融安县超级稻氮、磷、钾肥料效应模型研究.doc

2011年24卷增刊1期 西 南 农 业 学 报 Vol.24 No.S1 Southwest China Journal of Agricultural Sciences 57 文章编号：1001-4829（2011）S1-0057-04融安县超级稻氮、磷、钾肥料效应模型研究彭恩明 黄福兰 谭定贤 韦庆先 谢飞球 （融安县土壤肥料工作站 广西融安 545400）摘 要：为了获得超级稻平衡施肥方案，2008和2010年进行了融安县生态条件下超级稻氮、磷、钾肥料效应模型研究。2年多点试验结果表明，融安县超级稻产量主要受氮肥施用量的影响，磷肥和钾肥有一定的增产作用，氮、磷、钾合理配施能显著提高超级稻的产量和经济效益。利用试验结果建立当地超级稻氮、磷、钾肥料效应回归模型为:y=5518.60+19.67N+10.39P+7.38K-0.06N2-0.16P2-0.03K2+0.06NP+0.02NK+0.03PK；该模型的最佳经济产量施肥量为N229.23kg/hm2、P2O583.34kg/hm2、K2O179.81kg/hm2，最佳产量9476.49kg/hm2。利用该模型进行模拟寻优，得到产量大于8310.5kg/hm2的施肥方案为：N225.93271.97kg/hm2、P2O561.73128.27kg/hm2、K2O154.49297.09kg/hm2，N：P2O5：K2O=1：0.270.47: 0.681.09。关键词：超级稻；氮磷钾；施肥模型；推荐用量；融安中图分类号：S511.062 文献标识码 ：A 超级稻是2005年我国农业部启动示范推广的水稻品种。与杂交稻相比，超级稻具有较大的增产潜力，近几年种植面积迅速扩大1。为了充分发挥超级稻的增产潜力，指导农民科学施肥，融安县土壤肥料工作站在广西区和柳州市土肥站的指导下，于2008和2010年分别进行了融安县生态条件下超级稻氮、磷、钾肥料效应模型试验研究，结果报道如下。1 材料与方法1.1 试验区概况试验分别在融安县超级稻主产区板榄、长安、浮石、大良镇进行。试验区年均降水量为12501927 mm，年均蒸发量1511.62587.0mm，10积温587.06069.8，年均日照时数1080.01416.3h，无霜期289300d。试验时间、地点及供试土壤基本情况见表1。表1 供试土壤基本情况试验代号试验地点试验时间土攘种类种植制度有机质 全氮 有效磷 速效钾pH（g/kg） （g/kg） （mg/kg） （mg/kg）RASR-01大良镇和南村2008/3/30/2008/8/12石灰性田稻-稻-油菜56.470.742.565.487.70RASR-02板榄镇板榄村2008/4/122008/8/20潴育沙泥田稻46.082.8131.65137.515.00RASR-03大良镇和南村2010/4/32010/8/12潴育沙泥田稻-稻45.512.5318.3025.627.64RASR-04长安镇大乐村2010/3/262010/8/7潴育沙泥田稻-稻19.3671.228.4071.185.83RASR-05浮石镇长龙村2010/3/202010/8/2沙泥肉田稻-稻38.822.267.3039.545.05RASR-06浮石镇浮石村2010/3/282010/8/9洪积潴育黄泥田稻-稻29.201.727.8030.675.90RASR融安县-39.291.8719.3361.576.191.2 试验材料供试超级稻品种 ：2008年为中浙优1号，2010年为新两优6380。供试肥料：氮肥为广西柳州尿素，含N46%；磷肥为广西鹿寨钙镁磷肥，含P2O517%；钾肥为加拿大氯化钾，含K2O60%。1.3 试验设计采用“3414”二次回归D-最优设计，设氮、磷、钾3个因素，0、1、2、3四个水平，共14个处理（表2）。RASR 收稿日期：2010-12-11作者简介：彭恩明（1965-），男，广西融安人，农艺师，主要 从事农业技术推广工作。-01号试验设3次重复，RASR-0206号试验不设重复，随机区组排列，小区面积约20.00m2(6.00m3.33m)。小区间筑坭埂并用薄膜包裹，排灌分离，试验区四周设宽12m的保护行。栽培密度：2008年为12.4万蔸/hm2，株行距33.33cm24.00cm ；2010年为 21.6万蔸/hm2，株行距27.00cm16.00cm，每蔸插2苗。肥料运筹：磷肥全部基施；RASR-01、RASR-02号试验氮肥按基肥30%、蘖肥40%、穗肥20%、粒肥10%施用，钾肥按基、蘖肥各占50%施用；RASR-0306号试验氮肥按基肥45%、蘖肥40%、穗肥15%施用，钾肥按基肥40%、蘖肥30%、穗肥30%施用。插前施基肥，插后57d追施分蘖肥，进入幼穗分化13d内追施穗肥，处理6齐穗期追施粒肥。58 西 南 农 业 学 报 24卷 表2 氮、磷、钾肥料施用方案处理组合肥料养分用量/kg/hm2肥料实物用量/kg/小区RASR-01RASR-0206RASR-01RASR-0206NP2O5K2ONP2O5K2O氮肥磷肥钾肥氮肥磷肥钾肥1N0P0K0000000000002N0P2K20120270090001.410.901.060.73N1P2K2120120270105901050.521.410.90.461.060.74N2P0K2240027021002101.0400.90.9200.75N2P1K224060270210452101.040.710.90.920.530.76N2P2K2240120270210902101.041.410.90.921.060.77N2P3K22401802702101352101.042.120.90.921.590.78N2P2K024012002109001.041.4100.921.0609N2P2K1240120135210902101.041.410.450.921.060.3510N2P2K3240120405210902101.041.411.350.921.061.0511N3P2K2360120270315903151.571.410.91.381.060.712N1P1K212060 270105452100.520.710.90.460.530.713N1P2K1120120135105901050.521.410.450.461.060.3514N2P1K124060135210451051.040.710.450.920.530.351.4 调查项目及数据处理 收获期收获各处理超级稻产量，计算产值、成本、利润及投入产出比；利用Excel软件对产量和施肥量进行模型拟合和预测。