丟糟有機(jī)肥配施化肥對(duì)高粱產(chǎn)量的影響

殷勇 張林 劉陽(yáng) 周俊輝 劉興貴 安明哲 張德銀

摘要?為構(gòu)建丟糟有機(jī)肥配施化肥對(duì)高粱產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型，采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，設(shè)有機(jī)肥、氮肥、磷肥、鉀肥4個(gè)栽培因素，通過(guò)降維分析，研究不同施肥對(duì)高粱產(chǎn)量的影響，通過(guò)頻次分析建立高效栽培模式。結(jié)果表明，各因素對(duì)高粱產(chǎn)量均有重要影響，其大小表現(xiàn)為氮肥>有機(jī)肥>磷肥=鉀肥，表明宜糯紅2號(hào)的主控措施為氮肥和有機(jī)肥;氮肥與有機(jī)肥、磷肥與鉀肥之間有協(xié)同增產(chǎn)和增效作用;宜糯紅2號(hào)的高效栽培方式：施有機(jī)肥3 627～4 773kg/hm2，施氮（尿素）194～240kg/hm2，施磷（過(guò)磷酸鈣）87～213kg/hm2，施鉀（硫酸鉀）87～213kg/hm2，可實(shí)現(xiàn)5 250kg/hm2的產(chǎn)量。該研究為川南高粱的高產(chǎn)、健康、無(wú)公害生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞?丟糟有機(jī)肥;高粱;宜糯紅2號(hào);產(chǎn)量;栽培模式

中圖分類(lèi)號(hào)?S?514文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

文章編號(hào)?0517-6611（2019）23-0177-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.051

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Distillers Grains Organic Fertilizer and Chemical Fertilizer on Sorghum Yield

YIN Yong1，ZHANG Lin1，LIU Yang2et al

（1.Sorghum Potato Research Institute， Yibin Academy of Agricultural Sciences，Yibin，Sichuan 644000;2.YibinWuliangyeCo.， Ltd.，Yibin，Sichuan644007）

Abstract?In order to construct a mathematical model of sorghum yield by using waste grains organic fertilizer combined with chemical fertilizer， this experiment adopted the general rotation combination design of quadratic regression， and set up four cultivation factors including organic fertilizer， nitrogen fertilizer， phosphate fertilizer and potassium fertilizer. Through dimensional reduction analysis， the influence of different factors on sorghum yield was studied， and the efficient cultivation mode was established through frequency analysis. The results showed that all the factors had important effects on sorghum yield， and the magnitude was as follows： organic fertilizer>nitrogen fertilizer>phosphate fertilizer=potash fertilizer， indicating that the main control measures of Yinuohong 2 were nitrogen fertilizer and organic fertilizer. There were synergistic effects between nitrogen fertilizer and organic fertilizer， phosphate fertilizer and potassium fertilizer. The high?efficient cultivation mode of Yinuohong 2 was application of organic fertilizer 3 627-4 773kg/hm2， application of nitrogen （urea） 194-240kg/hm2， application of phosphorus （superphosphate） 87-213 kg/hm2， application of potassium （potassium sulfate） 87 -213kg/hm2， the yield can realize 5 250kg/hm2. This study provides a technical reference for high yield， healthy and pollution?free production of sorghum in south Sichuan.

Key words?Waste grains organic fertilizer;Sorghum;Yinuohong 2;Yield;Cultivation patterns

