龍粳31密度和田間肥料效應分析

張超

1 試驗材料與方法

1.1試驗地點與品種

試驗于2011～2013年在黑龍江省農墾建三江管理局青龍山農場科技示范園區，前茬作物水稻，土壤類型為草甸白漿土，質地粘重，供試土壤養分為：有機質32.4g/kg；PH：5.3；堿解氮218.0PPM；有效磷19.2mg/kg；速效鉀219.7 mg/kg。

供試品種為龍粳31，來源于黑龍江省農科院水稻研究所雜交育成。主莖11片葉，生育天數為130天左右，活動積溫為2300℃左右，抗病、抗倒伏能力強，耐寒，外觀米質佳，出米率高。

1.2試驗設計

肥料效應田間試驗采用“3414”方案設計，完全實施方案。“3414”方案設計吸收了回歸最優設計處理少、效率高的優點，是農業部測土配方施肥田間試驗統一推薦的試驗方法，目前國內外應用較為廣泛的肥料效應田間試驗方案。

2 結果與分析

2. 1 三因素肥料效應模型分析

對龍粳31兩個密度不同肥料處理的產量進行三元二次肥料效應擬合，得出三元二次方程為：

M1：Y=423.9+15.45x1+5.6x2+6.62x

3-0.86x12-1.46x22-0.33x32+1.05x1x2+0.209x1x3+0.47x2x3

M2：Y=386.3+15.95x1+7.24x2+7.39x

3-0.79x12-1.04x22-0.35x32+0.71x1x2+0.08x1x3+0.115x2x3

模擬獲得的三元二次肥料函數符合報酬遞減律，可以按照邊際產量為零、邊際利潤為零的原理，進行最高產量施肥量和最佳產量施肥量的求解。其中，Y表示產量，x1表示氮肥，x2表示磷肥，x3表示鉀肥。其FM1=16.9>F0.05=0.0076，FM2=30.52>F0.05=0.0025，方差分析表明，兩密度的不同施肥處理對產量都有顯著的增產效果，水稻產量和氮磷鉀有顯著的回歸關系，可以采用模型進行擬合。

對擬合得到的兩個三元二次方程進行求解，可以計算出龍粳31兩種密度下的最高施肥量、最佳施肥量、最高產量和最佳產量，近幾年肥料和水稻的平均價格為：N（尿素）2.535元/kg、P（磷酸二胺）3.375元/kg、K（硫酸鉀）2.945元/kg、水稻價格為2.6元/kg。分別為：M1最高施肥量為：N（尿素）312kg/hm2，P（磷酸二胺）215.25 kg/hm2，K（硫酸鉀）405 kg/hm2，得出產量為10726.1 kg/hm2；最佳施肥量為： N（尿素）279.75kg/hm2，P（磷酸二胺）180.6 kg/hm2，K（硫酸鉀）341.85kg/hm2，最佳產量為10646.8 kg/hm2。

M2最高施肥量為：N（尿素）225kg/hm2，P（磷酸二胺）140.4 kg/hm2，K（硫酸鉀）205.7 kg/hm2，得出產量為8657.7 kg/hm2；最佳施肥量為： N（尿素）206.5kg/hm2，P（磷酸二胺）123.3kg/hm2，K（硫酸鉀）176.6kg/hm2，最佳產量為870.2 kg/hm2。

2. 2一元肥料模型擬合及線性加平臺

三元二次施肥模型擬合不但試驗成功率較低，而且在成功的試驗中推薦施肥量偏高，不但造成施肥的經濟效益下降，同時極有可能引起環境問題，三元二次模型擬合常常忽略了試驗中得到的某些試驗點不需要施肥或某一養分不需要施肥的信息，從以上兩個密度擬合的三元二次模型中可以看出，兩個密度下推薦的最高施肥量和最佳施肥量比常規優化的施肥水平高許多，所以我們進行一元肥料效應模型擬合及線性加平臺模型。采用一元肥料效應和線性加平臺模型計算“3414”試驗推薦施肥量時，擬合成功率高，可以開發三元二次模型不能利用的信息資源，結果更為全面合理。

2.3氮肥效應模

在氮、磷、鉀三要素中，固定磷、鉀兩個因素為正常水平（2水平），氮素為“0、1、2、3”水平時，氮肥一元肥料效應和線性加平臺如圖1、圖2，從圖中可以看出，龍粳31在兩種密度下，隨氮肥用量增加產量也增加，產量達到最高點后隨氮肥施用量的增加反而降低，說明在一定范圍內氮肥使用越多，水稻產量越高，氮肥使用量達到水稻增產潛力最高點時，再繼續增加氮肥用量將促使龍粳31的產量降低。從表3可以看出，氮肥一元二次模型和線性加平臺模型最佳氮肥施肥量分別為M1：191.7kg/hm2、154.8 kg/hm2，M2：191.4 kg/hm2、135.75 kg/hm2，擬合的最佳產量為：M1：9572.6 kg/hm2、9646.3 kg/hm2，M2：8516.6 kg/hm2、8613.0 kg/hm2，一元二次模型和線性加平臺模型擬合的最優施肥量和三元二次模型擬合的最優施肥量相比較，線性加平臺<一元二次模型<三元二次模型，線性加平臺擬合的最優施肥量較接近常規優化施肥量，但在兩種密度下，一元二次模型擬合最優施肥量的最高。

3 結論與討論

3.1 N、P、K三元素中，任一元素的缺失都將限制水稻對其他養分的吸收，從而降低水稻的產量。通過對龍粳31兩種密度“3414”試驗產量進行三元二次回歸分析得出其最佳施肥量和最佳產量分別為：M1最佳施肥量為：N（尿素）279.75kg/hm2，P（磷酸二胺）180.6 kg/hm2，K（硫酸鉀）341.85kg/hm2，最佳產量為10646.8 kg/hm2。M2最佳施肥量為：N（尿素）206.5kg/hm2，P（磷酸二胺）123.3kg/hm2，K（硫酸鉀）176.6kg/hm2，最佳產量為870.2 kg/hm2。許多試驗也證明，優化氮、磷、鉀肥施用比例，能顯著提高水稻產量。

3.2 從氮、磷、鉀單因素擬合一元二次模型和線性加平臺的肥效模型來看，表現出一定的一致性，即隨著肥料的增加產量也增加，肥料增加到產量潛力最高點時，再繼續增加肥料用量龍粳31產量降低，線性加平臺擬合的最佳施肥量較接近于常規施肥量，產量較高，經濟效益最高。

（作者單位：156333 黑龍江省建三江管理局青龍山農場）