移栽期与氮肥对烟草品种韭菜坪2号农艺性状和产值的影响

梁贵林+孙西文+张永春+涂永高+尹鹏达+潘文杰+陈雪

摘要：以贵州省烟草（Nicotiana tabacum L.）品种韭菜坪2号（N. tabacum cv.Jiucaiping No.2）为试验材料，采用双因素裂区设计进行田间试验，并用灰色关联法分析移栽期和氮肥在影响烟草农艺性状与产值的主次关系，构建效应系数，建立效应系数与移栽期和氮肥的回归模型，并对各因子和交互作用进行分析，通过模拟计算得到最佳移栽期和施氮量的组合方案。结果表明，随着移栽期和施氮量的增加，效应系数呈下降趋势，在一定的值域内，移栽期和施氮量表现出促进作用。随着移栽期的推迟，适当地增施氮肥有助于烟草的生长发育;但施用量过高或过低则表现出拮抗作用。通过对移栽期和施氮量与效应系数的回归模型综合分析，建议在贵州省赫章县韭菜坪2号烟区，移栽期在4月28日至5月2日，施氮量为135.53～146.90 kg/hm2。

关键词：烟草（Nicotiana tabacum L.）;氮肥;移栽期;灰色关联法;回归模型

中图分类号：S572;S143.1;S504.5       文献标识码：A       文章编号：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

烟草（Nicotiana tabacum L.）是世界上种植最广泛的非粮食作物[1]，烟叶是卷烟工业的基础，烟草农艺性状和产值直接影响烟叶的产量、质量和烟农的收入[2]。由于目前烟草生产上存在不分品种集中移栽和过量施肥的问题，不仅不能达到提高烟叶品质的效果，而且还会造成水体和土壤环境的污染及生产成本的提高，所以近几年来许多优质烟叶产区所产的烟叶品质和产值均出现下降趋势[3]。研究表明，不同海拔、气候区以及不同烟草品种，其移栽期均不同;在最佳移栽期移栽，经济效益和烟叶品质最佳，过早或过晚移栽都会影响烟叶品质，降低烟农的经济效益[4，5]。氮肥是烟草栽培的关键营养物质[6]，合理的施氮量可增加烟叶产量、均价和产值[7]，并能协调烟叶内在的化学成分[8]，而过量施氮肥将导致烟株生长过旺，烟叶里烟碱积累增多，内在化学成分不协调，工业利用价值降低[9]。最佳移栽期实质上就是让烟草在生育期内获得最佳的光温水环境、躲避病虫危害，如果所选移栽期提前或推迟，错过了较好的光温水条件，即使合理施用了氮肥也会被过量的雨水、高温或冻害等不良天气所干扰，使得烟草无法正常生长及有效吸收营养。因此在烟草栽培中选择合理的移栽期和施氮量是非常关键的问题。试验运用灰色关联分析法，比较了移栽期和氮肥在影响烟草农艺性状和产值方面的主次关系，构建了综合效应系数，并建立了效应系数与移栽期和施氮量的回归模型，利用该模型进行单因素和双因素交互作用分析，以筛选出当地推广的适宜烟草品种栽培的最佳移栽期和施氮量，为生产上达到优质适产的目标提供技术依据。

1  材料与方法

1.1  试验区概况

试验在贵州省赫章县双坪乡双坪村实施，该地属于暖温带（26°46′ N，104°10′ E），平均海拔1 996 m，年无霜期210～250 d，大田生长期4～10月，年均降雨量约为785～1 068 mm，年均温10.0～13.6 ℃，最高气温33.6 ℃， 最低气温-3.0 ℃， 年总积温3 650～4 964℃，年日照时数1 260.8～1 548.3 h，光照条件较好，太阳辐射量较多。供试烟草品种为韭菜坪2号（N. tabacum cv. Jiucaiping No.2）。试验于2007年进行，采用漂浮育苗、 地膜覆盖方式， 定株施肥和双侧施肥，施肥深度10 cm， 使用业内的烟草专用复合肥（N∶P∶K=12∶10∶24）。 试验地块地势平整、 向阳、 排水顺畅、无严重根茎病害发生; 土壤类型为黄壤，是贵州省烟区主要的植烟土壤。前茬作物为玉米（Zea mays L.）， 肥力中等， 试验地养分水平分别是有机质36 g/kg、速效氮76.95 mg/kg、速效磷16.68 mg/kg、速效钾173.39 mg/kg，土壤pH为5.5。

