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摘 要：为了探明安徽淮北地区晚播条件下周麦22高产栽培技术，采用二次饱和D-最优设计方案，研究了晚播条件下周麦22产量与施氮量、种植密度之间的关系，建立了各因素与产量指标间的数学模型。结果表明：氮肥的增产效应大于密度，二者互作是负效应，增施氮肥能明显增加每hm2穗数和穗粒数，增加密度也能显著增加每hm2穗数，但二者增加均会使千粒重下降。施氮量和密度分别为319.5kg/hm2和323.6×104穗/hm2时，产量最高达到7 412.8kg/hm2，这时最理想的产量结构是630.9×104穗/hm2、32.4粒/穗和千粒重43.1g。
关键词：晚播；周麦22；高产栽培；优化技术
中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）14-34-03
淮北地区是中国主要粮食生产地区之一，小麦是淮北地区最主要的粮食作物。该地区属暖温带南缘半湿润季风气候区，光热资源充足，较有利于小麦高产[1]，但自然灾害频繁，如秋季的旱、涝灾害以及前作收获迟、机械动力及劳动力跟不上等诸多因素影响适期播种小麦，造成目前生产上出现晚播等问题[2-3]。据统计，淮北地区每年都有20%左右的小麦不能适期播种，导致产量低且不稳，已经成为该地区粮食进一步稳定增产的重要制约因素之一。如何针对晚播小麦的生长发育特点，探寻相应的栽培措施，以提高晚播小麦的产量，是目前生产上亟待解决的问题。
肥料和密度是影响小麦产量的2个重要因素，增施氮肥可以增加小麦产量，这方面已有大量研究[4-5]。晚播小麦由于冬前生育期缩短使个体发育迟缓，单株分蘖减少，群体分蘖不足，需适当增加播种量[6-7]。戴凌云[8]研究表明，中筋小麦扬辐麦4号在10月31日左右播种以基本苗240万/hm2处理的产量最高；陈根祥等[9]研究认为晚播小麦基本苗增加到360万/hm2产量最高；张一等[10]认为，淮北旱茬麦10月下旬播种宜增加密度到300万株/hm2可以获得高产。
周麦22是河南省周口市农科院选育出的优质、抗病、中筋小麦品种，2007年通过国家品种审定，具用综合农艺性状优良、综合抗性强、丰产稳产性好、适应性广等特点，2011年度在安徽推广面积达到14.45万hm2，是目前安徽淮北地区种植面积较大、产量潜力较高的品种。关于周麦22的栽培技术已有较多研究[11-13]，而针对安徽淮北地区晚播条件下的高产栽培技术却鲜见报道。试验采用二次饱和D-最优设计[14]，以优质、抗逆中筋小麦品种周麦22为材料，拟探寻影响小麦产量形成的重要因子种植密度和施氮水平的优化组合，为周麦22大面积高产栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计 试验于2011-2012年在安徽省蒙城县农业科技示范场进行，设密度和氮肥2个因子，采用二因素二次饱和D-最优设计，共设6个处理组合，随机区组排列，重复3次，小区面积为6.67m2，行距20cm，人工开沟条播。供试小麦品种为周麦22，试验方案见表1。
表1 试验设计方案
[处理＼& 施氮量 ＼& 密度 ＼&编码值（X1）＼&（kg/hm2）＼&编码值（X2）＼&（×104株/hm2）＼&1＼&-1＼&75＼&-1＼&150＼&2＼&1＼&375＼&-1＼&150＼&3＼&-1＼&75＼&1＼&450＼&4＼&-0.131 5＼&205.3＼&-0.131 5＼&280.3＼&5＼&0.394 5＼&284.2＼&1＼&450＼&6＼&1＼&375＼&0.394 5＼&359.2＼&]
1.2 田间管理 试验地前茬为玉米，土壤为砂姜黑土，地面平整，耕层土壤养分含量：有机质16.02g/kg，全氮1.13g/kg，碱解氮85.10mg/kg，速效磷34.75mg/kg，速效钾180.58mg/kg。每hm2施五氧化二磷120kg、氯化钾150kg，磷、钾全部基施。氮肥60%底施，40%拔节期追施（氮肥为尿素，含N46%）。10月30日播种。田间管理按高产栽培要求进行。
