河西走廊釀酒高粱高產(chǎn)適宜密度及氮磷肥研究

孫炳玲，馬麗君，韓順斌，任 偉

(張掖市農(nóng)科院，甘肅 張掖 734000)

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河西走廊釀酒高粱高產(chǎn)適宜密度及氮磷肥研究

孫炳玲，馬麗君*，韓順斌，任 偉

(張掖市農(nóng)科院，甘肅 張掖 734000)

根據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)中最佳模擬配合法的原理，通過研究高粱密度、施氮、施磷三項(xiàng)農(nóng)藝措施對(duì)高粱產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，從中選出最佳農(nóng)藝措施，為生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：施純氮對(duì)高粱產(chǎn)量的影響最大、密度次之，施P2O5對(duì)高粱產(chǎn)量的影響最小。

釀酒高粱；栽培；數(shù)模研究

高粱是釀酒工業(yè)的主要原料[1]，河西走廊每年需要高粱原料6～8萬t，高粱對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，肥料投入少，且耐瘠、耐鹽、抗旱，不與其它作物爭(zhēng)地，能緩解水資源緊張的矛盾[2][3]。試驗(yàn)研究旨在根據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)中最佳模擬配合法的原理，通過研究高粱密度、施氮、施磷三項(xiàng)農(nóng)藝措施對(duì)高粱產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，從中選出最佳農(nóng)藝措施，為生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)設(shè)在張掖市甘州區(qū)新墩鎮(zhèn)。小區(qū)長(zhǎng)4m，寬4m，面積16m2，以40cm等行距種植，小區(qū)四周筑埂，埂寬40cm，按設(shè)計(jì)要求20個(gè)小區(qū)，參排式隨機(jī)排列。各小區(qū)不施有機(jī)肥料。磷肥全作底肥，氮肥1/2做底肥，1/2做追肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用三因素五水平二次回歸通過旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，選擇高粱密度(x1)、施氮量(x2)、施磷量(x3)作為主要影響目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)量(y)決策變量。自變量設(shè)計(jì)水平如表1。

試驗(yàn)品種：6A005。試驗(yàn)于4月24日手鋤開溝點(diǎn)播然后覆膜。全生育期灌水4次，間苗2次，于5月30日定苗，防蟲2次，防病1次，于9月30日收貨。

表1 自變量設(shè)計(jì)水平編碼

Table 1 Independent variable design level

表2 措施組合及產(chǎn)量結(jié)果表

Table 2 Measures combination and yield of sorghum

注：小區(qū)面積16m2。

2 結(jié)果與分析

2.1 模型的建立與檢驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)原理，將(表2)小區(qū)的產(chǎn)量參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，求得產(chǎn)量(y)與各因素(xi)之間的三元二次回歸數(shù)學(xué)模型如下：

y=13.55+1.56x1+1.36x2+0.21x3+1.04x1x2-0.38x1x3+0.31x2x3+0.38x12-0.11x22-0.87x32

經(jīng)方差分析，F(xiàn)1=1.089F0.05[9.10]值3.02，達(dá)顯著水平，表明設(shè)計(jì)因素對(duì)產(chǎn)量的控制是有效的，回歸方程對(duì)試驗(yàn)結(jié)果具有較強(qiáng)的模擬效果，可以用于產(chǎn)量預(yù)報(bào)：

2.2 模型的解析與優(yōu)化

2.2.1 主因子效應(yīng)分析

由于設(shè)計(jì)中各因素處理均經(jīng)無量綱線性編碼，偏回歸系數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，故可直接從其絕對(duì)值的大小來判斷因子的重要程度，定量的表明某一因子變動(dòng)一個(gè)水平間距時(shí)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響大小。在試驗(yàn)所建立的產(chǎn)量函數(shù)模型中，常數(shù)項(xiàng)為三個(gè)因子同取零水平的效應(yīng)，表明密度8000株/667m2，施氮15kg，磷12kg,產(chǎn)量可達(dá)到564.6kg；線性項(xiàng)為x1>x2>x3,即因子產(chǎn)量效應(yīng)為密度>氮肥>磷肥，表明在實(shí)現(xiàn)高粱高產(chǎn)穩(wěn)定的3項(xiàng)農(nóng)藝措施中，留苗密度和氮肥施用量對(duì)產(chǎn)量影響較大，是重點(diǎn)控制的栽培因子，磷肥對(duì)產(chǎn)量的影響相對(duì)較小。

若只考慮單個(gè)因子變化對(duì)產(chǎn)量效應(yīng)的影響大小，可采用“降維”法，將原產(chǎn)量函數(shù)模型中任意固定m-1個(gè)因子的取值在適宜水平(零水平)便可導(dǎo)出如下關(guān)于

ya=fa(xi)的產(chǎn)量函數(shù)子模型

y密=13.55+1.56x1+0.38x12

yn=13.55+1.36x2-0.11x22

yp=13.55+0.21x3-0.87x32

上述子模型分別表明：在零水平基礎(chǔ)上，栽培密度增加一個(gè)單位(50株/16m2、2080株/667m2)，一次項(xiàng)增加產(chǎn)量1.56kg/16m2(65kg/667m2)，二次項(xiàng)增加0.38kg/16m2(15.8kg/667m2)，施氮量增加一個(gè)單位(0.2136kg/16m2、8.9kg/667m2)，一次項(xiàng)增加產(chǎn)量1.36kg/16m2(56.7kg/667m2)，二次項(xiàng)降低0.11kg/16m2(4.58kg/667m2)，施磷量增加一個(gè)單位(0.17kg/16m2、7.1kg/667m2)，一次項(xiàng)增加產(chǎn)量0.21kg/16m2(8.75kg/667m2)，二次項(xiàng)降低0.87kg/16m2(36.25kg/667m2)。

