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饲料桑高产栽培数学模型及优化研究

孙双印  
【摘要】: 饲料桑是近年来我国科研人员通过人工选择与杂交育种培育出的最新抗逆性品种,具有很高的生态价值,同时营养价值高,适口性好,是目前最具开发潜力的木本饲用植物。 为了促进养殖业的发展,大力开发新型饲草饲料资源,本文深入研究了饲料桑的生长规律及饲料桑高产高效的综合农艺措施,为饲料桑机械化、规模化生产提供科学的理论依据。 本文观测了新品种饲料桑的生物学特性;采用单因素随机区组试验设计,研究了在不同栽培密度下自然生长的一龄饲料桑生长变化规律。研究发现整个生长季自然生长的一龄饲料桑主枝条地径、条长呈现缓慢生长、快速生长、停止生长的规律,呈现非线性生长方式,符合逻辑斯蒂数学模型;自然生长的一龄饲料桑叶数生长规律,也呈现非线性生长方式,但符合Richards数学模型。 本文也研究了二龄饲料桑一年三茬生产模式的生长变化规律,发现二龄饲料桑一年三茬生产模式主枝条地径、条长、叶数呈现缓慢生长、快速生长、停止生长的规律,皆呈现非线性生长方式,均符合逻辑斯蒂数学模型。 为了建立饲料桑高产高效生产优化栽培技术规范,本试验将氮肥、磷肥、钾肥、施肥次数和刈割次数作为决策变量,采用五因素二次正交旋转组合设计试验方法,通过对建立的产量及效益数学模式进行优化与解析,对饲料桑叶产量、枝叶产量的主要栽培措施与产量及效益间的量化关系进行了系统研究,明确了影响饲料桑产量的关键因子及实现高产高效优化栽培的综合农艺措施,为永定河故道沙土地饲料桑高产高效优化栽培技术规范提供科学依据。 通过对建构的饲料桑高产栽培数学模型进行统计选优、降维分析、边际效应分析,结果表明:饲料桑叶产量、枝叶产量最佳实施条件是:施N肥60kg/667 m~2,施P肥30 kg/667 m~2,施K肥40kg/667 m~2,施肥次数为三次(京津地区时间分别为每年的4月30日、6月15日、8月15日),刈割次数三次(京津地区时间分别为每年的5月30日、7月30日、10月15日)。 2007年试验饲料桑叶产量最佳产量为700.62kg/667m~2,各因素的相对重要性大小依次为:施肥次数、刈割次数、施磷肥量、施氮肥量、施钾肥量。2007年饲料桑枝叶最佳产量1260.71kg/667m~2,各因素的相对重要性大小依次为:刈割次数、施肥次数、施钾肥量、施氮肥量、施磷肥量。 试验各因素对产量的关系均为二次型的抛物线关系,各因素和产量相关的最高值出现在试验编码值的0水平上,因素间存在一定的交互作用。在饲料桑叶产量因素交互影响中磷肥施肥次数的交互作用最大,其次为氮肥刈割次数的交互效应。在饲料桑枝叶产量因素交互影响中则氮肥和磷肥的交互作用影响最大,其次为氮肥和钾肥的交互效应。五项因素之间又存在互作效应。因此说明在饲料桑栽培措施中,不仅考虑主效措施,也要考虑微效和独效措施的选用。 经边际产量分析,当各因素在试验编码值0水平以下时,随因素水平的提高,饲料桑叶及饲料桑枝叶产量增长显著。在试验编码值0水平时,达到最高产量。各因素在试验编码值0水平以上时,产量随着因素水平的提高不再增长,反而呈现下降的趋势。 因此,在生产中,应注意协调五项栽培措施间的关系,适时刈割,合理施肥,重视氮肥、钾肥、磷肥的配合施用,发挥其综合增产效应,以利增产增收。 本文通过对自然生长一龄饲料桑和二龄饲料桑一年三茬生产模式的枝条长度、枝条地径、饲料桑叶数生长数据统计分析,首次提出了其生长的数学模型,可方便的了解饲料桑园在当前栽培条件下的极限产量、极限生长速度,并可预测和分析饲料桑的生长速度、理论最高生长量和饲料桑叶数量等多项饲料桑生长指标。 本文首次采用五因素二次正交旋转组合设计对饲料桑进行生产研究,简化了试验程序,极大减少了田间试验工作量,使多因素田间试验、研究同步进行,有效提高了研究成果的准确性、全面性、科学性,同时这一先进、实用的试验方法大大提高了科研工作的效率,为农业系统工程理论、计算机技术在生产实践上的应用作了有益的尝试。 本文深入研究了饲料桑的特征特性和生长规律,考虑了生产实践中的各主要因素,为饲料桑生产实践提供了科学依据,对饲料桑高产高效优化栽培也有较强的指导意义。


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