江漢平原主要中稻品種施肥模型的研究及應用

摘要：通過“３４１４”肥料試驗，模擬預測了幾個中稻品種的施肥量與產量之間的關系。結果表明，中九優２８８、揚兩優６號、豐兩優２號、豐兩優香１號等品種產量的模擬預測與實際相符合。并在此基礎上，提出了公安縣中稻產區的稻田土壤養分豐缺指標與氮、磷、鉀施用量的修正值。

關鍵詞：中稻；施肥量；產量；模型

中圖分類號：Ｓ５１１．３＋２．０６２ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）24－5067-05

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｍａｉｎ Medium Ｒｉｃｅ Ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｉｎ Ｊｉａｎｇｈａｎ Ｐｌａｉｎ

ａｎｄ Iｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ＴＯＮＧ Ｊｕｎ１，ＷＵ Ｊｉａ－ｑｉｏｎｇ２，ＧＡＮ Ｘｉ３，ＦＵ Ｊｉａ－ａｎ２，ＸＵ Ｓｈｕｎ－fa２，ＹＡＮＧ Ｌｉ４

（１． Ｗｏｒｋ Sｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ Pｒｏｖｉｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｑｉａｎｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｂｕｒｅａｕ， Ｑｉａｎｊｉａｎｇ ４３３１００， Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ； ３． Ｇｏｎｇａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｂｕｒｅａｕ， Ｇｏｎｇａｎ ４３４３００， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ； ４． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ， Ｈｕｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｏｓｅ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｄｉｕｍ ｒｉｃｅ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ “３４１４” ｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇ ｔｅｓｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｙｉｅｌｄ ｏｆ Ｚｈｏｎｇｊｉｕｙｏｕ ２８８， Ｙａｎｇｌｉａｎｇｙｏｕ ６ ａｎｄ Ｆｅｎｇｌｉａｎｇｙｏｕｘｉａｎｇ １ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｙｉｅｌｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ａｎｄ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｍｅｄｉｕｍ ｐａｄｄｙ ａｒｅａ ｉｎ Ｇｏｎｇａｎ ｃｏｕｎｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ Ｎ， Ｐ， Ｋ ｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇ ｄｏｓｅ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒｉｃｅ； ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ； ｙｉｅｌｄ； ｍｏｄｅｌ

“３４１４”肥料試驗是以氮、磷、鉀３個元素，每個元素分４個施用梯度，共１４個處理的無重復不完全大田試驗設計［１］。通過田間試驗，掌握各個施肥單元不同作物優化施肥數量，基肥、追肥分配比例，施肥時期和施肥方法；篩選、驗證土壤養分測試方法，建立合理施肥指標體系，校正或確定土壤養分豐缺指標和肥料養分施用指標，不同作物養分吸收量和肥料養分利用率等基本參數，構建作物施肥模型，確定肥料養分合理施用量推薦方法等［２，３］，試驗的目的是在試驗的基礎上，提出氮、磷、鉀肥的適宜用量和比例及相應的施肥技術［４］，從而提高肥料養分利用率，進而提高農產品產量、品質和生產效益。２００８年在公安縣安排進行了“３４１４”田間肥料效應試驗，提出了公安縣中稻產區的稻田豐缺指標與氮、磷、鉀施用量的修正值。

１ 材料與方法

１．１ 試驗材料

試驗在江漢平原腹地的湖北省公安縣選擇有代表性的５個農戶田塊進行。５個試驗點位于Ｅ１１１°５９′－１１２°２０′、Ｎ２９°４３′－２９°５８′，海拔３６ ｍ。各田塊在試驗前采集土壤農化樣，按土壤常規測試方法［５］進行分析。試驗材料具體情況見表１。

１．２ 試驗方法

試驗全部按肥料“３４１４”試驗方案設計。涉及的氮、磷、鉀三因素中，各因素均設計成０、１、２、３共４個水平。其中２水平為中心項，０水平為不施肥，１水平為２水平的１／２，３水平為２水平的３／２。其中２水平（中心項），依據田塊試驗前的土壤農化樣測試值，并考慮區域內相關調查結果、歷史成果資料和區域內土壤養分豐缺指標及作物肥料養分施用指標而確定。

各試驗均為１４個處理，下標“０、１、２、３”表示施肥量的水平。試驗１和試驗２小區面積分別為１８和２４ ｍ２，其余試驗均為２０ ｍ２，不設重復，小區隨機區組排列。各小區間均筑土埂加蓋塑料薄膜隔離，田間單設排灌溝，各小區實行單灌單排，四周設保護行。磷、鉀養分分別采用１２％的過磷酸鈣和６０％的氯化鉀，移栽時一次性基施，氮養分采用４６％的尿素，７０％基施，３０％分蘗期追施。各試驗施用養分量見表２。各試驗均采用溫室育秧直播方式，其他田間操作管理如整地、栽培、灌溉、有害生物防治等均按當地習慣一致進行。

２ 結果與分析

２．１ 三元二次效應方程擬合與預測

在中稻成熟后收獲實打，產量見表３。對表３數據采用三元二次回歸模型y＝ｂ０＋ｂ１Ｎ＋ｂ２Ｐ＋ｂ３Ｋ＋ｂ４Ｎ２＋ｂ５Ｐ２＋ｂ６Ｋ２＋ｂ７ＮＰ＋ｂ８ＮＫ＋ｂ９ＰＫ進行回歸分析［６］，分別擬合得出各中稻試驗的產量（y）與Ｎ（純Ｎ）、Ｐ（Ｐ２Ｏ５）、Ｋ（Ｋ２Ｏ）養分施用量的三元二次效應方程如表４。

