經(jīng)頻率分析 在全部組合中出現(xiàn) 214個 占全部組合的6185 說明只要栽培技術(shù)得當(dāng) 吉粳66完全可以獲得公頃9 000 kg 以上的產(chǎn)量 結(jié)果詳見表4 表4 吉粳66公頃產(chǎn)量 9 000 kg的高產(chǎn)栽培技術(shù)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(shù)頻率 次數(shù)頻率 次數(shù)頻率 次數(shù)頻率 次數(shù)頻率 2 57 2616 72 3316 0 0 5 213 85 3917 1512318703217003114462115 0442016452110177193114281311 133151420914894116492219221013 2291316731310850151547210331514 加權(quán)平均數(shù) 01345 8 01841 111425 211607 5 01598 1 S X01094 001074 801044 001054 901100 9 95 置信區(qū)間 01530 0 01161 6 01987 8 01694 411339 0 11511 511500 0 11715 1 01795 8 01400 4 農(nóng)藝措施5 22 5 243010 13 14 141 4 20216 2101611510 120194216 5215 從表4可見 要進(jìn)一步提高產(chǎn)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(chǎn)量在8 000 kg以上時相近 213 各因素的產(chǎn)量效應(yīng)分析 模型 1 中的各因素 X i 均經(jīng)過了無量綱線性代換 偏回歸系數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 因此 可以 從其平方項(xiàng)絕對值大小直接判斷各栽培因素對產(chǎn)量的作用程度 b0值則表示著一個品種 的平均產(chǎn)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(chǎn)性 很好 各因素對產(chǎn)量影響大小的順序?yàn)閄3 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(yuǎn)大于其它偏回歸系數(shù) 說明了對吉粳66產(chǎn)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(chǎn)量的影響 較小 插秧期對產(chǎn)量影響不大可能與試驗(yàn)當(dāng)年生育期間氣溫較平年略高有關(guān) 為了明確各栽培因素對產(chǎn)量的單一效應(yīng) 對模型 1 采用 降維法 即固定其中4個因 素在0水平上 導(dǎo)出另一變量與產(chǎn)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(chǎn)量與5個栽培因素之間均呈二次曲線關(guān)系 各因素與產(chǎn)量的效應(yīng)如 圖1所示 923期 張俊國 優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻新品種吉粳66綜合農(nóng)藝措施與產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型分析 圖1 吉粳66各栽培因素對產(chǎn)量的影響 從圖1可見 施氮量對產(chǎn)量的效應(yīng)最明 顯 在 2 0水平取值范圍內(nèi) 隨著施氮量 的增加 產(chǎn)量近直線上升 曲線的峰點(diǎn)在X3 11155 6 施氮量為19218 kg h 說明吉 粳66要想獲得高產(chǎn) 施氮量不應(yīng)少于公頃 185 kg 除施氮量外 對產(chǎn)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(nèi) 產(chǎn)量變化很小 而在0 2水 平范圍內(nèi) 隨著株距加大 產(chǎn)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(yīng)適當(dāng)密植 插秧株數(shù)不應(yīng)少于20株 m2 施磷量對產(chǎn)量的影響主要在0 2水平范圍內(nèi) 隨著施磷量的增加 產(chǎn)量明顯上升 因此 要 提高吉粳66的產(chǎn)量 施磷量 磷酸二銨 公頃不應(yīng)少于200 kg 從插秧期和施鉀量來看 在 整個試驗(yàn)范圍內(nèi) 對產(chǎn)量的影響均較小 214 單項(xiàng)栽培措施的經(jīng)濟(jì)效益分析 在進(jìn)行農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析時 需要明確產(chǎn)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(dǎo)數(shù) 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(chǎn)量 通過對各因素邊際產(chǎn)量的分析可以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的判斷 各因素的邊際產(chǎn)量見表5 表5 吉粳66不同水平的邊際產(chǎn)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(yīng)稀于 1水平 30 10 cm 13133 cm 否則經(jīng)濟(jì)效益明顯下降 施氮量的邊際產(chǎn)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(jīng)濟(jì)效益明顯下降 磷肥施用量以0水平 73 16 kg h 經(jīng)濟(jì)效益明顯 而鉀肥施用量以1水平 87 15 kg h 左右為宜 3 結(jié) 論 吉粳66品種豐產(chǎn)性好 在吉林省中上等肥力的土壤上 平均產(chǎn)量效應(yīng)為公頃8 15017 03吉 林 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 26卷 kg 最高可達(dá)9 92111 kg 主要栽培措施對吉粳66產(chǎn)量影響大小的順序?yàn)槭┑?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(chǎn)量起決定性作用 預(yù)測吉粳66公頃產(chǎn)量在9 000 kg以上時 主要栽培措施應(yīng)采用的數(shù)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(chǎn)量的分析結(jié)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(jīng)濟(jì)效益 參考文獻(xiàn) 1 丁希泉 1 農(nóng)業(yè)應(yīng)用回歸設(shè)計 M 1 長春 吉林科學(xué)技術(shù)出版社 19861 2 孫酉石 等 1 玉米主要農(nóng)藝措施產(chǎn)量函數(shù)模型的研究 J 1 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 1987 9 4 11 181 3 吳志強(qiáng) 等 1 雜交水稻的高產(chǎn)栽培技術(shù)體系研究 J 1 福建農(nóng)學(xué)院學(xué)報 1989 18 1 19 241 4 張俊國 等 1 中早熟水稻優(yōu)良新品系吉89 45高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)規(guī)范化栽培技術(shù)初探 J 1 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué) 1994 3 25 301 5 李 徹 等 1 水稻優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 多抗新品種吉粳66的選育及栽培技術(shù) J 1 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué) 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