2 结果与分析2.1 不同施肥处理对超级稻产量及经济效益的影响由表3可知，施肥处理超级稻产量变幅在58959637kg/hm2之间，利润变幅在997316114元/hm2之间，比不施肥处理增产3834125kg/hm2，增效-13515090元/hm2，产量和效益增幅分别为6.9574.84%和-12.2646.17%，其中处理6的产量和经济效益最高，但产投比排在第9位；处理2的产量最低，表现出增产减收的效应；各种施肥处理平均施肥量为N165.9kg/hm2、P2O575.9 kg/hm2、K2O174.4 kg/hm2，平均肥料成本为2080元/hm2，平均产量为8491 kg/hm2，平均利润为14902元/hm2， 比最佳施肥处理6减产1146 kg/hm2，减收1212元/hm2，减幅分别为13.5%和8.1%，比不施肥增产2984 kg/hm2，增收3878元/hm2，增幅分别为54.14%和35.18%。说明融安县超级稻产量主要受氮肥施用量的影响，磷、钾肥具有一定的增产作用，氮、磷、钾合理配施能显著提高超级稻的产量和经济效益。对各试点产量的方差分析结果表明，不同地点间存在极显著差异（F=3.99F0.01=3.32），说明试验地点的选择符合高中低肥力的要求；不同施肥处理间的差异也达到极显著水平（F=54.74F0.01=2.34），说明不同施肥处理对超级稻的效应明显，可以进一步进行回归建模分析。表3 不同地点、不同施肥处理超级稻产量和经济效益分析处理产量（ Kg/hm2）较处理1 产值 成本 利润（Kg/hm2） （元/ hm2） （元/ hm2） （元/ hm2）产投比SR-01SR-02SR-03SR-04SR-05SR-06平均16633609968514400496541255512-11024-11024-2685763487301490153514613589538311790211796735.57383008066900079018100750081452633162892639136506.17495518633845073508351780081052593162102483137276.535953088851020087509540798091483636182952822154736.486976793001090195519825848096374125192753161161146.10793189335960096509180774091373625182743500147745.22892166675810084007800731379172405158351722141139.209968481501000192519101806390423530180832442156417.411093679500970193208670828891413629182823881144014.7111985088161020089259150896093173805186343683149515.061284857988910178508201806382812769165622300142627.201386837610890080857830766181282616162571920143378.471496978250985188808651830089393427178772103157748.502.2 氮、磷、钾3因素肥料效应模型拟合与预测对各试验处理产量与施肥量采用三元二次肥料效应模型进行回归及方差分析，分别拟合6个试验的超级稻产量与氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)3因素肥料效应回归模型及肥料用量与产量平均值的综合模型，结果见表4。由表4可以看出，6个回归模型均达到S1期 彭恩明：融安县超级稻氮、磷、钾肥料效应模型研究 59 显著（R20.95，P0.05)或极显著（R20.99，P0.01）水平，说明产量与氮、磷、钾肥施用量之间具有高度的相关性和显著的回归关系。对各回归模型进行极值与典型性分析，结果表明，RASR-01和RASR-02试验的回归模型为非典型式，不适宜作为推荐施肥的参考；RASR-0306试验的回归模型和综合模型为典型式，可以用来进行产量与施肥量预测。根据边际效应原理，利用适宜作为推荐施肥的回归模型，通过边际产量导数法分别求得各模型的最高产量施肥量和最佳经济产量施肥量，结果如表5。表4 融安县超级稻氮、磷、钾肥料与产量效应数学模型及相关检验结果试验代号三元二次肥料效应函数模型R2标准误差FPRASR-01y=6643.89+16.74x1+11.67x2-0.22x3-0.03x12-0.12x22-0.01x32+0.02x12+0.0008x13+0.04x230.9858225.138530.950.0024RASR-02y=6095.81+17.38 x1-10.11x2+3.80x3-0.05x12+0.0005x22-0.024x32-0.0001x12+0.03x13+0.07x230.9951139.277585.580.0003RASR-03y=6819.88+16.61x1+14.37x2+9.12x3-0.05x12-0.29x22-0.06x32+0.0612x12+0.02x13+0.10x230.9714382.669315.080.0095RASR-04y=4422.37+32.58x1+12.09x2+3.34x3-0.09x12-0.17x22-0.03 x32+0.07x12+0.01x13+0.06x230.9967165.5756136.270.0001RASR-05y=4923.85+21.87x1+5.74x2+15.57x3-0.07x12-0.14x22-0.05x32+0.10x12+0.02x13-0.01x230.9869294.599633.420.0021RASR-06y=4196.61+15.90x1+26.04x2+13.933-0.06x12-0.23x22-0.03x32+0.10x12+0.03x13-0.07x230.9625485.676711.400.0159综合y=5518.60+19.67x1+10.39 x2+7.38x3-0.06x1-0.16x22-0.03x32+0.06x12+0.02x13+0.03x230.9972116.9463159.580.0001表5 融安县超级稻氮、磷、钾肥料效应模型产量及施肥量预测结果（kg/hm2）试验代号最高产量施肥量最佳经济产量施肥量预测产量取值范围N(x1)P2O5(x2)K2O(x3)产量(y)N(x1)P2O5(x2)K2O(x3)产量(y)RASR-03258.2287.21210.8010552.03216.8569.91163.2010419.176819.9Y10552.0RASR-04253.21136.90272.509830.77223.45105.75177.649627.994422.4Y9830.8RASR-05259.00106.60200.499622.58223.6684.96168.289510.654923.9Y9622.6RASR-06261.2875.57234.418889.74224.9469.16186.898777.854196.6Y8889.7综合270.98106.43245.089641.48229.2383.34179.819476.495518.6Y9641.52.3 氮、磷、钾单因素肥料效应模型拟合与预测RASR-01、RASR-02的三元二次函数方程属非典型式，不适宜作为推荐施肥模型，可以通过一元二次模型挖掘其可利用的信息。分别提取RASR-01、RASR-02试验中其他2个因子在2水平的特定处理，按照y= axi2+bxi+c(i=1、2、3)模型分别进行函数拟合，分别得到2个试验的产量与氮、磷、钾单因子二次回归模型，结果见表6。由表6可以看出，2个试验的N、P、K3因子均能成功拟合二次项系数a0的一元二次效应方程，各因子与产量的相关关系均达到95%以上的显著水平，用这些一元二次方程描述当地最佳PK、NK、NP肥施用量下的氮、磷、钾肥料效应是恰当的，通过边际产量导数法求取最高产量施肥量和最佳经济产量施肥量。表7 一元二次回归模型拟合结果试验代号 因素 处理一元二次模型R2最高产量施肥量/kg/hm2最佳经济产量施肥量/kg/hm2N P2O5 K2O 产量N P2O5 K2O 产量 N 2、3、6、10Y=6786.15+17.20N-0.0236N20.9836364.5 120 270 9921318.4 120 270 9871RASR-01 P 4、5、6、7Y=8072.55+30.94P-0.1343P20.9911240 115.1 270 9854240 104.6 270 9839K 8、9、6、10Y=9211.12+5.21K-0.0119K20.9977240 219.1 270 9783240 107.2 270 9634 N 2、3、6、10Y=6286.30+23.96N-0.0499N20.9848239.9 90 210 9159218.1 90 210 9135RASR-02 P 4、5、6、7Y=8605.85+9.22P-0.0268P20.9572210 172.1 210 9399210 119.3 210 9325K 8、9、6、10Y=6643.75+18.27K-0.0289K20.9961210 90 316.0 9531210 90 269.9 94702.4 施肥方案的模拟寻优为了充分获得对施肥决策有价值的信息，利用拟合程度最好的综合模型做田间仿真试验，在0、1、2、3四个水平中，N以107.5kg/hm2，P2O5以47.5kg/hm2，K2O以110kg/hm2为间隔，3因子4水平64个组合中，由各试验处理平均产量的自变量取值频率分布及统计结果（表7）得出产量大于8310.5kg/hm2的施肥方案为：N225.93271.97kg/hm2、P2O561.73128.27kg/hm2K2O154.49297.09 kg/hm2，N：P2O5：K2O=1：0.270.47：0.681.09。60 西 南 农 业 学 报 24卷表7 产量大于8310.5kg/hm2处理中xi取值频率分布及统计分析变量水平x1X2X3次数 频率次数 频率次数 频率0000000120.1160.3250.26290.4770.3780.42380.4260.3260.32合计191191191平均2.32 -2.00 -2.05 -标准误差0.1019 0.3333 0.308595%置信区间2.10 2.53 1.30 2.70 1.40 2.70施肥方