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膜上灌玉米水肥耦合模型及优化组合 方案研究 田军仓 教授 韩丙芳 讲师 宁夏大学 S 2003年11月6日 北京 汇报内容 l引言 l材料与方法 l结果分析 l结论 1 引言 1.1 国外报道 1.2 国内研究 2 材料与方法 2.1 试验点基本情况 本试验点位于宁夏引黄灌区吴忠市利通区马 莲渠乡柴桥村，北纬3759东径10611，海 拔高度1127.8m。试验田为中壤土，土壤全盐含 量为11.8g/Kg，速效N为58 mg/Kg，速效P为 13.4mg/Kg，速效K为150 mg/Kg，全N为0.2 g/kg，全P为0.7479g/kg，全K为17.11 g/kg，有 机质为17.6 g/kg，PH值为8.34。土壤容重为 1.38g/cm3，土壤田间持水率为23%。2003年4月 下旬9月，全生育期降雨为145.9mm，平均气 温19.6。 2 材料与方法 2.2 试验设计 试验采用三因素二次回归通用旋转组合设计 方法，研究单种玉米小畦膜上灌条件下，不同 灌水量、施氮量、施磷量对玉米生长发育、生 理及产量的影响，提出不同产量下的水、氮磷 优化组合方案。 2 材料与方法 表1 试验因素水平编码表 2 材料与方法 2.3 试验实施与产量结果 试验处理在田间随机排列，各处理采用小畦 膜上灌，小畦长16.5m，净宽1.70m，畦埂 0.55m(防测渗)，面积为37m2。本试验田玉米品 种为登海3号，于2003年4月24日播种、4月25日 覆膜、5月4日放苗、5月22日间苗、6月8日拔节 、7月8日抽雄、7月20日灌浆、9月17日成熟。 于6月9日按照设计方案施肥，6月10日、7月12 日、9月5日按照设计方案采用梯形量水堰量水 入畦灌水。 2 材料与方法 2.3 试验实施与产量结果 观测项目有：灌水定额、土壤含水率、作物 生育性状、产量等。 对本试验，各处理的产量见表2中第（12） 列。 2 材料与方法 表2 三因素二次通用旋转组合设计结构矩阵(x)与试验产量 3 结果与分析 3.1 膜上灌玉米水肥耦合模型的建立与检验 3.1.1 膜上灌玉米水肥耦合模型的建立 膜上灌玉米水肥耦合模型采用二次回归旋转 模型表示，根据表2产量结果，编制程序上机计 算，求得膜上灌玉米水肥耦合模型为： 3 结果与分析 3.1 膜上灌玉米水肥耦合模型的建立与检验 3.1.2 膜上灌玉米水肥耦合模型的检验 经对回归方程进行显著性检验而得： l因素与产量的复相关系数R=0.85，说明用水肥耦合 回归模型进行产量预报，具有较高的可靠性。 l常数项和一次项中的灌溉定额x1对产量的影响极显 著（*）；二次项中的灌溉定额x12和纯磷量 x32对产 量影响显著（*）；灌溉定额与纯氮的交互项x1x2对产 量影响较显著（*），其余系数均不显著，于是方程可 简化为：y=756.2+53.3x1+27.2x1x2-30.9x12-30.8x32 l由此看出，水的一次项和二次项、磷的二次项以及 水和氮的交互作用对玉米产量反应敏感。 3 结果与分析 3.2 膜上灌玉米水肥耦合模型分析 3.2.1 主因素效应 l综合考虑偏回归系数及t检验的结果，可得出试验中 各因素对产量影响的顺序为灌溉水定额（x1）施磷量 （x3）施氮量（x2）。 3.2.2 单因素效应 l将回归模型中的水、氮、磷三因子中的两个固定在 零水平，求得单因素对产量的回归子模型如下： l灌水量：y1=756.2+53.3x1-30.9x12 l施氮量：y2=756.2+7.3x2-12.9x22 l施磷量：y3=756.2+18.7x3-30.8x32 3 结果与分析 3 结果与分析 3 结果与分析 3 结果与分析 3 结果与分析 3.2.3 因素间的交互作用 由回归方程交互项的系数t检验结果可知，灌 水量和施氮量的交互作用达到较显著水平，将 x3固定在零水平，得下列水氮交互方程： y1，2=756.2+53.3x1+7.3x2+27.2x1x2-30.9x12-12.9 x22 3 结果与分析 3 结果与分析 3.2.4 最优组合方案 根据已建立的膜上灌玉米水肥耦合优化数学模 型，编制程序，在-1.682+1.682之间取7个水平 （-1.682，-1，-0.5，0，+0.5，+1，+1.682）， 上机进行不同目标下的最优组合方案模拟。