高產(chǎn)小麥氮磷鉀施肥模型及最佳經(jīng)濟(jì)效益分析

郭振松++申清華

摘要 通過小麥N、P、K“3414”回歸設(shè)計(jì)，建立了以小麥產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)的N、P、K三元二次全信息回歸模型與NP、NK、PK的二元二次回歸模型及N、P、K單因素效應(yīng)模型。通過數(shù)學(xué)模擬因素取值的頻率分析，決選出各自模型的優(yōu)化施肥量及期望產(chǎn)量，進(jìn)而通過3類7種模型提供的施肥決策和相應(yīng)產(chǎn)量期望的經(jīng)濟(jì)效益分析比較，決選出NP兩因素模型（K2O固定于“2”水平）即在固定施K2O 135 kg/hm2的情況下。施純N 253.02 kg/hm2、P2O5 100.68 kg/hm2，小麥產(chǎn)值23 150.81元/hm2，產(chǎn)投比9.86，經(jīng)濟(jì)效益最高。

關(guān)鍵詞 小麥；施肥模型；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào) S512.1；S147.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）20-0001-02

Analysis on N，P，K Fertilization Model and the Best Economic Benefit of High-yield Wheat

GUO Zhen-song SHEN Qing-hua

（Beiyunmen Township Government of Huixian City in Henan Province，Huixian Henan 453600）

Abstract Through wheat N，P，K ″3414″program regression design，N，P，K ternary quadratic regression model，NP，NK，PK binary quadratic regression model and N，P，K single factor effect model were established with taking wheat yield as objective function .The optimization fertilizer and yield expectations of each model were reached by maths simultting factors value. By comparison fertilizer，expecting yield and economic benefits corresponding of each models，the NP binary quadratic regression model（K2O fixed to ″2″ level）was determined as the optimal fertilization model. In other words，under K2O 135 kg/hm2 condition，N 253.02 kg/hm2，P2O5 100.68 kg/hm2，wheat output value was 23 150.81 yuan/hm2，and the best economic benefit of output-input ratio was 9.86，maximum economic benefits could be achieved.

Key words wheat；fertilizer model；economic benefit

隨著黨的農(nóng)業(yè)政策的不斷落實(shí)、農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的推廣，小麥產(chǎn)量迅猛提高。為完善小麥的配方施肥方案，提高對(duì)肥料的利用率，全國各地遵照農(nóng)業(yè)部“測土配方施肥的技術(shù)規(guī)范”普遍開展了小麥氮、磷、鉀“3414”施肥試驗(yàn)，積累了大量的田間試驗(yàn)資料，為指導(dǎo)小麥科學(xué)施肥提供了有益的信息。為探討輝縣市中高肥力小麥高產(chǎn)施肥參數(shù)，切實(shí)做到合理施肥、經(jīng)濟(jì)用肥，避免肥料浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效的目標(biāo)，特進(jìn)行此項(xiàng)研究，旨在為小麥高產(chǎn)栽培提供參考依據(jù)[1-3]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2016年在輝縣市北云門鎮(zhèn)農(nóng)村試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)肥力中等偏高。供試作物為小麥，品種為矮抗58。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”回歸設(shè)計(jì)[4-6]，即氮、磷、鉀3個(gè)因素、4個(gè)施肥水平、14個(gè)處理組合，不設(shè)重復(fù)，小區(qū)面積30 m2。磷、鉀肥全部作底肥，氮肥60%作底肥、40%拔節(jié)時(shí)追施。其因素水平編碼值列于表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)構(gòu)矩陣及小麥產(chǎn)量結(jié)果列于表2。

2.2 建立回歸模型及模擬選優(yōu)

2.2.1 建立N、P、K全信息回歸方程及模擬選優(yōu)。根據(jù)表2試驗(yàn)結(jié)構(gòu)矩陣及產(chǎn)量結(jié)果，建立以小麥產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)的N、P、K三元二次全信息回歸模型，結(jié)果為

■=7 194.907+1 699.593x1+703.238x2-642.007x3-364.061x12

-96.924x22+19.439x22-364.946x1x2+200.408x1x3

+187.054x2x3

（R2=0.989 4，F(xiàn)=41.47，p=0.001 4）

為挖掘模型所蘊(yùn)含的信息，使之為專業(yè)服務(wù)。采用數(shù)學(xué)模擬因素取值的頻率分析，依3個(gè)肥料因素的水平取值范圍（表1），變量取值范圍為：0≤xi≤3（i=1，2，3），步長？駐xi=0.3，求出小麥產(chǎn)量介于9 000～10 500 kg/hm2的氮、磷、鉀施肥量的95%置信區(qū)間列于表3。

由表3可知，施純N 256.80～273.00 kg/hm2、P2O5 86.20～103.75 kg/hm2、K2O 133.65～150.39 kg/hm2，產(chǎn)量期望可達(dá)9 083.61～9 105.38 kg/hm2。endprint

2.2.2 建立兩因素效應(yīng)模型。根據(jù)表2，固定任意一個(gè)因素xi（i=1，2，3）水平，求得另外2個(gè)因素的回歸子模型，得出

NP效應(yīng)模型為

■NP=5 532.648+2 380.501x1+1 357.437x2-388.541x12

-121.404x22-472.541x1x2

（R2=0.982 5，F(xiàn)=22.50，p=0.043 1）

NK效應(yīng)模型為

■NK=7 814.859+1 210.405x1-27.195x3-382.188x12+1.312x32

+101.706x1x3

（R2=0.984 7，F(xiàn)=25.71，p=0.037 9）

PK效應(yīng)模型為

■PK=8 494.710+382.354x2+167.818x3-142.197x22-25.834x32

+50.348x2x3

（R2=0.992 2，F(xiàn)=50.81，p=0.019 4）

對(duì)上述各兩因素效應(yīng)子模型采用數(shù)學(xué)模擬因素取值的頻率分析，求得兩因素的互作產(chǎn)量及施肥量分別列于表4～6。

由表4可知，施純N 228.72～277.32 kg/hm2、P2O5 78.84～122.51 kg/hm2，NP互作產(chǎn)量9 065.03～9 092.46 kg/hm2為最高；由表5可知，施純N 206.52～250.68 kg/hm2、K2O 155.25～182.92 kg/hm2，NK互作產(chǎn)量9 071.33～9 140.60 kg/hm2達(dá)峰值；由表6可知，施P2O5 186.72～235.20 kg/hm2、K2O 147.42～169.02 kg/hm2，PK互作產(chǎn)量9 098.00～9 144.40 kg/hm2達(dá)頂峰。

2.2.3 單因素效應(yīng)分析。根據(jù)表2，固定任意2個(gè)因素于2水平，求得另一單因素肥效模型，分別為

■N=7 768.200+1 399.750x1-378.050x12（R2=0.978 1，F(xiàn)=22.29，p=0.148 1）

■P=8 722.165+510.515x2-150.275x22（R2=0.989 1，F(xiàn)=45.18，p=0.104 6）

■K=8 691.310+246.660x3-24.700x32（R2=0.997 9，F(xiàn)=243.08，p=0.045 3）

令上述各單因子模型之導(dǎo)數(shù)等于0，可得最大值點(diǎn)（碼值）：x1=1.851 3，即折合施純N 222.16 kg/hm2，最高產(chǎn)量達(dá)到9 063.86 kg/hm2；x2=1.698 6，折合施P2O5 114.66 kg/hm2，相應(yīng)最高產(chǎn)量為9 155.75 kg/hm2；x3=4.993 1，超出該因素的編碼值范圍，故在其編碼區(qū)間[0，3]上取最大值點(diǎn)3，即施K2O 202.50 kg/hm2，得最高產(chǎn)量為9 208.98 kg/hm2。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益

將上述3類7種效應(yīng)模型的肥料投資、產(chǎn)值及產(chǎn)投比的結(jié)果列于表7。

由表7可知，3類7種不同模型的肥料投資及小麥產(chǎn)值及產(chǎn)投比的經(jīng)濟(jì)效益分析比較結(jié)果，以氮、磷兩因素（K2O固定于2水平），即在固定施K2O 135 kg/hm2的情況下，施純N 253.02 kg/hm2、P2O5 100.68 kg/hm2，小麥產(chǎn)量為9 078.75 kg/hm2，產(chǎn)值為23 150.81元/hm2，產(chǎn)投比9.86，經(jīng)濟(jì)效益最高，可作為首選施肥模型。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)小麥“3414”氮、磷、鉀肥效試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)矩陣與小麥產(chǎn)量結(jié)果，計(jì)算出N、P、K三因素全信息回歸模型，NP、NK、PK兩因素互作效應(yīng)回歸模型以及N、P、K單因素效應(yīng)回歸模型，通過模擬得出各自的純N、P2O5、K2O投入量與小麥產(chǎn)量，然后通過這3類7種不同施肥模型的對(duì)比分析，最后篩選出NP兩因素互作效應(yīng)（K2O固定于2水平），即在施K2O 135 kg/hm2的基礎(chǔ)上，施純N 253.02 kg/hm2、P2O5 100.68 kg/hm2，小麥產(chǎn)值為23 150.81元/hm2，產(chǎn)投比9.86，經(jīng)濟(jì)效益最高。

肥料效應(yīng)模型只能反映在一定條件下施肥與產(chǎn)量的數(shù)量關(guān)系，不存在普遍適應(yīng)的模型，根據(jù)肥料效應(yīng)模型確定純N、P2O5、K2O使用量時(shí)還必須考慮到有機(jī)肥使用量多少、質(zhì)量高低以及土壤耕層基礎(chǔ)養(yǎng)分含量，并結(jié)合定期對(duì)作物進(jìn)行營養(yǎng)診斷，看苗促控，靈活掌握化肥施用量，以達(dá)到節(jié)本增產(chǎn)的目的。

4 參考文獻(xiàn)

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