1.3 统计分析 数据统计分析采用DPS数据分析统计软件和Excel软件。
2 结果与分析
2.1 不同处理的产量表现 试验各处理的产量及其构成因素列于表2。由表2可知，施氮量375kg/hm2和播种密度359.2×104株/hm2的处理组合产量最高，达到7 350kg/hm2。
表2 各处理的产量及其构成因素
[处理＼&产量
（kg/hm2）＼&穗数
（×104/hm2）＼&穗粒数
（粒）＼&千粒重
（g）＼&1＼&6 075＼&507.5＼&33.0＼&42.1＼&2＼&6 900＼&541.3＼&35.4＼&42.6＼&3＼&6 750＼&628.8＼&30.7＼&41.0＼&4＼&7 230＼&616.3＼&32.0＼&43.5＼&5＼&7 140＼&642.5＼&32.6＼&40.3＼&6＼&7 350＼&630.0＼&32.4＼&42.5＼&]
用二次饱和D-最优设计的结构距阵计算，分析出氮肥施用量和播种密度与产量效应呈二次回归方程：
y=7 307.4+283.0X1+208.0X2 -208.5X12 -403.4X22 -129.5X1X2
经显著性检验P<0.01，达极显著水平，说明方程与实际情况拟合较好，所获得的数学模型可靠。从方程的回归系数可知，施氮量和密度对产量都呈正效应，且氮肥效应大于密度效应，氮肥和密度互作为负效应。
2.1.1 氮素的产量效应 分别固定密度因子在-1、-0.5、0、0.5、1共5个水平，可得到不同密度条件下的氮素效应方程和最高产量（表3）。
表3 不同密度下的氮素效应方程及最高产量 [X2＼&氮素效应方程 ＼&ymax（X1）（kg/hm2）＼&-1＼&y=6 696.0+412.5X1-208.5X12＼&6 900.0（0.989 2）＼&-0.5＼&y=7 102.6+347.8X1-208.5X12＼&7 247.6（0.833 9）＼&0＼&y=7 307.4+283.0X1-208.5X12＼&7 403.4（0.678 7）＼&0.5＼&y=7 310.6+218.3X1-208.5X12＼&7 367.7（0.523 4）＼&1＼&y=7 112.0+153.5X1-208.5X12＼&7 140.3（0.368 1）＼&]
由表3的方程组可以看出，无论高密度或是低密度，氮肥与产量呈一元二次方程正相关。为进一步反映氮素对产量的效应结果，在本试验设计的密度区间内，根据表3方程组作图1。
图1 不同密度条件下氮肥的产量效应曲线
从图1可以看出，在试验的施肥范围内，无论哪种密度条件下，小麦产量都随氮肥的增加呈先增加后下降的趋势。低密度条件下的曲线产量增加速度较快，出现的峰值较晚，表明晚播条件下，基本苗对产量影响较大，增加氮肥增产效果明显。进一步分析表明，达到最高产量的氮素极差为93.2kg/hm2，氮素变幅在280.2～373.4kg/hm2。
2.1.2 密度的产量效应 为了分析某一施氮水平下密度的产量效应，分别固定氮素用量在-1、-0.5、0、0.5、1共5个水平，获得相应的密度单因子效应方程及不同密度条件下的产量结果（表4）。
表4 不同氮素的密度效应方程及最高产量
[X1＼&密度效应方程＼&ymax（X2）（kg/hm2）＼&-1＼&y=6 815.9+337.5X2-403.4X22＼&6 886.5（0.418 3）＼&-0.5＼&y=7 113.8+272.8X2-403.4X22＼&7 159.9（0.338 1）＼&0＼&y=7 307.4+208.0X2-403.4X22＼&7 334.2（0.251 7）＼&0.5＼&y=7 396.8+143.3X2-403.4X22＼&7 409.5（0.177 6）＼&1＼&y=7 381.9+78.5X2-403.4X22＼&7 385.7（0.097 3）＼&]