通 过模拟求得326个组合方案，其中 800900kg/667m2的有13个组合； 700800kg/667m2的有131个组合； 600700kg/667m2的有126个组合； 500600kg/667m2的有56个组合； 400500kg/667m2的有14个组合。 3 结果与分析 3 结果与分析 4 结论 l建立的膜上灌玉米水肥耦合回归模型经检验达到了显著水平 ，可用于预报和指导生产。 l在本试验条件下，各因素影响膜上灌玉米产量的顺序为灌水 量施磷量施氮量。 l在各因素交互作用下，灌水量与施氮量的交互作用较显著， 而且高水配以高氮或低水配以低氮，膜上灌玉米增产作用明显 。 l膜上灌玉米不同产量水平下的因素最佳组合方案为：产量 500600 Kg/667m2，灌溉定额91.93132.24m3/667m2，施氮量 9.9515.58Kg/667m2，施磷量4.817.38Kg/667m2。产量 600700 Kg/667m2，灌溉定额138.09177.10m3/667m2，施氮量 9.0614.76Kg/667m2，施磷量4.375.24Kg/667m2。产量 700800 Kg/667m2，灌溉定额172.29199.73 m3/667m2，施氮量 12.7917.13 Kg/667m2，施磷量5.637.28Kg/667m2。产量 800900 Kg/667m2，灌溉定额214.95228.39m3/667m2，施氮量 21.623.29Kg/667m2，施磷量7.168.27Kg/667m2。 膜上灌玉米节水灌溉制度与氮磷比最 优配方研究 田军仓 教授 韩丙芳 讲师 宁夏大学 S 2003年11月6日 北京 汇报内容 l引言 l材料与方法 l结果分析 l结论 1 引言 1.1 国外报道 1.2 国内研究 2 材料与方法 2.1 试验点基本情况 本试验点位于宁夏引黄灌区吴忠市利通区马 莲渠乡柴桥村，北纬3759东径10611，海 拔高度1127.8m。试验田为中壤土，土壤全盐含 量为11.8g/Kg，速效N为58 mg/Kg，速效P为 13.4mg/Kg，速效K为150 mg/Kg，全N为0.2 g/kg，全P为0.7479g/kg，全K为17.11 g/kg，有 机质为17.6 g/kg，PH值为8.34。土壤容重为 1.38g/cm3，土壤田间持水率为23%。2003年4月 下旬9月，全生育期降雨为145.9mm，平均气 温19.6。 2 材料与方法 2.2 试验设计 l试验的目的是在一定的肥力和其它农业技术 措施条件下，探求一定水文年份膜上灌玉米不 同灌水次数，灌水定额与氮磷比三个因素的最 优配方，为大面积推广提供依据。 l试验采用正交试验方法。根据当地实际情况 ，选择灌水次数、灌水定额、氮磷比三因素。 2 材料与方法 2 材料与方法 2.3 试验实施与产量结果 试验处理在田间随机排列，各处理采用小畦 膜上灌，小畦长16.5m，净宽1.70m，畦埂 0.55m(防测渗)，面积为37m2。本试验田玉米品 种为登海3号，于2003年4月24日播种、4月25日 覆膜、5月4日放苗、5月22日间苗、6月8日拔节 、7月8日抽雄、7月20日灌浆、9月17日成熟。 于6月9日按照设计方案施肥，6月10日、7月12 日、9月5日按照设计方案采用梯形量水堰量水 入畦灌水。 3 结果与分析 3.1影响膜上灌玉米产量的主要因素 根据报差分析，RB=117.1RA=78.3 N/P=18.79所