蒜棉套作高产高效栽培技术优化模型

2014-09-22刘卫星苗友顺贺群岭张枫叶刘水仙

湖北农业科学 2014年10期

刘卫星+苗友顺+贺群岭+张枫叶+刘水仙

摘要：为了探讨移栽期､；移栽密度､；追肥量､；化控量和叶面喷肥量等5项栽培因子对蒜棉套作模式下棉花皮棉产量的影响，并进一步优化各栽培因子，采用五元二次正交旋转组合设计，建立了蒜棉套作模式下棉花皮棉产量优化数学模型｡；结果表明，各因素对蒜棉套作模式下棉花皮棉产量的影响由大到小依次为移栽密度､；化控量､；追肥量､；叶面喷肥量和移栽期｡；移栽期与叶面喷肥量､；移栽密度与追肥量､；移栽密度与化控量之间的互作效应达到显著水平，生产中应注意协调｡；频数分析结果表明，蒜棉套作模式下棉花皮棉产量大于1 900 kg/hm2的优化栽培措施为5月5～7日移栽，移栽密度3.53万～3.68万株/hm2，追施纯N 150.84～163.80 kg/hm2，追施K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量（25%助壮素）533.71～580.07 mL/hm2，叶面喷肥量（磷酸二氢钾）12.78～14.37 kg/hm2｡；

关键词：蒜棉套作；高产；农艺措施；数学模型；优化方案

中图分类号：S344.3；S318；S562文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）10-2244-03

Optimizing Model of High-yield and High-efficiency Cultivation Techniques of Relaying Cotton in Garlic

LIU Wei-xing， MIAO You-shun， HE Qun-ling， ZHANG Feng-ye， LIU Shui-xian

（Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Shangqiu 476000， Henan， China）

Abstract：To optimize factors affecting relaying cotton in garlic，5 main factors including transplanting date， transplanting density， fertilizing quantity， chemical regulation， and foliar fertilization were studied using quadratic regression orthogonal rotational combining design. A mathematical regression model for lint yield was established. The results showed that the order of the influence from the strongest to the weakest was transplanting density， chemical regulation， fertilizing quantity， foliar fertilization and transplanting date. Transplanting date and foliar fertilization， transplanting density and fertilizing quantity， transplanting density and chemical regulation had significant effects on lint yield. The five agronomic measures should be coordinated effectively. Frequency analysis showed that lint yield of more than 1 900 kg/hm2 could be achieved with the optimal conditions including transplanting from May 5th to 7th with transplanting density between 3.53 and 3.68 （ten thousand plants per hectare）， pure nitrogen between 150.84 and 163.80 kg/hm2， burnt potash between 75.42 and 81.90 kg per hectare， chemical regulation between 533.71 and 580.07 mL/hm2 and foliar fertilization between 12.78 and 14.37 kg/hm2.

Key words： relaying cotton in garlic； high yield； agronomic measure； mathematical model； optimized program

基金项目：河南省现代农业产业技术体系棉花创新团队项目（Z2013-07-03）；河南省商丘市科技攻关计划项目（20111004）

在粮棉争地矛盾日益突出的背景下，如何稳定棉花播种面积成为当前棉花栽培技术研究的重点[1-3]｡；黄河流域棉花主产区的豫东､；鲁西南和苏北地区，大蒜种植面积逐年扩大，形成了中牟､；杞县､；金乡､；徐州等集中种植区，棉花作为大蒜的最佳接茬作物，在这些地区被广泛推广应用，该区域常年蒜棉套作面积在30万hm2以上，形成了独特的蒜棉套作栽培模式[4]｡；目前国内相关报道多限于栽培技术介绍或密度等单一农艺措施研究，而多个农艺措施综合考虑的研究报道甚少[5-7]｡；本研究采用五元二次正交旋转组合设计，以移栽密度､；移栽期､；追肥量､；化控量和叶面喷肥量为变量，研究各栽培因素对蒜棉套作模式下棉花皮棉产量的影响，建立高产栽培数学模型，为蒜棉套作模式下棉花优质高产高效栽培提供理论依据｡；

1材料与方法

1.1试验设计

试验于2010—2012年以同一方案在豫东蒜棉套作区杞县葛岗镇进行｡；试验田土壤类型为黄潮土､；两合土质，0～20 cm耕层土壤有机质含量10.8～13.4 g/kg，碱解氮含量为83.6～95.4 mg/kg，速效磷含量为6.9～11.3 mg/kg，速效钾含量为112.4～146.3 mg/kg｡；试验采用五元二次回归正交旋转组合设计（1/2部分实施方案），设移栽期（x1）､；移栽密度（x2）､；追肥量（x3）､；化控量（x4）､；叶面喷肥量（x5）5个因素，各因素与水平及编码值见表1｡；试验共设36个小区，分为3个正交区组，区组内各小区随机排列[8]｡；采用Excel 2003与DPS 6.55软件进行数据处理分析｡；

1.2各因子实施情况

前作大蒜于10月10日播种，播前基施农家肥3万kg/hm2､；尿素650 kg/hm2､；过磷酸钙1 500 kg/hm2､；硫酸钾600 kg/hm2，实现一肥两用｡；供试棉花品种为百棉1号，由河南科技学院棉花研究所提供；采用营养基质无土育苗方式，于移栽期前40 d播种，保持苗龄适中，健康无病；采用5-1式蒜棉套种模式，即在1 m带宽内种植5行大蒜（行距18 cm），预留行宽28 cm，移栽1行棉花，小区面积30 m2（6 m×5 m），5行区，行距1 m，根据试验密度确定株距｡；追肥所用氮肥为尿素（含N 46%），钾肥为硫酸钾（含K2O 50%），N､；K肥的施用比例为1.0∶0.5，全部于初花期随中耕培土施入；化控选用25%助壮素，盛蕾期喷施总量的20%､；初花期喷施总量的35%､；盛花期喷施总量的45%；叶面喷肥选用磷酸二氢钾，于初花期喷施总量的30%､；盛花期喷施总量的40%､；吐絮期喷施总量的30%｡；其他栽培管理措施同一般大田，产量以小区实收计产｡；

2结果与分析

2.1蒜棉套作模式棉花的产量

蒜棉套作模式下，棉花两年产量结果趋势基本一致，取两年小区平均值折合为每公顷皮棉产量，皮棉产量结果及试验因素与水平结构矩阵列于表2｡；试验平均皮棉产量为1 867.3 kg/hm2，与当地蒜棉套作大面积种植棉花高产水平相当，说明由该试验获得的最优设计在生产上具有可行性｡；

2.2数学模型的建立

依据五元二次正交旋转组合试验设计原理，以皮棉产量（y）为目标函数，获得蒜棉套作模式下棉花皮棉产量对5项栽培措施反应的数学模型：

=2 034.05+28.74x1+47.68x2+30.29x3+34.80x4+29.63x5-57.59x12-68.85x22-53.62x32-26.25x42-43.85x52-20.46x1x2-23.66x1x3-2.50x1x4-57.64x1x5+44.53x2x3+35.41x2x4-11.78x2x5+17.39x3x4+20.28x3x5-12.34x4x5

由方差分析结果可知，F1=1.944（P=0.139），失拟项不显著，表明模型与实际情况拟合程度较好，回归项F2=7.457（P=0.000 1），达极显著水平，说明5项栽培措施与皮棉产量之间存在着明显的函数关系，可直接利用该模型进行优化分析｡；

对模型各项回归系数进行F检验，剔除不显著的项，回归模型可简化为：

=2 034.05+28.74x1+47.68x2+30.29x3+34.80x4+29.63x5-57.59x12-68.85x22-53.62x32-26.25x42-43.85x52-57.64x1x5+44.53x2x3+35.41x2x4

2.3单因素效应分析

从简化回归模型的一次项系数看，各因素对皮棉产量影响的大小顺序为x2､；x4､；x3､；x5､；x1｡；说明在蒜棉套作栽培中，移栽密度对皮棉产量的影响最大，其次是化控量和追肥量，叶面喷肥量和移栽期对皮棉产量的影响较小｡；

采用降维解析法，固定其他4个因素在零水平，代入上述简化回归模型，可得到5个偏回归子模型，利用模型可绘出各因素对皮棉产量影响的反应曲线（图1）｡；从图1中可知，各因素与皮棉产量的关系均呈开口向下的抛物线，说明在-2～0水平时，随各因素水平的提高产量增加，在0或1水平时皮棉产量最高，超过此水平则皮棉产量下降｡；

2.4两因素互作效应分析

棉花产量的形成是多种因素共同作用的结果，通过方差分析可知，x1x5､；x2x3､；x2x4的交互作用对皮棉产量有显著影响，采用降维法，固定其他3个因素在零水平，得出如下二元偏回归子模型：

1，5=2 034.05+28.74x1+29.63x5-57.59x12-43.85x52-57.64x1x5

2，3=2 034.05+47.68x2+30.29x3-68.85x22-53.62x32+44.53x2x3

2，4=2 034.05+47.68x2+34.80x4-68.85x22-26.25x42+35.41x2x4

由各模型分析可得，移栽期与叶面喷肥量间存在负交互效应，棉花早栽时，后期应增加叶面喷肥量，晚栽时，应适当减少叶面喷肥量，从而获得较高的皮棉产量，移栽期和叶面喷肥量均取-1～1水平时，皮棉产量较高；移栽密度与追肥量间为正交互效应，在增加移栽密度的同时相应增加追肥量，可以显著提高蒜棉套作模式下棉花的皮棉产量，二者均处于0～1水平时，皮棉产量较高；移栽密度与化控量间为正交互效应，在种植密度较低时，应适当减少化控量，在种植密度较高时，应适当增加化控量，从而改善群体与个体结构，实现高产目标｡；

2.5高产数学模型优化

以大面积生产应用为基础，采用频数分析法对数学模型做进一步解析，在-2≤xi≤2的约束区间，可获得3 125套栽培措施组合方案，其中皮棉产量大于1 900 kg/hm2的组合有217套，占总方案数的6.94%，自变量xi编码值区间x1为0.022～0.245，x2为0.709～0.904，x3为0.514～0.730，x4为0.809～1.053，x5为0.130～0.395｡；即在本试验条件下，相应的栽培措施为5月5～7日移栽，移栽密度3.53万～3.68万株/hm2，追施纯N 150.84～163.80 kg/hm2､；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量533.71～580.07 mL/hm2，叶面喷肥量12.78～14.37 kg/hm2，采用此栽培方案有95%的可能使皮棉产量高于1 900 kg/hm2｡；

3结论

蒜棉套作栽培过程中，种植密度过稀､；化控不及时､；管理不到位等因素严重制约了棉花产量的形成[9-11]｡；本试验结果表明，移栽密度对蒜棉套作下棉花皮棉产量的影响最大，其次是化控量和追肥量，叶面喷肥量和移栽期对皮棉产量的影响较小｡；

两因素交互效应分析可知，移栽期与叶面喷肥量､；移栽密度与追肥量､；移栽密度与化控量之间交互效应达显著水平，因此在蒜棉套作大田生产中，要注意协调各栽培因素之间的关系，从而实现经济效益最大化｡；

本试验条件下蒜棉套作模式下棉花皮棉产量高于1 900 kg/hm2的优化方案为5月5～7日移栽，移栽密度3.53万～3.68万株/hm2，追施纯N 150.84～163.80 kg/hm2､；K2O 75.42～81.90 kg/hm2，化控量（25%助壮素）533.71～580.07 mL/hm2，叶面喷肥量（磷酸二氢钾）12.78～14.37 kg/hm2｡；

参考文献：

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