苏天增，任 伟，丁光省，侯 珺，侯乐新

(1.商丘师范学院 生物与食品学院，河南 商丘 476000； 2.河南省大京九种业有限公司，河南 商丘 476000；3.商丘市睢阳区农业科学研究所，河南 商丘 476000)

用玉米自交系配制杂交种，是当前玉米生产上利用杂种优势的主要方法。自交系是配制单交种、双交种或三交种等杂交种必不可少的、十分宝贵的亲本材料，但其受自交衰退遗传规律制约，生长势弱，抗灾抗病能力差，采用常规制种技术措施，产量低而不稳。因此，优化玉米制种技术措施已成为提高制种产量的重要途径。目前，关于玉米制种技术措施的研究较多。史丽丽等[1]剖析了母本种植密度、父母本行比、父母本播期对制种产量的影响。侯乐新等[2]建立了夏玉米制种氮磷钾施肥模型。张慎举等[3]研究了夏玉米制种适宜氮肥施用量及追施方式。任利沙等[4]分析了灌浆期控水和施用控释肥对玉米制种产量和种子质量的影响。王婵等[5]探讨了地膜覆盖方式与灌水量对玉米制种产量的影响。上述研究为青贮玉米制种产量的提高提供了有益参考。青贮玉米是主要的饲料作物，目前，关于青贮玉米多个制种技术措施与制种产量的关系，例如施肥量、播期、密度、多效唑用量和人工辅助授粉次数等，并建立制种技术措施数学模型的研究尚未见报道。为此，采用二次正交旋转组合设计[6]，研究了5个技术措施对青贮玉米制种产量的影响，建立高产制种技术措施模型，以期为提高制种产量提供技术参考。

1 材料和方法

1.1 试验地基本概况及试验材料

试验于2014—2015年在甘肃省张掖市甘州区党集镇进行，该区土壤为灌淤土，中等肥力，含有机质14.5～16.2 g/kg、全氮0.86～1.25 g/kg、碱解氮76.4～82.8 mg/kg、速效磷10.2～12.3 mg/kg、速效钾156.6～175.4 mg/kg，地势平坦，排灌方便。

试验材料豫青贮23是由河南省大京九种业有限公司利用自选系9383作母本、自选系115作父本组配而成的青贮玉米杂交种。

1.2 试验设计

采用二次回归正交旋转组合设计，设施肥量(x1)、播期(x2)、密度(x3)、多效唑用量(x4)、人工辅助授粉次数(x5)5个因素，各因素水平及编码值见表1。全试验共设36个小区，分成3个正交区组，区组间留1 m宽通道，行距0.5 m，行长6 m，7行区，父母本行比1∶6，小区面积21 m2。试验用肥为尿素(含N 46.7%)、过磷酸钙(含P2O516%)、硫酸钾(含K2O 52%)，磷肥和钾肥全作基肥，氮肥30%基施、70%在母本拔节期追施，母本5—7叶期喷施多效唑(15%可溶性粉剂)，吐丝散粉期进行人工辅助授粉，其他田间管理同一般制种田。

表1 试验因素水平及编码值

1.3 优化制种措施验证试验

2016—2017年，采用稍作修改的优化方案分别在甘肃省张掖市甘州区党集镇和金昌市永昌县水源镇玉米制种基地进行2点3次共计37.2 hm2试验。播种前基施磷酸二铵(含N 18%、P2O548%)300～330 kg/hm2、硫酸钾330～370 kg/hm2，播期4月10—15日，种植密度9.4万～9.6万株/hm2，父母本行比1∶6，母本拔节期追施尿素440～490 kg/hm2，母本5—7叶期喷施15%多效唑可溶性粉剂620～720 g/hm2，吐丝散粉期进行2～3次人工辅助授粉。该方案与常规制种方法相比，密度增加了7 500株/hm2，采取喷施多效唑和人工辅助授粉措施。

1.4 测定项目及方法

收获时，小区两边各去除1行，留中间5行，测定产量。

2 结果与分析

2.1 青贮玉米高产制种技术措施模型的建立

2014—2015年试验结果趋势基本相同，现仅以2014年试验数据进行统计分析(表2)。使用MATLAB软件对试验数据进行处理和分析，建立了高产制种技术措施模型(1)。

(1)

经方差分析，F1=1.15，失拟项不显著，表明未知因素对试验结果干扰很小，F2=106.18**，达极显著水平，复相关系数R=0.996 5**，说明5个制种技术措施与制种产量之间存在显著的函数关系，故直接用模型(1)进行优化分析。

表2 青贮玉米不同制种技术措施组合及其产量

2.2 青贮玉米高产制种技术措施模型分析

2.2.1 不同制种技术措施对青贮玉米产量的效应分析 本研究采用贡献率法分析5个制种技术措施对青贮玉米产量的效应[7]。经过计算发现，5个制种技术措施对青贮玉米产量的贡献率表现为x3(3.87)>x5(3.62)>x1(2.89)>x4(2.88)>x2(2.79),表明欲使青贮玉米制种产量提高，首先要合理密植，随后依次是适当人工辅助授粉、适量施氮磷钾肥、适量喷施多效唑、适期播种。