1.2  试验设计

采用裂区设计、双因素试验。施肥量为主处理（A），设纯氮肥A1施用量为75.0 kg/hm2、A2为97.5 kg/hm2、A3为120.0 kg/hm2共3个水平;移栽期为副处理（B），设移栽期B1（2007年4月25日，当地经验性移栽期）和B2（2007年5月10日，推迟移栽）2个水平，双因子组合见表1。重复3次，共计18个小区;每小区间隔60 cm，重复间间隔1 m，四周设保护行; 小区面积不少于42 m2， 每小区栽烟70株。所有试验肥料和配方均使用当地烟草专用肥， 氮、  磷、  钾比例一致， 施用时用量精确计算到株。

1.3  测定项目与方法

2007年8月，在试验地田间选取生长相对一致的5株烟草进行采收前测量，分别测定株高、茎围、叶数、节距、腰叶长、腰叶宽、顶叶长、顶叶宽、腋芽数[10]。在烘烤后，各试验小区不同叶位的烟叶根据烤烟42国际分级标准进行分级，逐级计算产量和产值。其中，产值=当地当年各级烤烟单价×该级产量。

1.4  数据处理原理与方法

灰色关联分析的原理是根据曲线几何图形的相似程度来判断关联程度，关联度是反映这种密切程度的尺度[11]。根据灰色关联原理，试验将烤烟各项指标视为一个灰色系统，每一个指标作为灰色系统中的一个因素。

1.4.1  数据标准化  由于原始数据量纲不一致，无法进行有效比较，因此需要对试验得到的原始数据按式（1）进行标准化处理。

xi（k）=■         （1）

式中，xi′（k）为原始数据，ū为同一性状值平均数，Si为同一性状值标准差，xi（k）为原始数据标准化的结果[12]。

1.4.2  计算关联系数和关联度  根据分析要求确定参考数列和比较数列。基于灰色关联原理与灰色关联差异信息空间LYg r，并考虑其“邻域性”与规范区间性，则灰色关联系数的计算公式为：

γ[x0（k），xi（k）]=■   （2）

其中x（min）=miniminkΔ0 i（k）， 是LYg r里下环境参数，x（max）=maximaxkΔ0 i（k）， 是LYg r里上环境参数，ζ∈[0，1]为分辨系数，一般按最少信息原理取为0.5，即ζ=0.5[11]。聚集灰色关联系数γ[x0（k），xi（k）]在各点k=1，2，……，n的值，得灰色关联度计算公式（3）：

γ（x0， xi）=■    （3）

当比较数列、参考数列都多于1个时，便可构成灰色关联矩阵。关联矩阵可直接反映参考数列与各比较数列间的相互关系。关联度是关联系数的算术平均值，关联度越大的数列说明比较数列与参考数列的关系越接近。

1.4.3  数据分析  试验数据应用Microsft Office Excel 2000和DPS（Data Processing System）软件进行统计分析。采用单因素方差分析（One-way ANOVA）和最小显著差异法（Least Significant Difference，LSD）比较不同处理间的差异。采用灰色关联度分析来构建烟草农艺性状和产值的综合效应系数。其公式为：

效应系数=[（各指标原始数据×对应移栽期的关联系数）+（各指标原始数据×对应施氮肥的关联系数）]/指标个数。

利用DPS软件建立二次多项式回归模型，并对模型进行模拟与检验。

2  结果与分析

2.1  效应系数的建立

试验测定的韭菜坪2号各处理农艺性状和产值计算结果见表2，对表2的数据进行灰色关联度分析，得到各指标与移栽期和施纯氮肥的关联系数和效应系数。由表2中的灰色关联系数可以看出，与移栽期关系最密切的农艺性状是腰叶长，其次是腰叶宽;与施氮肥关系最密切的是顶叶宽，其次是茎围、产值、叶片数。

2.2  移栽期和施氮量与效应系数回归模型的建立

由表2可知，各处理间除茎围、叶数和腋芽数未能达到显著水平外，其他农艺性状与产值均达到了显著差异水平。说明不同移栽期和施氮量对韭菜坪2号的农艺性状、产值产生了显著的影响。由此建立移栽期（x1）和施氮量（x2）与效应系数（Y）的回归经验模型：

