氮磷及密度對(duì)高寒干旱區(qū)啤酒大麥產(chǎn)量的影響研究

孫炳玲

摘要：采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，河西走廊高寒陰濕雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)影響啤酒大麥產(chǎn)量形成的主要栽培因子氮肥、磷肥施用量及播種密度進(jìn)行了綜合研究，建立了產(chǎn)量函數(shù)模型，分析討論了各因子對(duì)產(chǎn)量影響的單獨(dú)效應(yīng)及互作效應(yīng)。得出影響啤酒大麥產(chǎn)量因子大小依次為播種密度、施磷量（P2O5）、施氮量（N）。產(chǎn)量 > 4 500 kg/hm2的農(nóng)藝措施為施氮量（N）149.40～150.45 kg/hm2，施磷量（P2O5）110.70～117.90 kg/hm2，播種密度383.85萬～394.50萬粒/hm2。

關(guān)鍵詞：干旱農(nóng)業(yè)；啤酒大麥；氮肥；磷肥；密度

中圖分類號(hào)：S512.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-1463（2017）09-0052-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.09.017

Occurrence Characteristics and Control Strategy of Wheat Powdery

Mildew in Kongtong District in 2016

CAO Shiqin 1， 2， HE li 3， CHEN Jiexin 4， REN Genshen 5， LI Gongping 3

（1. Institute of Plant Protection， Gansu Academy of Agricultural Sciences Lanzhou Gansu 730070， China； 2. Scientific Observing and Experimental Station of Crop Pests in Tianshui， Ministry of Agriculture， P.R.China， Gangu Gansu 741200， China； 3. Kongtong of Agricultural Technology Extension Center， Kongtong Gansu 744000， China； 4. Plant Protection Station of Pingliang City， Pingliang Gansu 744000， China； 5. Pingliang Institute of Agricultural Science， Pingliang Gansu 744000， China）

Abstract：Wheat powdery mildew， caused by Blumeria graminis f.sp tritici， is one of the most diseases in wheat. It is spread about 18 700 hm2 and occurrenced middle seriously in Kongtong district， Gansu province in 2016. According to investigated the resistance of commercial wheat cultivars in field， the results showed that most cultivars are susceptible in field， and its scals are 6-7. A few wheat cultivar are super susceptible， and its scals are 9. The resistant wheat cultivars are little relatively. Analisized its reason， the results showed that cultivars are susceptible， a large amount of the pathogen in autumn and spring， favorable weather conditions in winter and spring are the key factors of epidemics. Establishing the forcasting and alarming system， planting resistance cultivars， and using effective agricultural technology， including seed coating techonlogy and agricultural techonlogy， are a strategy for controlling the powdery mildew in Kongtong district in this paper.

Key words：Wheat powdery mildew；Occurrence characteristics；Control strategy；Kongtong district

啤酒大麥?zhǔn)侵匾钠【乒I(yè)原料，已成為河西沿山冷涼灌區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)勢(shì)作物之 一[1 - 2 ]。為了充分挖掘啤酒大麥在該區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力，提高栽培的有效性和預(yù)測(cè)性，筆者根據(jù)系統(tǒng)工程最佳模擬配合法的原理，應(yīng)用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，選擇對(duì)啤酒大麥產(chǎn)量和品質(zhì)有較大影響的主要栽培因子為決策變量，以產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)建立模型[3 ]，優(yōu)選高產(chǎn)高效的組合方案，并進(jìn)行大面積的信息反饋驗(yàn)證示范，以期為河西沿山冷涼灌區(qū)啤酒大麥的高產(chǎn)、高效及規(guī)范化栽培提供理論依據(jù)[4 - 5 ]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示啤酒大麥品種為甘啤6號(hào)。供試肥料為硝酸銨（N 34%）、磷酸二銨（N 18%、P2O5 46%）重過磷酸鈣（P2O5 12%）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省張掖市民樂縣南風(fēng)鄉(xiāng)衛(wèi)莊村，海拔2 450 m，屬河西高寒陰濕雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的典型區(qū)域，年平均氣溫0.1 ℃，≥0 ℃的積溫1 722 ℃，日照時(shí)數(shù)2 600 h，平均降水量346～500 mm，蒸發(fā)量1 700 mm，太陽輻射總量502.08 kJ/cm2，無霜期78 d。試驗(yàn)地土壤為栗鈣土，耕層質(zhì)地疏松，含有機(jī)質(zhì)23.1～47.0 g/kg、全氮1.40～2.66 g/kg、速效氮119.0～158.6 mg/kg、速效磷10.9～25.6 mg/kg、速效鉀180～250 mg/kg。試驗(yàn)采用三因素五水平二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，選擇氮肥用量（x1）、磷肥用量（x2）和播種密度（x3）3因子作為決策變量，以產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)，變量設(shè)計(jì)見表1。試驗(yàn)隨機(jī)排列，小區(qū)面積21 m2，收獲面積15 m2，區(qū)間走道50 cm。于3月下旬用手鋤開溝播種，氮、磷肥料按設(shè)計(jì)一次施入做基肥，其他田間管理同大田。7月8日收獲，各小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 模型的建立與檢驗(yàn)