2.2.2 不同制种技术措施与制种产量的关系 对模型(1)采用降维法解析，即固定其他4个因素于编码值为0，可得一元降维偏回归模型(2)。

(2)

将各因素不同编码值代入上述模型，即可求得相应的制种产量(图1)。从图1可以看出，随着各因素编码值的提高，制种产量相应增加，当播期(x2)编码值在-1.0～-0.5、其余4个因素编码值都达0时，制种产量较高，超过此值产量反呈下降趋势。

图1 青贮玉米高产制种技术措施对产量的影响Fig.1 Effect of high-yielding technical measures for seed production on yield of silage maize

2.2.3 不同制种技术措施对边际产量的效应分析 对模型(2)求一阶偏导数，采用降维法变换方程[8]，即可求得边际产量(表3)。由表3可知，对于5个因素，边际产量均随其取值的增大而降低，表明各因素在较低水平时边际产量较大。在本试验条件下，最高制种产量的技术措施为：施N 252.8 kg/hm2、P2O5137.9 kg/hm2、K2O 172.4 kg/hm2，播期4月12日，密度9.5万株/hm2，多效唑用量693.8 g/hm2，人工辅助授粉2.2次。上述单极点值与模型(2)的极点值有些差异，说明5个制种技术措施的互作效应也对制种产量产生影响。

表3 青贮玉米高产制种技术措施的边际产量Tab.3 The boundary yield of high-yielding technical measures for seed production of silage maize

2.2.4 不同制种技术措施的互作效应分析 对5个因素之间的互作效应进行F测验，其中，有6个互作项分别达显著或极显著水平，说明不同因素之间存在互作效应，本研究只对其中3个达极显著水平的互作项进行分析，用降维法得模型(3)。

(3)

对上述模型分析可知，播期与密度的交互效应为正，播期的一次项为负值，密度的一次项为正值，表明随着播期的推迟应适当增加种植密度，当播期超过编码值-1、种植密度超过编码值0时，极易造成晚播倒伏而减产。当种植密度介于编码值-2～0时，随着种植密度的增加，喷施多效唑(600 g/hm2)制种产量提高，二者编码值都达到0时制种产量最高，超过此值产量反而下降。密度与人工辅助授粉次数互作效应为正，表明随着种植密度的增加，人工辅助授粉(3次)有利于制种产量提高，当二者编码值都达到1时制种产量最高。

2.2.5 最高制种产量模拟寻优 本试验高产制种技术措施数学模型经MATLAB软件模拟运行可求得最优解，即在本试验条件下可获得最高制种产量为6 999.11 kg/hm2，其最高制种产量的技术措施方案是x1=0.45、x2=-0.66、x3=0.33、x4=0.31、x5=0.47。

为了寻求各个制种技术措施在制种中的可靠性，采取频数分析法对高产制种技术措施数学模型进一步解析，经MATLAB软件运算得到3 125套组合方案，其中大于产量6 500 kg/hm2以上的组合方案85套，自变量xi的编码值分别为x1=0.33～0.59、x2=-0.87～0.59、x3=0.19～0.44、x4=0.09～0.43、x5=0.25～0.60。即在本试验条件下，最佳制种产量各xi的取值为：施N 256.3～284.9 kg/hm2、P2O5139.8～155.4 kg/hm2、K2O 174.8～194.3 kg/hm2，播期4月12—13日，密度9.29万～9.65万株/hm2，多效唑用量627.0～729.0 g/hm2，人工辅助授粉2.3～2.6次。

2.3 青贮玉米优化制种措施示范结果

2016—2017年，对优化方案稍作修改，以常规制种方法作对照，进行了2点3次大面积示范。2016年张掖市甘州区党集镇12.5 hm2生产示范，平均制种产量6 737.5 kg/hm2，较对照增产14.3%；永昌县水源镇9.5 hm2生产示范，平均制种产量6 682.5 kg/hm2，较对照增产14.1%。2017年水源镇15.2 hm2生产示范，平均制种产量6 757.3 kg/hm2，较对照增产13.1%。据统计，2016—2017年2点3次共计37.2 hm2玉米品种豫青贮23制种平均产量6 731.5 kg/hm2，较对照增产13.9%，表明方案可行。

3 结论

本研究采用二次回归正交旋转组合设计试验方法，建立了豫青贮23高产制种技术措施数学模型。试验结果表明，5个制种技术措施对产量的贡献率表现为密度>人工辅助授粉次数>施肥量>多效唑用量>播期。在中等肥力条件下，制种产量达6 500 kg/hm2以上的最佳技术措施方案为施N 256.3～284.9 kg/hm2、P2O5139.8～155.4 kg/hm2、K2O 174.8～194.3 kg/hm2，播期4月12—13日，密度9.29万～9.65万株/hm2，多效唑用量627.0～729.0 g/hm2，人工辅助授粉2.3～2.6次。

本研究较全面地研究了5个制种技术措施对产量的效应，但影响制种产量的技术措施还不止文中所述的5个因素，有关更多因素与制种产量的关系，尚待进一步研究。