酒糟作為白酒生產(chǎn)的副產(chǎn)物，富含粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉、粗纖維和無(wú)氮浸出物等營(yíng)養(yǎng)成分[1]。利用酒糟制成的有機(jī)肥能顯著提升土壤養(yǎng)分含量和提高高粱產(chǎn)量。黃亞?wèn)|等[2]研究表明，有機(jī)肥經(jīng)3年施肥后，供試土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量平均增加了34.2%、35.9%、23.7%和30.8%，pH下降了10.8%。李許濱等[3]研究發(fā)現(xiàn)，高粱施用酒糟蠅蛆代謝物有機(jī)肥與其他肥料產(chǎn)量達(dá)極顯著水平，可達(dá)5 786.25kg/hm2。雷顯琪等[4]研究發(fā)現(xiàn)，施用酒糟有機(jī)肥比不施肥增產(chǎn)1 800kg/hm2，增產(chǎn)率71.94%。呂軍等[5]研究指出，施用酒糟有機(jī)肥+微生物菌劑的最高產(chǎn)量高于復(fù)合肥和普通有機(jī)肥。

利用酒糟原料制作有機(jī)肥，既能解決環(huán)保問(wèn)題，又能為綠色食品的生產(chǎn)提供有機(jī)環(huán)境，該項(xiàng)目屬環(huán)境保護(hù)、資源再利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益[1，6-7]。雖然當(dāng)前針對(duì)丟糟有機(jī)肥的栽培研究較為廣泛，但關(guān)于丟糟有機(jī)肥如何搭配化肥的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者以高粱品種宜糯紅2號(hào)為供試材料，采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，研究丟糟有機(jī)肥配施化肥對(duì)其產(chǎn)量的影響，以期為川南高粱的高產(chǎn)、健康、無(wú)公害生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

丟糟有機(jī)肥由宜賓五糧液股份有限公司提供，是利用五糧液丟糟和污泥混合發(fā)酵制成。經(jīng)農(nóng)業(yè)部肥料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)，含有機(jī)質(zhì)76%，總養(yǎng)分8.3%，其中氮（N）3.1%、磷（P2O5）3.3%、鉀（K2O）1.9%，pH為7.4，總砷、總鉛、總鎘、總汞等有害元素均控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，未檢出蛔蟲(chóng)卵和糞大腸菌群。高粱品種宜糯紅2號(hào)由宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年春季在宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院大觀科研基地進(jìn)行。該試點(diǎn)海拔280 m，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，無(wú)霜期348 d。土壤養(yǎng)分：有機(jī)質(zhì)15.34 g/kg，全氮1.05 g/kg，速效磷2.90 mg/kg，速效鉀149.03 mg/kg，質(zhì)地為黏性，肥力水平中等，地力均勻。采用4因素5水平二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)[8]，設(shè)有機(jī)肥、氮肥（尿素）、磷肥（過(guò)磷酸鈣）、鉀肥（硫酸鉀）4個(gè)因素，分別以X1、X2、X3、X4表示，試驗(yàn)因素及水平編碼見(jiàn)表1。試驗(yàn)共計(jì)31個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)6行區(qū)，行長(zhǎng)5.0 m，行距0.5 m，窩距38 cm，雙株種植，每小區(qū)面積15 m2。

1.3?栽培管理

采用育秧盤(pán)育苗移栽，選取籽粒大、飽滿(mǎn)完整的種子，播前曬種，播期4月中旬。移栽后每窩定植2株。施肥量按試驗(yàn)方案進(jìn)行，其中有機(jī)肥（丟糟有機(jī)肥）、磷肥（過(guò)磷酸鈣）和鉀肥（硫酸鉀）全作底肥，氮肥（尿素）全作追肥。全試驗(yàn)未施其他有機(jī)肥。其他栽培管理同大田生產(chǎn)，保持小區(qū)之間一致。

1.4?測(cè)定項(xiàng)目與方法

準(zhǔn)確記載播種期、出苗期、拔節(jié)期、開(kāi)花期、散粉期、成熟期及收獲期。收獲前調(diào)查每小區(qū)株高、穗長(zhǎng)、倒伏率及主要病蟲(chóng)害的病級(jí)等。收獲時(shí)每小區(qū)選取有代表性的5穗高粱測(cè)定穗粒重和千粒重。每個(gè)小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)。

