不同施氮量、種植密度及留葉數(shù)對云煙116產(chǎn)值的影響

張 涵， 何 軼， 喻會平， 郜軍藝， 趙二衛(wèi)， 陸引罡

(1.貴州大學(xué)， 貴陽 550025； 2.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司， 貴州 畢節(jié) 551700)

煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，烤煙產(chǎn)值不僅反映其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，更是煙葉品質(zhì)的直觀表現(xiàn)之一[1]?？緹煯a(chǎn)量和質(zhì)量受諸多因素影響，如生態(tài)、品種、栽培因素以及采收烘烤技術(shù)等，其中在栽培因素中，施氮量、種植密度、留葉數(shù)是對煙葉產(chǎn)質(zhì)量影響最大的3個因素[2-3]。氮素是烤煙最重要的營養(yǎng)元素之一，施氮量對煙株的大田生長、煙葉產(chǎn)量及品質(zhì)都存在顯著影響，施氮量過高或過低均會影響煙葉碳氮代謝強(qiáng)度，從而影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量[4-5]。種植密度主要通過烤煙有效截光葉面積、群體光合效能和田間微氣象等主要因素影響群體與個體的關(guān)系，密度過高或過低均會抑制煙葉的光合作用，從而影響產(chǎn)量產(chǎn)值[6-7]。留葉數(shù)是影響煙草產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素之一，留葉數(shù)會影響到田間小氣候及煙株?duì)I養(yǎng)分配調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響到煙葉的產(chǎn)量與品質(zhì)[8-9]。汪代斌等[10]采用三因素三水平無交互正交試驗(yàn)研究了施氮量、種植密度及留葉數(shù)對云煙116生長的影響，結(jié)果表明，施氮量為72.75 kg/hm2、種植密度為18 116株/hm2、留葉數(shù)為15片時煙葉產(chǎn)值最高。魏光鈺等[11]指出，施氮量、種植密度、留葉數(shù)的不同組合會顯著影響烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀，以105 kg/hm2的施氮水平+16 680株/hm2的種植密度+20片/株的留葉數(shù)處理組合最有利于產(chǎn)量、產(chǎn)值的形成，均價(jià)和上等煙比例達(dá)到較佳水平。徐敏等[12]研究發(fā)現(xiàn)，豫煙10號產(chǎn)值隨著種植密度增加而增加，隨著氮肥施用量的增加呈先增加后降低的趨勢，隨著單株留葉數(shù)的增加呈降低趨勢。說明適宜的配套栽培措施可以充分發(fā)揮品種的遺傳潛力，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。其中云煙116作為畢節(jié)后備品種，研究其在畢節(jié)生態(tài)環(huán)境條件下的配套栽培技術(shù)，對云煙116的推廣以及解決畢節(jié)烤煙生產(chǎn)品種單一化問題、提高畢節(jié)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)供應(yīng)能力、提高烤煙種植效益具有重要意義。為此，本實(shí)驗(yàn)采用三因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，研究施氮量、種植密度及留葉數(shù)在畢節(jié)生態(tài)條件下對云煙116產(chǎn)值的影響，以期找出較優(yōu)的種植模式，為其大面積推廣和措施的制訂提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與地點(diǎn)

供試品種為當(dāng)?shù)睾髠淦贩N云煙116。試驗(yàn)于2020年3月在畢節(jié)威寧彝族回族苗族自治縣黑石頭鎮(zhèn)河壩村進(jìn)行。土壤基本理化性質(zhì)：全氮1.07 g/kg，堿解氮62.37 mg/kg，有效磷11.85 mg/kg，速效鉀77.71 mg/kg，有機(jī)質(zhì)16.81 g/kg，pH值6.12。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用三因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，以施氮量(X1)、移栽密度(X2)和留葉數(shù)(X3)為試驗(yàn)因子，具體編碼值如表1。試驗(yàn)共23個處理，設(shè)3次重復(fù)，按隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為20 m2。于烤煙成熟時進(jìn)行采收并折算計(jì)產(chǎn)，按當(dāng)?shù)乜緹熓召弮r(jià)計(jì)算產(chǎn)值。其他管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锕芾泶胧┮恢隆?/p>

表1 因素水平編碼

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2003軟件整理后，用DPS 7.05 和Origin軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(LSD法)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的產(chǎn)值及其數(shù)學(xué)模型

由表2可知，各處理下的產(chǎn)值存在顯著性差異。T 20處理的產(chǎn)值最高(2 752.62元/667 m2)，與T 14、T 15、T 19、T 21、T 22、T 23處理無顯著差異，T 12處理的產(chǎn)值最低(1 740.56元/667 m2)，除T 6、T 9處理外顯著低于其他處理。

表2 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)

通過建立二次正交旋轉(zhuǎn)組合函數(shù)模型對產(chǎn)值進(jìn)行擬合，回歸模型如下：

Y=2 653.657 62+154.446 81X1-56.747 17X2+123.143 72X3-203.566 34X12-259.662 97X22-103.222 68X32+12.010 46X1X2-45.410 11X1X3-17.904 49X2X3

