栽培密度、施肥量及有效含量对大豆产量的影响*
2013-07-04任海祥宁海龙
徐 督，任海祥，宁海龙
（1.东北农业大学农学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省农业科学院牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157041）
大豆产量受基因型和环境条件的共同影响，在相同基因型下，栽培密度、施肥量等栽培措施是影响大豆产量的主要因素，只有采取良种良法才是获得大豆高产的关键[1]。大豆栽培技术对提高大豆单产起着重要作用，对产量贡献率约占40%～50%[2]；随着土壤肥力的逐年下降，化肥施用量逐渐增加，肥料的合理搭配使用是提高大豆生产水平的关键。因此，怎样发挥大豆品种的增产潜力，解决生产中合理密植、施肥有效含量问题，促使大豆植株吸收养分平衡，使个体与群体发育、营养生长与生殖生长协调[3],是大豆生产获得高产的关键之一。2010年，选用黑龙江省大面积种植的高产大豆品种牡丰7号为供试材料，试验设密度、施肥量、施肥有效含量3个因素，每个因素5个水平，采用三元二次正交旋转组合设计方法，研究栽培密度、施肥量及有效含量3个栽培因子对牡丰7号的综合影响，为大豆的高效栽培提供理论基础，实现良种良法相配套，为指导大豆生产、普及大豆高效高产栽培技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 试验品种 由黑龙江省农科院牡丹江分院选育并提供的大豆品种牡丰7号，主要特性见表1。
1.1.2 试验肥料 氮肥：尿素（含纯N 46%）；磷肥：磷酸二铵（含P2O546%，含N 18%）；钾肥：氯化钾（含K2O 62%）。
表1 高产大豆品种牡丰7号的主要特征特性
1.2 试验地概况
试验于2009年在黑龙江农业经济职业学院试验田（北纬44°26′，东经129°31′）中进行，位于黑龙江省东部半山间平原区，为暗棕壤性草甸土，地势平坦，土质松软，有机质含量较高，肥力中等均匀，前茬为玉米，pH 6.28，有机质含量29.90 g/kg，全氮2.60 g/kg，全磷0.71 g/kg，全钾22.20 g/kg。
1.3 试验设计
选用密度（X1）、施肥量（X2）、有效含量（X3）为试验因素，采用三元二次正交旋转组合设计，3个因素5个水平（见表2）。
播种前施用底肥，按照试验设计，所施肥料的有效含量按照-1.682～1.682的5个设计水平分别施用39.91%～60.09%这5个含量水平不等。田间试验共23个小区，完全随机排列，6行区，行长5m，行距65 cm，面积19.5m2，3次重复。收获时每小区去2行边行，中间2行全部收获计产，计产面积6.5m2。
1.4 测定项目及方法
在各处理完熟期后收获，取10株标准单株测定各处理生物产量及构成因子、经济产量、经济系数。
1.5 数据分析
用Excel 2010、DPSV7.05统计软件进行数据统计分析。
测产结果如表3所示。
2 结果与分析
2.1 数学模型的建立
建立牡丰7号大豆产量与密度、施肥量、有效含量这3个因子的数学模型。
Y=3801.16+37.66X1+27.67X2+57.87X3-68.96X12-16.15X22-68.78X32-54.13X1X2+69.78X1X3-17.85X2X3
如表4所示，对该数学模型进行有效性检验，F1=0.976
表2 试验因子水平及编码表
表3 试验的小区组合及产量结果
表4 试验结果方差分析
对产量目标回归方程进行显著性检验，通过显著性检验后，将不显著的回归系数从回归方程中剔除后得到新的回归方程。
以下是a=0.05显著水平剔除不显著项后的回归方程：
Y=3 801.16+37.66X1+57.87X3-68.96X12-68.78X32-54.13X1X2+69.78X1X3
2.2 效应分析
2.2.1 主因素重要性分析 经过无量纲线性编码代换后，偏回归系数已经标准化，直接比较其绝对值大小，就可以判断各因子对产量影响的重要程度[4]。
