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      豇豆播種期與開花期函數(shù)模型構建

      2019-06-22 05:34:52張忠武孫信成詹遠華楊連勇彭元群陳位平
      江漢大學學報(自然科學版) 2019年3期
      關鍵詞:開花期播種期豇豆

      康 杰,張忠武,孫信成,詹遠華,楊連勇,彭元群,陳位平

      (常德市農(nóng)林科學研究院,湖南 常德 415000)

      0 引言

      蔬菜是我國重要農(nóng)作物,聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)顯示,我國蔬菜播種面積和產(chǎn)量均為世界第一[1],2016年全國蔬菜播種面積 2 232.83 × 104hm2,總產(chǎn)量 79 779.7 × 104t[2]。蔬菜效益的影響因素除了投入成本和單位面積產(chǎn)量之外,另一個重要因素就是市場銷售價格。農(nóng)戶對蔬菜市場信息、風險態(tài)度有一定認知,但是獲取市場信息及規(guī)避市場風險的能力有限,這兩個因素對于農(nóng)戶生產(chǎn)決策影響顯著[3]。在保證品質(zhì)的基礎上,實行分期播種和錯峰上市,可大大降低市場風險。

      豇豆(Vigna unguiculataL.)是豆科豇豆屬的耐熱性蔬菜,其營養(yǎng)豐富、蛋白質(zhì)含量高、適應性強、栽培面積廣,是我國夏、秋季節(jié)主要蔬菜種類之一[4]。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整,湖南省湘北地區(qū)特早熟豇豆發(fā)展迅速,栽種面積達1.5 ×104hm2,成為夏季主要蔬菜之一[5]。常德市地處洞庭湖流域,位于北緯28°~31°,東經(jīng)110°~113°之間,其地域遼闊、地勢平坦、土壤肥沃、光照充足、雨量充沛,是鮮豇豆、酸豇豆的重要產(chǎn)地。有學者研究過豇豆不同播種期對產(chǎn)量的影響[6-7],但沒有進行播種期與開花時間關系的定量分析。為了便于生產(chǎn)者通過播種期控制,實現(xiàn)豇豆預期上市,筆者整理2002-2017年間16 次‘早生王’豇豆播種期與開花期數(shù)據(jù),進行相關性和回歸分析,構建了豇豆播種期與開花期函數(shù)模型,為豇豆高效生產(chǎn)和增加有效供給提供依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 數(shù)據(jù)來源

      以‘早生王’豇豆2002-2017年間各次播種日期和開花日期[8]為統(tǒng)計數(shù)據(jù),共計16 次數(shù)據(jù)資料。數(shù)據(jù)來源于筆者歷年的田間試驗記錄。

      1.2 分析方法

      將播種日期和開花日期轉(zhuǎn)換成相對數(shù)值,即從3月1日起,按每天0.1 量值規(guī)則賦值(表1),再利用SPSS 19.0 統(tǒng)計分析軟件對播種期、開花期進行相關性和回歸分析。

      播種期:播種日期的賦值。開花期:播種日期至開花日期的天數(shù)(d)。

      表1 不同時間段對日期的賦值規(guī)則Tab.1 Assignment rules for dates in different time periods

      2 結果與分析

      2.1 播種期與開花期的統(tǒng)計

      2002-2017年的16年間,共計播種16 批次,各次的播種期和開花期情況列于表2??梢姡シN期賦值最大為15.3,最小為0.6,平均為6.58;開花期最晚為73 d,最早為32 d,平均為46.8 d。

      2.2 播種期與開花期的相關性

      根據(jù)‘早生王’豇豆各次的播種期與開花期散點圖(圖1)可知,隨著播種期的推遲,開花期縮短。經(jīng)相關性分析,播種期與開花期的Pearson 相關系數(shù)為- 0.842,且達到極顯著水平。

      表2 ‘早生王’豇豆歷次播種期及開花期情況Tab.2 Previous sowing date and flowering day of ′Zao Sheng Wang′ cowpea

      圖1 播種期(賦值)與開花期散點圖Fig.1 Scatter diagram of each sowing date(assignment) and flowering day of cowpea

      2.3 回歸模型的篩選

      根據(jù)SPSS 19.0,分析播種期與開花期之間的關系,將常見的線性函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、二次函數(shù)、三次函數(shù)、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)6 種回歸模型的擬合優(yōu)度值列于表3,可以看出,6種模型的擬合優(yōu)度均達到極顯著水平。其中,線性函數(shù)和指數(shù)函數(shù)的R2<0.800,對數(shù)函數(shù)的值居中,不是很理想,最優(yōu)方案是三次函數(shù),其R2為0.977,其次是二次函數(shù)和冪函數(shù),不過冪函數(shù)對于農(nóng)村普通文化的用戶來說,運算有一定難度。

      表3 各種模型的擬合優(yōu)度值Tab.3 Fitting goodness values for various models

      2.4 回歸模型的構建

      將播種期(x)與開花期(y)之間構建的函數(shù)模型列于表4,從表4 可以看出:

      1)對于三次函數(shù)模型,此模型有較好的擬合度,其方程式為y= 82.854 - 12.619x+ 1.098x2-0.032x3,算式略長,運算稍復雜,但結果比較準確。

      2)對于二次函數(shù)模型,此模型的擬合優(yōu)度值比前者略低,但運算更簡潔,其方程式為y= 77.988-8.533x+ 0.378x2,具有較強的實用性。

      表4 回歸模型的參數(shù)值及回歸方程Tab.4 Parameter values and regression equations of regression models

      2.5 函數(shù)模型的應用

      在實際應用中,有時需要根據(jù)播種期估測開花時間。比如,生產(chǎn)上欲知4月15日播種的豇豆開花的大致時間,則可以采用三次函數(shù)模型來計算,首先根據(jù)賦值規(guī)則表(表1)查得4月15日的時間賦值為4.5,即x= 4.5,再利用方程式y(tǒng)= 82.854 - 12.619x+ 1.098x2- 0.032x3運算,得出y= 45.4,即開花期為45.4 d,表示豇豆播種后45~46 d 開花。

      3 討論

      作物對栽培環(huán)境具有一定的溫、光要求,產(chǎn)量及開花期與播種期密切相關[9]。有學者通過對矮生菜豆的播種期研究,發(fā)現(xiàn)隨著播種期的延遲,從播種到開花以及播種至采收所需的時間逐漸縮短,而實際采收期反而隨播種期延遲而延長[10]。有學者測算出了瓜爾豆從播種至齊苗、從齊苗至開花、從播種至種子成熟所需的有效積溫[11]。

      由于長江流域冬、春季氣溫較低,豇豆一般在3月上旬至5月上旬播種,播種太早或太晚均不利于生產(chǎn),所以本研究以‘早生王’豇豆為對象,對16年來3- 8月播種的積累數(shù)據(jù)進行分析。研究發(fā)現(xiàn),播種期與開花期的相關系數(shù)為- 0.842,達到極顯著水平。也就是說,隨著播種期的推遲,播種至開花的時間縮短。根據(jù)16年來的16 批次數(shù)據(jù)綜合分析,測算出了播種期(x)與開花期(y)的函數(shù)關系,二次函數(shù)方程式為y=77.988-8.533x+0.378x2,三次函數(shù)方程式為y=82.854-12.619x+1.098x2-0.032x3,但三次函數(shù)方程式的擬合度更好。依據(jù)以上函數(shù)模型,可以從‘早生王’豇豆的播種期賦值來測算其開花期,實踐中也可以反過來根據(jù)豇豆開花的期望時間,來指導安排播種日期。

      本研究是基于洞庭湖流域的湖南省常德市范圍內(nèi)特定氣候條件而開展的,分析數(shù)據(jù)也僅取自當?shù)刂髟贼蛊贩N‘早生王’的田間試驗檔案,所以其結論具有較強的針對性。至于其他品種或其他地理氣候條件下,豇豆播種期與開花期的函數(shù)關系尚有待研究。

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