莆大麥9號高產高效優化栽培技術研究

黃金堂

(福建省莆田市農業科學研究所，福建 莆田 351144)

莆大麥9號是福建省莆田市農科所于1994年配制組合“四川150×莆6868179”，2000年完成選育出圃，于2008年12月通過福建省農作物品種審定委員會認定的大麥新品種，目前已在全省示范推廣種植［1，2］。有關不同栽培措施對大小麥產量及品質的影響已有大量的研究，如申玉清［3］研究了氮肥用量與啤酒大麥高產優質的關系，姜麗娜、王之杰等［4-6］研究了氮素營養或種植密度對小麥產量的影響，劉飛、張永平、楊永光、劉克禮、慕平和、魏自民等［7-13］對小麥高產、優質綜合栽培措施進行了研究，而有關大麥綜合農藝措施和優化栽培的定量研究則報道甚少。為此根據農業系統工程原理，按照最佳模擬配合，采用二次正交旋轉回歸組合設計［14］，研究了基本苗、施氮量、施磷量、施鉀量四個因素對莆大麥9號高產高效的綜合效應，建立了以單位面積產量和效益為目標函數的數學模型，并通過了計算機模擬尋優，篩選出高產高效優化栽培措施，為指導大麥生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為莆田市農業科學研究所選育的大麥新品種莆大麥9號。試驗于2007年11月～2008年4月在莆田市農業科學研究所試驗田進行，前作水稻，土質為黏壤土，播前0～20 cm土層養分狀況為:土壤有機質3.86%，pH=5.7，全氮0.29%，水解氮48.11 mg/kg，速效磷43.89 mg/kg，速效鉀78.5 mg/kg。

表1 各因素的設計水平及編碼

1.2 試驗設計

試驗采用四因素二次正交通用旋轉組合設計，二分之一實施［14］。研究因素為:基本苗 (X1)、純氮量 (X2)、P2O5量 (X3)和K2O量 (X4)設計參數為N=31，Mc=16，Mr=8，Mo=7，r=2，各因素設計水平經無量綱線性代換后相應的設計編碼見表1。試驗共設32個小區，其中第32區為低密度、低肥區 (均為-2水平)，小區長13.34 m，寬1 m，面積13.34 m，2次重復。

1.3 數據處理

采用唐啟義的DPS軟件進行數據處理［15］。

2 結果與分析

2.1 模型的建立與檢驗

將各小區實收產量折算成667 m2實收產量，試驗結構矩陣及籽粒產量、效益列于表2。根據各處理組合的產量、效益與變量因子的回歸分析，分別得到產量和效益與四因素間回歸方程。

(1)莆大麥9號產量與四因素間的數學模型為:

(2)莆大麥9號效益與四因素間的數學模型為:

表2 試驗結構矩陣與產量和經濟效益

續表2

F檢驗結果表明，產量和效益的二次方程與實際情況均與實際情況擬合較好，失擬性檢驗未達到顯著水平，說明四項農藝措施與產量和效益間的函數關系是真實的，可以直接用此模型進行優化分析。

2.2 數學模型的解析

2.2.1 四因子效應分析。經解析，當影響莆大麥9號高產的各因子處于“平均優化方案”水平時，其667 m2邊際產量分別為:2.38、1.12(負效應)、0.95和0.83(負效應)，各因子對產量影響的大小順序依次為:純N﹥基本苗﹥K2O﹥P2O5，因此，生產中高產高效的“平均優化方案”水平上，應首先增加N肥的投入，并適當增加K、P，同時保證足夠的群體，培育壯苗，增強抗倒能力，提高結實率，增加飽滿度，才能取得高產。

圖1 基本苗與施N量互作效應

圖2 基本苗與施K互作效應

圖3 施N量與施K量互作效應

2.2.2 雙因素效應分析。由產量函數模型不難看出，各因素間皆存在一定交互效應，但只有X1X2、X1X4和X2X4的互作達顯著水平 (效益X1X4互作達顯著水平)。因此，生產中應特別注意基本苗與氮肥用量協調，以及氮、鉀肥的合理配合使用。

1)基本苗與施氮量對產量的互作效應。采用“降維法”固定其他因子為零水平 (X3=X4=0)，求得基本苗 (X1)與施氮量 (X2)交互作用的數學模型為:

由效應曲線 (圖1)可見，X2﹤0(編碼值)即施氮量小于12.0 kg/667 m2時，施氮量與基本苗對產量的交互作用為正效應。也就是說，施氮量少時，只有適當增加基本苗數，才能獲較高的產量;施氮量較多時 (X2﹥0)，二者的交互作用為負效應。說明在增加施氮量時，可適當減少基本苗數，適當爭取增加分蘗數和穗粒數，也能達到較高的經濟產量。

2)基本苗與施鉀量對產量的互作效應。采用“降維法”，固定其他因子為零水平，求出施磷量(X1)與施鉀量 (X4)交互作用子模型為:Y=349.171 43 - 1.120 83X1+ 0.954 17X4-4.487 65X12-2.737 65X42+6.118 75X1X4

由效應曲線 (圖2)可見，施氮量 (X1)與施鉀量 (X4)對產量的影響存在明顯的交互作用。增加基本苗數，必須相應增加鉀的施用量，才能獲較高的產量;施鉀量較多時 (X4﹥0)，二者的交互作用為負效應。說明在增加施氮量時，可適當減少基本苗數，適當爭取增加分蘗數和穗粒數，能達到較高的經濟產量。

3)施氮量與施鉀量對產量的交互效應。采用“降維法”，固定其他因子為零水平，求出施氮量(X2)與施鉀量 (X4)交互作用子模型為:Y=349.171 43 + 2.379 17X2+ 0.954 17X4-0.562 65X22-2.737 65X42+6.018 75X2X4

由效應曲線 (圖3)可見，施氮量 (X2)與施鉀量 (X4)對產量的影響存在明顯的交互作用。當施鉀量較少 (X4﹤0)時，隨著施氮量增加，施鉀量的增加，產量逐漸提高;隨著施鉀量增加(X4﹥0)，施氮量增加，產量反而呈下降趨勢。說明在大麥高產栽培中，在一定范圍內，增加施氮量，必須相應地增加鉀肥施入量，增強抗倒能力，增加千粒重，才能獲得高產。

產量頻數尋優結果 (表3)表明，大麥的四項綜合農藝措施與產量密切相關，優化組合的綜合農藝措施有利于大麥合理群體結構的形成，從而實現高產、高效的目標。大麥實現目標產量 (﹥300 kg/667 m2)農藝措施的優化組合方案:基本苗11.610萬 ～12.390萬/667 m2，適宜施氮量11.580～12.420 kg/667 m2，適宜施磷量4.722～5.278 kg/667 m2，適 宜 施 鉀 量 11.580 ～12.420 kg/667 m2。此農藝措施優化組合可做為大麥生產的參考依據。

表3 大麥產量≥300 kg/667 m2、效益≥800元/667 m2的方案頻次分布表

3 討論

大量研究表明，氮、磷、鉀是大麥生長發育所必需的三大營養元素，高產大麥氮、磷、鉀存在適宜用量和最佳配比，施氮、磷、鉀肥可提高大麥葉片葉綠素含量和光合速率，明顯提高大麥籽粒產量。在一定范圍內，氮、磷、鉀施用量增加，大麥產量顯著提高［16，17］。本研究也表明，氮、磷、鉀施用量與大麥產量存在著顯著關系。

本試驗表明，各項栽培措施對莆大麥9號產量影響大小依次是基本苗、施磷量、施鉀量和施氮量。由此說明，在目前的生產條件下，首先必須確保適宜的基本苗數，確定適宜的群體規模，在此基礎上，再科學確定氮、磷、鉀用量和施用技術。高產優化栽培中，基本苗及氮、磷、鉀施用量的交互作用，在基本苗較少時應適當增加施氮量，才能取得高產;反之，在基本苗較多時，應減少施氮量，防止徒長、蔭蔽和倒伏而降低產量。說明大麥高產栽培中應“肥地宜稀，瘦地宜密”;在氮、磷、鉀肥施用量較少時呈正效應，較多時呈負效應，因此，在生產實踐中根據品種特性確定適宜種植密度的同時，氮、磷、鉀肥應合理使用，才能促進植株生長發育，并使營養生長和生殖生長協調發展，最終起到顯著的增產效果。

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