單形重心設(shè)計(jì)在小麥產(chǎn)量中的應(yīng)用研究

單形重心設(shè)計(jì)在小麥產(chǎn)量中的應(yīng)用研究

混合飼料試驗(yàn)是指根據(jù)每個(gè)陪充劑的比例，試驗(yàn)中每個(gè)元素的值為1（100%）。試驗(yàn)指標(biāo)僅與各種成分所占的百分比有關(guān),而與混料的總量無(wú)關(guān)。這類(lèi)問(wèn)題是生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中經(jīng)常遇到的一類(lèi)問(wèn)題。關(guān)于混料試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法,自1958年Scheffe提出了單形格子與單形重心設(shè)計(jì)后,發(fā)展至今天,已有多種設(shè)計(jì)方法。這些方法早已應(yīng)用于冶金、化工等領(lǐng)域,并取得了良好的效果。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域遇到的不少問(wèn)題也可用混料設(shè)計(jì)方法處理,如復(fù)合肥、飼料、農(nóng)藥等的配方問(wèn)題。在總施肥量確定的前提下,作物不同生長(zhǎng)時(shí)期應(yīng)施肥的比例問(wèn)題也屬于混料試驗(yàn)研究的問(wèn)題。近幾年來(lái),一些研究者就該方法在植物營(yíng)養(yǎng)與肥料方面的應(yīng)用開(kāi)展了一些研究工作。如國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者都利用單形格子設(shè)計(jì)研究了作物不同生長(zhǎng)期肥料的分配問(wèn)題;Schrevens等探討了應(yīng)用混料設(shè)計(jì)研究水培營(yíng)養(yǎng)配方的效果。常見(jiàn)的復(fù)混肥料由氮、磷、鉀3種養(yǎng)分組成,各養(yǎng)分所占的比例可以用混料試驗(yàn)的方法確定;但應(yīng)用混料設(shè)計(jì)方法對(duì)此進(jìn)行研究,以確定肥料的合理施用比例,尚鮮見(jiàn)報(bào)道。因此,本研究對(duì)此進(jìn)行了初步探討。1材料和方法1.1單施氮、磷處理試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)化試驗(yàn)站溫室進(jìn)行了盆栽試驗(yàn)。供試土壤為紅油土,采自西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)化試驗(yàn)站,其基本性質(zhì)為:堿解氮92.17μg/g,速效磷10.1μg/g,速效鉀173.1μg/g,有機(jī)質(zhì)11.3g/kg。供試作物為冬小麥,品種為西農(nóng)881。以小米氏盆作為試驗(yàn)盆缽,每盆裝土1.4kg。采用{3,3}單形重心設(shè)計(jì),增加了單施氮、磷處理,共9個(gè)處理(表1),重復(fù)5次。供試肥料分別為尿素、過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀,均于播種時(shí)1次施入。1.2土壤養(yǎng)分含量測(cè)定試驗(yàn)于10-20播種,每盆10粒,留苗6株。分別于次年01-04,02-25,03-24調(diào)查各盆分蘗總數(shù)。04-09采收小麥地上部分,稱其鮮物質(zhì)質(zhì)量及干物質(zhì)質(zhì)量。干樣粉碎后用H2SO4-H2O2法進(jìn)行消解,然后分別測(cè)定全氮(半微量開(kāi)氏法)、全磷(釩鉬黃比色法)和全鉀(火焰光度計(jì)法)。并測(cè)定盆栽結(jié)束后土壤有效氮(堿解擴(kuò)散法)、速效磷(NaHCO3浸提,比色法)、速效鉀(NH4OAc浸提,火焰光度法)。依測(cè)定結(jié)果配置回歸方程,求出各產(chǎn)量(y)下的配比值x1,x2,x3(x1+x2+x3=1),并繪制等產(chǎn)線,從而找出最佳配比范圍。2結(jié)果與分析2.1不同氮素配比對(duì)小麥裂解率的影響由表2可知,處理1、8分別為施氮比例較高或僅施氮肥的處理,分蘗數(shù)明顯低于其他處理,說(shuō)明僅施氮肥或氮素比例過(guò)大不利于小麥分蘗;處理2、6為氮素比例較小而磷素比例較大的處理,分蘗數(shù)明顯多于其他處理,說(shuō)明磷素有利于促進(jìn)小麥分蘗。