从密度的产量效应方程组可以看出，无论施氮水平的高低，密度都与产量呈一元二次方程正相关。为进一步反映密度对产量的效应结果，在试验设计的氮肥区间内，根据表4方程组作图2。
图2 不同氮肥条件下密度的产量效应曲线
从图2可以看出，无论哪种氮肥水平，小麦产量都随密度的增加呈先增后降低的趋势。氮肥水平不同，密度的产量效应不同。进一步分析表明，达到最高产量的密度极差为48.2×104穗/hm2，密度变幅在314.6×104～362.7×104穗/hm2。
2.2 施氮量和密度与产量构成因素的关系 施氮量和密度对产量的影响具体表现在对产量构成因素的影响。分析施氮量和密度与产量构成因素的关系，有助于促进产量三要素的协调发展，从而达到高产的目的。根据表2的数据结果，得出氮素和密度与产量构成因素的关系方程（表5）。
表5 氮肥（X1）和密度（X2）与产量构成因素的关系
[项目 ＼&效应方程 ＼&穗数 ＼&y=625.3+8.511X1+52.261X2-16.022X12-32.593X22-8.389X1X2＼&穗粒数＼&y=32.0+1.145X1-1.205X2-0.451X12+1.471X22-0.055X1X2＼&千粒重＼&y=43.4-0.117X1-0.917X2+0.030 X12-2.002X22-0.367X1X2＼&]
由氮肥和密度对产量构成的效应方程可看出，每hm2穗数随着施氮量和密度的增加先增后降，且密度对每hm2穗数的增加效应大于氮肥，二者互作为负效应。氮素对穗粒数为正效应，密度对穗粒数呈负效应，即随密度的增加，穗粒数减少，二者对穗粒数的互作为负效应。氮肥和密度对千粒重都是负效应，密度的效应大于氮肥，互作为负效应。
2.3 最高产量施氮量与密度的确定 施氮量和密度对产量的影响不仅表现在各自的单独效应，两者之间还存在一定的互作效应，所以在确定栽培措施时，必须考虑到它们之间的互作效应。利用产量效应方程对X1、X2求偏导数，即可得到最高产量的施氮量和密度。得到方程组：
283.0-417.0X1-129.5X2=0 （1） （下转53页）
（上接35页）208.0-806.8X2-129.5X2=0 （2）
解得：X1=0.630，X2=0.157
即施氮量为319.5kg/hm2，密度为323.6×104穗/hm2时，产量最高达到7 412.8kg/hm2。
2.4 最高产量三要素的确定 小麦高产是其产量构成的每hm2穗数、穗粒数、千粒重协调发展的结果。确立小麦高产的三要素有利于采用相应的栽培技术进行合理调控。利用上述有关产量和产量构成因素的数学模型，将达到最高产量时的氮素和密度，分别代入产量构成的效应方程，得到本试验条件下取得最高产量的构成因素是：630.9×104穗/hm2、32.4粒/穗和千粒重43.1g。
3 结论与讨论
关于氮肥用量和密度对小麦产量的影响研究较多，但结论有较大差异。王月福等[15]研究认为在一定范围内增加施氮量，可以提高小麦产量；屈会娟、潘玉良等[16-17]研究认为晚播中高密度可以提高小麦籽粒产量，这些结论都与本试验结果一致。吴兰云等[18]研究表明，氮肥和密度与产量呈二次回归方程，且对产量都是正效应，氮肥的产量效应大于密度，二者对产量的交互作用是负效应，这与本研究结果一致。 试验条件下，氮素和密度对穗数都是正效应，且密度效应大于氮素，二者对穗数的互作为负效应；氮素对穗粒数是正效应，密度对穗粒数是负效应，二者对穗粒数的互作是负效应；氮素和密度对千粒重都是负效应，密度效应大于氮肥。
综合分析得出，晚播条件下，采取合适的栽培措施仍然可以获得较高的产量。周麦22的理想结构是：630.9×104穗/hm2、32.4粒/穗和千粒重43.1g；达到最高产量7 412.8kg/hm2时，施氮量为319.5kg/hm2，播种密度为323.6×104穗/hm2。
参考文献
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[14]焦志勇.二次饱和D-最优设计[J].山东农业科学，1989，2：46-49，42.
