甘谷縣全膜覆土穴播小麥氮磷鉀施肥模型研究

張喜平，張耀輝，宋建榮，王 偉，張二喜

（甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 天水 741000）

甘谷縣全膜覆土穴播小麥氮磷鉀施肥模型研究

張喜平，張耀輝，宋建榮，王 偉，張二喜

（甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 天水 741000）

通過二次通用組合旋轉(zhuǎn)設(shè)計試驗，建立了甘谷縣旱塬地全膜覆土穴播小麥產(chǎn)量與氮磷鉀肥的模型關(guān)系，并對數(shù)學(xué)模型尋優(yōu)，以期得出不同產(chǎn)量范圍下的施肥量。結(jié)果表明，3個施肥因子對冬小麥產(chǎn)量影響以施氮量最大，施磷量次之，施鉀量最小，其中氮肥因子和磷肥因子對產(chǎn)量影響顯著。通過模型尋優(yōu)得出，當(dāng)施N 90 kg/hm2、P2O522.5 kg/hm2、不施鉀肥時，小麥產(chǎn)量最高，可達6 136.55 kg/hm2。即在甘谷縣旱塬地進行冬小麥天選50號全膜覆土穴播栽培時，需要中等氮肥、磷肥水平，不施鉀肥。

全膜覆土穴播；冬小麥；氮磷鉀施肥模型研究；產(chǎn)量；甘谷縣

甘谷縣是旱作農(nóng)業(yè)大縣，冬小麥為主要糧食作物，常年播種面積穩(wěn)定在2.33萬hm2，占糧食作物總面積的45%以上，冬小麥產(chǎn)量直接關(guān)系到全縣糧食生產(chǎn)安全［1］。制約旱地冬小麥產(chǎn)量的主要因素是干旱少雨、水分利用率低和土壤肥力不足［2］。覆蓋栽培技術(shù)應(yīng)用到大田作物上，可顯著提高自然降水和光能的利用率，生產(chǎn)實踐已證明地膜小麥具有顯著的增產(chǎn)增收作用［3～5］。自1999年甘谷縣把全膜覆土穴播技術(shù)應(yīng)用于冬小麥以來，經(jīng)過積極地探索研究，形成了具有抗旱保墑、省力節(jié)本、抑制雜草、增產(chǎn)增效等特點的小麥全膜覆土穴播免耕連茬種植技術(shù)［6］。但在半干旱地區(qū)覆膜情況下，土壤肥力水平低下仍是限制冬小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，嚴(yán)重影響著地膜小麥的增產(chǎn)增收效果和進一步推廣［2］。全膜覆土穴播小麥生長中后期常發(fā)生早衰［7～9］，由于早衰引起根系的吸收能力大幅下降，使小麥生長中后期出現(xiàn)脫肥現(xiàn)象，所以，全膜覆土穴播小麥要達到預(yù)期的增產(chǎn)一定要協(xié)調(diào)好肥水關(guān)系，平衡施肥，研究全膜覆土穴播冬小麥水肥規(guī)律也顯得更為必要和迫切。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年秋季在天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所甘谷試驗站進行。當(dāng)?shù)睾０? 350 m，屬旱塬地，降水量470～550 mm，平均氣溫10.6℃。供試土壤為黃綿土，耕層土壤含有機質(zhì)11.5 g/kg、堿解氮49.31 mg/kg、有效磷28.4 mg/kg、速效鉀136.4 mg/kg。前茬作物為冬小麥。

1.2 供試材料

供試冬小麥品種為天選50號。供試氮肥為尿素（含N 46%）、磷肥為重過磷酸鈣（含P2O560%）、鉀肥為硫酸鉀（含K2O 50%）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用3因素5水平二次通用組合旋轉(zhuǎn)設(shè)計，因子編碼水平及施肥量見表1。試驗隨機區(qū)組排列，重復(fù) 3次，小區(qū)面積12.0 m2（2.4 m×5.0 m），小區(qū)之間留有0.4 m×5.0 m的不施肥區(qū)域，以防串行引起誤差。試驗地不施有機肥，按試驗設(shè)計方案用電子天平稱取供試肥料，所有肥料于10月20日開溝一次性施入。10月21日上午鋪膜，下午人工穴播機播種，播種時用40%辛硫磷乳油按種子量的0.2%拌種防治地下害蟲。試驗采用全膜覆土穴播種植，膜上覆蓋1 cm左右細土。用小麥點播機手工點播，每小區(qū)15行，每行37穴，每穴6～7粒種子。出苗后放苗定苗，及時防治田間雜草和害蟲，成熟后各小區(qū)及時收獲，分別計產(chǎn)。

表1 試驗因素的各水平編碼值

2 結(jié)果與分析

2.1 回歸模型的建立

對試驗結(jié)構(gòu)矩陣的目標(biāo)函數(shù)結(jié)果（表2）進行解析，分析獲得一組三元二次回歸方程Y=fn（Xi），其中-2≤Xi≤2，i=1，2，3，…，n=a，b，c，d。

式中：Y為理論估計值，Xij為決策因子的無量綱編碼值，bij為偏回歸系數(shù)。經(jīng)失擬、顯著性檢驗，回歸方程Y=fn（Xi）失擬均在A=0.01水平上不顯著，相應(yīng)回歸模型均達到極顯著水平，說明建立的回歸模型與實際情況擬合較好，應(yīng)用該回歸模型進行控制和預(yù)測具有真實性。

表2 試驗結(jié)構(gòu)矩陣目標(biāo)函數(shù)結(jié)果

2.2 產(chǎn)量回歸分析

根據(jù)產(chǎn)量結(jié)果，采用統(tǒng)計軟件DPS對各栽培因子與產(chǎn)量進行回歸分析，得到籽粒產(chǎn)量（Y）與各因子之間的回歸數(shù)學(xué)模型為：

剔除P＞0.01水平的不顯著項后，回歸模型簡化為：

2.3 單因素效應(yīng)分析

根據(jù)原始數(shù)學(xué)模型，采用“降維法”固定一個因子的取值水平，對另一個因子的偏回歸進行解析，通過該因子與產(chǎn)量之間的關(guān)系，確定該因子的最佳水平。通過降維以后的單因素方程為：

依上述不同數(shù)學(xué)模型，用變幅方差法求得幅值，可明確各因子的效應(yīng)位次。產(chǎn)量回歸模型中，效應(yīng)依次為：X1=7.03＞X2=5.16＞X3=1.10，即施氮量對產(chǎn)量的影響最大，施磷量次之，施鉀量最小。說明施氮量對產(chǎn)量的高低起著關(guān)鍵的作用，同時施磷肥也有明顯的增產(chǎn)作用。

將各因素不同水平值分別代入上述方程，可繪制出產(chǎn)量隨各因素變化的趨勢圖（圖1），三因素的單因子效應(yīng)均為拋物線。由圖1可以看出，在試驗條件下，隨氮肥量的增加，產(chǎn)量先增加后減小，產(chǎn)量變化范圍較大；隨磷肥量的增加，產(chǎn)量先增加后減小，產(chǎn)量變化范圍也較大；隨鉀肥量的增加產(chǎn)量逐漸減小，但變化較小?？梢娪绊懏a(chǎn)量提高的因素主要是氮肥和磷肥，也就是說施氮肥和磷肥對產(chǎn)量的影響較大，施用鉀肥對產(chǎn)量的影響不大。

圖1 單因素對冬小麥產(chǎn)量的影響

2.4 因素的交互作用分析

根據(jù)回歸方程，就各因素對產(chǎn)量的交互作用進行分析得知，X1X2對產(chǎn)量的交互作用達顯著水平，其回歸方程為：

由此方程得到兩因素互作條件下的冬小麥產(chǎn)量趨勢圖（圖2）。

從圖2可以看出，當(dāng)施氮肥量增加時，產(chǎn)量先增加后減少；當(dāng)施氮肥量在0以下水平時，隨著施磷肥量的增加，產(chǎn)量先增加后減少；施磷肥量在-1水平時產(chǎn)量最高；施氮肥量在0及0以上水平時，隨著施磷肥量的增加，產(chǎn)量先增加后減少，施磷肥量在0水平時產(chǎn)量最高。

當(dāng)施磷肥量增加時，產(chǎn)量先增加后減少；當(dāng)施磷肥量在0水平以下時，隨著施氮肥量的增加，產(chǎn)量先增加后減少；施氮肥量在-1水平時產(chǎn)量最高；施磷肥量在0水平及0水平以上時，隨著施氮肥量的增加，產(chǎn)量先增加后減少，施氮肥量在0水平時產(chǎn)量最高。

圖2 施氮肥量與施磷肥量互作對小麥產(chǎn)量的影響

2.5 模型尋優(yōu)

應(yīng)用統(tǒng)計軟件，對目標(biāo)函數(shù)進行尋優(yōu)，得出的冬小麥最高產(chǎn)量和各項栽培因子的最佳組合。即

目標(biāo)函數(shù)的最大值Ymax為6 136.55 kg/hm2時，X1、X2、X3的最佳水平組合為0、0、-1，即施N 90 kg/hm2、P2O522.5 kg/hm2，不施鉀肥。

