浅析新乡市西部花生“3414”配方施肥效应

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摘要根据花生氮、磷、钾“3414”田间试验测得的数据,建立以花生产量为目标函数的7类回归模型,通过对各类模型提供的施肥信息及产量期望的经济效益分析,以氮磷二元二次回归模型(钾肥固定于2水平)提供的施肥决策:施纯氮91.73 kg/hm2、五氧化二磷137.60 kg/hm2、氧化钾90.00 kg/hm2,花生产量期望4 555.01 kg/hm2,产投比21.20,作为新乡市西部地区花生生产的推荐施肥量。

关键词花生;3414;肥效模型;经济效益;河南新乡

researchonfertilizingeffectof“3414”designforpeanutin westernregionof xinxiangcity

luo xiao-yong 1guo fa-jun 1long wen-bin 1li hui-jun 1jiang jing-dong 2

(1 government of beiyunmen town in huixian city of henan province,huixian henan 453631; 2 bureau of agriculture of huixian city)

abstractaccording to peanut npk “3414” field test data,7 fertilizing effect models were set up taking peanut yield as the target function. effect analysis of fertilizer amount and the corresponding yield had been carried out to take the fertilizer formula,which was given by np binary quadratic regression model(k2o at 2 level),i.e. pure n 91.73 kg/hm2,p2o5 137.60 kg/hm2,k2o 90.00 kg/hm2,peanut yield expectation could reach 4 555.01 kg/hm2,the ratio of output to input was 21.20. this formula can be recommended to this city’s western peanut planted region.

key wordspeanut;3414;fertilizer effect model; economic effect;xinxiang henan

花生在新乡市西部地区种植的面积较大,近年来农民为了追求高产,普遍存在盲目施肥和超量施肥、重氮肥轻磷钾的现象,造成花生生产成本增加、品质下降,肥料利用率不高,给环境带来污染。为研究探索新乡市西部花生配方施肥指标体系,遵照农业部“测土配方施肥技术规范”,设计了花生“3414”肥效试验[1-3],以期通过田间试验数据建立以产量为目标函数的肥力效应模型,求解高产最优施肥配比,为指导新乡市西部地区花生科学施肥提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2008年4—11月在辉县北云门镇进行。试验地为砂质壤土,前作为小麦,土壤肥力中等偏上,耕层土壤有机质14.5 g/kg、全氮1.01 g/kg、有机磷34.1 mg/kg(折合p2o5 78.13 mg/kg,换算系数2.291 3)、速效钾141.2 mg/kg(折合k2o 170.09 mg/kg,换算系数1.204 6)。

1.2试验材料

供试花生品种为天府3号;氮肥为尿素(含n≥46%),磷肥为过磷酸钙(含p2o5≥12%),钾肥为进口氯化钾(含k2o≥60%)。

1.3试验设计

试验采用“3414”回归设计,试验因素水平编码见表1。小区面积20 m2,3次重复。于5月15日麦垄点种,田间管理按高产田管理要求进行。

2结果与分析

2.1产量

试验结构矩阵与花生产量见表2。

2.2建立回归模型

根据表2,建立以花生荚果产量为目标函数的氮、磷、钾肥料效应三元二次回归模型为:

=3 588.447+152.930x1+625.279x2+256.988x3-158.473x21

-160.576x22-158.528x23+46.968x1x2+166.357x1x3

-31.694x2x3(f=11.65*,p=0.0159,r2=0.963 2*)(1)

2.3模型的优化与解析

2.3.1模拟仿真因素取值的频率分析。在约束条件0≤xi≤3下,取步长为0.3,经过数学模拟得出,三因素码值0.95的置信区间及对应的产量结果见表3。由表3可知,花生产量不低于4 350 kg/hm2的施肥决策为:施纯氮87.86～92.81 kg/hm2(x=90.36)、五氧化二磷179.65～185.96 kg/hm2(x=182.79)、氧化钾60.58～64.21 kg/hm2(x=62.37),期望产量为4 414.06～4 420.72 kg/hm2(y=4 417.39)。

2.3.2两因素交互效应分析。根据表2,取任意一因素于xi=2(i=1,2,3)水平,利用另外两因素各处理的试验结果,分别求得氮磷、氮钾、磷钾的二元二次回归子模型如下:

np=2 857.975+868.309x1+944.557x2-199.166x12

-200.999 x22-85.076x1x2(r2=0.993 2)

nk=3 708.999+547.808x1+494.542x3-185.985x12

-186.771 x32+52.767x1x3(r2=0.954 8)

pk=2 815.779+989.744x2+860.231x3-182.913x22

-181.865 x32-138.416x2x3(r2=0.963 1)

对以上二元二次回归模型,利用二元函数取得极大值的充分条件:

