响应面法分析氮磷钾肥对青稞品系13-5171-7产量的影响.pdf
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1、2023年第2期试验研究西 藏 农 业 科 技青稞是西藏农牧民群众主要的粮食作物,在西藏粮食生产中具有重要地位,提高青稞产量对保障西藏粮食安全、推进乡村振兴以及西藏的稳定、发展具有重要意义。作物产量受到品种遗传特性、环境条件和栽培技术措施的综合影响1,氮、磷、钾被称为肥料三要素,合理配施是获得作物高产的重要技术措施。韦泽秀等2分析了 N 素水平对 13-5171-7青稞生长及氮肥利用率的影响,阐明了13-5171-7产量随N素水平增加而先增加后降低,N素施用量在 105 kg/hm2时 13-5171-7分蘖率较高,成穗率最高,产量和氮肥农学效率最高;杨天赐等3分析了播期、播种密度及肥料运筹对
2、青稞产量及产量性状的影响,表明品种和播期的互作、播期和肥料运筹的互作对各性状影响均达极显著水平。卓玛等4分析了N,P,K,Si配合施用对青稞产量和品质影响显著。上述文献分析了氮、磷对青稞的影响,以及肥料运筹对产量及各性状的影响。氮、磷、钾之间存在复杂的作用5,前人研究以单一元素或两个元素对青稞产量及产量构成因素较多,在同一条件下开展不同营养元素效应的研究较少。栗瑞红等6利用响应面法优化内蒙古黄芪施肥量;本研究利用响应面法Central Composite Design 中心复合设计,研究了氮磷钾肥对青稞品系13-5171-7产量及产量因子的影响,提出最佳施肥量,以期完善青稞品系13-5171-
3、7在不同生态区的响应面法分析氮磷钾肥对青稞品系13-5171-7产量的影响同坚,谈建鑫,贠民政,降志兵,梁莎(省部共建青稞和牦牛种质资源与遗传改良国家重点实验室/西藏自治区农牧科学院农业研究所,西藏 拉萨850000)摘要:为明确氮磷钾肥对青稞品系13-5171-7产量及产量因子的影响,利用响应面软件设计CCD三因素五水平优化试验,建立13-5171-7产量及因子模型,寻求最佳氮、磷、钾配施方案。结果表明回归模型显著,氮、磷、钾肥对13-5171-7产量构成因子均有显著影响,对千粒质量、穗粒数影响排序为NKP,PNK;当N,P2O5,K2O施用量分别为121.26,220.80,93.82 k
4、g/hm2时,13-5171-7产量最大,为389.22 kg/667 m2。关键词:青稞;氮肥;磷肥;钾肥;产量中图分类号:S512.3文献标志码:AAnalyzing the Effect of Nitrogen,Phosphorus and Potassium Fertilizer onBarley 13-5171-7 Yield by Response Surface MethodologyTONG Jian1,TAN Jianxin,YUN Minzheng,JIANG Zhibing,LIANG Sha(State key Laboratory of Barley and Yak
5、Germplasm Resources and Genetic Improvement/Institute of Agricultural Research,Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences,Tibet Lhasa 850000,China)Abstract:In order to clarify the impact of nitrogen,phosphorus,and potassium fertilizers on the yield of highland barley line 13-5171-7,r
6、esponsesurface software was used to design a CCD three factor and five level optimization experiment,establish a yield and factor model for 13-5171-7,andseek the optimal nitrogen,phosphorus,and potassium fertilizer combination scheme.The results showed that the regression model was significant,andni
7、trogen,phosphorus,and potassium fertilizers had significant effects on the yield components of 13-5171-7.The order of effects on 1000-grain-weight and grain number per spike was NKP,PNK,respectively.When the application rates of N,P2O5,and K2O were 121.26,220.80,and 93.82kg/hm2,respectively,the maxi
8、mum yield of 13-5171-7 was 389.22 kg/667 m2.Key Words:highland barley;nitrogenous fertilizer;phosphate fertilizer;potassium fertilizer;yield收稿日期:2023-03-23基金项目:青稞新品种(系)高产高效栽培技术集成示范项目(XZ202101ZD0004N-04);青稞新品系13-5171、13-6927氮磷钾配施试验项目(2021-XZNYS-TCXM-0005)。作者简介:同坚(1985-),男,高级农艺师,主要从事青稞栽培与示范,E-mail:。00
9、5试验研究2023年第2期西 藏 农 业 科 技配套栽培技术,为大面积推广应用提供技术支持。1材料与方法1.1试验地概况试 验 于 2022 年 4 月 至 8 月 在 西 藏 农 牧 科学院 4 号试验地进行(9106,北纬 2936,海拔 3 650 m)。该地区属拉萨河流域,年平均温度为7.4,年日照时数3 000 h,年无霜期120 d,年降水量为 200510 mm,多集中在 6-9 月份,无霜期100120 d,属高原温带半干旱季风气候。试验地020 cm 土层土壤质地为砂壤土,有机质含量为25.33 g/kg,全氮 2.27 g/kg,碱解氮 147.89 mg/kg,全磷0.4
