大豆高產(chǎn)栽培技術(shù)模型的研究與應(yīng)用

張祥海，夏杰，黃修君

（曲阜市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東曲阜273100）

大豆是糧油兼用作物，是農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、工業(yè)的重要原料。我國是世界大豆主產(chǎn)國，山東是黃淮海區(qū)域大豆的主產(chǎn)區(qū)，同時(shí)大豆也是曲阜市的主要油料作物之一。由于種種原因，曲阜市大豆產(chǎn)量一直不高且增產(chǎn)緩慢，全市種植面積不足萬畝。截至2014年，全市平均夏大豆畝產(chǎn)僅有211.1公斤，低于全省水平。分析原因，除大豆種植多分布在山區(qū)旱地之外，主要是因?yàn)槠贩N及配套栽培技術(shù)相對(duì)落后。加強(qiáng)以品種更新為主體，配套增產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合的專題技術(shù)研究，已成為促進(jìn)曲阜及類似區(qū)域大豆持續(xù)增產(chǎn)的重要課題。

本研究通過小區(qū)試驗(yàn)及小面積高產(chǎn)試驗(yàn)田應(yīng)用證明，達(dá)到了預(yù)期效果。

1 材料與方法

1.1 供試品種

齊黃 34。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)及基本情況

小區(qū)試驗(yàn)于2015年在曲阜市農(nóng)業(yè)科技研發(fā)中心進(jìn)行，大田高產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用示范在曲阜市息陬鎮(zhèn)進(jìn)行，面積2000畝。試驗(yàn)地選擇土壤肥沃、水澆條件良好的地塊。土壤耕作層30厘米，屬潮褐土，耕層土壤質(zhì)地輕壤，平原井灌區(qū)，輪灌周期5～7天，前茬作物小麥，單產(chǎn)550公斤/畝以上。耕作層土壤營養(yǎng)含量：有機(jī)質(zhì)12.5克/公斤，全氮1.2克/公斤，全磷0.10毫克/公斤，堿解氮99.8毫克/公斤，速效純磷15.8毫克/公斤，速效鉀125.8毫克/公斤。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以種植密度、播種期、施肥量三個(gè)技術(shù)指標(biāo)為研究因子，每個(gè)因子設(shè)5個(gè)水平（見表1）：采取正交旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序優(yōu)化方案處理（見表2），小區(qū)面積20平方米，共20個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列。

表1 因子設(shè)計(jì)水平及矩陣編碼

表2 小區(qū)處理及水平編碼結(jié)構(gòu)矩陣

1.4 田間管理

高產(chǎn)示范區(qū)于6月中旬播種，底施三元復(fù)合肥15～20公斤/畝，藥劑拌種，密度1.1～1.3萬株/畝。播種后土壤化學(xué)封閉性除草。出苗后查苗補(bǔ)苗，分枝階段中耕滅茬、澆水追肥，開花結(jié)莢階段，深耕控旺、治蟲防病、追肥促壯（適量追施尿素5～10公斤/畝），鼓粒成熟期澆水、葉面補(bǔ)肥促粒，適時(shí)收獲。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 成熟期主要性狀調(diào)查結(jié)果（見表3）

表3 成熟期植株性狀調(diào)查結(jié)果

2.2 試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果（表4）

表4 試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表4可見，小區(qū)平均產(chǎn)量最高為18小區(qū)，單產(chǎn)為359.33公斤/畝，最低為10小區(qū)，單產(chǎn)為 120.67公斤/畝。各小區(qū)試驗(yàn)因子處理不同，產(chǎn)量結(jié)果也不相同。

2.3 產(chǎn)量及效益方程的建立

利用南開大學(xué)信息科學(xué)院編制的旋轉(zhuǎn)回歸程序，由計(jì)算機(jī)逐點(diǎn)計(jì)算并建立方程。產(chǎn)量方程：

Y=350.893+8.06283x1-77.4002x12+13.2425x2-3.33375x1x2-65.8543x22+5.79371x3+3.00125x1x3+1.66725x2x3-39.5793x32

方程最優(yōu)解 Y=351.988 公斤 /畝時(shí)，x1→0.0514247、x2→0.100219、x3→0.0772503。

將設(shè)計(jì)因子按目前農(nóng)資市場價(jià)格計(jì)算：該試驗(yàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益方程為：Y=720.055+16.9319x1-162.54x12+17.8092x2-7.0008 8x2-138.294x22+12.1668x3+6.30262x1x3+3.49913x2x3-83.1166x32。

此方程解最佳因子編碼 x1→0.0521898、x2→0.0640359、x3→0.0765177，最佳效益產(chǎn)量Y=351.902公斤/畝。該方程可顯示山東夏大豆單產(chǎn)300公斤/畝以上種植密度、播種期、施肥量與產(chǎn)量的關(guān)系?？勺鳛橄拇蠖钩弋a(chǎn)栽培促控措施的依據(jù)。