各處理的結(jié)構(gòu)矩陣及產(chǎn)量結(jié)果見表2。根據(jù)設(shè)計(jì)原理，用三因素二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)矩陣，以x1（N）、x2（P2O5）、x3（密度）為決策變量，大麥產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)，求得試驗(yàn)產(chǎn)量回歸數(shù)學(xué)模型如下。

y=328.558 - 6.646 x1 + 32.285 x2 + 43.0 x3 - 0.055 x1x2 + 10.503 x1x3 - 27.725 x2x327.125 x12 - 24.297 x22 - 19.276 x32±39.198 9 （1）

對(duì)模型統(tǒng)計(jì)量的檢驗(yàn)結(jié)果：

失擬均方F1=0.620 9 < F0.05=5.05，差異不顯著，無失擬因素存在；回歸均方F2值為4.98，均接近F0.01（4.94），達(dá)到顯著水平；復(fù)相關(guān)系數(shù)R為0.908 223 3，均大于R0.01值（0.882 7）。表明設(shè)計(jì)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果控制有效，而且3個(gè)因素與產(chǎn)量存在密切的關(guān)系，可進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。試驗(yàn)隨機(jī)誤差估計(jì)取值ε=39.198 9。

2.2 模型的解析與優(yōu)化

2.2.1 單因素效應(yīng)分析 經(jīng)無量綱性線編碼代換后，偏回歸系數(shù)（b1）已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，故可直接從其絕對(duì)值的大小判斷因子的重要程度，定量的描述某一因子變動(dòng)一個(gè)水平間距時(shí)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響大小。從回歸模型可以看出，一次項(xiàng)和二次項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值均為x3 > x2 > x1，即播種密度 > 施磷量 > 施氮量，說明播種密度是影響大麥產(chǎn)量的主要栽培因子；施磷量和施氮量相對(duì)次之，但在降水好的年份對(duì)提高產(chǎn)量有較好的作用，不可忽視。

進(jìn)一步采用降維法，分別將模型任意兩個(gè)變量固定在零水平，便可得到關(guān)于y=f（xi）的3個(gè)一元降維子模型：

y1=328.558-6.647 x1-27.125 x12 （2）

y2=328.558+32.285 x2-24.2926 x22 （3）

y3=328.558+43.0 x3-19.276 x32 （4）

根據(jù)以上3個(gè)降維方程模型繪制出各因素與產(chǎn)量的反映曲線（圖1），圖1顯示的結(jié)果表明，在-y < x < y約束區(qū)間，3個(gè)因子中影響產(chǎn)量的順序?yàn)閤3>x2>x1，但對(duì)產(chǎn)量作用的曲線都呈向下開口拋物線狀，均有峰值，其頂點(diǎn)坐標(biāo)即為獲得最高產(chǎn)量時(shí)的施肥量（N，P2O5）或播量極值，不足或過量都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

其中N與產(chǎn)量的表達(dá)式為y1=328.558-6.647x1- 27.125x12，增產(chǎn)趨勢(shì)為y1=6.647x1-54.25x12，得出施氮量的最佳區(qū)間-0.1～0（135～150 kg/hm2），最優(yōu)水平為-0.122 5（139.05 kg/hm2），即在該試驗(yàn)條件下N肥施用量為139.05 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，超過此限繼續(xù)增大施氮量則產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。

施磷量與產(chǎn)量的表達(dá)式為：y2=328.558+32.285x2-24.292 6x22，增產(chǎn)趨勢(shì)為y2=32.2584x2- 48.585x22，得出施磷量最佳區(qū)間為0～1（112.5～179.4 kg/hm2）；其最優(yōu)水平為0.664（156.9 kg/hm2），即在本試驗(yàn)條件下，磷肥用量為156.9 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，超過此限如繼續(xù)加大施磷量產(chǎn)量呈負(fù)增長。

播種量與產(chǎn)量的表達(dá)式為y3=328.558+43.0x3+ 19.276x32，增產(chǎn)趨勢(shì)為y3=43.0x3+38.552x32，得出播種密度最佳區(qū)間為0.5～1.5（464.175萬～614.175萬粒/hm2），最優(yōu)水平為1.115 3（573.900萬粒/hm2）。

為了便于比較各因素的合理取值范圍，計(jì)算出各因素在-r≤x≤r區(qū)間的邊際產(chǎn)量，根據(jù)表3可將各因子固定在零水平，得出各因素在不同水平下的邊際產(chǎn)量效應(yīng)圖（圖2）。從圖2可以得出，磷素水平（x2）在-1.682～0.664 4，即0～156.45 kg/hm2時(shí)，每施1 kg P2O5可增產(chǎn)大麥12.78 kg；在極值0.664 4～1.682時(shí)，施P2O5量（156.45～225.0 kg/hm2）每增加1 kg，啤酒大麥減產(chǎn)5.54 kg。

播種量（x3）在-1.682～1.1153 9（121.65萬～573.9萬粒/hm2）時(shí)，即播種量每增加1萬粒，可增產(chǎn)大麥4.5 kg；超過極值1.115 3～1.682（573.9萬～675.0萬粒/hm2）時(shí)，播量每增加1萬粒，啤酒大麥減產(chǎn)0.9 kg。