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[17]潘玉良，熊圣国，郭晨成，等.晚播小麦生育特点及适宜密度研究[J].大麦与谷类科学，2011（1）：25-30.
[18]吴兰云，周得宝，徐茂林.淮北地区高产小麦氮肥和密度效应研究[J].中国农学通报，2008，24（7）：153-157.
关键词：晚播；周麦22；高产栽培；优化技术
中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）14-34-03
淮北地区是中国主要粮食生产地区之一，小麦是淮北地区最主要的粮食作物。该地区属暖温带南缘半湿润季风气候区，光热资源充足，较有利于小麦高产[1]，但自然灾害频繁，如秋季的旱、涝灾害以及前作收获迟、机械动力及劳动力跟不上等诸多因素影响适期播种小麦，造成目前生产上出现晚播等问题[2-3]。据统计，淮北地区每年都有20%左右的小麦不能适期播种，导致产量低且不稳，已经成为该地区粮食进一步稳定增产的重要制约因素之一。如何针对晚播小麦的生长发育特点，探寻相应的栽培措施，以提高晚播小麦的产量，是目前生产上亟待解决的问题。
肥料和密度是影响小麦产量的2个重要因素，增施氮肥可以增加小麦产量，这方面已有大量研究[4-5]。晚播小麦由于冬前生育期缩短使个体发育迟缓，单株分蘖减少，群体分蘖不足，需适当增加播种量[6-7]。戴凌云[8]研究表明，中筋小麦扬辐麦4号在10月31日左右播种以基本苗240万/hm2处理的产量最高；陈根祥等[9]研究认为晚播小麦基本苗增加到360万/hm2产量最高；张一等[10]认为，淮北旱茬麦10月下旬播种宜增加密度到300万株/hm2可以获得高产。
周麦22是河南省周口市农科院选育出的优质、抗病、中筋小麦品种，2007年通过国家品种审定，具用综合农艺性状优良、综合抗性强、丰产稳产性好、适应性广等特点，2011年度在安徽推广面积达到14.45万hm2，是目前安徽淮北地区种植面积较大、产量潜力较高的品种。关于周麦22的栽培技术已有较多研究[11-13]，而针对安徽淮北地区晚播条件下的高产栽培技术却鲜见报道。试验采用二次饱和D-最优设计[14]，以优质、抗逆中筋小麦品种周麦22为材料，拟探寻影响小麦产量形成的重要因子种植密度和施氮水平的优化组合，为周麦22大面积高产栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计 试验于2011-2012年在安徽省蒙城县农业科技示范场进行，设密度和氮肥2个因子，采用二因素二次饱和D-最优设计，共设6个处理组合，随机区组排列，重复3次，小区面积为6.67m2，行距20cm，人工开沟条播。供试小麦品种为周麦22，试验方案见表1。
表1 试验设计方案
[处理＼& 施氮量 ＼& 密度 ＼&编码值（X1）＼&（kg/hm2）＼&编码值（X2）＼&（×104株/hm2）＼&1＼&-1＼&75＼&-1＼&150＼&2＼&1＼&375＼&-1＼&150＼&3＼&-1＼&75＼&1＼&450＼&4＼&-0.131 5＼&205.3＼&-0.131 5＼&280.3＼&5＼&0.394 5＼&284.2＼&1＼&450＼&6＼&1＼&375＼&0.394 5＼&359.2＼&]
1.2 田间管理 试验地前茬为玉米，土壤为砂姜黑土，地面平整，耕层土壤养分含量：有机质16.02g/kg，全氮1.13g/kg，碱解氮85.10mg/kg，速效磷34.75mg/kg，速效钾180.58mg/kg。每hm2施五氧化二磷120kg、氯化钾150kg，磷、钾全部基施。氮肥60%底施，40%拔节期追施（氮肥为尿素，含N46%）。10月30日播种。田间管理按高产栽培要求进行。
1.3 统计分析 数据统计分析采用DPS数据分析统计软件和Excel软件。
