莆大麦9号高产高效优化栽培技术研究

黄金堂

(福建省莆田市农业科学研究所，福建 莆田 351144)

莆大麦9号是福建省莆田市农科所于1994年配制组合“四川150×莆6868179”，2000年完成选育出圃，于2008年12月通过福建省农作物品种审定委员会认定的大麦新品种，目前已在全省示范推广种植［1，2］。有关不同栽培措施对大小麦产量及品质的影响已有大量的研究，如申玉清［3］研究了氮肥用量与啤酒大麦高产优质的关系，姜丽娜、王之杰等［4-6］研究了氮素营养或种植密度对小麦产量的影响，刘飞、张永平、杨永光、刘克礼、慕平和、魏自民等［7-13］对小麦高产、优质综合栽培措施进行了研究，而有关大麦综合农艺措施和优化栽培的定量研究则报道甚少。为此根据农业系统工程原理，按照最佳模拟配合，采用二次正交旋转回归组合设计［14］，研究了基本苗、施氮量、施磷量、施钾量四个因素对莆大麦9号高产高效的综合效应，建立了以单位面积产量和效益为目标函数的数学模型，并通过了计算机模拟寻优，筛选出高产高效优化栽培措施，为指导大麦生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为莆田市农业科学研究所选育的大麦新品种莆大麦9号。试验于2007年11月～2008年4月在莆田市农业科学研究所试验田进行，前作水稻，土质为黏壤土，播前0～20 cm土层养分状况为:土壤有机质3.86%，pH=5.7，全氮0.29%，水解氮48.11 mg/kg，速效磷43.89 mg/kg，速效钾78.5 mg/kg。

表1 各因素的设计水平及编码

1.2 试验设计

试验采用四因素二次正交通用旋转组合设计，二分之一实施［14］。研究因素为:基本苗 (X1)、纯氮量 (X2)、P2O5量 (X3)和K2O量 (X4)设计参数为N=31，Mc=16，Mr=8，Mo=7，r=2，各因素设计水平经无量纲线性代换后相应的设计编码见表1。试验共设32个小区，其中第32区为低密度、低肥区 (均为-2水平)，小区长13.34 m，宽1 m，面积13.34 m，2次重复。

1.3 数据处理

采用唐启义的DPS软件进行数据处理［15］。

2 结果与分析

2.1 模型的建立与检验

将各小区实收产量折算成667 m2实收产量，试验结构矩阵及籽粒产量、效益列于表2。根据各处理组合的产量、效益与变量因子的回归分析，分别得到产量和效益与四因素间回归方程。

(1)莆大麦9号产量与四因素间的数学模型为:

(2)莆大麦9号效益与四因素间的数学模型为:

表2 试验结构矩阵与产量和经济效益

续表2

F检验结果表明，产量和效益的二次方程与实际情况均与实际情况拟合较好，失拟性检验未达到显著水平，说明四项农艺措施与产量和效益间的函数关系是真实的，可以直接用此模型进行优化分析。

2.2 数学模型的解析

2.2.1 四因子效应分析。经解析，当影响莆大麦9号高产的各因子处于“平均优化方案”水平时，其667 m2边际产量分别为:2.38、1.12(负效应)、0.95和0.83(负效应)，各因子对产量影响的大小顺序依次为:纯N﹥基本苗﹥K2O﹥P2O5，因此，生产中高产高效的“平均优化方案”水平上，应首先增加N肥的投入，并适当增加K、P，同时保证足够的群体，培育壮苗，增强抗倒能力，提高结实率，增加饱满度，才能取得高产。

图1 基本苗与施N量互作效应

图2 基本苗与施K互作效应

图3 施N量与施K量互作效应

2.2.2 双因素效应分析。由产量函数模型不难看出，各因素间皆存在一定交互效应，但只有X1X2、X1X4和X2X4的互作达显著水平 (效益X1X4互作达显著水平)。因此，生产中应特别注意基本苗与氮肥用量协调，以及氮、钾肥的合理配合使用。

1)基本苗与施氮量对产量的互作效应。采用“降维法”固定其他因子为零水平 (X3=X4=0)，求得基本苗 (X1)与施氮量 (X2)交互作用的数学模型为:

由效应曲线 (图1)可见，X2﹤0(编码值)即施氮量小于12.0 kg/667 m2时，施氮量与基本苗对产量的交互作用为正效应。也就是说，施氮量少时，只有适当增加基本苗数，才能获较高的产量;施氮量较多时 (X2﹥0)，二者的交互作用为负效应。说明在增加施氮量时，可适当减少基本苗数，适当争取增加分蘖数和穗粒数，也能达到较高的经济产量。

2)基本苗与施钾量对产量的互作效应。采用“降维法”，固定其他因子为零水平，求出施磷量(X1)与施钾量 (X4)交互作用子模型为:Y=349.171 43 - 1.120 83X1+ 0.954 17X4-4.487 65X12-2.737 65X42+6.118 75X1X4

由效应曲线 (图2)可见，施氮量 (X1)与施钾量 (X4)对产量的影响存在明显的交互作用。增加基本苗数，必须相应增加钾的施用量，才能获较高的产量;施钾量较多时 (X4﹥0)，二者的交互作用为负效应。说明在增加施氮量时，可适当减少基本苗数，适当争取增加分蘖数和穗粒数，能达到较高的经济产量。

3)施氮量与施钾量对产量的交互效应。采用“降维法”，固定其他因子为零水平，求出施氮量(X2)与施钾量 (X4)交互作用子模型为:Y=349.171 43 + 2.379 17X2+ 0.954 17X4-0.562 65X22-2.737 65X42+6.018 75X2X4

由效应曲线 (图3)可见，施氮量 (X2)与施钾量 (X4)对产量的影响存在明显的交互作用。当施钾量较少 (X4﹤0)时，随着施氮量增加，施钾量的增加，产量逐渐提高;随着施钾量增加(X4﹥0)，施氮量增加，产量反而呈下降趋势。说明在大麦高产栽培中，在一定范围内，增加施氮量，必须相应地增加钾肥施入量，增强抗倒能力，增加千粒重，才能获得高产。

产量频数寻优结果 (表3)表明，大麦的四项综合农艺措施与产量密切相关，优化组合的综合农艺措施有利于大麦合理群体结构的形成，从而实现高产、高效的目标。大麦实现目标产量 (﹥300 kg/667 m2)农艺措施的优化组合方案:基本苗11.610万 ～12.390万/667 m2，适宜施氮量11.580～12.420 kg/667 m2，适宜施磷量4.722～5.278 kg/667 m2，适 宜 施 钾 量 11.580 ～12.420 kg/667 m2。此农艺措施优化组合可做为大麦生产的参考依据。

表3 大麦产量≥300 kg/667 m2、效益≥800元/667 m2的方案频次分布表

3 讨论

大量研究表明，氮、磷、钾是大麦生长发育所必需的三大营养元素，高产大麦氮、磷、钾存在适宜用量和最佳配比，施氮、磷、钾肥可提高大麦叶片叶绿素含量和光合速率，明显提高大麦籽粒产量。在一定范围内，氮、磷、钾施用量增加，大麦产量显著提高［16，17］。本研究也表明，氮、磷、钾施用量与大麦产量存在着显著关系。

本试验表明，各项栽培措施对莆大麦9号产量影响大小依次是基本苗、施磷量、施钾量和施氮量。由此说明，在目前的生产条件下，首先必须确保适宜的基本苗数，确定适宜的群体规模，在此基础上，再科学确定氮、磷、钾用量和施用技术。高产优化栽培中，基本苗及氮、磷、钾施用量的交互作用，在基本苗较少时应适当增加施氮量，才能取得高产;反之，在基本苗较多时，应减少施氮量，防止徒长、荫蔽和倒伏而降低产量。说明大麦高产栽培中应“肥地宜稀，瘦地宜密”;在氮、磷、钾肥施用量较少时呈正效应，较多时呈负效应，因此，在生产实践中根据品种特性确定适宜种植密度的同时，氮、磷、钾肥应合理使用，才能促进植株生长发育，并使营养生长和生殖生长协调发展，最终起到显著的增产效果。

［1］陈德禄，李清华，黄金堂，等.大麦新品种莆大麦9号选育与应用 ［J］.大麦与谷类科学，2010， (3):36-37

［2］黄金堂，李清华，陈德禄，等.大麦新品种莆大麦9号丰产性稳产性及适应性分析 ［J］.大麦与谷类科学，2009，(2):16-17

［3］申玉清.不同氮磷肥用量与啤酒大麦高产优质的关系.中国大麦文集 (第二集)［C］:354-357

［4］姜丽娜，邵云，金毓翠，等.氮肥施用时期与比例对超高产冬小麦干物质积累及产量的影响 ［J］麦类作物学报，2002，22(2):70-73

［5］王姣爱，贾文兰.小麦品种与氮、磷、钾肥的综合效应研究 ［J］.麦类作物，1999，6:53-55

［6］王之杰，郭天财，王化岭，等.种植密度对超高产小麦生育后期光合特性及产量的影响［J］.麦类作物学报，2001，21(3):64-67

［7］刘 飞，刘正学，李关田，等.临麦16高产高效优化模型设计与解析［J］.山东农业科学，2002.4:17-20

［8］张永平，刘克札，高聚林，等.春小麦优化栽培群体形态指标及其动态变化 ［J］.麦类作物学报，2003，23(3):75-78

［9］杨永光，朱明哲，张维成，等.小麦高产、优质综合农艺措施数学模型的研究［J］.河南农业大学学报，1988.1:23-32

［10］刘克札，高聚林，张永平，等.蒙古西部平源灌区春小麦综合栽培措施与产量关系模型的研究 ［J］.麦类作物学报，2003，23(3):90-96

［11］慕 平，尚勋武.甘春20号高产优质栽培因子优化组合研究初探［J］.麦类作物学报，2005，25(2):76-80

［12］魏自民，赵越，周连仁.栽培因子对风沙土区小麦产量的数学模型研究 ［J］.麦类作物学报，2004，24(4):113-115.

［13］俞爱英，王福东，吴增祺，等.温麦10号优化栽培技术探讨［J］.浙江农业科学，1999(1):18-19

［14］丁希泉.农业应用回归设计 ［M］.长春:吉林科技出版社，1986

［15］唐启义，冯明光.DPS数据处理系统-实验设计、统计分析及数据挖掘［M］，北京:科学出版社，2007

［16］徐紹英，等著.大麦栽培生理和遗传育种研究［M］.中国农业出版社:1999

［17］赵德材，陈建，申玉香.棉套啤酒大麦少 (免)耕高产的主要农艺措施数学模拟与优选.中国大麦论文集 (第二集)［C］:385-392