1.5?數(shù)據(jù)分析

各因子與產(chǎn)量的效應(yīng)采用降維分析法[8]。各數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用DPS 9.01軟件與Excel 2007。

2?結(jié)果與分析

2.1?產(chǎn)量與各因子的數(shù)學(xué)模型

以產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)Y1（kg/hm2）建立數(shù)學(xué)模型：

Y1=4 612.54+91.97X1+409.45X2-53.59X3+54.35X4-208.88X12-318.86X22-35.51X32-52.18X42+265.42X1X2-72.93X1X3+87.07X1X4+55.43X2X3+13.83X2X4+249.53X3X4，對(duì)模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，F(xiàn)R=5.88>F0.01（14，16）=3.45，F(xiàn)Lf=1.07

對(duì)各偏回歸系數(shù)檢驗(yàn)可知，一次項(xiàng)氮肥（X2）對(duì)產(chǎn)量的影響極顯著，其余因素不顯著;二次項(xiàng)有機(jī)肥（X1）和氮肥（X2）對(duì)產(chǎn)量影響極顯著，磷肥（X3）和鉀肥（X4）不顯著;互作項(xiàng)有機(jī)肥（X1）與氮肥（X2）互作極顯著，磷肥（X3）與鉀肥（X4）互作顯著，其余因素間互作效應(yīng)不顯著。

2.2?模型分析

2.2.1?主效因分析。

由圖1可知，施有機(jī)肥量在0.22（3 330 kg/hm2）水平、施氮量在0.64（198 kg/hm2）水平、施磷量在-0.75（94 kg/hm2）水平、施鉀量在0.52（189 kg/hm2）水平時(shí)，可分別獲得其最高產(chǎn)量。

對(duì)貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，各因素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率：△有機(jī)肥=1.74，△氮肥=2.37，△磷肥=0.44，△鉀肥=0.44，表明4個(gè)栽培因子中，氮肥對(duì)產(chǎn)量影響最大，其次是有機(jī)肥，磷肥與鉀肥對(duì)產(chǎn)量的影響相同且較小，表明施氮肥、有機(jī)肥增產(chǎn)效益較高，施磷鉀肥增產(chǎn)效益較低。

2.2.2?邊際效應(yīng)分析。

由圖2可知，單個(gè)因素對(duì)產(chǎn)量的影響速率隨水平提高由正值變?yōu)樨?fù)值，即先增產(chǎn)后減產(chǎn)，因此各因素均存在最適水平。此外，產(chǎn)量隨各因素水平的增加，速率逐漸減小，表明增加各因素水平量越多，則增產(chǎn)效益遞減。

2.2.3?栽培因子對(duì)產(chǎn)量的互作效應(yīng)。

方差分析結(jié)果表明，有機(jī)肥（X1）與氮肥（X2）互作極顯著，磷肥（X3）與鉀肥（X4）互作顯著，其余因素間互作效應(yīng)不顯著。

采取降維法分析有機(jī)肥與氮肥互作效應(yīng)（圖3）可知，在有機(jī)肥處于低水平下，增施氮肥對(duì)產(chǎn)量增產(chǎn)作用較小，隨著氮肥用量進(jìn)一步加大，甚至出現(xiàn)減產(chǎn);在有機(jī)肥處于中高水平時(shí)，增施氮肥產(chǎn)量增產(chǎn)幅度較大，施肥達(dá)到一定值后，出現(xiàn)最高產(chǎn)，隨后呈減產(chǎn)趨勢(shì);在有機(jī)肥高水平下，產(chǎn)量隨氮肥水平提高增產(chǎn)幅度最大，但最高產(chǎn)量不如有機(jī)肥處于中高水平下。在氮肥處于低水平時(shí)，增施有機(jī)肥對(duì)產(chǎn)量增產(chǎn)作用較小，隨著有機(jī)肥用量進(jìn)一步加大，甚至出現(xiàn)減產(chǎn);在氮肥處于中高水平或高水平時(shí)，隨有機(jī)肥遞增產(chǎn)量增加，施肥達(dá)到一定值后，出現(xiàn)最高產(chǎn)，隨后呈減產(chǎn)趨勢(shì)。表明有機(jī)肥與氮肥具有協(xié)同增產(chǎn)和增效的作用，宜糯紅2號(hào)采取中高水平有機(jī)肥配施中高水平氮肥的措施是獲得高產(chǎn)的重要途徑。