2.4 單因子效應(yīng)

Y1=350.893+8.06283x1-77.4002x12

Y1最優(yōu) =351.103 kg/667m2，x1編碼值→0.0520853

Y2=350.893+13.2425x2-65.8543x22

Y2最優(yōu) =351.559kg/667m2，x2編碼值→0.100544

Y3=350.893+5.79371x3-39.5793x32

Y3最優(yōu) =351.105kg/667m2，x3編碼值→0.073191

三因子與產(chǎn)量關(guān)系見單因子效應(yīng)曲線圖（見圖1）：

圖1

2.5 試驗(yàn)因子間交互作用分析

2.5.1 播種期x1與種植密度x2

X1與x2交互與產(chǎn)量的關(guān)系：

Y1.2=350.893+8.06283x1-77.4002x12+13.2425x2-3.33375x1x2-65.8 543x22

Y1.2最優(yōu) =351.752 kg/667m2，x1編碼值→0.0499472、x2編碼值→0.0992795。詳見表5及交互效應(yīng)圖（見圖2）。

圖2

2.5.2 播期x1與施肥量x3交互作用分析

X1與x3交互與產(chǎn)量的關(guān)系：

Y1.3=350.893+8.06283x1-77.4002x12+5.79371x3+3.00125 x1x3-39.5793x32Y1.3最優(yōu) =351.327kg/667m2，x1編碼值→0.0535437、x3編碼值→0.0752211。詳見表6及交互效應(yīng)圖（見圖3）。

圖3

2.5.3 密度x2與施肥量x3交互作用分析

X2與x3交互與產(chǎn)量的關(guān)系：

y2.3=350.893+13.2425x2-65.8543x22+5.79371 x3+1.66725 x2x3-39.5793 x32y2.3最 優(yōu) =351.783kg/667m2，x2編 碼 值 →0.101497、x3編 碼 值 →0.0753275。詳見表7及交互效應(yīng)圖（見圖4）。

圖4

3 模型優(yōu)化及應(yīng)用結(jié)果

3.1 計(jì)算機(jī)模型優(yōu)化

按步長0.3計(jì)算機(jī)生成模型優(yōu)化方案300組。三因子水平頻率，見表8。

3.2 應(yīng)用效果

在進(jìn)行優(yōu)化方案試驗(yàn)研究的同時(shí)，利用0水平設(shè)計(jì)于2015年在曲阜市息陬鎮(zhèn)進(jìn)行了2000a夏大豆高產(chǎn)示范，品種全部選用齊黃34號(hào)，綜合運(yùn)用大豆高產(chǎn)栽培技術(shù)措施，項(xiàng)目產(chǎn)量驗(yàn)收結(jié)果：2000a技術(shù)應(yīng)用高產(chǎn)示范田平均年產(chǎn)為246.1公斤，較項(xiàng)目區(qū)前三年平均年產(chǎn)211.1公斤，年增產(chǎn)35公斤，年節(jié)約成本34元，按照目前市場價(jià)格，6元/公斤計(jì)算，年增總產(chǎn)值210元，年新增純收益244元。

2000年高產(chǎn)示范田應(yīng)用效果及小區(qū)試驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化方案的可行性，為曲阜市今后大豆生產(chǎn)持續(xù)增產(chǎn)提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。

表5 播期與密度交互作用表表

表6 播期與施肥量交互作用表

表8 三因子水平頻率

表9 推薦方案各因子指標(biāo)

4 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果所建立的三因子與產(chǎn)量的關(guān)系方程：

Y=350.893+8.06283x1-77.4002x12+13.2425x2-3.33375x1x2-65.85 43x22+5.79371x3+3.00125x1x3+1.66725x2x3-39.5793x32，反映了曲阜市夏大豆超高產(chǎn)條件下播種期、種植密度、肥料用量與產(chǎn)量的關(guān)系，可作為曲阜市及類似區(qū)域今后一個(gè)時(shí)期制定夏大豆高產(chǎn)栽培技術(shù)措施的依據(jù)。

高產(chǎn)夏大豆各因子在不同水平條件下作用不同，各因子在0水平條件下三因子的作用大小為x3＞x2＞x1，交互作用為x2x3＞x1x3＞x1x2。

試驗(yàn)三因子效益分析表明，在高產(chǎn)條件下三因子必須協(xié)調(diào)，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)增加或減少任一因子水平都不可能達(dá)到高產(chǎn)的目的。

夏大豆單產(chǎn)指標(biāo)300公斤/畝以上要求的農(nóng)藝措施指標(biāo)，見表9。在選用優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)大豆良種齊黃34等品種時(shí)，在實(shí)行機(jī)械化精量播種的基礎(chǔ)上夏大豆播種期在6月5～15日，種植密度13000～15000株/畝，施肥量（三元復(fù)合肥純量）氮20～25公斤/畝。全部做底肥可獲得顯著的增產(chǎn)效果。