3 結(jié)論

冬小麥在甘谷縣旱塬地全膜覆土穴播栽培條件下，施肥因子對冬小麥產(chǎn)量影響以施氮量最大，施磷量次之，施鉀量最小，其中氮肥因子和磷肥因子對產(chǎn)量影響顯著。隨著施氮量的增加，無論施磷量在什么水平，小麥產(chǎn)量均表現(xiàn)先增加后減少，但當(dāng)施磷量在低水平時小麥產(chǎn)量較高。隨著施磷量的增加，無論施氮量在什么水平，小麥產(chǎn)量也表現(xiàn)先增加后減少，但當(dāng)施氮量在低水平時產(chǎn)量較高。通過模型尋優(yōu)得出，當(dāng)施N 90 kg/hm2、P2O522.5 kg/hm2，不施鉀肥時，小麥產(chǎn)量最高，可達6 136.55 kg/hm2。表明在甘谷旱塬地進行冬小麥天選50號全膜覆土穴播栽培時，需要中等氮肥、磷肥水平，不施鉀肥。

［1］ 張衛(wèi)成.甘谷縣冬小麥全膜覆土穴播栽培技術(shù)要點［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2012（4）：52-53.

［2］ 朱詠莉，韓建剛，李 崗，等.不同施肥條件下地膜小麥增產(chǎn)效應(yīng)的研究［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2001，19（3）：20-24.

［3］ 趙廣才，劉利華，張 艷，等.肥料運籌對超高產(chǎn)小麥群體質(zhì)量、根系分布、產(chǎn)量和品質(zhì)的效應(yīng)［J］.華北農(nóng)學(xué)報，2002（4）：82-87.

［4］ 郝明杰，譚麗萍，紀(jì)平忠.旱地春小麥200 kg/667 m2規(guī)范化栽培技術(shù)［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2010（6）：118-119.

［5］ 陳玉華，張歲岐，田海燕，等.地膜覆蓋及施用有機肥對地溫及冬小麥水分利用的影響［J］.水土保持通報，2010，30（3）：59-63.

［6］ 張衛(wèi)成.甘谷縣地膜穴播小麥栽培技術(shù)推廣歷程及技術(shù)創(chuàng)新［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（3）：157.

［7］ 楊俊偉.靜寧縣全膜覆土穴播小麥免耕復(fù)種油菜栽培技術(shù)［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（7）：62-63.

［8］ 何世新，李貴喜.靈臺縣全膜覆土穴播冬小麥品比試驗初報［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（11）：29-31.

［9］ 張江南.靜寧縣冬小麥全膜覆土穴播播期試驗初報［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2014（8）：51-52.

（本文責(zé)編：鄭立龍）

Study on N P K Fertilization Model of Hole Sowing Wheat in Palstic Mulched Soil in Gangu County

ZHANG Xi-ping，ZHANG Yao-hui，SONG Jian-rong，WANG Wei，ZHANG Er-xi
（Tianshui Institute of Agricultural Science，Tianshui Gansu 741000，China）

In order to get fertilization rate under different yield range，through the two general combined rotary experimental design，a model relationship of yield and NPK fertilizer of hole sowing in palstic mulched soil wheat of in Gangu county was established，and optimization of the mathematical model.The result shows that the effect of 3 fertilizer factors on winter wheat yield，with amount is the largest，phosphorus amount second place，the potassium amount is the least，which had a significant effect on nitrogen and phosphate fertilizer factor on yield significant factor.Through the model optimization is obtained，when theapplication of N 90 kg/hm2，P2O522.5 kg/hm2，wheat yield is the highest，reaches 6 136.55 kg/hm2.That is culture winter wheat Tianxuan 50 need medium nitrogen，phosphate fertilization levels，with no potassium fertilizer，when hole sowing in palstic mulched soil wheat of in dryland in Gangu county.

Hole sowing in palstic mulched soil；winter wheat；NPK fertilizer model research；Yield；Gangu county

S512.1；S147.2

A

1001-1463（2015）02-0021-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.02.008

2014-12-10

甘肅省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金計劃項目“抗銹高產(chǎn)強筋小麥天選50號示范與推廣”（1305NCNE124）部分研究內(nèi)容

張喜平（1974—），女，甘肅天水人，助理農(nóng)藝師，主要從事小麥育種與栽培研究工作。E-mail：ts-zyh@163.com

張耀輝（1975—），男，甘肅天水人，副研究員，主要從事小麥育種與栽培研究工作。聯(lián)系電話：（0）13919641269。E-mail：ts-zyh@163.com