采取降維法分析磷肥與鉀肥互作效應(yīng)（圖4）可知，在低磷水平下，增施鉀肥產(chǎn)量遞減;在高磷水平下，增施鉀肥產(chǎn)量遞增。在低鉀水平下，增施磷肥產(chǎn)量遞減;在高鉀水平下，增施磷肥產(chǎn)量遞增。表明磷鉀肥具有協(xié)同增產(chǎn)和增效作用，磷鉀肥配合施用是保證高產(chǎn)的關(guān)鍵。

2.3?高產(chǎn)栽培頻數(shù)?在因素水平范圍內(nèi)，步長(zhǎng)為1時(shí)，共有625套方案，其中，產(chǎn)量高于5 250 kg/hm2的有20套，占所有組合方案的3.2%，其頻數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。由表2可知，有機(jī)肥和氮肥在Xi=0、1時(shí)，高產(chǎn)方案出現(xiàn)的次數(shù)最多、頻率最大，表明這2個(gè)因子在中高水平時(shí)獲得高產(chǎn)的概率較大;值得注意的是，磷肥和鉀肥在Xi=-2、2時(shí)高產(chǎn)方案出現(xiàn)的次數(shù)最多、頻率最大，表明這2個(gè)因子在極高或極低水平時(shí)獲得高產(chǎn)的概率較大。獲得高產(chǎn)農(nóng)藝措施的優(yōu)化組合方案：施有機(jī)肥量3 627～4 773 kg/hm2，施氮量194～240 kg/hm2，施鉀量87～213 kg/hm2，施磷量87～213 kg/hm2。

3?結(jié)論與討論

有機(jī)肥與化肥的配合施用是一項(xiàng)科學(xué)施肥的策略[10]。

對(duì)回歸模型進(jìn)行“降維”和“貢獻(xiàn)率”分析發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥、氮

肥、磷肥、鉀肥對(duì)高粱產(chǎn)量均有重要影響，其貢獻(xiàn)大小表現(xiàn)為氮肥>有機(jī)肥>磷肥=鉀肥。這可能與試驗(yàn)點(diǎn)土壤磷鉀含

量較高而氮含量較低，且高粱生長(zhǎng)季節(jié)光照充足、降雨量充沛有關(guān)。邊際效應(yīng)分析可知，隨著各因素水平的增加，高粱增產(chǎn)效應(yīng)遞減，當(dāng)繼續(xù)增加超過(guò)臨界值，產(chǎn)量遞減，這與邢秀芹等[11]對(duì)不同用量有機(jī)肥對(duì)高粱產(chǎn)量的影響結(jié)果基本一致。有機(jī)肥和氮肥具有較強(qiáng)的互作效應(yīng)，即采取中高水平有機(jī)肥配施中高水平氮肥是獲得高產(chǎn)的重要途徑，這與董紅霞[12]研究有機(jī)肥與氮肥不同施用量對(duì)產(chǎn)量的影響結(jié)果基本一致;磷鉀肥具有較大的交互作用，即施用磷肥時(shí)，必須配合施用適量鉀肥。

高粱品種宜糯紅2號(hào)在川南地區(qū)采用有機(jī)肥配施化肥的高效栽培方式：施有機(jī)肥量3 627～4 773 kg/hm2，施氮量194～240 kg/hm2，施鉀量87～213 kg/hm2，施磷量87～213 kg/hm2，則可實(shí)現(xiàn)5 250 kg/hm2的產(chǎn)量。

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