大豆高产栽培技术模型的研究与应用

张祥海，夏杰，黄修君

（曲阜市农业农村局，山东曲阜273100）

大豆是粮油兼用作物，是农业、畜牧业、工业的重要原料。我国是世界大豆主产国，山东是黄淮海区域大豆的主产区，同时大豆也是曲阜市的主要油料作物之一。由于种种原因，曲阜市大豆产量一直不高且增产缓慢，全市种植面积不足万亩。截至2014年，全市平均夏大豆亩产仅有211.1公斤，低于全省水平。分析原因，除大豆种植多分布在山区旱地之外，主要是因为品种及配套栽培技术相对落后。加强以品种更新为主体，配套增产技术相结合的专题技术研究，已成为促进曲阜及类似区域大豆持续增产的重要课题。

本研究通过小区试验及小面积高产试验田应用证明，达到了预期效果。

1 材料与方法

1.1 供试品种

齐黄 34。

1.2 试验地点及基本情况

小区试验于2015年在曲阜市农业科技研发中心进行，大田高产技术应用示范在曲阜市息陬镇进行，面积2000亩。试验地选择土壤肥沃、水浇条件良好的地块。土壤耕作层30厘米，属潮褐土，耕层土壤质地轻壤，平原井灌区，轮灌周期5～7天，前茬作物小麦，单产550公斤/亩以上。耕作层土壤营养含量：有机质12.5克/公斤，全氮1.2克/公斤，全磷0.10毫克/公斤，碱解氮99.8毫克/公斤，速效纯磷15.8毫克/公斤，速效钾125.8毫克/公斤。

1.3 试验设计

试验以种植密度、播种期、施肥量三个技术指标为研究因子，每个因子设5个水平（见表1）：采取正交旋转回归设计进行计算机程序优化方案处理（见表2），小区面积20平方米，共20个小区，随机排列。

表1 因子设计水平及矩阵编码

表2 小区处理及水平编码结构矩阵

1.4 田间管理

高产示范区于6月中旬播种，底施三元复合肥15～20公斤/亩，药剂拌种，密度1.1～1.3万株/亩。播种后土壤化学封闭性除草。出苗后查苗补苗，分枝阶段中耕灭茬、浇水追肥，开花结荚阶段，深耕控旺、治虫防病、追肥促壮（适量追施尿素5～10公斤/亩），鼓粒成熟期浇水、叶面补肥促粒，适时收获。

2 试验结果与分析

2.1 成熟期主要性状调查结果（见表3）

表3 成熟期植株性状调查结果

2.2 试验产量结果（表4）

表4 试验产量结果统计表

由表4可见，小区平均产量最高为18小区，单产为359.33公斤/亩，最低为10小区，单产为 120.67公斤/亩。各小区试验因子处理不同，产量结果也不相同。

2.3 产量及效益方程的建立

利用南开大学信息科学院编制的旋转回归程序，由计算机逐点计算并建立方程。产量方程：

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

方程最优解 Y=351.988 公斤 /亩时，x1→0.0514247、x2→0.100219、x3→0.0772503。

将设计因子按目前农资市场价格计算：该试验最佳经济效益方程为：Y=720.055+16.9319x1-162.54x12+17.8092x2-7.0008 8x2-138.294x22+12.1668x3+6.30262x1x3+3.49913x2x3-83.1166x32。

此方程解最佳因子编码 x1→0.0521898、x2→0.0640359、x3→0.0765177，最佳效益产量Y=351.902公斤/亩。该方程可显示山东夏大豆单产300公斤/亩以上种植密度、播种期、施肥量与产量的关系。可作为夏大豆超高产栽培促控措施的依据。

2.4 单因子效应

Y1=350.893+8.06283x1-77.4002x12

Y1最优 =351.103 kg/667m2，x1编码值→0.0520853

Y2=350.893+13.2425x2-65.8543x22

Y2最优 =351.559kg/667m2，x2编码值→0.100544

Y3=350.893+5.79371x3-39.5793x32

Y3最优 =351.105kg/667m2，x3编码值→0.073191

三因子与产量关系见单因子效应曲线图（见图1）：

图1

2.5 试验因子间交互作用分析

2.5.1 播种期x1与种植密度x2

X1与x2交互与产量的关系：

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

Y1.2最优 =351.752 kg/667m2，x1编码值→0.0499472、x2编码值→0.0992795。详见表5及交互效应图（见图2）。

图2

2.5.2 播期x1与施肥量x3交互作用分析

X1与x3交互与产量的关系：

Y1.3=350.893+8.06283x1-77.4002x12+5.79371x3+3.00125 x1x3-39.5793x32Y1.3最优 =351.327kg/667m2，x1编码值→0.0535437、x3编码值→0.0752211。详见表6及交互效应图（见图3）。

图3

2.5.3 密度x2与施肥量x3交互作用分析

X2与x3交互与产量的关系：

y2.3=350.893+13.2425x2-65.8543x22+5.79371 x3+1.66725 x2x3-39.5793 x32y2.3最 优 =351.783kg/667m2，x2编 码 值 →0.101497、x3编 码 值 →0.0753275。详见表7及交互效应图（见图4）。

图4

3 模型优化及应用结果

3.1 计算机模型优化

按步长0.3计算机生成模型优化方案300组。三因子水平频率，见表8。

3.2 应用效果

在进行优化方案试验研究的同时，利用0水平设计于2015年在曲阜市息陬镇进行了2000a夏大豆高产示范，品种全部选用齐黄34号，综合运用大豆高产栽培技术措施，项目产量验收结果：2000a技术应用高产示范田平均年产为246.1公斤，较项目区前三年平均年产211.1公斤，年增产35公斤，年节约成本34元，按照目前市场价格，6元/公斤计算，年增总产值210元，年新增纯收益244元。

2000年高产示范田应用效果及小区试验验证了优化方案的可行性，为曲阜市今后大豆生产持续增产提供了理论和实践依据。

表5 播期与密度交互作用表表

表6 播期与施肥量交互作用表

表8 三因子水平频率

表9 推荐方案各因子指标

4 小结与讨论

试验结果所建立的三因子与产量的关系方程：

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产条件下播种期、种植密度、肥料用量与产量的关系，可作为曲阜市及类似区域今后一个时期制定夏大豆高产栽培技术措施的依据。

高产夏大豆各因子在不同水平条件下作用不同，各因子在0水平条件下三因子的作用大小为x3＞x2＞x1，交互作用为x2x3＞x1x3＞x1x2。

试验三因子效益分析表明，在高产条件下三因子必须协调，单独强调增加或减少任一因子水平都不可能达到高产的目的。

夏大豆单产指标300公斤/亩以上要求的农艺措施指标，见表9。在选用优质高产大豆良种齐黄34等品种时，在实行机械化精量播种的基础上夏大豆播种期在6月5～15日，种植密度13000～15000株/亩，施肥量（三元复合肥纯量）氮20～25公斤/亩。全部做底肥可获得显著的增产效果。