油菜高产、优质栽培综合农艺措施的数学模型及优化方案.pdf

华中农业大学 硕士学位论文 油菜高产、优质栽培综合农艺措施的数学模型及优化方案 姓名：曾永法 申请学位级别：硕士 专业：作物栽培与耕作学 指导教师：曹凑贵 20030501 油菜高产、优质栽培综合农艺措施的数学模型及优化方案 摘要 本试验针对长江中游特定的生态条件，采用四元二次正交旋转回归组合设计，研 究品种、密度、播期、氮肥四个因子五个水平对油菜产量和品质的影响根据试验所 得的数据资料，建立各因子对油菜产量、含油量、硫甙含量、芥酸含量、油酸含量、 亚油酸含量、亚麻酸含量的回归模型，通过计算机的模拟寻优和分析模型结果表明： 1 、试验所选的5 个品种问油菜含油量、油酸含量、亚油酸含量达显著水平，硫 甙含量、芥酸含量达极显著水平；密度在O ．7 ～15 万- 株／6 6 6 ．7 m 2 范围内不同密度间油 菜产量、含油量达显著水平，播期在9 月1 0 日至1 0 月2 0 日范围内不同播期间油菜 产量达显著水平，施氮肥量在3 ～1 5 k g 范围内不同氮肥间油菜产量、含油量达极显著 水平，油酸含量、亚油酸含量、亚麻酸含量达显著水平，密度与氮肥、播期与氮肥对 油菜产量的交互作用达显著水平。

2 、分析了各因子对油菜产量、含油量、硫甙含量、芥酸含量、油酸含量、亚油 酸含量、亚麻酸含量的效应各因子对产量的影响顺序为：氮肥( ) ( 4 ) 播期( x 3 ) 品 种( X 1 ) 密度( X 2 ) ，各因子对含油量的影响顺序为：品种( X 1 ) 播期( X 3 ) 密度( X 2 ) 氮肥( ) ( 4 ) ，各因子对硫甙含量的影响顺序为；品种( x I ) 密度( X 2 ) 播期( X 3 ) 氮 肥( ) ( 4 ) ，各因子对芥酸含量的影响顺序为：品种( ) ( 1 ) 氮肥( x 4 ) 播期( X 3 ) 密度( X 2 ) ， 各因子对油酸含量的影响顺序为：品种( x 1 ) 氮肥( ) ( 4 ) 播期( x 3 ) 密度( x 2 ) ，各因 子对亚油酸含量的影响顺序为：品种( X 1 ) 氮肥( ) ( 4 ) 密度( X 2 ) 播期( 强) ，各因子 对亚麻酸含量的影响顺序为：氮肥( ) ( 4 ) 品种O ( 1 ) 密度( X 2 ) 播期( X 3 ) 3 、产量r ／2 0 0 k g ／6 6 6 ．7 m ：，含油量≥4 0 ％，硫甙含量 C u l t i v a r s ( x 1 ) p l a n t i n gd e n s i t i e s ( X 2 ) ．T h e e f f e c t0 no i lc o n t e n ti s ( ) ( 0 ( x 3 ) ( x 2 ) ( ) ( 4 ) ．T h ee f f e c to n g l u c o s i n o l a t ec o n t e n ti s ( x 1 ) ( ) ( 2 ) ( x 3 ) ( X 4 ) ．T h ee f f e c to ne r u c i ca c i dc o n t e n ti s ( x 1 ) ( x 4 ) ( x 3 ) ( x 2 ) ．T h ee f f e c t o no l e i ca c i dc o n t e n ti s ( x 1 ) ( x 4 ) ( ) ( 3 ) ( ) ( 2 ) ．T h e e f f e c to ni sl i n o l e i ca c i dc o n t e n t ( x 1 ) ( x 4 ) ( x 2 ) ( x 3 ) ．T h ee f f e C to nl i n o l e n i ca c i d Ⅱ 塑墨壹兰：垡堕整苎鳖鱼查苎垫堕塑墼堂壁型墨垡些查萎—— c o n t e n ti s ( X 4 ) ( x 1 ) ( X 2 ) ( x 3 ) 3T h eo D t i m u mc u l t i v a t es c h e m eo fr a p ey i e l d ，2 0 0 k g ／6 6 6 ．7 m 2 ，o i lc o n t e n t ／ 4 0 ％， g l u c o s i n o l a t ec o n t e n t ：2 2 _ 0 ．0 6 x 3 2 ⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．( 3 ) ( 依变量为Y ’) 将编码公式代入上述方程( 3 ) 中得到产量的实值回归方程为： Y = 4 8 ．0 0 + 1 1 ．6 2 X 2 + 2 ．9 5 X 3 + 1 1 ．5 2 X 4 - 0 ．3 2 x 2 x 4 + o ．0 3 x 3 x 4 ．1 ．7 1 x 2 2 ．0 ．0 6 X 3 2 ⋯⋯ 1 0 Ⅺ&磁Ⅺ矾矾弛凇碳城奸灯灯砰 油菜高产、优质裁培综合农艺措旋的数学模型及优化方案 F * “= 06 9 F o0 1 = 3 ．3 6 不显著 极显著 ( 4 ) ( 依变量为Y ) 表5 产最结果第二次方差分析 旦皇! ! 曼! 坐! ! ! ! 型塑! ! ! 翌! ! ! 翌! 壁坐! ! 兰! ! 璺 变异来源自由度平方和均方F 值差异水平 3 ．2 ．2 模型的解析 3 ．2 ，2 ．1 主因素效应分析 综合考虑一、二次项偏回归系数，用y ’= E x 3 ¨A ] + E x 3 ’公式，采用J a c o b z 法求得矩阵A 的特征值和特征向量，用特征值组成方程，由系数绝对值直接判断因 子贡献( 吴建和庄郁华，1 9 8 8 ) 。

