蒜棉套作高產(chǎn)高效栽培技術(shù)優(yōu)化模型

劉衛(wèi)星+苗友順+賀群嶺+張楓葉+劉水仙

摘要： 為了探討移栽期?；移栽密度?；追肥量?；化控量和葉面噴肥量等5項栽培因子對蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量的影響，并進一步優(yōu)化各栽培因子，采用五元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，建立了蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量優(yōu)化數(shù)學(xué)模型?；結(jié)果表明，各因素對蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量的影響由大到小依次為移栽密度?；化控量?；追肥量?；葉面噴肥量和移栽期?；移栽期與葉面噴肥量?；移栽密度與追肥量?；移栽密度與化控量之間的互作效應(yīng)達到顯著水平，生產(chǎn)中應(yīng)注意協(xié)調(diào)?；頻數(shù)分析結(jié)果表明，蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量大于1 900 kg/hm2的優(yōu)化栽培措施為5月5～7日移栽，移栽密度3.53萬～3.68萬株/hm2，追施純N 150.84～163.80 kg/hm2，追施K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量（25%助壯素）533.71～580.07 mL/hm2，葉面噴肥量（磷酸二氫鉀）12.78～14.37 kg/hm2?；

關(guān)鍵詞： 蒜棉套作；高產(chǎn)；農(nóng)藝措施；數(shù)學(xué)模型；優(yōu)化方案

中圖分類號：S344.3；S318；S562文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）10-2244-03

Optimizing Model of High-yield and High-efficiency Cultivation Techniques of Relaying Cotton in Garlic

LIU Wei-xing， MIAO You-shun， HE Qun-ling， ZHANG Feng-ye， LIU Shui-xian

（Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Shangqiu 476000， Henan， China）

Abstract：To optimize factors affecting relaying cotton in garlic，5 main factors including transplanting date， transplanting density， fertilizing quantity， chemical regulation， and foliar fertilization were studied using quadratic regression orthogonal rotational combining design. A mathematical regression model for lint yield was established. The results showed that the order of the influence from the strongest to the weakest was transplanting density， chemical regulation， fertilizing quantity， foliar fertilization and transplanting date. Transplanting date and foliar fertilization， transplanting density and fertilizing quantity， transplanting density and chemical regulation had significant effects on lint yield. The five agronomic measures should be coordinated effectively. Frequency analysis showed that lint yield of more than 1 900 kg/hm2 could be achieved with the optimal conditions including transplanting from May 5th to 7th with transplanting density between 3.53 and 3.68 （ten thousand plants per hectare）， pure nitrogen between 150.84 and 163.80 kg/hm2， burnt potash between 75.42 and 81.90 kg per hectare， chemical regulation between 533.71 and 580.07 mL/hm2 and foliar fertilization between 12.78 and 14.37 kg/hm2.

Key words： relaying cotton in garlic； high yield； agronomic measure； mathematical model； optimized program

基金項目：河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系棉花創(chuàng)新團隊項目（Z2013-07-03）；河南省商丘市科技攻關(guān)計劃項目（20111004）

在糧棉爭地矛盾日益突出的背景下，如何穩(wěn)定棉花播種面積成為當(dāng)前棉花栽培技術(shù)研究的重點[1-3]?；黃河流域棉花主產(chǎn)區(qū)的豫東?；魯西南和蘇北地區(qū)，大蒜種植面積逐年擴大，形成了中牟?；杞縣?；金鄉(xiāng)?；徐州等集中種植區(qū)，棉花作為大蒜的最佳接茬作物，在這些地區(qū)被廣泛推廣應(yīng)用，該區(qū)域常年蒜棉套作面積在30萬hm2以上，形成了獨特的蒜棉套作栽培模式[4]?；目前國內(nèi)相關(guān)報道多限于栽培技術(shù)介紹或密度等單一農(nóng)藝措施研究，而多個農(nóng)藝措施綜合考慮的研究報道甚少[5-7]?；本研究采用五元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，以移栽密度?；移栽期?；追肥量?；化控量和葉面噴肥量為變量，研究各栽培因素對蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量的影響，建立高產(chǎn)栽培數(shù)學(xué)模型，為蒜棉套作模式下棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)?；

