河西走廊酿酒高粱高产适宜密度及氮磷肥研究
2017-01-17孙炳玲马丽君韩顺斌
孙炳玲，马丽君，韩顺斌，任 伟
(张掖市农科院，甘肃 张掖 734000)
河西走廊酿酒高粱高产适宜密度及氮磷肥研究
孙炳玲，马丽君*，韩顺斌，任 伟
(张掖市农科院，甘肃 张掖 734000)
根据系统工程学中最佳模拟配合法的原理，通过研究高粱密度、施氮、施磷三项农艺措施对高粱产量及品质的影响，从中选出最佳农艺措施，为生产上大面积推广应用提供科学依据。结果表明：施纯氮对高粱产量的影响最大、密度次之，施P2O5对高粱产量的影响最小。
酿酒高粱；栽培；数模研究
高粱是酿酒工业的主要原料[1]，河西走廊每年需要高粱原料6～8万t，高粱对土壤要求不严格，肥料投入少，且耐瘠、耐盐、抗旱，不与其它作物争地，能缓解水资源紧张的矛盾[2][3]。试验研究旨在根据系统工程学中最佳模拟配合法的原理，通过研究高粱密度、施氮、施磷三项农艺措施对高粱产量及品质的影响，从中选出最佳农艺措施，为生产上大面积推广应用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验设在张掖市甘州区新墩镇。小区长4m，宽4m，面积16m2，以40cm等行距种植，小区四周筑埂，埂宽40cm，按设计要求20个小区，参排式随机排列。各小区不施有机肥料。磷肥全作底肥，氮肥1/2做底肥，1/2做追肥。
1.2 试验设计
试验采用三因素五水平二次回归通过旋转组合设计，选择高粱密度(x1)、施氮量(x2)、施磷量(x3)作为主要影响目标函数产量(y)决策变量。自变量设计水平如表1。
试验品种：6A005。试验于4月24日手锄开沟点播然后覆膜。全生育期灌水4次，间苗2次，于5月30日定苗，防虫2次，防病1次，于9月30日收货。
表1 自变量设计水平编码
Table 1 Independent variable design level
表2 措施组合及产量结果表
Table 2 Measures combination and yield of sorghum
注：小区面积16m2。
2 结果与分析
2.1 模型的建立与检验
根据设计原理，将(表2)小区的产量参数进行运算，求得产量(y)与各因素(xi)之间的三元二次回归数学模型如下：
y=13.55+1.56x1+1.36x2+0.21x3+1.04x1x2-0.38x1x3+0.31x2x3+0.38x12-0.11x22-0.87x32
经方差分析，F1=1.089
2.2 模型的解析与优化
2.2.1 主因子效应分析
由于设计中各因素处理均经无量纲线性编码，偏回归系数已经标准化，故可直接从其绝对值的大小来判断因子的重要程度，定量的表明某一因子变动一个水平间距时对目标函数的影响大小。在试验所建立的产量函数模型中，常数项为三个因子同取零水平的效应，表明密度8000株/667m2，施氮15kg，磷12kg,产量可达到564.6kg；线性项为x1>x2>x3,即因子产量效应为密度>氮肥>磷肥，表明在实现高粱高产稳定的3项农艺措施中，留苗密度和氮肥施用量对产量影响较大，是重点控制的栽培因子，磷肥对产量的影响相对较小。
若只考虑单个因子变化对产量效应的影响大小，可采用“降维”法，将原产量函数模型中任意固定m-1个因子的取值在适宜水平(零水平)便可导出如下关于
ya=fa(xi)的产量函数子模型
y密=13.55+1.56x1+0.38x12
yn=13.55+1.36x2-0.11x22
yp=13.55+0.21x3-0.87x32
上述子模型分别表明：在零水平基础上，栽培密度增加一个单位(50株/16m2、2080株/667m2)，一次项增加产量1.56kg/16m2(65kg/667m2)，二次项增加0.38kg/16m2(15.8kg/667m2)，施氮量增加一个单位(0.2136kg/16m2、8.9kg/667m2)，一次项增加产量1.36kg/16m2(56.7kg/667m2)，二次项降低0.11kg/16m2(4.58kg/667m2)，施磷量增加一个单位(0.17kg/16m2、7.1kg/667m2)，一次项增加产量0.21kg/16m2(8.75kg/667m2)，二次项降低0.87kg/16m2(36.25kg/667m2)。
若考虑两个因子的变化，共同对产量效应的影响大小，则将模型中任意固定m-2个因子在适宜水平(零水平)，可得到3个因子两两交互，共同影响产量的6组关系(略)，经计算分析表明：⑴栽培密度和氮素施用量之间存在极为明显的交互作用，表现为在施氮量不足的条件下，增加密度的增产效果甚微，在高氮水平下增加密度的增产效果显著，同理密度不足，亦难以发挥氮肥的增产效果，因此，足量的氮肥和适宜的栽培密度施高粱实现高产稳产的关键。⑵栽培密度和磷肥施用量有互补效应，在施磷量不足的条件下增加密度或在密度不足的情况下通过增施磷肥，均可收到一定的增产效果。⑶氮肥和磷肥有互相促进其吸收利用的效应，增施氮肥有利于磷素的吸收利用，增施磷肥可提高氮肥的利用率。
2.2.2 综合农艺措施优选：
依据产量函数模型，对三因素五水平下的125套摩纳哥一措施组合方案(满足-1.682≤xi≤1.682约束条件)，进行田间模拟演示，从中选出产量高于13.2kg/16m2(550kg/667m2)的优化方案46套(见表3)和产量高于14.4kg/16m2(600kg/667m2)的优化方案31套(见表4)
表3 高粱小区产量大于13.2kg(单产550kg/667m2)频数分析
Table 3 Sorghum yield more than 13.2kg per plot(550kg/667m2) frequency analysis
表4 高粱小区产量大于14.4kg(单产600kg/667m2)频数分析
Table 4 Sorghum yield more than 14.4kg per plot(600kg/667m2) frequency analysis
在-1.682≤x≤1.682的约束范围内，取步长为1.682分别计算出全部组合(125)的理论值(y)，并对小区产量≥14.4(单产600kg/667m2)的产量组合进行选优，其结果如下：
理论单产大于550kg/667m2的优化组合是46个，占完全组合的36.8%。其优化措施是，高粱密度8208～9789株/667m2，施纯氮16.0～22.3kg/667m2，施P2O511.65～16.4kg/667m2。
理论单产大于600kg/667m2的优化组合是29个，占完全组合的23.2%，其优化措施为高粱密度9435～10787株/667m2；施纯氮20.16～26.3kg/667m2; 施P2O511.4～17.5kg/667m2。
3 结论
3.1 仿真寻优结果表明，施纯氮对高粱产量的影响最大、密度次之，施P2O5对高粱产量的影响最小。
3.2 试验结果表明，在设计区间内，随着密度的增加和氮肥用量的增大，产量仍在上升，即：此二因子是影响产量的主要因子。因而是重点控制的栽培因子。
[1] 翟世宏, 白文斌, 贺文文,等. 我国酿造高粱生产现状及发展趋势[J]. 现代农业科技, 2014(2):93-94.
[2] 卢庆善, 丁国祥, 邹剑秋,等. 试论我国高粱产业发展——二论高粱酿酒业的发展[J]. 杂粮作物, 2009, 29(3):174-177.
[3] 刘宝存, 刘本生, 郭文利,等. 高粱耗肥试验研究[J]. 农业新技术, 1997(6):21-23.
Study on the Cultivation Technology of High Yield and High Quality of Sorghum in Hexi Corridor
SUN Bing-ling, MA Li-jun*,HAN Shun-bin, REN Wei
(ZhangyeAcademyofAgriculturalSciences,Zhangye,Gansu734000,China)
According to the theory of the optimal simulate cooperation method of system engineering to study the effect of density, nitrogen application,phosphorus application on yieid and quality of sorghum,the best agronomic measures was selected by field experiment and provided scientific basis for popularization and application in large area production. The results showed that the nitrogen application had the most influence on ylied of sorghum,second factor was the density, P2O5had the least influence.
brewing sorghum; cultivation; mumerical simulation study
2016-06-20
孙炳玲(1962-)，女，高级农艺师，主要从事农作物栽培与生理方面的研究。
马丽君(1981-)，女，助理研究员。