若考慮兩個(gè)因子的變化，共同對(duì)產(chǎn)量效應(yīng)的影響大小，則將模型中任意固定m-2個(gè)因子在適宜水平(零水平)，可得到3個(gè)因子兩兩交互，共同影響產(chǎn)量的6組關(guān)系(略)，經(jīng)計(jì)算分析表明：⑴栽培密度和氮素施用量之間存在極為明顯的交互作用，表現(xiàn)為在施氮量不足的條件下，增加密度的增產(chǎn)效果甚微，在高氮水平下增加密度的增產(chǎn)效果顯著，同理密度不足，亦難以發(fā)揮氮肥的增產(chǎn)效果，因此，足量的氮肥和適宜的栽培密度施高粱實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。⑵栽培密度和磷肥施用量有互補(bǔ)效應(yīng)，在施磷量不足的條件下增加密度或在密度不足的情況下通過增施磷肥，均可收到一定的增產(chǎn)效果。⑶氮肥和磷肥有互相促進(jìn)其吸收利用的效應(yīng)，增施氮肥有利于磷素的吸收利用，增施磷肥可提高氮肥的利用率。

2.2.2 綜合農(nóng)藝措施優(yōu)選：

依據(jù)產(chǎn)量函數(shù)模型，對(duì)三因素五水平下的125套摩納哥一措施組合方案(滿足-1.682≤xi≤1.682約束條件)，進(jìn)行田間模擬演示，從中選出產(chǎn)量高于13.2kg/16m2(550kg/667m2)的優(yōu)化方案46套(見表3)和產(chǎn)量高于14.4kg/16m2(600kg/667m2)的優(yōu)化方案31套(見表4)

表3 高粱小區(qū)產(chǎn)量大于13.2kg(單產(chǎn)550kg/667m2)頻數(shù)分析

Table 3 Sorghum yield more than 13.2kg per plot(550kg/667m2) frequency analysis

表4 高粱小區(qū)產(chǎn)量大于14.4kg(單產(chǎn)600kg/667m2)頻數(shù)分析

Table 4 Sorghum yield more than 14.4kg per plot(600kg/667m2) frequency analysis

在-1.682≤x≤1.682的約束范圍內(nèi)，取步長(zhǎng)為1.682分別計(jì)算出全部組合(125)的理論值(y)，并對(duì)小區(qū)產(chǎn)量≥14.4(單產(chǎn)600kg/667m2)的產(chǎn)量組合進(jìn)行選優(yōu)，其結(jié)果如下：

理論單產(chǎn)大于550kg/667m2的優(yōu)化組合是46個(gè)，占完全組合的36.8%。其優(yōu)化措施是，高粱密度8208～9789株/667m2，施純氮16.0～22.3kg/667m2，施P2O511.65～16.4kg/667m2。

理論單產(chǎn)大于600kg/667m2的優(yōu)化組合是29個(gè)，占完全組合的23.2%，其優(yōu)化措施為高粱密度9435～10787株/667m2；施純氮20.16～26.3kg/667m2; 施P2O511.4～17.5kg/667m2。

3 結(jié)論

3.1 仿真尋優(yōu)結(jié)果表明，施純氮對(duì)高粱產(chǎn)量的影響最大、密度次之，施P2O5對(duì)高粱產(chǎn)量的影響最小。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)區(qū)間內(nèi)，隨著密度的增加和氮肥用量的增大，產(chǎn)量仍在上升，即：此二因子是影響產(chǎn)量的主要因子。因而是重點(diǎn)控制的栽培因子。

[1] 翟世宏, 白文斌, 賀文文,等. 我國(guó)釀造高粱生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2014(2):93-94.

[2] 盧慶善, 丁國(guó)祥, 鄒劍秋,等. 試論我國(guó)高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展——二論高粱釀酒業(yè)的發(fā)展[J]. 雜糧作物, 2009, 29(3):174-177.

[3] 劉寶存, 劉本生, 郭文利,等. 高粱耗肥試驗(yàn)研究[J]. 農(nóng)業(yè)新技術(shù), 1997(6):21-23.

Study on the Cultivation Technology of High Yield and High Quality of Sorghum in Hexi Corridor

SUN Bing-ling, MA Li-jun*,HAN Shun-bin, REN Wei

(ZhangyeAcademyofAgriculturalSciences,Zhangye,Gansu734000,China)

According to the theory of the optimal simulate cooperation method of system engineering to study the effect of density, nitrogen application,phosphorus application on yieid and quality of sorghum,the best agronomic measures was selected by field experiment and provided scientific basis for popularization and application in large area production. The results showed that the nitrogen application had the most influence on ylied of sorghum,second factor was the density, P2O5had the least influence.

brewing sorghum; cultivation; mumerical simulation study

2016-06-20

孫炳玲(1962-)，女，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)作物栽培與生理方面的研究。

馬麗君(1981-)，女，助理研究員。