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

对回归模型进行F值检验，结果F=8.99，>F0.01=3.07[13]，说明该回归模型在0.01水平上显著;相关系数（R）=0.989，Durbin-Watson统计量d=2.16，该值越接近2，表明模拟值越接近实际值，说明模型的拟合性较好;复相关系数（R2）=0.978，表明移栽期和施氮量与效应系数的线性相关程度达到97.8%，误差只占2.2%。

2.3  模型各因素效应分析

2.3.1  单因素对效应系数的影响  通过移栽期和施氮量与效应系数的回归经验模型中一次项标准回归系数的绝对值大小，可以直接判断移栽期和施氮量对效应系数的影响程度。试验中，施氮量>移栽期;一次项系数中，移栽期（x1）为正值，施氮量（x2）为负值，表明移栽期与效应系数为正相关关系，而施氮量为负相关关系，这可能是由于试验方案所选的施氮量不适宜当地烟草的生长发育造成的，因此在模型模拟过程中进一步将施氮量的最小值设为65 kg/hm2、最大值设为165 kg/hm2 来观察施氮量对效应系数的影响趋势;同时将移栽期最 大值设为50 d（4月1日至5月20日）。二次项系数显示，移栽期为负值，施氮量为正值。通常单因素分析采用降维法，以分析在不同移栽期和施氮量水平下效应系数的变化规律，即在2个因素中，固定1个因素为0，做x-y折线图，结果见图1。从图1可以看出，随着移栽期或施氮量的增加，烟草的效应系数均呈下降趋势。

2.3.2  双因素交互效应对效应系数的影响  将不同处理的实际值分别代入回归模型进行模拟计算，得出烟草农艺性状和产值的综合效应系数，结果见图2。通过移栽期和施氮量与效应系数的回归经验模型中的交互项系数可知，移栽期和施氮量对效应系数的表现为协同促进作用。由图2可知，移栽期在4月20日之前，随着施氮量的增加，效应系数呈下降趋势;移栽期在4月20日至5月5日时，随着施氮量的增加，效应系数较平稳并呈略微上升趋势;移栽期在5月5日至5月20日时，当施氮量低于105 kg/hm2时，效应系数处于较低水平;随着施氮量的增加，效应系数呈增加趋势，并在155 kg/hm2以上时达到最大值。综上所述，移栽期和施氮量存在一个适宜的范围，低于或高于这个范围都无法提高韭菜坪2号的产量和品质。

2.4  优化施肥方案的选择

为了给当地烟草品种韭菜坪2号栽培提供最适宜的移栽期和施氮量选择方案，根据单因素、双因素交互效应结果及移栽期和施氮量与烟草效应系数的经验模型，试验采用频数分析法进行模型的优化[13]。在试验约束条件范围内（移栽时段为0～50 d、施氮量为65～165 kg/hm2），经计算机模拟寻优，得到了112=121套组合方案;将这121个理论值按一定的区域统计其频率，结果其频率分布见表3。此次试验中，效应系数达到110以上的韭菜坪2号农艺性状和产值均能达到较高水平。相对应的是大田移栽期在试验时段主要分布在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。

进一步计算效应系数大于110以上、移栽时段在25～35 d、施氮量在115～165 kg/hm2的所有方案中各个因子的加权平均数和标准误，并进行参数的区间估计，结果见表4。由表4可知，当移栽期主要集中在4月28日至5月2日、施氮量为135.53～146.90 kg/hm2时，当地的韭菜坪2号农艺性状和产值均能达到较高水平。

