龍粳31密度和田間肥料效應(yīng)分析

張超

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)與品種

試驗(yàn)于2011～2013年在黑龍江省農(nóng)墾建三江管理局青龍山農(nóng)場(chǎng)科技示范園區(qū)，前茬作物水稻，土壤類型為草甸白漿土，質(zhì)地粘重，供試土壤養(yǎng)分為：有機(jī)質(zhì)32.4g/kg；PH：5.3；堿解氮218.0PPM；有效磷19.2mg/kg；速效鉀219.7 mg/kg。

供試品種為龍粳31，來(lái)源于黑龍江省農(nóng)科院水稻研究所雜交育成。主莖11片葉，生育天數(shù)為130天左右，活動(dòng)積溫為2300℃左右，抗病、抗倒伏能力強(qiáng)，耐寒，外觀米質(zhì)佳，出米率高。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)采用“3414”方案設(shè)計(jì)，完全實(shí)施方案?！?414”方案設(shè)計(jì)吸收了回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，是農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥田間試驗(yàn)統(tǒng)一推薦的試驗(yàn)方法，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)方案。

2 結(jié)果與分析

2. 1 三因素肥料效應(yīng)模型分析

對(duì)龍粳31兩個(gè)密度不同肥料處理的產(chǎn)量進(jìn)行三元二次肥料效應(yīng)擬合，得出三元二次方程為：

M1：Y=423.9+15.45x1+5.6x2+6.62x

3-0.86x12-1.46x22-0.33x32+1.05x1x2+0.209x1x3+0.47x2x3

M2：Y=386.3+15.95x1+7.24x2+7.39x

3-0.79x12-1.04x22-0.35x32+0.71x1x2+0.08x1x3+0.115x2x3

模擬獲得的三元二次肥料函數(shù)符合報(bào)酬遞減律，可以按照邊際產(chǎn)量為零、邊際利潤(rùn)為零的原理，進(jìn)行最高產(chǎn)量施肥量和最佳產(chǎn)量施肥量的求解。其中，Y表示產(chǎn)量，x1表示氮肥，x2表示磷肥，x3表示鉀肥。其FM1=16.9>F0.05=0.0076，F(xiàn)M2=30.52>F0.05=0.0025，方差分析表明，兩密度的不同施肥處理對(duì)產(chǎn)量都有顯著的增產(chǎn)效果，水稻產(chǎn)量和氮磷鉀有顯著的回歸關(guān)系，可以采用模型進(jìn)行擬合。

對(duì)擬合得到的兩個(gè)三元二次方程進(jìn)行求解，可以計(jì)算出龍粳31兩種密度下的最高施肥量、最佳施肥量、最高產(chǎn)量和最佳產(chǎn)量，近幾年肥料和水稻的平均價(jià)格為：N（尿素）2.535元/kg、P（磷酸二胺）3.375元/kg、K（硫酸鉀）2.945元/kg、水稻價(jià)格為2.6元/kg。分別為：M1最高施肥量為：N（尿素）312kg/hm2，P（磷酸二胺）215.25 kg/hm2，K（硫酸鉀）405 kg/hm2，得出產(chǎn)量為10726.1 kg/hm2；最佳施肥量為： N（尿素）279.75kg/hm2，P（磷酸二胺）180.6 kg/hm2，K（硫酸鉀）341.85kg/hm2，最佳產(chǎn)量為10646.8 kg/hm2。

M2最高施肥量為：N（尿素）225kg/hm2，P（磷酸二胺）140.4 kg/hm2，K（硫酸鉀）205.7 kg/hm2，得出產(chǎn)量為8657.7 kg/hm2；最佳施肥量為： N（尿素）206.5kg/hm2，P（磷酸二胺）123.3kg/hm2，K（硫酸鉀）176.6kg/hm2，最佳產(chǎn)量為870.2 kg/hm2。

2. 2一元肥料模型擬合及線性加平臺(tái)