(1)

對回歸方程(1)進(jìn)行檢驗(yàn)，F(xiàn)2極顯著(F2=19.67>F0.01(9,13)=4.19)，復(fù)決定系數(shù)R2=0.932。說明所建立的回歸方程是有效的，擬合方程能夠代表栽培模式與產(chǎn)值變化的實(shí)際情況，可使用此方程對產(chǎn)值進(jìn)行分析預(yù)測。

在回歸設(shè)計(jì)中已對各因素處理進(jìn)行無量綱性編碼，各因子系數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，故可直接由擬合方程中系數(shù)的絕對值大小觀察出各因素的重要程度。由方程(1)中標(biāo)準(zhǔn)偏回歸系數(shù)大小可以看出，施氮量、種植密度和留葉數(shù)3個因子對產(chǎn)值的影響不同，其中一次項(xiàng)|X1|>|X3|>|X2|，由此可知，施氮量是影響產(chǎn)值的首要因素，其次為留葉數(shù)，密度對產(chǎn)值影響最小。所以，確定合理的施氮水平是現(xiàn)階段畢節(jié)地區(qū)云煙116栽培中獲得較高產(chǎn)值的重點(diǎn)考慮手段。通過二元系數(shù)，可以得到3個因素對產(chǎn)值的互作效應(yīng)影響，分析表明：|X1X3|>|X2X3|>|X1X2|，即施氮量和留葉數(shù)的互作效應(yīng)對產(chǎn)值影響最大，且表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng); 種植密度與留葉數(shù)次之，同為負(fù)效應(yīng); 施氮量和種植密度對產(chǎn)值影響最小，且為正效應(yīng)。

2.2 單因素效應(yīng)分析

對回歸方程(1)，采用“降維法”將其中2個變量固定在0水平上，得到另一變量與產(chǎn)值的回歸方程即單因素效應(yīng)方程：

Y1=2 653.657 62+154.446 81X1-203.566 34X12

(2)

Y2= 2 653.657 62-56.747 17X2-259.662 97X22

(3)

Y3=2 653.657 62+123.143 72X3-103.222 68X32

(4)

利用上述方程可以繪制出施氮量(X1)、種植密度(X2)和留葉數(shù)(X3)在不同水平下的產(chǎn)值(Y)變化曲線(圖1)，可對各因素進(jìn)行單因子效應(yīng)分析。由圖1可知，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，烤煙產(chǎn)值均隨著施氮量、種植密度、留葉數(shù)的增加呈先增加后降低的趨勢，表明Yi有極大值。本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)X1=0.379 4、X2=-0.109 3、X3=0.596 5時，即施氮量、移栽密度、留葉數(shù)分別為6.18 kg/667 m2、1 080株/667 m2、20片/株時，產(chǎn)值達(dá)到最高，分別為2 682.95元/667 m2、2 656.76元/667 m2、2 690.38元/667 m2。

圖1 單因素不同水平下的產(chǎn)值

2.3 因素間互作效應(yīng)分析

對回歸方程(1)，用“降維法”將其中1個變量固定在0水平上，得到另外兩個變量與產(chǎn)值的回歸方程即因素互作效應(yīng)方程，其中Y12表示氮、密度交互效應(yīng)，Y13表示氮、留葉數(shù)交互效應(yīng)，Y23表示密度、留葉數(shù)交互效應(yīng)：

Y12=2 653.657 62+154.446 81X1-56.747 17X2-203.566 34X12-259.662 97X22+12.010 46X1X2

(5)

Y13=2 653.657 62+154.446 81X1+123.143 72X3-203.566 34X12-103.222 68X32-45.410 11X1X3

(6)

Y23=2 653.657 62-56.747 17X2+123.143 72X3-259.662 97X22-103.222 68X32-17.904 49X2X3

(7)

由回歸模型(5)、(6)、(7) 可得施氮量、種植密度、留葉數(shù)之間的交互效應(yīng)的曲面圖(圖2、圖3、圖4)?？梢钥闯?，各產(chǎn)值互作效應(yīng)圖都呈拋物面型，產(chǎn)值先升高后降低，符合報(bào)酬遞減規(guī)律。在本實(shí)驗(yàn)條件下，施氮量與種植密度互作最理想值為X1=0.3764，X2=-0.1006，即施氮量為6.18 kg/667 m2，種植密度為1 082株/667 m2，產(chǎn)值達(dá)到最大，為2 685.58元/667 m2；施氮量與留葉數(shù)互作最理想值為X1=0.320 7，X3=0.526，即施氮量為6.08 kg/667 m2，留葉數(shù)為20片/株，產(chǎn)值達(dá)最大，為2 710.81元/667 m2；種植密度與留葉數(shù)互作最理想值為X2=-0.130 2，X3=0.607 8，即種植密度為1 077株/667 m2，留葉數(shù)為20片/株，產(chǎn)值達(dá)最大，為2 694.76元/667 m2。

圖2 施氮量與種植密度之間的互作效應(yīng)

圖3 施氮量與留葉數(shù)之間的互作效應(yīng)