綜合來(lái)看,處理6(N、P、K配比為0.173g/kg,0.133g/kg,0.093g/kg)的效果較好。依第一次分蘗調(diào)查所得數(shù)據(jù)配置回歸方程,得y=14.6x1+18.2x2+18.2x3+2.4x1x2+0.8x1x3?0.8x2x3?23.4x1x2x3y=14.6x1+18.2x2+18.2x3+2.4x1x2+0.8x1x3-0.8x2x3-23.4x1x2x3賦給y以不同產(chǎn)量(分蘗數(shù)),求出若干組x1、x2、x3,找出它們?cè)趩涡沃械淖鴺?biāo),描點(diǎn)并繪制等值線(圖1)。由等值線變化可以直觀看出,氮素比例偏高對(duì)分蘗不利;增加磷、鉀比例利于小麥分蘗,而磷的影響更大一些。2.2氮素比例對(duì)小麥鮮物質(zhì)質(zhì)量的影響影響由表3可知,單施氮、磷處理(處理8、9)小麥鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量顯著低于其他處理,說(shuō)明肥料配合比單施有顯著的增產(chǎn)作用;而處理3產(chǎn)量明顯低于其他處理,這與該處理鉀的比例偏高,氮、磷比例低有關(guān)。說(shuō)明氮、磷養(yǎng)分供應(yīng)不足會(huì)影響小麥生長(zhǎng)。處理1、5均為磷、鉀配比一定時(shí)氮肥比例偏大的處理,增產(chǎn)效果明顯,可見(jiàn)氮素對(duì)植物生長(zhǎng)的主導(dǎo)作用。依鮮物質(zhì)質(zhì)量測(cè)定結(jié)果配置回歸方程,得:y=31.3x1+27.4x2+24.4x3?2.4x1x2+8.7x1x3+12x2x3+22.5x1x2x3y=31.3x1+27.4x2+24.4x3-2.4x1x2+8.7x1x3+12x2x3+22.5x1x2x3依此方程繪制等值線(圖2)。由圖2可知,小麥鮮物質(zhì)質(zhì)量與氮素比例大小有密切關(guān)系。在氮、磷、鉀配比試驗(yàn)中,氮素比例增加則小麥鮮物質(zhì)質(zhì)量增加,與表4分析結(jié)果一致。由圖2還可以看出,要獲得較高產(chǎn)量(鮮物質(zhì)質(zhì)量>30.5g/盆),各因素的取值為x1(N)=0.3~1.0,x2(P)=0~0.38,x3(K)=0~0.45。相應(yīng)的氮、磷、鉀配比分別為0.12~0.40g/kg,0~0.15g/kg和0~0.18g/kg。2.3各施氮量、全氮及養(yǎng)分配比由表4分析,植株體內(nèi)氮、磷含量基本上與施入量呈正相關(guān),施氮量相等的2、3、6處理相比,各處理小麥產(chǎn)量為:處理2>處理6>處理3,與施磷量相一致,證實(shí)了磷素營(yíng)養(yǎng)對(duì)氮素吸收及氮代謝的重要作用。全磷含量與施入量呈正相關(guān),受氮、鉀影響較小。由處理1、4、5(大量施氮)可看出,氮對(duì)植株體內(nèi)全鉀含量影響不大,全鉀含量受氮、磷配比變化影響更大些,含鉀量最高的為處理7(N∶P∶K=0.433∶0.333∶0.233)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)配置回歸方程,得:全氮:y=\Z3.25x1+2.92x2+2.46x3-0.06x1x2+1.22x1x3+0.20x2x3+1.68x1x2x3\z全磷:y=\Z0.27x1+0.44x2+0.23x3-0.12x1x2+0.01x1x3+0.02x2x3+0.57x1x2x3\z全鉀:y=\Z2.9x1+2.38x2+2.84x3-0.88x1x2+0.44x1x3+0.04x2x3+14.52x1x2x3\z在產(chǎn)量(測(cè)定結(jié)果)范圍內(nèi)給y賦不同的值,解出若干組x1、x2、x3組合,并依此作各個(gè)項(xiàng)目的等值線(見(jiàn)圖3,4,5)。由圖3知,植株體內(nèi)含氮量受磷影響較大,與表4分析結(jié)果一致。同時(shí)還能看出,施磷過(guò)多會(huì)影響氮素吸收。由圖4可以看出,植株體內(nèi)全磷含量與磷肥施用量呈正相關(guān),且受氮、鉀影響較小。由圖5知,植株體內(nèi)全鉀含量受氮、磷配比變化影響。若要求全鉀含量>31g/kg,