三元二次施肥模型擬合不但試驗(yàn)成功率較低，而且在成功的試驗(yàn)中推薦施肥量偏高，不但造成施肥的經(jīng)濟(jì)效益下降，同時(shí)極有可能引起環(huán)境問(wèn)題，三元二次模型擬合常常忽略了試驗(yàn)中得到的某些試驗(yàn)點(diǎn)不需要施肥或某一養(yǎng)分不需要施肥的信息，從以上兩個(gè)密度擬合的三元二次模型中可以看出，兩個(gè)密度下推薦的最高施肥量和最佳施肥量比常規(guī)優(yōu)化的施肥水平高許多，所以我們進(jìn)行一元肥料效應(yīng)模型擬合及線性加平臺(tái)模型。采用一元肥料效應(yīng)和線性加平臺(tái)模型計(jì)算“3414”試驗(yàn)推薦施肥量時(shí)，擬合成功率高，可以開(kāi)發(fā)三元二次模型不能利用的信息資源，結(jié)果更為全面合理。

2.3氮肥效應(yīng)模

在氮、磷、鉀三要素中，固定磷、鉀兩個(gè)因素為正常水平（2水平），氮素為“0、1、2、3”水平時(shí)，氮肥一元肥料效應(yīng)和線性加平臺(tái)如圖1、圖2，從圖中可以看出，龍粳31在兩種密度下，隨氮肥用量增加產(chǎn)量也增加，產(chǎn)量達(dá)到最高點(diǎn)后隨氮肥施用量的增加反而降低，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)氮肥使用越多，水稻產(chǎn)量越高，氮肥使用量達(dá)到水稻增產(chǎn)潛力最高點(diǎn)時(shí)，再繼續(xù)增加氮肥用量將促使龍粳31的產(chǎn)量降低。從表3可以看出，氮肥一元二次模型和線性加平臺(tái)模型最佳氮肥施肥量分別為M1：191.7kg/hm2、154.8 kg/hm2，M2：191.4 kg/hm2、135.75 kg/hm2，擬合的最佳產(chǎn)量為：M1：9572.6 kg/hm2、9646.3 kg/hm2，M2：8516.6 kg/hm2、8613.0 kg/hm2，一元二次模型和線性加平臺(tái)模型擬合的最優(yōu)施肥量和三元二次模型擬合的最優(yōu)施肥量相比較，線性加平臺(tái)<一元二次模型<三元二次模型，線性加平臺(tái)擬合的最優(yōu)施肥量較接近常規(guī)優(yōu)化施肥量，但在兩種密度下，一元二次模型擬合最優(yōu)施肥量的最高。

3 結(jié)論與討論

3.1 N、P、K三元素中，任一元素的缺失都將限制水稻對(duì)其他養(yǎng)分的吸收，從而降低水稻的產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)龍粳31兩種密度“3414”試驗(yàn)產(chǎn)量進(jìn)行三元二次回歸分析得出其最佳施肥量和最佳產(chǎn)量分別為：M1最佳施肥量為：N（尿素）279.75kg/hm2，P（磷酸二胺）180.6 kg/hm2，K（硫酸鉀）341.85kg/hm2，最佳產(chǎn)量為10646.8 kg/hm2。M2最佳施肥量為：N（尿素）206.5kg/hm2，P（磷酸二胺）123.3kg/hm2，K（硫酸鉀）176.6kg/hm2，最佳產(chǎn)量為870.2 kg/hm2。許多試驗(yàn)也證明，優(yōu)化氮、磷、鉀肥施用比例，能顯著提高水稻產(chǎn)量。

3.2 從氮、磷、鉀單因素?cái)M合一元二次模型和線性加平臺(tái)的肥效模型來(lái)看，表現(xiàn)出一定的一致性，即隨著肥料的增加產(chǎn)量也增加，肥料增加到產(chǎn)量潛力最高點(diǎn)時(shí)，再繼續(xù)增加肥料用量龍粳31產(chǎn)量降低，線性加平臺(tái)擬合的最佳施肥量較接近于常規(guī)施肥量，產(chǎn)量較高，經(jīng)濟(jì)效益最高。

（作者單位：156333 黑龍江省建三江管理局青龍山農(nóng)場(chǎng)）