對所擬合的產量與施肥量三元二次效應方程的相關性進行分析，結果表明，除Ｅ４試驗的決定系數（Ｒ2）較低（０．７７７ ２）外，其他各試驗的決定系數（Ｒ2）都較高，達到了０．９以上，Ｅ１、Ｅ３和Ｅ５試驗擬合的三元二次效應方程的相關性還達到了極顯著水平，決定系數（Ｒ2）分別為０．９７４ ７、０．９９１ １和０．９７１ ７。

依據擬合得出的三元二次效應方程，按最大邊際效應求取偏導函數［７］。最高施肥量及最佳施肥量分別按方程組（１）和方程組（２）求取，繼而預測最高產量和最佳產量，結果見表５。

方程組（１）

ｂ１＋２ｂ４Ｎ＋ｂ７Ｐ＋ｂ8Ｋ＝０ｂ2＋２ｂ5Ｎ＋ｂ７Ｐ＋ｂ9Ｋ＝０ｂ3＋２ｂ6Ｎ＋ｂ8Ｐ＋ｂ9Ｋ＝０

方程組（２）

b１＋２b４Ｎ＋b７Ｐ＋b８Ｋ＝ＰＮ ／ Ｐｙb2＋２b5Ｎ＋b７Ｐ＋b9Ｋ＝ＰP ／ Ｐｙb3＋２b6Ｎ＋b8Ｐ＋b9Ｋ＝ＰK ／ Ｐｙ

通過三元二次效應方程擬合，擬合的水稻產量與實際產量能符合較好，實際產量落在擬合的產量范圍之內，但目標產量的范圍較寬，雖然二者之間能進行互相擬合與驗證，但在實際生產中仍需考慮到具體的田塊與水稻品種類型來調整各養分施用量。

２．２ 各養分單因素一元二次效應方程擬合與預測

為分析氮、磷、鉀各單因素的效應，分別抽取表３中氮、磷、鉀各單因素處理的施用量與產量結果數據，氮素抽取２、３、６和１１處理數據，磷抽取４、５、６和７處理數據，鉀抽取８、９、６和１０處理數據，按ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ一元二次回歸模型，分別進行回歸分析，擬合各試驗中稻產量（ｙ）與各養分因素（ｘ）施用量的一元二次效應方程，５個試驗各養分因素均能成功擬合一元二次效應方程，產量曲線呈正常的拋物線。進一步分析各一元二次效應方程相關性發現，氮方面，除Ｅ４外，Ｅ１、E2、Ｅ３和Ｅ５的產量與氮施用量達極顯著水平，而磷只有Ｅ３達極顯著水平，鉀只有Ｅ３、Ｅ５達極顯著水平（表6）。

依據一元二次效應方程，按最大邊際效應求取偏導函數。最高施肥量按ｂ＋２ａx＝０方程求取，繼而預測最高產量；最佳施肥量按ｂ＋２ａｘ＝Ｐｘ／Ｐｙ方程求取，繼而預測最佳產量［１，７］。結果（表７）表明，試驗預測結果與大田生產實際相符。

２．３ 土壤養分豐缺指標與肥料養分施用指標修正

關于土壤養分分級，現在已經有些比較一致的觀點，參照張福鎖［８］、魯劍巍［９］、白由路等［7］的研究，結合公安縣原制定的土壤養分豐缺指標和中稻肥料養分施用指標，參考各“３４１４”試驗的養分利用狀況［１0］，并考慮區域土壤養分含量、作物產量和施肥水平現狀，對原制定的土壤養分豐缺指標和中稻肥料養分施用指標進行了初步修正，結果見表８和表９。

３ 結論與討論

１）通過三元二次效應方程擬合，擬合的各品種水稻產量與實際產量符合比較好，但目標產量的范圍較寬，雖然二者之間能進行互相擬合與驗證，但在實際生產中仍需考慮到具體的田塊與水稻品種類型來調整各養分施用量。

２）通過一元二次效應方程，擬合產量與施肥量之間的關系，發現氮的擬合性遠比鉀和磷要好，５個試驗中有４個達到極顯著水平。用一元二次方程擬合產量與施肥量之間的關系，相關性上各養分有明顯的差別，即氮＞鉀＞磷。這與理論上和前人的試驗研究結果相一致［１1－１3］。此外，各“３４１４”試驗所擬合的效應方程和所預測的最高、最佳產量與相應的施肥量，受土壤肥力水平、作物品種類型等因素影響，各不相同是有可能的，符合實際情況。

３）應用土壤養分測試值對照土壤養分豐缺指標和肥料養分施用指標，推薦確定各田塊最佳氮、磷、鉀養分施肥量，結果與試驗實際表現的結果有較高的吻合性。不過，各指標分級與修正尚需更多的試驗示范來驗證。

４）試驗結果表明，無論采取三元二次效應方程模擬，還是一元二次效應方程擬合，對大面積生產而言，推薦各田塊單元的合理養分施用量，都存在一定的缺陷，但如果結合田塊養分豐缺指標，來確定肥料養分施用量，則是一種技術人員易于掌握和農民易于接受的行之有效的方法，適合于大面積推廣。

參考文獻：

［１］ 陳新平，張福鎖．通過“３４１４”試驗建立測土配方施肥技術指標體系［Ｊ］． 中國農技推廣，２００６（４）：３６－３９．

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［９］ 魯劍巍．測土配方與作物配方施肥技術［Ｍ］．北京：金盾出版社，２００６．１０４－１０７．

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