水肥耦合效应对平原区夏玉米产量的影响

水肥耦合效应对平原区夏玉米产量的影响

摘要:为了研究不同水肥条件对夏玉米产量的影响,在防雨棚条件下进行盆栽试验,采用3因素5水平2次通用旋转回归组合设计,建立了灌水量､氮肥和钾肥施用量对夏玉米产量影响的数学模型｡因素效应分析结果表明,影响夏玉米产量的主要因素是灌水量,其次是氮肥和钾肥的施用量｡各因素交互作用对玉米产量的贡献为氮､水>钾､水>氮､钾;从产量角度评价灌水量､氮肥和钾肥施用量的最佳水肥调控组合｡当灌水量､氮肥和钾肥施用量分别为450 mm､180 kg/hm2､120 kg/hm2时,玉米达到高产生产指标84.63 g/盆,为水肥调控的最佳组合｡

关键词:水肥耦合;二次通用旋转回归;产量;夏玉米

The Coupling Effect of Water and Fertilizer on Summer Maize Yield of in the Plain Abstract: The coupling effects of water and fertilizer on yield of summer maize in the plain were investigated by using the general quadratic rotatory regression and solution culture. The pot trials were carried out in rain-protection shed and the mathematical models were established. Analysis showed that the dosage of water irrigation significantly influenced the yield of summer maize, followed by the amount of nitrogen and potash fertilizer. The interaction effects among these factors on the corn yield according to the order as N and water>K and water>N and K. From the aspect of maize yield, sufficient water with higher level of N and K was the best combination. Maize production could achieve the high yield goal 84.63 g/pot when irragation dose, the concentrations of nitrogen and potassium were 450 mm,180 kg/hm2,120 kg/hm2,respectively.

Key words: coupling effect of water and fertilizer; general quadratic rotatory regression; yield; summer maize

在严重缺水的华北平原,水分不足和养分供应不足两大因素成为该地区农业持续发展的限制因子｡水分不但是作物生长所必需的条件之一,也是化肥溶解和有机肥料矿化的必要条件｡养分通过扩散与质流的方式向根及地上部迁移,此过程必须有水分参与｡充分说明作物对水分和养分吸收过程并不是孤立的,它们之间是相互作用和相互影响[1-3]｡水肥供应不足必然会影响土壤养分的运移和作物的吸收利用,从而对作物产量产生不利的影响｡

早期的研究报道多见于水肥耦合效应在不同作物和蔬菜的应用,并注重研究水肥耦合条件下干旱地区节水效应与不同作物的反应及产量效应关系｡国内外已对养分和水分运移规律及增产机理等进行了大量的研究[4-6]｡水肥是玉米生长发育的决定因素,尤其是在玉米的拔节时期｡在旱棚条件下的水肥耦合效应也有报道,

但注重的都是水肥协同的增产效应､水分灌溉指标和不同肥料品种的施用[7-11],而对于定量评价不同降水年型下氮､钾养分对产量影响的研究较少｡因此,本试验探讨水､氮､钾3个重要因素对夏玉米产量的影响,通过各因素效应分析,定量评价各试验因子的增产作用,科学合理地确定不同降水年型下肥料最适投入量,以期提出玉米高产的水肥优化组合,为发展半干旱地区农业生产提供科学依据｡

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2010年6~10月在河北农业大学辛集科技示范基地进行｡基地历年平均降雨量349.9 mm,主要集中在6~8月份,占全年总降雨水量的67.9%以上｡供试土壤为砂壤质潮土,0~30 cm层土壤中含有机质13.16 g/kg､全氮0.14 g/kg､速效磷48.72 mg/kg､速效钾107.78 mg/kg｡

1.2 试验设计和实施

试验于防雨旱棚下进行,采用3因素5水平2次通用旋转回归设计[12,13],设置水(W)､氮(N)､钾(K)3因素,研究其对夏玉米产量的影响｡水分分别设5种模拟降水年型(歉水年､贫水年､平水年､丰水年和极丰水年),施氮量和施钾量分别设5种不同施肥水平(表1)｡试验共20个处理,每1处理设3次重复｡

供试作物为当地主要的玉米栽培品种郑单958｡玉米生育期内每5 d浇1次水,试验选用聚乙烯塑料桶,桶直径30 cm,高度30 cm｡装盆过程中轻轻振动使盆中土壤松紧合适,盆底部铺上纱网,保证盆中空气通透｡盆装好后土表距盆口约3 cm,然后埋入田间,随机排列｡氮肥(尿素)､钾肥(硫酸钾)播前底施和大喇叭口期追施各占1/2｡2010年6月10日播种玉米,7月间苗,每盆留苗1株,10月1日测其产量｡

2 结果与分析

2.1 回归方程的建立

根据回归最优设计的模型建立方法(各因素左边为代码值,右边为对应实际值)｡采用三元二次回归旋转组合进行分析,将试验方案及产量(表1)输入计算机,用DSP软件进行统计分析[14]得到夏玉米产量与各因子间的数学模型｡

Y=81.957 61+3.754 32W+2.747 49N+1.133 49K-1.083 06W2-3.681 68N2-1.650 51K2+0.028 75WN-0.046 25WK-1.951 25NK (1)

对回归模型(1)进行方差分析,F1=3.718 45F0.01=4.49,所建模型达到极显著水平,能反映玉米产量与灌水量以及N､K肥施用量间的关系,故以此模型进行预报具有较高的可行性｡产量与因素拟合好,方程有效,所以可以进一步进行效应分析及预测｡