Y = 2 0 3 ．51 ．9 ．0 6 X 1 2 ．8 ．4 8 X 2 2 - 1 0 ．4 4 X a 2 + 1 27 3 X 4 2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯( 5 ) 所以本试验中，四个因子对产量的影响顺序为：氮肥( ) ( 4 ) 播期( X 3 ) 品种( X ) 密度( x 2 ) 3 ．2 ．2 ．2 单因素效应分析 对原始回归方程( 2 ) 采用“降维法”，即固定其中( P ．1 ) 个因子的取值水平， 可导出另一个因子与产量的偏回归解析子模式( 这相当于在特定条件下所作的一组 单因子试验) ，一般情况下固定因子中值水平，得到各因子的实值方程 ①品种因子与产量的回归模型 Y = 1 9 0 5 0 + 1 0 ．1 3 X t - l ，7 0 X l ‘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 播期( x 3 ) 密度 ( X 2 ) 氮肥( ) ( 4 ) 3 ．3 ．2 ．2 单因素效应分析 对原始回归方程( 1 0 ) 采用“降维法”，即固定其中( P ．1 ) 个因子的取值水平， 可导出另一个因子与含油量的偏回归解析子模式( 这相当于在特定条件下所作的一 组单因子试验) ，一般情况下固定因子中值水平，得到各因子的实值方程。

