河西走廊釀酒高粱高產適宜密度及氮磷肥研究

孫炳玲，馬麗君，韓順斌，任 偉

(張掖市農科院，甘肅 張掖 734000)

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河西走廊釀酒高粱高產適宜密度及氮磷肥研究

孫炳玲，馬麗君*，韓順斌，任 偉

(張掖市農科院，甘肅 張掖 734000)

根據系統工程學中最佳模擬配合法的原理，通過研究高粱密度、施氮、施磷三項農藝措施對高粱產量及品質的影響，從中選出最佳農藝措施，為生產上大面積推廣應用提供科學依據。結果表明：施純氮對高粱產量的影響最大、密度次之，施P2O5對高粱產量的影響最小。

釀酒高粱；栽培；數模研究

高粱是釀酒工業的主要原料[1]，河西走廊每年需要高粱原料6～8萬t，高粱對土壤要求不嚴格，肥料投入少，且耐瘠、耐鹽、抗旱，不與其它作物爭地，能緩解水資源緊張的矛盾[2][3]。試驗研究旨在根據系統工程學中最佳模擬配合法的原理，通過研究高粱密度、施氮、施磷三項農藝措施對高粱產量及品質的影響，從中選出最佳農藝措施，為生產上大面積推廣應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗設在張掖市甘州區新墩鎮。小區長4m，寬4m，面積16m2，以40cm等行距種植，小區四周筑埂，埂寬40cm，按設計要求20個小區，參排式隨機排列。各小區不施有機肥料。磷肥全作底肥，氮肥1/2做底肥，1/2做追肥。

1.2 試驗設計

試驗采用三因素五水平二次回歸通過旋轉組合設計，選擇高粱密度(x1)、施氮量(x2)、施磷量(x3)作為主要影響目標函數產量(y)決策變量。自變量設計水平如表1。

試驗品種：6A005。試驗于4月24日手鋤開溝點播然后覆膜。全生育期灌水4次，間苗2次，于5月30日定苗，防蟲2次，防病1次，于9月30日收貨。

表1 自變量設計水平編碼

Table 1 Independent variable design level

表2 措施組合及產量結果表

Table 2 Measures combination and yield of sorghum

注：小區面積16m2。

2 結果與分析

2.1 模型的建立與檢驗

根據設計原理，將(表2)小區的產量參數進行運算，求得產量(y)與各因素(xi)之間的三元二次回歸數學模型如下：

y=13.55+1.56x1+1.36x2+0.21x3+1.04x1x2-0.38x1x3+0.31x2x3+0.38x12-0.11x22-0.87x32

經方差分析，F1=1.089F0.05[9.10]值3.02，達顯著水平，表明設計因素對產量的控制是有效的，回歸方程對試驗結果具有較強的模擬效果，可以用于產量預報：

2.2 模型的解析與優化

2.2.1 主因子效應分析

由于設計中各因素處理均經無量綱線性編碼，偏回歸系數已經標準化，故可直接從其絕對值的大小來判斷因子的重要程度，定量的表明某一因子變動一個水平間距時對目標函數的影響大小。在試驗所建立的產量函數模型中，常數項為三個因子同取零水平的效應，表明密度8000株/667m2，施氮15kg，磷12kg,產量可達到564.6kg；線性項為x1>x2>x3,即因子產量效應為密度>氮肥>磷肥，表明在實現高粱高產穩定的3項農藝措施中，留苗密度和氮肥施用量對產量影響較大，是重點控制的栽培因子，磷肥對產量的影響相對較小。