3  小结与讨论

以往多采用通径分析、相关分析和回归分析等方法[14，15]来研究农作物各指标的相互关系，实际工作中发现这3种方法各有长短。通径分析和相关分析可以比较方便、快捷地体现出各指标间的相互关系，也是建立模型的首要步骤;回归分析可以精准定量地体现各指标的相关性及相关程度。但这些方法存在着原始数据量大、计算工作繁琐、综合评价不准确、数据要求典型等不足[16]，其应用范围受到了限制。灰色关联分析法是一种有参考系的整体比较方法，能够综合统计分析各指标间的相互关系，并且不需要大量样本和典型分布[11]，因此能够克服以往仅以单一指标对某种对象进行评价的片面性。灰色关联分析法在农业科学研究中已被应用在烟草的品种评价[17]、农艺性状和经济指标间的分析[12]及优化施肥措施[18]等方面。但是在研究移栽期和施氮量对烟草品种韭菜坪2号农艺性状和产值的影响方面却鲜见报道。试验综合应用了回归效应模型、灰色关联分析法及频次分析法，充分利用了它们的优点和特色，采用实际数据与灰色关联系数的结合，构建了可以综合评价多个指标的效应系数，建立了相应的回归模型，通过对所建模型进行模拟分析，计算出了最佳移栽期和施氮量的组合方案。

通常情况下烟草栽培都是经验性选择时间集中移栽，而不同生态区域和烟草品种的适宜移栽时间不同。移栽期的选择决定了烟草在生育期内所能获得的光、温、水等资源的有效利用，因此也影响了烟株对肥料养分的吸收与利用[19]。田峰等[5]研究表明，在湖南省凤凰县烟区适当推迟烟草移栽期至5月11日，可显著降低烟叶病害程度、改善烟草农艺性状、提高产量。黄一兰等[20]研究表明，福建省清香型烟草品种翠碧一号（N. tabacum cv. Cuibi No.1）的最佳移栽期为2月上中旬，此期间移栽的烤后烟叶外观及内在质量的协调性和经济性状均表现最佳。端永明等[4]研究表明，云南省寻甸县在相同播种期条件下，苗龄在70 d移栽时烟株的农艺性状、经济效益和内在化学成分最佳。合理的施氮量能够明显改善烟草的农艺性状和品质[21-23]，并且合理的移栽期能够提高氮肥利用率和促进碳氮代谢。许汝冰等[24]研究表明，在低海拔地区适当推迟移栽期有利于提高氮肥利用率以及烟叶产值。陈永明等[25]研究表明，在广东省南雄市烟区适当降低施氮水平和推迟移栽期，可以提高烤后烟叶还原糖含量和降低烟碱含量。李进平等[19]研究表明，在湖北省保康县，控施氮肥和适当提前移栽期更有利于降低烟叶各部位中的烟碱含量。王义伟等[26]研究表明，云南省保山市在11月18日移栽的香料烟（N. tabacum cv. Samsun）株，其生长发育时期由氮代谢为主向以碳的积累转变，适当追加氮素可以提高上部叶烟碱含量，使上部叶化学成分趋于协调。本研究通过灰色关联分析构建烟草品种韭菜坪2号农艺性状和产值的综合效应系数，建立移栽期和施氮量对效应系数的多项式回归模型，通过单因素分析表明，移栽期为正相关，施氮量为负相关，其原因可能是由于试验设计中的施氮量和移栽期不利于烟株对氮肥的有效利用和碳氮代谢造成的。通过二次项系数分析表明，推迟移栽期和过量施氮肥，虽然会导致效应系数降低，但是随着移栽期的推迟，适当的补充氮肥可能有助于改善烟株的生长发育、碳氮代谢和化学成分的协调性。通过交互因素分析表明，移栽期和施氮量在适宜的范围内存在协同促进的作用，低于或高于这个范围则存在拮抗作用。双因素交互效应模拟计算结果表明，在5月5日至5月20日时，较高的施氮量使得效应系数达到最大值;但是在5月20日后，可能由于气温、降雨等气候条件的限制，效应系数将出现变化。

试验运用灰色关联分析方法，对烟草品种韭菜坪2号以农艺性状和产值所构建的效应系数为目标函数，建立了贵州省赫章县烟株移栽期和施氮量与烟草效应系数的经验模型，并进行优化。结果表明，效应系数所建立的模型对烟株的综合评价能够充分反映实际情况;推迟移栽期和过量施氮肥不利于烟株的生长发育，但两者存在一定的适宜范围;试验得出当烟草效应系数达到110以上时，当地适宜的移栽期为4月28日至5月2日，施氮量为135.53～146.90 kg/hm2。虽然这个结果在一定范围内能够指导烟叶生产，但是在实际生产中还需要结合气候、土壤及烟草品种等因素进行更全面的考虑。

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