10、40 3 g/kg,有效磷5.117 mg/kg,全钾5.143 g/kg,速效钾50.23 mg/kg,pH值7.5。1.2试验材料供试青稞材料为青稞品系13-5171-7;供试肥料为尿素(含N量46%,青海云天化国际化肥有限公司),过磷酸钙(含P2O512%,甘肃白银虎豹化工有限公司),氯化钾(含K2O60%,格尔木盛农复混肥有限责任公司)。1.3试验方法1.3.1试验方法响应面分析法,即响应曲面设计方法(Response Surface Methodology,RSM),是利用合理的试验设计方法并通过试验得到一定数据,采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系,通过对回归方程的
11、分析来寻求最优工艺参数,解决多变量问题的一种统计方法。本试验设计N(46%),P2O5(12%),K2O(60%)三因素五水平 20个非自由组合(表1)。青稞品系13-5171-7的田间播量为 225 kg/hm2,设置 P2O5(12%),K2O(60%)一次性底施,施氮量底肥和追肥比6 4为试验条件,设计小区宽2.5 m,长5 m,面积12.5 m2,2次重复,小区随机安排,共60个小区。表1响应面CCD设计因素水平变量范围上水平零水平下水平距零水平r点距零水平r点标准差实际变量/(kghm-2)N275172.5703450102.5P2O5220.8138.556.2277082.3K
12、2O15094.138.2188037.51.3.2测定项目与方法1)田间管理与大田生产相同,在青稞成熟期取样各小区1 m2装入网袋,室内测定穗粒数,脱粒后测定千粒质量、产量,求平均值。2)氮肥偏生产力(kgkg-1)=籽粒产量(kghm-2)/施氮量(kghm-2)。3)氮肥农学利用效率(NAE,kgkg-1)=(施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量)/施氮量1.3.3数据分析用软件 Microsoft Excel 2016,Design-Expert 12进行处理。2结果与分析2.1不同施肥量对13-5171-7产量的影响试验设计及结果见表 2。利用 Design-Expert12 表 2 中
13、的响应值进行分析,剔除不显著交互项PK,建立产量(Y1)与N、P、K的二次回归方程:表2响应面试验设计与试验结果1234567891011702757027570275702750345172.556.256.2220.8220.856.256.2220.8220.8138.5138.5038.238.238.238.215015015015094.194.194.13 891.754 571.254 588.53 905.44 0713 942.34 941.92 399.13 772.953 416.75 739.643.3442.6145.9638.6345.8842.5348.7842
14、.0948.884142.4746.6453.4354.6447.6855.1858.1849.2545.5744.3249.9648.03小区号因素N/(kghm-2)P2O5/(kghm-2)K2O/(kghm-2)产量因子产量/(kghm-2)千粒质量/g穗粒数/粒 0062023年第2期试验研究西 藏 农 业 科 技Y1=6.751 1+2.279 1N+0.212 5P+3.539 4K-0.003 7NP-0.003 9NK-0.004 5N2+0.001 7P2-0.016 4K2对曲面方程进行显著性分析(表 3)和可信度分析(表4),由表4可知,相关系数R=0.934 3,变异
15、系数(CV)=7.75%,表明方程拟合较好。表3产量回归模型显著性分析来源模型A-NB-PC-KABACABC残差失拟项纯误差总离差平方和86 836.653 487.8086.941 825.517 924.153 954.2732 304.191 840.7237 590.526 103.283 940.642 162.6492 939.92自由度811111111116519均方10 854.583 487.8086.941 825.517 924.153 954.2732 304.191 840.7237 590.52554.84656.77432.53F值19.566.290.163
16、.2914.287.1358.223.3267.751.52p值0.000 10.029 10.699 80.097 00.003 10.021 80.000 10.095 80.000 10.331 7显著性*注:*表示在5%显著性水平下差异有统计学意义,*表示在1%显著性水平下差异有统计学意义。表4产量回归方程可信度分析项目标准差平均值变异系数/%数值23.56304.037.75项目决定系数调整决定系数预测决定系数信噪比数值0.934 30.886 60.729 812.785 9由试验结果可知,回归模型 F 值 19.56,p0.000 1,说明模型极显著;失拟项p0.05,表明模型适
17、合,可用于拟合试验;一次项N素影响极显著,交互项NP,NK显著。图1为回归方程的施氮量与施磷量,施氮(磷)量固定时,在一定范围内增施磷(氮)肥可提高产量;图2为施氮量与施钾量响应面关系图,中等高线图较为明显,施氮(钾)量固定时,在一定范围内增施钾(氮)肥可提高产量。2.2不同施肥量对13-5171-7千粒质量的影响利用Design-Expert 12对表2中的响应值进行分析,剔除不显著交互项 NK,PK,建立千粒质量(Y2)与N,P,K的二次回归方程:Y2=38.948 4+0.0101 4N+0.059 82P+0.0548 6K-0.000 147 3NP-0.000 035 16N-0.
18、000 104 3P-0.000 213 8K 对曲面方程进行显著性分析(表5)和可信度分析(表6)。由表6可知,相关系数R=0.931 4,变异系数(CV)=2.04%,表明方程以试验拟合较好。121314151617181920172.5172.5172.5172.5172.5172.5172.5172.5172.5277138.5138.5138.5138.5138.5138.5138.5138.594.1018894.194.194.194.194.194.16 427.953 660.93 215.15 602.85 722.85 663.75 441.44 870.655 362.
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