①品种因子与含油量的回归模型 Y = 3 7 ．4 2 + 16 4 x 1 - 0 ．2 3 x l ‘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．( 1 4 ) 4 0 ．5r 4 0 ．3 9 ．5 苎 h 3 9 3 8 ．5 3 8 2345 图7 不同品种的含油量效应 F i 9 7 E f f e c to fC u l t i v a r so nO i lc o n t e n t 从图7 中可以看出，品种( X O 与含油量呈现不同的高度，说明不同品种其含油 量各不相同五个参试品种中中双6 号含油量最高，其次是9 9 0 1 ，然后依次是华双 3 号、华杂4 号，中油8 2 1 含油量最低 ②密度对不同品种含油量的子模型 中油8 2 1 ： Y 2 = 3 3 ．2 3 + 0 ．9 3 5 X 2 ．00 4 X 2 2 华杂4 号： Y 2 = 3 4 ．1 0 + 0 ．9 4 3 X 2 ．0 ．0 4 x 2 2 华中农业大学2 0 0 3曾永法硕士学位论文 9 9 0 l ： 中双6 号： 华双3 号： 4 l 4 0 ．5 4 0 孳3 9 ．5 3 9 3 8 ．5 3 8 Y 2 = 3 4 ．5 1 + 0 ．9 5 0 X 2 ．0 ．0 4 X 2 2 Y 2 = 3 4 ．4 6 + 0 ．9 5 7 X 2 ．0 ．0 4 X 2 2 Y 2 = 3 3 ．9 5 + 0 ．9 6 5 X 2 ．0 ．0 4 X 2 2 791 11 3 x ( 千株／6 5 6 ．7 m 2 ) 1 5 ——C u l t i V a r l —◆_ C u l t i v a t 2 —卜C u l t i v a t 3 —- ——- - ——C u l t i v a t 4 —扣C u l t i v a r 5 图8 密度对不同品种含油量的效应 F i g S E f f e c to f p l a n t i n gd e n s i t i e s o nd i f f e r e n tC u l t i v a r sO i lc o n t e n t 从图8 中可以看出，在其它因子水平为零的条件下，密度对五个参试品种的含 油量显曲线相关，都是随着密度的增加，含油量也随着增加，密度达到一定时含油 量达到最大值，密度再增加，含油量逐渐降低。

但不同品种达到最高含油量所要求 的密度是不一样的，中油8 2 1 为1 ．1 7 万株／6 6 6 ．7 m 2 ，华杂4 号为1 ．1 8 万株／6 6 6 ．7 m 2 ， 9 9 0 1 为1 ．1 9 万株／6 6 6 ，7 m 2 ，中双6 号为1 ．2 0 万株／6 6 6 ．7 m 2 ，华双3 号为1 ．2 1 万株 ／6 6 6 ．7 m 2 ，在生产中，应根据品种的特性，选择适宜的种植密度，同时还要考虑到 它与其它因素的相互作用 ③播期对不同品种含油量的子模型 中油8 2 1 ： Y 2 = 3 7 ．4 5 + 0 ．1 2 5 X 3 ．0 ．0 0 2 X 3 华杂4 号：Y 2 = 3 7 ．9 5 + 0 ．1 2 7 X 3 —0 ．0 0 2 X 3 2 9 9 0 1 ： Y 2 = 3 8 ．3 9 + 0 ．1 2 9 X 3 ．0 ．0 0 2 X 3 2 中双6 号： Y 2 = 3 8 ．3 7 + 0 ．1 3 0 X 3 - 0 ．0 0 2 X 3 2 华双3 号： Y 2 = 3 7 ．8 9 + 0 ．1 3 2 X 3 ．0 ．0 0 2 X 3 ‘ 从图9 中可以看出，在其它因子水平为零的条件下，播期对五个参试品种的含 油量显曲线相关，都是随着播期的推迟，含油量逐渐增加，播期达到一定时含油量 达到最大值，援期再推迟。

含浊量逐渐降低但不同品种达至H 最高含油量所要求的 播期是不一样的，中油8 2 1 为l O 月2 日，华杂4 号为1 0 月3 日，9 9 0 1 为1 0 月3 日，中双6 号为l o 月4 日，华双3 号为1 0 月4 日，在生产中，应根据品种的特性， 选择适宜的播种日期，同时还要考虑到它与其它因素的相互作用 油菜高产、优质裁培综合农艺措施的数学模型及优化方案 4 1 4 0 ．5 4 0 3 9 ．5 3 9 3 8 ．5 1 02 0 3 04 05 0 x ( d ) 图9 播期对不同品种含油量的效应 F i 9 9 E f f e c to f s o w i n gd a t e so nd i f f e r e n tC u l t i v a r sO i lc o n t e n t ④氮肥对不同品种含油量的子模型 中油8 2 1 ：Y 2 = 4 0 ．4 6 + 0 ．0 3 9 X 4 ．0 ．0 1 1 6 X 4 2 华杂4 号：Y 2 = 4 13 6 + 0 ．0 4 5 X 4 ．0 ．0 1 1 6 X 4 2 9 9 0 l ：。