2 结果与分析
2.1 不同处理的产量表现 试验各处理的产量及其构成因素列于表2。由表2可知，施氮量375kg/hm2和播种密度359.2×104株/hm2的处理组合产量最高，达到7 350kg/hm2。
表2 各处理的产量及其构成因素
[处理＼&产量
（kg/hm2）＼&穗数
（×104/hm2）＼&穗粒数
（粒）＼&千粒重
（g）＼&1＼&6 075＼&507.5＼&33.0＼&42.1＼&2＼&6 900＼&541.3＼&35.4＼&42.6＼&3＼&6 750＼&628.8＼&30.7＼&41.0＼&4＼&7 230＼&616.3＼&32.0＼&43.5＼&5＼&7 140＼&642.5＼&32.6＼&40.3＼&6＼&7 350＼&630.0＼&32.4＼&42.5＼&]
用二次饱和D-最优设计的结构距阵计算，分析出氮肥施用量和播种密度与产量效应呈二次回归方程：
y=7 307.4+283.0X1+208.0X2 -208.5X12 -403.4X22 -129.5X1X2
经显著性检验P<0.01，达极显著水平，说明方程与实际情况拟合较好，所获得的数学模型可靠。从方程的回归系数可知，施氮量和密度对产量都呈正效应，且氮肥效应大于密度效应，氮肥和密度互作为负效应。
2.1.1 氮素的产量效应 分别固定密度因子在-1、-0.5、0、0.5、1共5个水平，可得到不同密度条件下的氮素效应方程和最高产量（表3）。
表3 不同密度下的氮素效应方程及最高产量 [X2＼&氮素效应方程 ＼&ymax（X1）（kg/hm2）＼&-1＼&y=6 696.0+412.5X1-208.5X12＼&6 900.0（0.989 2）＼&-0.5＼&y=7 102.6+347.8X1-208.5X12＼&7 247.6（0.833 9）＼&0＼&y=7 307.4+283.0X1-208.5X12＼&7 403.4（0.678 7）＼&0.5＼&y=7 310.6+218.3X1-208.5X12＼&7 367.7（0.523 4）＼&1＼&y=7 112.0+153.5X1-208.5X12＼&7 140.3（0.368 1）＼&]
由表3的方程组可以看出，无论高密度或是低密度，氮肥与产量呈一元二次方程正相关。为进一步反映氮素对产量的效应结果，在本试验设计的密度区间内，根据表3方程组作图1。
图1 不同密度条件下氮肥的产量效应曲线
从图1可以看出，在试验的施肥范围内，无论哪种密度条件下，小麦产量都随氮肥的增加呈先增加后下降的趋势。低密度条件下的曲线产量增加速度较快，出现的峰值较晚，表明晚播条件下，基本苗对产量影响较大，增加氮肥增产效果明显。进一步分析表明，达到最高产量的氮素极差为93.2kg/hm2，氮素变幅在280.2～373.4kg/hm2。
2.1.2 密度的产量效应 为了分析某一施氮水平下密度的产量效应，分别固定氮素用量在-1、-0.5、0、0.5、1共5个水平，获得相应的密度单因子效应方程及不同密度条件下的产量结果（表4）。
表4 不同氮素的密度效应方程及最高产量
[X1＼&密度效应方程＼&ymax（X2）（kg/hm2）＼&-1＼&y=6 815.9+337.5X2-403.4X22＼&6 886.5（0.418 3）＼&-0.5＼&y=7 113.8+272.8X2-403.4X22＼&7 159.9（0.338 1）＼&0＼&y=7 307.4+208.0X2-403.4X22＼&7 334.2（0.251 7）＼&0.5＼&y=7 396.8+143.3X2-403.4X22＼&7 409.5（0.177 6）＼&1＼&y=7 381.9+78.5X2-403.4X22＼&7 385.7（0.097 3）＼&]