(1)由=0=0解得稳定点p0=p(xi0,xj0);

(2)•-()2>0,且<0。对上述各试点的二元二次函数是否存在最大值进行判断,如果符合上述条件,说明此函数效应曲面为椭圆型,驻点处有极大值,可通过求对xi的偏导数并令其为0,即=0来求解两因素的施肥参数[4-5]。

检验结果得出,3个二元回归子模型均满足此条件,对于氮磷二元模型,解得驻点x1=1.757,x2=1.978,等同施纯氮91.73 kg/hm2、五氧化二磷137.60 kg/hm2,产量期望可达4 555.01 kg/hm2;氮钾二元模型的驻点x2=1.694,x3=1.563,等同施纯氮101.67 kg/hm2、氧化钾70.35 kg/hm2,互作产量4 559.68 kg/hm2达峰值;磷钾模型的驻点x2=2.115,x3=1.560,等同施五氧化二磷190.37 kg/hm2、氧化钾70.20 kg/hm2,互作产量4 533.56 kg/hm2最高。

2.3.3单因素效应分析。据表2,取任意两因素于2水平对应各处理小区的试验数据,依次建立以花生荚果产量为目标函数的氮、磷、钾一元二次回归子模型如下:

n=3 937.984+727.104x1-207.680x12(r2=0.995 7)

p=3 797.088+779.168x2-202.400x22(r2=0.990 6)

k=4 063.392+584.672x3-182.240x23(r2=0.910 7)

对以上一元回归子模型求出不同码值的理论产量及产量变幅,借以评定各因素的增产效应[6-7]。与此同时,并对各函数求导,求出各因素效应曲线于不同取值水平的瞬时增(减)速率,计算结果见表4。

由表4可知,肥料三要素的增产效应依次以磷肥>氮肥>钾肥,而且3种肥料在0～3的区间内产量均随施肥量的增加而增产,但增产速率逐渐下降,其下降的速率以氮肥为最大,磷肥次之,钾肥相对最小。氮肥最高产量的施肥量码值为1.751,等同施纯氮105.06 kg/hm2,产量期望为4 574.40 kg/hm2;磷肥的高产施肥量码值为1.925,折合施五氧化二磷173.25 kg/hm2,产量期望为4 546.97 kg/hm2;钾肥的最高产量施肥量码值为1.604,等同施氧化钾72.18 kg/hm2,产量期望为4 532.34 kg/hm2。

2.3.4各类模型提供的施肥决策及期望产量的经济效益分析。将3类函数7种模型提供的施肥决策及产量期望,分别进行经济效益分析比较,结果见表5。

由表5可知,氮肥的一元二次回归模型提供施肥决策的产量期望为4 574.40 kg/hm2,为7种模型之冠,但由于肥料投资偏高,净增益27 250.96元/hm2,产投比为18.38较低,氮磷二元二次回归方程求得的施肥量参数对应的产量4 555.01 kg/hm2虽比前者少收花生荚果19.39 kg/hm2,但由于肥料投资成本较低,净增益为27 343.0元/hm2,产投比21.20为最高。在农业生产中不仅追求高产量,更重要的是获得高效益,为此应当决选氮磷二元二次回归模型(氧化钾固定于2水平)提供的施肥决策:施纯氮91.73 kg/hm2、五氧化二磷137.60 kg/hm2、氧化钾90.00 kg/hm2,可望获得花生产量期望4 555.01 kg/hm2,净增益27 343.0元/hm2,产投比21.20,作为新乡市西部地区花生的推荐施肥量。

3结论

根据7类模型提供的施肥量和产量的经济效益分析,从产量和肥料投资的经济效益两方面考虑,决选出氮、磷二元二次回归模型提供的施肥决策,施纯氮91.73 kg/hm2、五氧化二磷137.60 kg/hm2、氧化钾90.00 kg/hm2,可获花生产量4 555.01 kg/hm2,产投比21.20,作为新乡市西部地区花生的施肥决策。

4参考文献

[1] 刘顺国,郎家庆,赵斌,等.昌图县花生3414田间试验结果初报[j].农业科技与装备,2009,5(185):7-9.

[2] 靳红玉,雷春贤,朱春玲,等.大荔县花生3414肥效试验[j].现代农业科技,2009(6):156-157.

[3] 宁凤英,蔡义,孟庆辉,等.彰武县花生3414田间试验结果初报[j].农业科技与装备,2008(8):7-9.

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[5] 战秀梅,韩晓日,王帅,等.应用3414肥料试验模型求解玉米施肥参数的研究[j].河南农业科学,2009(1):51-53.

[6] 王兴仁,张福锁.现代肥料试验设计[m].北京: