小麥套作菊苣試驗(yàn)研究

王孝華 阮培均 梅 艷

摘要采用二因素飽和D最優(yōu)設(shè)計(jì),研究小麥套作菊苣密度及施氮量對(duì)菊苣產(chǎn)量的效應(yīng)關(guān)系,建立了菊苣產(chǎn)量與密度、施氮量的數(shù)學(xué)模型。解析模型得知,影響菊苣產(chǎn)量的主要因素是密度,其次為施氮量。經(jīng)優(yōu)化組合頻數(shù)分析與模擬選擇,得出菊苣產(chǎn)量≥150t/hm2的種植密度為(177 645～223 035株/hm2),每次刈割后施氮量59.22～107.85kg/hm2。經(jīng)濟(jì)效益分析種植牧草菊苣純收入為13 743.08元/hm2,產(chǎn)投比1.946。

關(guān)鍵詞小麥;菊苣;套作;密度;施氮量

中圖分類號(hào)S512.1;S147.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)11-0176-02

畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)作為貴州省畜牧大區(qū)之一,畜牧業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位占1/3還強(qiáng)。在畜牧業(yè)發(fā)展中,草地畜牧業(yè)的比例雖然呈逐年上升趨勢(shì),但主要還是依靠天然草地進(jìn)行簡(jiǎn)單的放牧利用,人工建植草地利用方面還比較薄弱。為此筆者結(jié)合近年畜牧業(yè)生產(chǎn)上農(nóng)民種植牧草實(shí)際,進(jìn)行了小麥套作菊苣不同密度與施氮量試驗(yàn),探索適合畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)生態(tài)條件下的糧草結(jié)合種植模式。以期為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)展多元化種植,解決牧草種植與糧食作物爭(zhēng)地矛盾,實(shí)現(xiàn)糧飼雙收提供有益幫助。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于金沙縣平壩鄉(xiāng)新農(nóng)村,東經(jīng)105°59′～106°10′、北緯27°25′～27°35′,海拔1 200m,年降水量1 050mm,年平均氣溫14.8℃,≥10℃有效積溫4 619℃,無(wú)霜期310d,前作為玉米。土壤理化指標(biāo):pH值5.9,全氮0.152%,全磷0.096%,全鉀2.13%,有機(jī)質(zhì)1.49%,速效氮118mg/kg,速效磷5mg/kg,速效鉀165mg/kg。

1.2試驗(yàn)材料

供試牧草品種為普那菊苣,從貴州省畜牧局草地站引進(jìn)。小麥品種為畢麥16號(hào),由貴州省畢節(jié)地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。供試氮肥為尿素(貴州赤天化生產(chǎn),含N≥46%)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二次飽和D最優(yōu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn),在小麥行間套作菊苣,選取菊苣密度(X1)、施氮量(X2)2個(gè)因子為研究對(duì)象。試驗(yàn)因素及水平編碼見(jiàn)表1。共計(jì)6個(gè)處理,2次重復(fù)。小區(qū)面積37.8m2(7.0m×5.4m),每個(gè)小區(qū)分3個(gè)種植帶,每個(gè)種植帶1.8m,種2行小麥3行菊苣,即大行距1.30m種菊苣3行,小行距0.50m種小麥2行,小麥播幅20cm。菊苣株距按設(shè)計(jì)密度采取擴(kuò)(縮)來(lái)調(diào)節(jié)。小區(qū)間不留走道,重復(fù)間留寬80cm走道,四周種植菊苣作保護(hù)行。

1.4試驗(yàn)過(guò)程

小麥于2006年10月17日播種,播種量60kg/hm2,基肥為復(fù)合肥750kg/hm2(氮、磷、鉀含量≥25%),菊苣移栽前對(duì)小麥進(jìn)行1次中耕除草;2007年5月16日收獲,全生育期199d。

菊苣于2006年11月21日(播種)育苗,2007年 4月1日移栽,基肥施農(nóng)家肥22.5t/hm2、復(fù)合肥750kg/hm2(氮、磷、鉀含量≥25%)。5月18日用尿素75kg/hm2與清糞水37.5 t/hm2混勻后沿行間澆施提苗肥,以后每次刈割的第2天按設(shè)計(jì)純氮用量折算為尿素追施量。

1.5測(cè)定方法

菊苣株高40～45cm時(shí)刈割,留茬高5cm,全小區(qū)稱重計(jì)產(chǎn),共刈割5次,時(shí)間分別為6月2日、7月8日、8月5日、9月10日、10月25日,以全年刈割次數(shù)的產(chǎn)量之和為單位面積產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)結(jié)果以菊苣密度(X1)、施氮量(X2)為自變量,菊苣產(chǎn)量(Y)為因變量,建立Y與X1、X2的數(shù)學(xué)回歸模型,利用模型進(jìn)行因變量與自變量間效應(yīng)分析。

2結(jié)果與分析

小麥籽粒產(chǎn)量與菊苣產(chǎn)量見(jiàn)表2。

2.1數(shù)學(xué)模型的建立與檢測(cè)

根據(jù)表2數(shù)據(jù),以菊苣產(chǎn)量Y為因變量,菊苣密度(X1)和施氮量(X2)為自變量進(jìn)行運(yùn)算,得Y與X1和X2之間的數(shù)學(xué)模型為:

Y=156 562.47+33 966.26X1+8 483.38X2-9 162.59X12- 4 795.81X22+4 462.92X1X2①

由于二因素飽和D最優(yōu)設(shè)計(jì)方法總自由與回歸自由度相等而不能正確估計(jì)試驗(yàn)誤差,故采用觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值相關(guān)系數(shù)R值對(duì)數(shù)學(xué)模型精確度進(jìn)行檢驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算R=0.999 8>F0.01=0.917,表明試驗(yàn)結(jié)果數(shù)學(xué)模型精確度較高,可用其進(jìn)行菊苣產(chǎn)量與試驗(yàn)2因素關(guān)系的效應(yīng)分析。

2.2數(shù)學(xué)模型解析

2.2.1產(chǎn)量因素主效應(yīng)分析。設(shè)(P-1)因子為零水平,得另一因子與菊苣產(chǎn)量數(shù)學(xué)子模型:

Y1=156 562.47+33 966.26X1-9 162.59X12②

Y2=156 562.47+8 483.38X2-4 795.81X22③

把試驗(yàn)因子水平編碼值分別代入②、③,其結(jié)果見(jiàn)表3,由表3可知,在-1～1水平,隨著密度和施氮量的增加,菊苣產(chǎn)量也隨之提高。但在-1~-0.131 5水平低密度下,增施氮肥對(duì)菊苣產(chǎn)量有明顯增產(chǎn)效果,隨著密度的增加,氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)逐漸減弱,說(shuō)明密度是影響菊苣產(chǎn)量的主要因素,但在低密度種植時(shí)增施氮肥增產(chǎn)效果較明顯。

2.2.2試驗(yàn)因子與菊苣產(chǎn)量效應(yīng)分析。由方程①得知,菊苣產(chǎn)量(Y)與菊苣密度(X1)和施氮量(X2)數(shù)學(xué)模型的偏回歸系數(shù)b1=33 966.26,b2=8 483.38,|b1|>|b2|,說(shuō)明密度是提高菊苣產(chǎn)量的主要因素。對(duì)公式②和③求導(dǎo)可得試驗(yàn)因素邊際產(chǎn)量效應(yīng)子模型:

dy/dx1=33 966.26-18 325.18X1④

dy/dx2=8 483.38-9 591.62X2⑤

把試驗(yàn)因素編碼值分別代入④、⑤得不同水平下的邊際產(chǎn)量,結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知,影響菊苣產(chǎn)量的主要因素是密度。

2.2.3試驗(yàn)因子交互效應(yīng)。模型①的X1X2項(xiàng)系數(shù)為正,說(shuō)明在增加單位種植密度的同時(shí),增加氮肥施用量,對(duì)提高菊苣產(chǎn)量有一定的作用。

2.3優(yōu)化組合頻數(shù)分析

從模型①二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)可知,試驗(yàn)因子對(duì)菊苣產(chǎn)量的影響均呈開(kāi)口向下拋物線關(guān)系,可用Y=AX2+BX+C(A≤0)來(lái)描述,經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)模型進(jìn)行頻數(shù)分析與優(yōu)化選擇,得菊苣鮮草產(chǎn)量大于150t/hm2技術(shù)方案11套,主要農(nóng)藝措施參數(shù)見(jiàn)表5。

2.4經(jīng)濟(jì)效益分析

考慮到試驗(yàn)田間管理水平較生產(chǎn)實(shí)際因素高,采用剔除最高小區(qū)產(chǎn)量后按平均值進(jìn)行效益分析。小麥平均產(chǎn)量2 438.74kg/hm2,產(chǎn)值為3 414.24元/hm2;菊苣平均產(chǎn)量14 1315.40 kg/hm2,產(chǎn)值為2 8263.08元/hm2。小麥、菊苣投入分別為3 240元/hm2、14 520元/hm2。小麥、菊苣純收入分別為174.24元/hm2、13 743.08元/hm2,產(chǎn)投比小麥為1.054,菊苣為1.946。

3結(jié)論

(1)試驗(yàn)建立了菊苣產(chǎn)量與密度和施氮量間的數(shù)學(xué)回歸模型,解析模型可知密度是影響菊苣產(chǎn)量的主要因素,在保證單位種植密度的同時(shí)增施氮肥有利菊苣產(chǎn)量提高。

(2)經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化選擇,取95%置信度,得菊苣草產(chǎn)量大于150t/hm2農(nóng)藝技術(shù)方案11套,種植密度177 645～223 035株/hm2,施氮量59.22～107.85kg/hm2。

(3)經(jīng)濟(jì)效益分析,種植牧草菊苣是一項(xiàng)投入較多、收入也高的產(chǎn)業(yè),純收入達(dá)13 743.08元/hm2,產(chǎn)投比1.946。結(jié)合地區(qū)實(shí)際,增加菊苣種植面積,實(shí)行種養(yǎng)結(jié)合,有利于養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,增加農(nóng)民收入。

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