2.2.2 交互效應(yīng)分析 由于復(fù)因子試驗(yàn)中存在著因子間的交互效應(yīng)，因此，在研究單因子效應(yīng)的同時(shí)，還必須對(duì)因子間的交互效應(yīng)進(jìn)行分析。通過分析得知，以施磷（x2）與播種密度（x3）之間的交互效應(yīng)最大（表4），而x1與x2之間、x1與x3之間的交互效應(yīng)較小。從表4看出，磷肥與播種量對(duì)大麥產(chǎn)量的互作效應(yīng)主要取決于播種量的增加，但播量在零水平時(shí)，增施磷肥增產(chǎn)顯著；而播量在零水平以上，隨著施磷量的增加，產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，不同密度間產(chǎn)量差異不明顯，因而變異系數(shù)較小。可以得出啤酒大麥在最佳播量（x3）為573.9萬粒/hm2、最佳施磷量（x2）為112.5 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量最高，可達(dá)5 284.5 kg/hm2。

2.2.3 最佳農(nóng)藝措施選優(yōu) 以產(chǎn)量代碼方程為基礎(chǔ)，模擬尋優(yōu)在-1.682 < x1 < 1.682的約束條件下，各變量步長取1，算得優(yōu)化農(nóng)藝措施方案195個(gè)，經(jīng)篩選產(chǎn)量 > 4 500 kg/hm2的高產(chǎn)優(yōu)化方案40個(gè)（表5）。從表5看出，在河西高寒雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū) 海拔2 300～2 500 m范圍內(nèi)，由于氣溫低、蒸發(fā)量小，加之播種至出苗時(shí)間較長，中后期干旱年份較多，啤酒大麥高產(chǎn)的關(guān)鍵措施在于合理密植、控制氮肥、增施磷肥[6 - 7 ]。在本試驗(yàn)條件下，產(chǎn)量 > 4 500 kg/hm2的最佳組合編碼為x1=-0.25～0.34，x2=-0.18～0.55，x3=0.53～1.17，相應(yīng)的農(nóng)藝措施為施氮量（N）149.40～150.45 kg/hm2，施磷量（P2O5）110.70～117.90 kg/hm2，播種密度383.85萬～394.50萬粒/hm2。

3 小結(jié)與討論

研究表明，在河西高寒雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，施氮量（N）、施磷量（P2O5）和播種密度對(duì)啤酒大麥產(chǎn)量的影響從大到小依次為播種密度、施磷量（P2O5）、施氮量（N）。說明播種密度是影響該區(qū)域大麥產(chǎn)量的主要栽培因子，施磷量和施氮量相對(duì)次之。根據(jù)參試因子對(duì)產(chǎn)量的回歸數(shù)學(xué)模型，得出在試驗(yàn)條件下啤酒大麥產(chǎn)量 > 4 500 kg/hm2的農(nóng)藝措施為施氮量（N）149.40～150.45 kg/hm2，施磷量（P2O5）110.70～117.90 kg/hm2，播種密度383.85萬～394.50萬粒/hm2。

從生產(chǎn)實(shí)踐看，在高寒雨養(yǎng)旱作區(qū)啤酒大麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的密度、施氮、施磷3項(xiàng)農(nóng)藝措施中，播種量對(duì)產(chǎn)量的影響最大，是重點(diǎn)控制的栽培因子。因?yàn)楫?dāng)?shù)責(zé)o霜期較短，主莖成穗在啤酒大麥產(chǎn)量構(gòu)成中所占份額較大，因此要以播種量為重點(diǎn)，同時(shí)適當(dāng)增施磷肥、控制氮肥。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張志恒，呂仲昱，張彥軍，等. 外源激素6-BA對(duì)啤酒大麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2015（10）：24-26.

[2] 徐銀萍，潘永東，方彥杰，等. 灌水量對(duì)啤酒大麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2014（11）：16-18.

[3] 劉鐵梅，鄒 薇，孫東發(fā)，等. 優(yōu)質(zhì)啤酒大麥華大麥6號(hào)綜合栽培措施的數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化方案[J]. 麥類作物學(xué)報(bào)，2007，27（4）：725-730.

[4] 周彥芳，張秀華，劉 強(qiáng)，等. 河西砂壤土啤酒大麥不同密度和施肥措施對(duì)產(chǎn)量的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2002（2）：40-42

[5] 令志軍，李天銀，湯希君. 甘肅河西地區(qū)啤酒大麥生產(chǎn)現(xiàn)狀及前景展望[J]. 大麥與谷類科學(xué)，2005（4）：3-6.

[6] 趙向田，司二靜，汪軍成，等. 播量和施肥對(duì)甘啤6號(hào)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 麥類作物學(xué)報(bào)，2015，35（11）：1603-1608.

[7] 徐銀萍，潘永東，包奇軍，等. 灌水與肥密配置對(duì)甘啤7號(hào)大麥產(chǎn)量和蛋白質(zhì)的影響[J]. 中國土壤與肥料，2015（5）：99-103.