从回归模型中可知，栽培密度（X1）、有效含量（X3）、施肥量（X2）的偏回归系数分别为 37.66、27.67、57.87，可知增加栽培密度、施肥量及有效含量均能增加大豆牡丰7号的产量，从3者的绝对值可知对产量的影响效应重要性为有效含量（X3）>栽培密度（X1）>施肥量（X2），影响效应表现较显著。
2.2.2 单因素效应分析 为了研究试验中各因素在模型中的作用以及在生产中的定量标准，用降维法分别固定3个自变量取零水平，计算出另一变量与产量的回归子模型如下:
Y1=3 801.16+37.66X1-68.96X12
Y2=3 801.16+27.67X2-16.15X22
Y3=3 801.16+57.87X3-68.78X32
根据回归子模型的效应方程，绘制出试验因子单因素效应抛物线，如附图所示。
附图 三因素对产量的单因素效应分析
可以看出各因素变化对产量均有不同程度的影响，呈现出曲线相关。三因素在[-1.68,1.68]范围内，产量均呈现先升高后降低的趋势，当密度水平为0.27时，产量最高为3 806.30 kg/hm2；施肥量水平为0.86时，最高为3 813.01 kg/hm2；而有效含量为0.42时，最高为3 813.33 kg/hm2。由此可见提高牡丰7号大豆新品种的经济产量，需要采取合理密植、适度施肥、并适当增加有效含量的方法。
2.2.3 互作效应分析 试验中，密度、施肥量、有效含量对产量的效应分析表明，密度、施肥量之间互作达到了显著水平，密度、有效含量之间的互作项则达到了极显著水平。
对产量回归方程进行降维分析，寻求两因素对产量的交互作用，其对应的数学模型如下：
Y12=3 801.16+37.66X1-27.67X2-68.96X12-16.15X22+54.13X1X2
Y13=3 801.16+37.66X1+57.87X3-68.96X12-68.78X32+69.78X1X3
2.3 数学模型最大值分析
通过数学模型，要使产量（Y）达到最大值，根据各因素与产量的相关关系可知，当密度（X1）为1.682 水 平 ， 即 37.36 万 株/hm2， 施 肥 量（X2）为-1.682水平即321.09 kg/hm2；相应的有效含量为1水平时，即施肥有效含量为56%，牡丰7号大豆产量达到了最大值3 929.02 kg/hm2，此数学模型模拟的最佳方案在生产上可行。
3 讨论
本试验中，3个因素对牡丰7号产量作用效应大小为:有效含量（X3）>施肥量（X2）>密度（X1）；3因素中密度分别与施肥量和有效含量存在互作效应，作用方向有正有负；在牡丰7号大豆生产中应适当调控，需要采取合理密植，保持合理的施肥量，并适当增加有效含量的方法，有利于增产增收，达到高产高效的目的。因为栽培措施对大豆本身的株型结构产生巨大的调节作用，密度不同使大豆的生长空间、光照、水肥吸收等发生了变化，进而影响产量[5]；而氮磷钾肥对产量的影响是通过其生理过程实现的[6]。本试验数学模型最大值分析可知：当密度为37.36万株/hm2，施肥量为321.09 kg/hm2，相应的有效含量为56%时，牡丰7号大豆产量达到了最大值3 929.02 kg/hm2。
[1]周敬霄.密度及氮磷钾施肥量对夏大豆邯豆5号产量影响[J].大豆科技,2011(2):13-16..
[2]栾晓燕,杜维广,满为群,等.高油大豆优质高产同步旱作栽培体系的研究[J].大豆科学,2007,26(6):885-891.
[3]杜维广,郝乃斌,满为群.大豆高光效育种[M].北京:中国农业出版社,2007.
[4]张旭东,彭世逞.施肥对密植石榴座果影响的数学模型初探[J].西南园艺,1999,27(4):3-4.
[5]王志新.播期和密度对高油高产大豆合丰50脂肪含量及产量的影响[J].大豆科学,2009,28(6):1008-1011.
[6]许海涛,王友华,许波,等.氮磷钾优化施肥对高蛋白大豆籽粒及蛋白质产量的影响[J].土壤通报,2008,39(1):195-196.