从密度的产量效应方程组可以看出，无论施氮水平的高低，密度都与产量呈一元二次方程正相关。为进一步反映密度对产量的效应结果，在试验设计的氮肥区间内，根据表4方程组作图2。
图2 不同氮肥条件下密度的产量效应曲线
从图2可以看出，无论哪种氮肥水平，小麦产量都随密度的增加呈先增后降低的趋势。氮肥水平不同，密度的产量效应不同。进一步分析表明，达到最高产量的密度极差为48.2×104穗/hm2，密度变幅在314.6×104～362.7×104穗/hm2。
2.2 施氮量和密度与产量构成因素的关系 施氮量和密度对产量的影响具体表现在对产量构成因素的影响。分析施氮量和密度与产量构成因素的关系，有助于促进产量三要素的协调发展，从而达到高产的目的。根据表2的数据结果，得出氮素和密度与产量构成因素的关系方程（表5）。
表5 氮肥（X1）和密度（X2）与产量构成因素的关系
[项目 ＼&效应方程 ＼&穗数 ＼&y=625.3+8.511X1+52.261X2-16.022X12-32.593X22-8.389X1X2＼&穗粒数＼&y=32.0+1.145X1-1.205X2-0.451X12+1.471X22-0.055X1X2＼&千粒重＼&y=43.4-0.117X1-0.917X2+0.030 X12-2.002X22-0.367X1X2＼&]
由氮肥和密度对产量构成的效应方程可看出，每hm2穗数随着施氮量和密度的增加先增后降，且密度对每hm2穗数的增加效应大于氮肥，二者互作为负效应。氮素对穗粒数为正效应，密度对穗粒数呈负效应，即随密度的增加，穗粒数减少，二者对穗粒数的互作为负效应。氮肥和密度对千粒重都是负效应，密度的效应大于氮肥，互作为负效应。
2.3 最高产量施氮量与密度的确定 施氮量和密度对产量的影响不仅表现在各自的单独效应，两者之间还存在一定的互作效应，所以在确定栽培措施时，必须考虑到它们之间的互作效应。利用产量效应方程对X1、X2求偏导数，即可得到最高产量的施氮量和密度。得到方程组：
283.0-417.0X1-129.5X2=0 （1） （下转53页）
（上接35页）208.0-806.8X2-129.5X2=0 （2）
解得：X1=0.630，X2=0.157
即施氮量为319.5kg/hm2，密度为323.6×104穗/hm2时，产量最高达到7 412.8kg/hm2。
2.4 最高产量三要素的确定 小麦高产是其产量构成的每hm2穗数、穗粒数、千粒重协调发展的结果。确立小麦高产的三要素有利于采用相应的栽培技术进行合理调控。利用上述有关产量和产量构成因素的数学模型，将达到最高产量时的氮素和密度，分别代入产量构成的效应方程，得到本试验条件下取得最高产量的构成因素是：630.9×104穗/hm2、32.4粒/穗和千粒重43.1g。
3 结论与讨论
关于氮肥用量和密度对小麦产量的影响研究较多，但结论有较大差异。王月福等[15]研究认为在一定范围内增加施氮量，可以提高小麦产量；屈会娟、潘玉良等[16-17]研究认为晚播中高密度可以提高小麦籽粒产量，这些结论都与本试验结果一致。吴兰云等[18]研究表明，氮肥和密度与产量呈二次回归方程，且对产量都是正效应，氮肥的产量效应大于密度，二者对产量的交互作用是负效应，这与本研究结果一致。 试验条件下，氮素和密度对穗数都是正效应，且密度效应大于氮素，二者对穗数的互作为负效应；氮素对穗粒数是正效应，密度对穗粒数是负效应，二者对穗粒数的互作是负效应；氮素和密度对千粒重都是负效应，密度效应大于氮肥。
综合分析得出，晚播条件下，采取合适的栽培措施仍然可以获得较高的产量。周麦22的理想结构是：630.9×104穗/hm2、32.4粒/穗和千粒重43.1g；达到最高产量7 412.8kg/hm2时，施氮量为319.5kg/hm2，播种密度为323.6×104穗/hm2。
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