1材料與方法

1.1試驗設(shè)計

試驗于2010—2012年以同一方案在豫東蒜棉套作區(qū)杞縣葛崗鎮(zhèn)進行?；試驗田土壤類型為黃潮土?；兩合土質(zhì)，0～20 cm耕層土壤有機質(zhì)含量10.8～13.4 g/kg，堿解氮含量為83.6～95.4 mg/kg，速效磷含量為6.9～11.3 mg/kg，速效鉀含量為112.4～146.3 mg/kg?；試驗采用五元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計（1/2部分實施方案），設(shè)移栽期（x1）?；移栽密度（x2）?；追肥量（x3）?；化控量（x4）?；葉面噴肥量（x5）5個因素，各因素與水平及編碼值見表1?；試驗共設(shè)36個小區(qū)，分為3個正交區(qū)組，區(qū)組內(nèi)各小區(qū)隨機排列[8]?；采用Excel 2003與DPS 6.55軟件進行數(shù)據(jù)處理分析?；

1.2各因子實施情況

前作大蒜于10月10日播種，播前基施農(nóng)家肥3萬kg/hm2?；尿素650 kg/hm2?；過磷酸鈣1 500 kg/hm2?；硫酸鉀600 kg/hm2，實現(xiàn)一肥兩用?；供試棉花品種為百棉1號，由河南科技學(xué)院棉花研究所提供；采用營養(yǎng)基質(zhì)無土育苗方式，于移栽期前40 d播種，保持苗齡適中，健康無??；采用5-1式蒜棉套種模式，即在1 m帶寬內(nèi)種植5行大蒜（行距18 cm），預(yù)留行寬28 cm，移栽1行棉花，小區(qū)面積30 m2（6 m×5 m），5行區(qū)，行距1 m，根據(jù)試驗密度確定株距?；追肥所用氮肥為尿素（含N 46%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O 50%），N?；K肥的施用比例為1.0∶0.5，全部于初花期隨中耕培土施入；化控選用25%助壯素，盛蕾期噴施總量的20%?；初花期噴施總量的35%?；盛花期噴施總量的45%；葉面噴肥選用磷酸二氫鉀，于初花期噴施總量的30%?；盛花期噴施總量的40%?；吐絮期噴施總量的30%?；其他栽培管理措施同一般大田，產(chǎn)量以小區(qū)實收計產(chǎn)?；

2結(jié)果與分析

2.1蒜棉套作模式棉花的產(chǎn)量

蒜棉套作模式下，棉花兩年產(chǎn)量結(jié)果趨勢基本一致，取兩年小區(qū)平均值折合為每公頃皮棉產(chǎn)量，皮棉產(chǎn)量結(jié)果及試驗因素與水平結(jié)構(gòu)矩陣列于表2?；試驗平均皮棉產(chǎn)量為1 867.3 kg/hm2，與當(dāng)?shù)厮饷尢鬃鞔竺娣e種植棉花高產(chǎn)水平相當(dāng)，說明由該試驗獲得的最優(yōu)設(shè)計在生產(chǎn)上具有可行性?；

2.2數(shù)學(xué)模型的建立

依據(jù)五元二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計原理，以皮棉產(chǎn)量（y）為目標(biāo)函數(shù)，獲得蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量對5項栽培措施反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：

=2 034.05+28.74x1+47.68x2+30.29x3+34.80x4+29.63x5-57.59x12-68.85x22-53.62x32-26.25x42-43.85x52-20.46x1x2-23.66x1x3-2.50x1x4-57.64x1x5+44.53x2x3+35.41x2x4-11.78x2x5+17.39x3x4+20.28x3x5-12.34x4x5

由方差分析結(jié)果可知，F(xiàn)1=1.944（P=0.139），失擬項不顯著，表明模型與實際情況擬合程度較好，回歸項F2=7.457（P=0.000 1），達極顯著水平，說明5項栽培措施與皮棉產(chǎn)量之間存在著明顯的函數(shù)關(guān)系，可直接利用該模型進行優(yōu)化分析?；

對模型各項回歸系數(shù)進行F檢驗，剔除不顯著的項，回歸模型可簡化為：

=2 034.05+28.74x1+47.68x2+30.29x3+34.80x4+29.63x5-57.59x12-68.85x22-53.62x32-26.25x42-43.85x52-57.64x1x5+44.53x2x3+35.41x2x4

2.3單因素效應(yīng)分析

從簡化回歸模型的一次項系數(shù)看，各因素對皮棉產(chǎn)量影響的大小順序為x2?；x4?；x3?；x5?；x1?；說明在蒜棉套作栽培中，移栽密度對皮棉產(chǎn)量的影響最大，其次是化控量和追肥量，葉面噴肥量和移栽期對皮棉產(chǎn)量的影響較小?；

采用降維解析法，固定其他4個因素在零水平，代入上述簡化回歸模型，可得到5個偏回歸子模型，利用模型可繪出各因素對皮棉產(chǎn)量影響的反應(yīng)曲線（圖1）?；從圖1中可知，各因素與皮棉產(chǎn)量的關(guān)系均呈開口向下的拋物線，說明在-2～0水平時，隨各因素水平的提高產(chǎn)量增加，在0或1水平時皮棉產(chǎn)量最高，超過此水平則皮棉產(chǎn)量下降?；

2.4兩因素互作效應(yīng)分析

棉花產(chǎn)量的形成是多種因素共同作用的結(jié)果，通過方差分析可知，x1x5?；x2x3?；x2x4的交互作用對皮棉產(chǎn)量有顯著影響，采用降維法，固定其他3個因素在零水平，得出如下二元偏回歸子模型：

1，5=2 034.05+28.74x1+29.63x5-57.59x12-43.85x52-57.64x1x5

2，3=2 034.05+47.68x2+30.29x3-68.85x22-53.62x32+44.53x2x3

2，4=2 034.05+47.68x2+34.80x4-68.85x22-26.25x42+35.41x2x4

由各模型分析可得，移栽期與葉面噴肥量間存在負交互效應(yīng)，棉花早栽時，后期應(yīng)增加葉面噴肥量，晚栽時，應(yīng)適當(dāng)減少葉面噴肥量，從而獲得較高的皮棉產(chǎn)量，移栽期和葉面噴肥量均取-1～1水平時，皮棉產(chǎn)量較高；移栽密度與追肥量間為正交互效應(yīng)，在增加移栽密度的同時相應(yīng)增加追肥量，可以顯著提高蒜棉套作模式下棉花的皮棉產(chǎn)量，二者均處于0～1水平時，皮棉產(chǎn)量較高；移栽密度與化控量間為正交互效應(yīng)，在種植密度較低時，應(yīng)適當(dāng)減少化控量，在種植密度較高時，應(yīng)適當(dāng)增加化控量，從而改善群體與個體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高產(chǎn)目標(biāo)?；

2.5高產(chǎn)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化

以大面積生產(chǎn)應(yīng)用為基礎(chǔ)，采用頻數(shù)分析法對數(shù)學(xué)模型做進一步解析，在-2≤xi≤2的約束區(qū)間，可獲得3 125套栽培措施組合方案，其中皮棉產(chǎn)量大于1 900 kg/hm2的組合有217套，占總方案數(shù)的6.94%，自變量xi編碼值區(qū)間x1為0.022～0.245，x2為0.709～0.904，x3為0.514～0.730，x4為0.809～1.053，x5為0.130～0.395?；即在本試驗條件下，相應(yīng)的栽培措施為5月5～7日移栽，移栽密度3.53萬～3.68萬株/hm2，追施純N 150.84～163.80 kg/hm2?；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量533.71～580.07 mL/hm2，葉面噴肥量12.78～14.37 kg/hm2，采用此栽培方案有95%的可能使皮棉產(chǎn)量高于1 900 kg/hm2?；