圖4 種植密度與留葉數(shù)之間的互作效應(yīng)

2.4 產(chǎn)值模擬尋優(yōu)

各因子在[-1.682，1.682]約束區(qū)間內(nèi)，利用DPS進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬分析尋求最優(yōu)解可得出，綜合農(nóng)藝措施組合方案為X1=0.315 9、X2=-0.120 5、X3=0.537 5時，即施氮量為6.08 kg/667 m2、種植密度為1 078株/667 m2、留葉數(shù)為20片/株時，能獲得最高產(chǎn)值(2 714.56元/667 m2)。

上述最優(yōu)解為理論值，在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)較為困難，為了使栽培方案能夠大面積推廣，應(yīng)尋求三因素的范圍值。取步長為1，利用產(chǎn)值回歸方程，可得125(53)套農(nóng)藝組合方案，取95%置信區(qū)間，從模擬的組合方案中篩選出產(chǎn)值≥2 300元/667 m2的施氮量、種植密度、留葉數(shù)優(yōu)化組合方案21套，占全部組合的16.8%，通過產(chǎn)值頻數(shù)分析(表3)，該組合在該試驗(yàn)條件下的高產(chǎn)栽培農(nóng)藝組合方案為施氮量5.87～6.91 kg/667 m2，移栽密度1 047～1 153株/667 m2，留葉數(shù)為19～21片/株。

表3 施氮量、種植密度和留葉數(shù)的優(yōu)化組合頻數(shù)分析

3 結(jié)論及討論

3.1 單因素對產(chǎn)值的主效應(yīng)

良種良法配套是發(fā)揮新品種遺傳潛力和優(yōu)良特征特性的根本措施，因?yàn)槿魏纹贩N均具有一定的時效性、區(qū)域性和生產(chǎn)適應(yīng)性，只有在相對時期、相對區(qū)域和相對生產(chǎn)條件下，才能發(fā)揮品種的最佳潛能[13]。施氮量、密度、留葉數(shù)是煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用來協(xié)調(diào)煙葉質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的有效農(nóng)藝措施[14]。侯冰清等[15]研究發(fā)現(xiàn)，烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙比例均隨密度、施氮量和留葉數(shù)增加而呈現(xiàn)出先增加后減小趨勢。單因素效應(yīng)分析表明，在試驗(yàn)編碼范圍內(nèi)，烤煙產(chǎn)值均隨著施氮量、種植密度、留葉數(shù)的增加呈先增加后降低的趨勢，這與前人研究結(jié)果一致。文德鋒等[16]采用三因素二次飽和D-最優(yōu)設(shè)計(jì)對威寧煙區(qū)云煙116栽培技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，種植密度對產(chǎn)值影響最大，其次是施氮量，再者為留葉數(shù)。但本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)各因素對產(chǎn)值的影響表現(xiàn)為施氮量>留葉數(shù)>種植密度。造成這種結(jié)果的差異，可能與試驗(yàn)地土壤肥力的不同有關(guān)。因此，針對威寧地區(qū)云煙116的配套栽培技術(shù)有待進(jìn)一步的研究。

3.2 雙因素對產(chǎn)值的交互效應(yīng)

與單因子影響相比，因子互作并非僅僅表現(xiàn)出簡單的加和作用，同時還存在協(xié)同促進(jìn)作用和拮抗作用。雙因素互作效應(yīng)分析表明，施氮量和留葉數(shù)對產(chǎn)值的互作效應(yīng)影響最大，表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)；其次為種植密度與留葉數(shù)次之，同為負(fù)效應(yīng)；施氮量和種植密度對產(chǎn)值影響最小，為正效應(yīng)。因此，施氮量與留葉數(shù)之間的合理優(yōu)化是提高云煙116產(chǎn)值的首要因素，這對于當(dāng)?shù)卦耘啻胧┚哂兄匾獏⒖家饬x。

3.3 三因素對產(chǎn)值的交互效應(yīng)

賀凌霄等[17]利用正交設(shè)計(jì)研究不同種植密度、施氮量和留葉數(shù)對烤煙生長及產(chǎn)質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，豫煙6號在豫南種植密度為18 000株/hm2、施氮量為45.0 kg/hm2、留葉數(shù)為20片/株時煙株生長發(fā)育、主要經(jīng)濟(jì)性狀、化學(xué)成分和感官質(zhì)量方面的綜合表現(xiàn)最優(yōu)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)值≥2 300元/667 m2的優(yōu)化栽培措施為施氮量5.87～6.91 kg/667 m2，移栽密度1 047～1 153株/667 m2，留葉數(shù)19～21片/株。目前威寧地區(qū)云煙116的栽培技術(shù)措施與各因素優(yōu)化栽培技術(shù)相比，施氮量和留葉數(shù)偏低，密度適中。說明施氮水平與留葉數(shù)偏低是限制威寧地區(qū)云煙116產(chǎn)值提高的主要因素。因此通過適當(dāng)提高氮肥用量水平以及留葉數(shù)，可以有效提高其產(chǎn)值，為當(dāng)?shù)責(zé)熮r(nóng)增加收益。