大豆高產栽培技術模型的研究與應用

張祥海，夏杰，黃修君

（曲阜市農業農村局，山東曲阜273100）

大豆是糧油兼用作物，是農業、畜牧業、工業的重要原料。我國是世界大豆主產國，山東是黃淮海區域大豆的主產區，同時大豆也是曲阜市的主要油料作物之一。由于種種原因，曲阜市大豆產量一直不高且增產緩慢，全市種植面積不足萬畝。截至2014年，全市平均夏大豆畝產僅有211.1公斤，低于全省水平。分析原因，除大豆種植多分布在山區旱地之外，主要是因為品種及配套栽培技術相對落后。加強以品種更新為主體，配套增產技術相結合的專題技術研究，已成為促進曲阜及類似區域大豆持續增產的重要課題。

本研究通過小區試驗及小面積高產試驗田應用證明，達到了預期效果。

1 材料與方法

1.1 供試品種

齊黃 34。

1.2 試驗地點及基本情況

小區試驗于2015年在曲阜市農業科技研發中心進行，大田高產技術應用示范在曲阜市息陬鎮進行，面積2000畝。試驗地選擇土壤肥沃、水澆條件良好的地塊。土壤耕作層30厘米，屬潮褐土，耕層土壤質地輕壤，平原井灌區，輪灌周期5～7天，前茬作物小麥，單產550公斤/畝以上。耕作層土壤營養含量：有機質12.5克/公斤，全氮1.2克/公斤，全磷0.10毫克/公斤，堿解氮99.8毫克/公斤，速效純磷15.8毫克/公斤，速效鉀125.8毫克/公斤。

1.3 試驗設計

試驗以種植密度、播種期、施肥量三個技術指標為研究因子，每個因子設5個水平（見表1）：采取正交旋轉回歸設計進行計算機程序優化方案處理（見表2），小區面積20平方米，共20個小區，隨機排列。

表1 因子設計水平及矩陣編碼

表2 小區處理及水平編碼結構矩陣

1.4 田間管理

高產示范區于6月中旬播種，底施三元復合肥15～20公斤/畝，藥劑拌種，密度1.1～1.3萬株/畝。播種后土壤化學封閉性除草。出苗后查苗補苗，分枝階段中耕滅茬、澆水追肥，開花結莢階段，深耕控旺、治蟲防病、追肥促壯（適量追施尿素5～10公斤/畝），鼓粒成熟期澆水、葉面補肥促粒，適時收獲。

2 試驗結果與分析

2.1 成熟期主要性狀調查結果（見表3）

表3 成熟期植株性狀調查結果

2.2 試驗產量結果（表4）

表4 試驗產量結果統計表

由表4可見，小區平均產量最高為18小區，單產為359.33公斤/畝，最低為10小區，單產為 120.67公斤/畝。各小區試驗因子處理不同，產量結果也不相同。

2.3 產量及效益方程的建立

利用南開大學信息科學院編制的旋轉回歸程序，由計算機逐點計算并建立方程。產量方程：

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

方程最優解 Y=351.988 公斤 /畝時，x1→0.0514247、x2→0.100219、x3→0.0772503。

將設計因子按目前農資市場價格計算：該試驗最佳經濟效益方程為：Y=720.055+16.9319x1-162.54x12+17.8092x2-7.0008 8x2-138.294x22+12.1668x3+6.30262x1x3+3.49913x2x3-83.1166x32。

此方程解最佳因子編碼 x1→0.0521898、x2→0.0640359、x3→0.0765177，最佳效益產量Y=351.902公斤/畝。該方程可顯示山東夏大豆單產300公斤/畝以上種植密度、播種期、施肥量與產量的關系。可作為夏大豆超高產栽培促控措施的依據。

2.4 單因子效應

Y1=350.893+8.06283x1-77.4002x12

Y1最優 =351.103 kg/667m2，x1編碼值→0.0520853

Y2=350.893+13.2425x2-65.8543x22

Y2最優 =351.559kg/667m2，x2編碼值→0.100544

Y3=350.893+5.79371x3-39.5793x32

Y3最優 =351.105kg/667m2，x3編碼值→0.073191

三因子與產量關系見單因子效應曲線圖（見圖1）：

圖1

2.5 試驗因子間交互作用分析

2.5.1 播種期x1與種植密度x2

X1與x2交互與產量的關系：

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

Y1.2最優 =351.752 kg/667m2，x1編碼值→0.0499472、x2編碼值→0.0992795。詳見表5及交互效應圖（見圖2）。

圖2

2.5.2 播期x1與施肥量x3交互作用分析

X1與x3交互與產量的關系：

Y1.3=350.893+8.06283x1-77.4002x12+5.79371x3+3.00125 x1x3-39.5793x32Y1.3最優 =351.327kg/667m2，x1編碼值→0.0535437、x3編碼值→0.0752211。詳見表6及交互效應圖（見圖3）。

圖3

2.5.3 密度x2與施肥量x3交互作用分析

X2與x3交互與產量的關系：

y2.3=350.893+13.2425x2-65.8543x22+5.79371 x3+1.66725 x2x3-39.5793 x32y2.3最 優 =351.783kg/667m2，x2編 碼 值 →0.101497、x3編 碼 值 →0.0753275。詳見表7及交互效應圖（見圖4）。

圖4

3 模型優化及應用結果

3.1 計算機模型優化

按步長0.3計算機生成模型優化方案300組。三因子水平頻率，見表8。

3.2 應用效果

在進行優化方案試驗研究的同時，利用0水平設計于2015年在曲阜市息陬鎮進行了2000a夏大豆高產示范，品種全部選用齊黃34號，綜合運用大豆高產栽培技術措施，項目產量驗收結果：2000a技術應用高產示范田平均年產為246.1公斤，較項目區前三年平均年產211.1公斤，年增產35公斤，年節約成本34元，按照目前市場價格，6元/公斤計算，年增總產值210元，年新增純收益244元。

2000年高產示范田應用效果及小區試驗驗證了優化方案的可行性，為曲阜市今后大豆生產持續增產提供了理論和實踐依據。

表5 播期與密度交互作用表表

表6 播期與施肥量交互作用表

表8 三因子水平頻率

表9 推薦方案各因子指標

4 小結與討論

試驗結果所建立的三因子與產量的關系方程：

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產條件下播種期、種植密度、肥料用量與產量的關系，可作為曲阜市及類似區域今后一個時期制定夏大豆高產栽培技術措施的依據。

高產夏大豆各因子在不同水平條件下作用不同，各因子在0水平條件下三因子的作用大小為x3＞x2＞x1，交互作用為x2x3＞x1x3＞x1x2。

試驗三因子效益分析表明，在高產條件下三因子必須協調，單獨強調增加或減少任一因子水平都不可能達到高產的目的。

夏大豆單產指標300公斤/畝以上要求的農藝措施指標，見表9。在選用優質高產大豆良種齊黃34等品種時，在實行機械化精量播種的基礎上夏大豆播種期在6月5～15日，種植密度13000～15000株/畝，施肥量（三元復合肥純量）氮20～25公斤/畝。全部做底肥可獲得顯著的增產效果。