3結(jié)論

蒜棉套作栽培過程中，種植密度過稀?；化控不及時?；管理不到位等因素嚴重制約了棉花產(chǎn)量的形成[9-11]?；本試驗結(jié)果表明，移栽密度對蒜棉套作下棉花皮棉產(chǎn)量的影響最大，其次是化控量和追肥量，葉面噴肥量和移栽期對皮棉產(chǎn)量的影響較小?；

兩因素交互效應(yīng)分析可知，移栽期與葉面噴肥量?；移栽密度與追肥量?；移栽密度與化控量之間交互效應(yīng)達顯著水平，因此在蒜棉套作大田生產(chǎn)中，要注意協(xié)調(diào)各栽培因素之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化?；

本試驗條件下蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量高于1 900 kg/hm2的優(yōu)化方案為5月5～7日移栽，移栽密度3.53萬～3.68萬株/hm2，追施純N 150.84～163.80 kg/hm2?；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量（25%助壯素）533.71～580.07 mL/hm2，葉面噴肥量（磷酸二氫鉀）12.78～14.37 kg/hm2?；

參考文獻：

[1] 史俊通，廖允成，劉孟君.多熟種植與糧棉矛盾的緩解[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1998，26（1）：65-69.

[2] 喻樹迅，王子勝.中國棉花科技未來發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)想[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2012，14（1）：3-10.

[3] 韓迎春，毛樹春，李亞兵，等.麥后祼苗移栽短季棉連作模式關(guān)鍵栽培措施效應(yīng)研究[J].中國棉花，2008，35（5）：32-34.

[4] 謝志華.優(yōu)化蒜棉套種模式 實現(xiàn)高產(chǎn)高效[J].中國棉花，2010，37（11）：33-34.

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[6] 謝志華.蒜套雜交抗蟲棉最佳密度選擇試驗研究簡報[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，16（6）：67-68，78.

[7] 卞曙光，張興功，顧興門，等.棉蒜復(fù)種方式對棉花產(chǎn)量形成的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2009（8）：74-77.

[8] 榮廷昭.田間試驗與統(tǒng)計分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，1998.281-299.

[9] 陳傳哲.豫東地區(qū)蒜棉套作存在問題與對策[J].中國棉花，2007，34（5）：55-56.

[10] 田玉環(huán)，徐亞峰，李潤超.濟寧市蒜-棉套種模式下的生產(chǎn)誤區(qū)與對策[J].中國種業(yè)，2010（7）：44.

[11] 杜中民，劉傳峰，劉美菊.魯西南蒜套棉高產(chǎn)的制約因素分析[J].中國棉花，2010，37（9）：35-36.

（責(zé)任編輯呂海霞）

2.5高產(chǎn)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化

以大面積生產(chǎn)應(yīng)用為基礎(chǔ)，采用頻數(shù)分析法對數(shù)學(xué)模型做進一步解析，在-2≤xi≤2的約束區(qū)間，可獲得3 125套栽培措施組合方案，其中皮棉產(chǎn)量大于1 900 kg/hm2的組合有217套，占總方案數(shù)的6.94%，自變量xi編碼值區(qū)間x1為0.022～0.245，x2為0.709～0.904，x3為0.514～0.730，x4為0.809～1.053，x5為0.130～0.395?；即在本試驗條件下，相應(yīng)的栽培措施為5月5～7日移栽，移栽密度3.53萬～3.68萬株/hm2，追施純N 150.84～163.80 kg/hm2?；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量533.71～580.07 mL/hm2，葉面噴肥量12.78～14.37 kg/hm2，采用此栽培方案有95%的可能使皮棉產(chǎn)量高于1 900 kg/hm2?；

3結(jié)論

蒜棉套作栽培過程中，種植密度過稀?；化控不及時?；管理不到位等因素嚴重制約了棉花產(chǎn)量的形成[9-11]?；本試驗結(jié)果表明，移栽密度對蒜棉套作下棉花皮棉產(chǎn)量的影響最大，其次是化控量和追肥量，葉面噴肥量和移栽期對皮棉產(chǎn)量的影響較小?；