若只考慮單個因子變化對產量效應的影響大小，可采用“降維”法，將原產量函數模型中任意固定m-1個因子的取值在適宜水平(零水平)便可導出如下關于

ya=fa(xi)的產量函數子模型

y密=13.55+1.56x1+0.38x12

yn=13.55+1.36x2-0.11x22

yp=13.55+0.21x3-0.87x32

上述子模型分別表明：在零水平基礎上，栽培密度增加一個單位(50株/16m2、2080株/667m2)，一次項增加產量1.56kg/16m2(65kg/667m2)，二次項增加0.38kg/16m2(15.8kg/667m2)，施氮量增加一個單位(0.2136kg/16m2、8.9kg/667m2)，一次項增加產量1.36kg/16m2(56.7kg/667m2)，二次項降低0.11kg/16m2(4.58kg/667m2)，施磷量增加一個單位(0.17kg/16m2、7.1kg/667m2)，一次項增加產量0.21kg/16m2(8.75kg/667m2)，二次項降低0.87kg/16m2(36.25kg/667m2)。

若考慮兩個因子的變化，共同對產量效應的影響大小，則將模型中任意固定m-2個因子在適宜水平(零水平)，可得到3個因子兩兩交互，共同影響產量的6組關系(略)，經計算分析表明：⑴栽培密度和氮素施用量之間存在極為明顯的交互作用，表現為在施氮量不足的條件下，增加密度的增產效果甚微，在高氮水平下增加密度的增產效果顯著，同理密度不足，亦難以發揮氮肥的增產效果，因此，足量的氮肥和適宜的栽培密度施高粱實現高產穩產的關鍵。⑵栽培密度和磷肥施用量有互補效應，在施磷量不足的條件下增加密度或在密度不足的情況下通過增施磷肥，均可收到一定的增產效果。⑶氮肥和磷肥有互相促進其吸收利用的效應，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 綜合農藝措施優選：

依據產量函數模型，對三因素五水平下的125套摩納哥一措施組合方案(滿足-1.682≤xi≤1.682約束條件)，進行田間模擬演示，從中選出產量高于13.2kg/16m2(550kg/667m2)的優化方案46套(見表3)和產量高于14.4kg/16m2(600kg/667m2)的優化方案31套(見表4)

表3 高粱小區產量大于13.2kg(單產550kg/667m2)頻數分析

Table 3 Sorghum yield more than 13.2kg per plot(550kg/667m2) frequency analysis

表4 高粱小區產量大于14.4kg(單產600kg/667m2)頻數分析

Table 4 Sorghum yield more than 14.4kg per plot(600kg/667m2) frequency analysis

在-1.682≤x≤1.682的約束范圍內，取步長為1.682分別計算出全部組合(125)的理論值(y)，并對小區產量≥14.4(單產600kg/667m2)的產量組合進行選優，其結果如下：

理論單產大于550kg/667m2的優化組合是46個，占完全組合的36.8%。其優化措施是，高粱密度8208～9789株/667m2，施純氮16.0～22.3kg/667m2，施P2O511.65～16.4kg/667m2。

理論單產大于600kg/667m2的優化組合是29個，占完全組合的23.2%，其優化措施為高粱密度9435～10787株/667m2；施純氮20.16～26.3kg/667m2; 施P2O511.4～17.5kg/667m2。

3 結論

3.1 仿真尋優結果表明，施純氮對高粱產量的影響最大、密度次之，施P2O5對高粱產量的影響最小。

3.2 試驗結果表明，在設計區間內，隨著密度的增加和氮肥用量的增大，產量仍在上升，即：此二因子是影響產量的主要因子。因而是重點控制的栽培因子。

[1] 翟世宏, 白文斌, 賀文文,等. 我國釀造高粱生產現狀及發展趨勢[J]. 現代農業科技, 2014(2):93-94.

[2] 盧慶善, 丁國祥, 鄒劍秋,等. 試論我國高粱產業發展——二論高粱釀酒業的發展[J]. 雜糧作物, 2009, 29(3):174-177.

[3] 劉寶存, 劉本生, 郭文利,等. 高粱耗肥試驗研究[J]. 農業新技術, 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

孫炳玲(1962-)，女，高級農藝師，主要從事農作物栽培與生理方面的研究。

馬麗君(1981-)，女，助理研究員。