孫建剛 鄧麗紅 戚六花 念蓮芬 高森 季壽堂

摘 要：通過二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)開展水稻“氮、磷、鉀”施肥指標(biāo)探索，建立施肥模型，失擬性檢驗(yàn)回歸方程擬合程度比較好，氮肥和鉀肥二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)，且達(dá)到極顯著和顯著水平，應(yīng)合理施用，多元決定系數(shù)說明配方施肥對水稻產(chǎn)量的影響大，多元相關(guān)系數(shù)表明施肥與水稻產(chǎn)量的多元相關(guān)達(dá)到極顯著水平。通過模型求出肥料最高產(chǎn)量施肥量，通過125個理論產(chǎn)量測算優(yōu)化方案，求出肥料的合理使用范圍。

關(guān)鍵詞：水稻配方；施肥指標(biāo)

陸良縣是云南省第一大壩子，水稻種植面積17萬畝左右，水稻生產(chǎn)在糧食生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，按當(dāng)?shù)厥┯糜袡C(jī)肥的習(xí)慣為基礎(chǔ)的前提下，實(shí)施試驗(yàn)，建立數(shù)學(xué)模型，測算氮磷鉀的合理用量范圍，從量化角度指導(dǎo)施肥，為陸良縣壩區(qū)水稻大面積增產(chǎn)和節(jié)本增效服務(wù)。

一、材料與方法

試驗(yàn)設(shè)在中樞鎮(zhèn)閻方橋村委會潘家臺子村，雞糞土田，地下水位適中，土壤肥力較高，保肥能力強(qiáng)，供肥性能穩(wěn)定，是水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田。前作為小春蠶豆，水稻品種楚粳28，密度27萬叢/公頃，試驗(yàn)所用化學(xué)肥料為：氮肥為沾化尿素，含N46%，磷肥為陸良普鈣，含P2O516%，鉀肥為硫酸鉀含K2O 50%，所用有機(jī)肥以當(dāng)?shù)亓?xí)慣27噸/公頃一次性基施，泡田后拖拉機(jī)旋耕整田，田塊整平后，設(shè)定試驗(yàn)小區(qū)，各小區(qū)用田泥打埂，用塑料薄膜護(hù)埂，試驗(yàn)小區(qū)預(yù)留進(jìn)水溝和排水溝，小區(qū)單灌單排，防止試驗(yàn)小區(qū)間肥水互串，試驗(yàn)小區(qū)外的區(qū)域和試驗(yàn)小區(qū)間肥水互串，5月8日栽秧，10月8日收獲。

試驗(yàn)采用三因素五水平二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，采用完全實(shí)施，以我縣壩區(qū)水稻施肥情況確定氮、磷、鉀的零水平，以及上下限，各因子編碼及水平見表1.

二、結(jié)果分析

1.產(chǎn)量函數(shù)模型的建立

試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果見表2 。用三因素二次正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣， 以X1、X2、X3 代表N、P2O5、K2O量的決策變量， 水稻產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)， 求出試驗(yàn)產(chǎn)量的回歸方程：

回歸方程

Y=10277.57+372.5481X1+63.46713X2+162.947X3+188.8313X1X2+66.84375X1X3—108.581X2X3-294.12X12-118.241X22-210.225 X32

2.失擬性和顯著性測驗(yàn)

為了測驗(yàn)回歸方程的有效性，應(yīng)對回歸方程進(jìn)行失擬性和顯著性測F1=0.529<3.69，說明該回歸方程擬合程度好。F2 =5.95﹥4.19、F2 達(dá)到顯著水平，上述回歸方程真實(shí)反映了氮、磷、鉀的不同配方施肥對水稻產(chǎn)量的影響，在F2 達(dá)到顯著水平的條件下，可進(jìn)一步對各項(xiàng)變異來源進(jìn)行顯著性測驗(yàn)，一次項(xiàng)只有X1達(dá)到極顯著水平，互作項(xiàng)均未達(dá)到顯著水平，二次項(xiàng)X12達(dá)到極顯著水平、X32達(dá)到顯著水平。本次試驗(yàn)經(jīng)過計(jì)算該回歸方程的多元決定系數(shù)R2= 0.8047說明不同氮磷鉀配方施肥對小麥產(chǎn)量的影響達(dá)80.5%，多元相關(guān)系數(shù)R=0.8971﹥R0.01=0.665可知試驗(yàn)的三個因素與水稻產(chǎn)量的多元相關(guān)達(dá)到極顯著水平，試驗(yàn)方差分析詳見表3

3.模型的解析與尋優(yōu)

（1）最高產(chǎn)量施肥量。通過回歸方程求導(dǎo)，得到三個三元一次方程，解三元一次方程得到氮、磷、鉀的施肥量，是目標(biāo)產(chǎn)量Y最大值也是最高產(chǎn)量施肥量，Ymax=10508.58kg/hm2 ， 施肥組合方案X1 =0.953， X2=0.888，X3=0.3098，即N 為277.987 kg/hm2 ， P2O5為197.508 kg/hm2 ， K2O 為118.8137 kg/hm2。

（2）單因素效應(yīng)分析。單因素效應(yīng)分析。數(shù)學(xué)模型中直接比較其絕對值的大小可知，一次項(xiàng)系數(shù)均為正數(shù)，372.5481>162.947>63.4671 ，即說明增產(chǎn)作用氮肥>鉀肥>磷肥。氮肥的增產(chǎn)作用最大，對產(chǎn)量結(jié)果影響最大，由于氮肥、磷肥、鉀肥的二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，過量施肥都會造成減產(chǎn)，其中氮肥的二次項(xiàng)系數(shù)方差分析時達(dá)到極顯著水平，鉀肥的達(dá)到顯著水平，在生產(chǎn)中更應(yīng)注意合理施用，尤其是氮肥的施用。

（3）施肥方案的模擬尋優(yōu)。利用所建立的肥料與產(chǎn)量關(guān)系的二元回歸模型可以看成是產(chǎn)量為指標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)，能通過求極值的數(shù)學(xué)方法求出其極值，但在生產(chǎn)實(shí)際中，情況往往是復(fù)雜的，數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解不一定是生產(chǎn)實(shí)際的最優(yōu)技術(shù)方案，在一定生產(chǎn)和生態(tài)條件下，通過模型求出肥料的合理使用范圍，以水稻高產(chǎn)指標(biāo)為10050 kg/ hm2，根據(jù) 125理論產(chǎn)量測算優(yōu)化方案。

由上表可知：單產(chǎn)在10050 kg/ hm2以上N編碼值1～1.682之間取值頻率最大，P2O5，K2O編碼值在0～1頻率最大，即應(yīng)每公頃施N296.4～330.0千克，畝施純P2O5150～203.55千克，純K2O千克105～149.55千克，進(jìn)一步求有95%的把握要想獲得單產(chǎn)在10050 kg/ hm2以上優(yōu)化施肥方案為：每公頃施N258.77～296.85千克，純P2O5163.5～203.85千克，純K2O109.5～139.2千克。

三、結(jié)語

運(yùn)用回歸設(shè)計(jì)的理論與方法， 試驗(yàn)規(guī)模小、信息量大，建立了水稻產(chǎn)量和施肥量的數(shù)學(xué)模型。通過分析， 摸清了氮、磷、鉀肥對水稻產(chǎn)量的影響，進(jìn)一步求出最高產(chǎn)量施肥量和想獲得單產(chǎn)在10050 kg/ hm2以上優(yōu)化施肥方案。

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