兩因素交互效應(yīng)分析可知，移栽期與葉面噴肥量?；移栽密度與追肥量?；移栽密度與化控量之間交互效應(yīng)達顯著水平，因此在蒜棉套作大田生產(chǎn)中，要注意協(xié)調(diào)各栽培因素之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化?；

本試驗條件下蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量高于1 900 kg/hm2的優(yōu)化方案為5月5～7日移栽，移栽密度3.53萬～3.68萬株/hm2，追施純N 150.84～163.80 kg/hm2?；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量（25%助壯素）533.71～580.07 mL/hm2，葉面噴肥量（磷酸二氫鉀）12.78～14.37 kg/hm2?；

參考文獻：

[1] 史俊通，廖允成，劉孟君.多熟種植與糧棉矛盾的緩解[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1998，26（1）：65-69.

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[3] 韓迎春，毛樹春，李亞兵，等.麥后祼苗移栽短季棉連作模式關(guān)鍵栽培措施效應(yīng)研究[J].中國棉花，2008，35（5）：32-34.

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[10] 田玉環(huán)，徐亞峰，李潤超.濟寧市蒜-棉套種模式下的生產(chǎn)誤區(qū)與對策[J].中國種業(yè)，2010（7）：44.

[11] 杜中民，劉傳峰，劉美菊.魯西南蒜套棉高產(chǎn)的制約因素分析[J].中國棉花，2010，37（9）：35-36.

（責(zé)任編輯呂海霞）

2.5高產(chǎn)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化

以大面積生產(chǎn)應(yīng)用為基礎(chǔ)，采用頻數(shù)分析法對數(shù)學(xué)模型做進一步解析，在-2≤xi≤2的約束區(qū)間，可獲得3 125套栽培措施組合方案，其中皮棉產(chǎn)量大于1 900 kg/hm2的組合有217套，占總方案數(shù)的6.94%，自變量xi編碼值區(qū)間x1為0.022～0.245，x2為0.709～0.904，x3為0.514～0.730，x4為0.809～1.053，x5為0.130～0.395?；即在本試驗條件下，相應(yīng)的栽培措施為5月5～7日移栽，移栽密度3.53萬～3.68萬株/hm2，追施純N 150.84～163.80 kg/hm2?；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量533.71～580.07 mL/hm2，葉面噴肥量12.78～14.37 kg/hm2，采用此栽培方案有95%的可能使皮棉產(chǎn)量高于1 900 kg/hm2?；

3結(jié)論

蒜棉套作栽培過程中，種植密度過稀?；化控不及時?；管理不到位等因素嚴重制約了棉花產(chǎn)量的形成[9-11]?；本試驗結(jié)果表明，移栽密度對蒜棉套作下棉花皮棉產(chǎn)量的影響最大，其次是化控量和追肥量，葉面噴肥量和移栽期對皮棉產(chǎn)量的影響較小?；

兩因素交互效應(yīng)分析可知，移栽期與葉面噴肥量?；移栽密度與追肥量?；移栽密度與化控量之間交互效應(yīng)達顯著水平，因此在蒜棉套作大田生產(chǎn)中，要注意協(xié)調(diào)各栽培因素之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化?；

本試驗條件下蒜棉套作模式下棉花皮棉產(chǎn)量高于1 900 kg/hm2的優(yōu)化方案為5月5～7日移栽，移栽密度3.53萬～3.68萬株/hm2，追施純N 150.84～163.80 kg/hm2?；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量（25%助壯素）533.71～580.07 mL/hm2，葉面噴肥量（磷酸二氫鉀）12.78～14.37 kg/hm2?；

參考文獻：

[1] 史俊通，廖允成，劉孟君.多熟種植與糧棉矛盾的緩解[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1998，26（1）：65-69.

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（責(zé)任編輯呂海霞）