吉林省西部盐碱地水稻综合农艺数学模型及优化方案的研究.pdf
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吉林省西部盐碱地水稻综合农艺数学模型及优化方案的研究.pdf
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文章编号:
1003-8701(2002)05-0014-04吉林省西部盐碱地水稻综合农艺数学模型及优化方案的研究3赵国臣1,李亚峰2,郭唏明1,周舰1(11吉林省农科院水稻所,吉林公主岭136100;21通化市农业推广总站)摘要:
根据“最佳模拟配合法”原理,利用吉优1号在盐碱地高产栽培技术体系中几个关键性农艺因素,采用五元二次回归正交旋转组合设计法,进行多因素、多水平的试验研究,建立了600kg/667m2以上的综合农艺数学模型及优化方案,为西部盐碱地大面积水稻高产优质栽培技术提供了理论依据。
关键词:
吉优1号;数学模型;优化方案;盐碱地中图分类号:
S287文献标识码:
A为探讨吉林省西部盐碱地水稻高产栽培技术措施,把措施进行数量化和质量化,在我省西部白城市洮北区进行了数学模式化栽培研究,并以此数学模型和优化栽培模式为依据,提出各因素的效应和各因素的内在联系,从而达到模拟各生产因素和预测盐碱地的水稻产量,为寻求最佳农艺措施提供可靠的科学依据,达到充分发挥西部盐碱地水稻高产潜力的目的。
1设计与方法试验材料选用耐盐碱吉优1号水稻新品种,试验地点设在吉林省白城市洮北区,试验地属中度以上盐碱地,有机质含量为112%,全氮量为0109%,全磷量为0106%,全钾量为3%,pH值为817,盐分含量为013%,肥力较低,井水灌溉。
试验选用亩产量为目标函数,在影响盐碱地水稻高产栽培可控因素中,选择了秧田的播表1各因素的设计水平因素水平间距水平r=2-2-1012X1秧田播种量(kg/667m2)123456X2秧龄(d)52530354045X3密度(万丛/667m2)015210215310315410X4本田纯氮量(kg/667m2)505101520X5本田纯钾量(kg/667m2)40481216注:
氮肥的施用水平是以底、基、穗、粒为4321,磷肥一次性作底肥施入,硫酸钾按基、穗各50%施入。
收稿日期:
2002-05-21作者简介:
赵国臣(1963-),男,吉林省农科院水稻所研究员,硕士,主要从事绿优米及高产栽培技术研究。
3吉林省作物学会第七届理事会推荐优秀论文。
吉林农业科学2002,27(5):
14-17JournalofJilinAgriculturalSciences播种量、秧龄、密度、氮素和钾肥施用量五个因素为可控变量,采用二次回归正交旋转组合设计法,对变量进行线性编码代换。
试验各因素及水平如表1。
试验设计36个小区,其中五因素二水平试验,二分之一实施小区16个,五维空间坐标轴上与中心距离为r=2的试验小区10个,五个自变因素的零水平小区10个,零水平小区以间比法插入,其余全部采用随机区组排列,具体见表2。
表2各小区的产量及编码区号组合方案X1X2X3X4X5产量(kg/667m2)区号组合方案X1X2X3X4X5产量(kg/667m2)111111684182111-1-164814311-11-161719411-1-115661151-111-16551561-11-116231971-1-111605128-1-1-1-1-1607119-1111-16711610-111-116031211-11-1116531312-11-1-1-15571413-1-11116721814-1-11-1-15611815-1-1-11-15841616-1-1-1-115681817200005621318-2000063110190200063419200-2000602112100200695162200-2005901623000206801824000-2054218250000270019260000-2610162700000653192800000646122900000625193000000665183100000666153200000662153300000639123400000662193500000640103600000687122结果与分析211目标函数的建立各性状与处理因子之间采用多元回归分析,期望回归方程为:
Y=b0+65i=1biXi+65i=1j=1bijXiXj+65i=1bibiiXi2通过计算多元回归数学模型:
Y=65518-0108X1+7186X2+23182X3+2815X4+1016X5-415X1X2+4144X1X3-10183X1X4-10173X1X5+4106X2X3+6100X2X4-0131X2X5+5136X3X4+1131X3X5+6120X4X5-14183X12-9137X22-3122X32-11105X42-0106X52为检验模型的准确度,提高选优的可靠性,对上述方程及回归系数进行方差分析和显著性测验(表3)。
212选择优异组合从方程中得知,产量与五个因素之间呈二次曲线关系,表明并非提高任一因素都可获得增产,而必须是几个因素共同作用的结果。
通过计算机,在约束的条件下(22Xi2,步长为1),要用频率分布统计法,组成55=3125个方案,优选出667m2产600kg以上的组合方案1226个,占3912%,根据各因素的计算机取值分布,选择可行的高产农艺方案(表4)。
从表4中分析得出X15的五个因素实际农艺措施取值幅度,即每667m2秧田播种量为31853198kg,秧龄为363617d,667m2栽丛数为3132万3138万丛,667m2本田施入纯氮量为1315414111kg,纯钾量为81799141kg时,预测产量可达600kg/667m2以上。
515期赵国臣等:
吉林省西部盐碱地水稻综合农艺数学模型及优化方案的研究表3回归方差分析结果变异来源方差模型F值显著性(%)一次项效应X10117-0108010003X214821087186217420105X313613161231822511860101X419551104281543611700101X5269616510160419890101二次项效应X127039180-141831310240101X222810106-9137511990101X32331198-312201614X423907128-11105712290101X520111-0106010002交互效应X1X2324100-415001599X1X3315105414401583X1X41874189-10183314960105X1X51840141-10173314050101X2X3264106410601489X2X4576100610011066X2X51154-0131010028X3X4460110513601851X3X527156113101051X4X56151046120111380110失拟5303144误差81071932184剩余2804149F(6,9)a=0105=3137a=0101=5180回归5773114351340101总计65839136F(20,15)a=01052133a=01013136表4产量在600kg/667m2以上各项农艺措施的频次分布情况水平代码X1X2X3X4X5频次%频次%频次%频次%频次%-218715131058166151040131811418-128723142532016155121615212142051617033427123142516263211533026192441919127922183042418358291238331122872314213911132502014389311735729113092512加权平均值-01080128017001760128标准差0104010401030103010495%置信域-0115-01020120135016301770170018201200135农艺实际措施取值限度31853198363617313231381315414111817991413效应分析311主因素效应从表3的一次项中可以看出,五项技术措施以对产量影响大小顺序为施氮量(X4)密度(X3)施钾量(X5)秧龄(X2)秧田播种量。
从二次项效应看出,五项措施因素对产量的顺序为施钾量(X5)密度(X3)秧龄(X2)施氮量(X4)秧田播种量,用“降维法”把四个自变量固定在零水平上,计算出另一变量与产量的回归方程如下:
Y1=655180-0108X1-14183X12Y2=655180+7186X2-9137X22Y3=655180+23182X3-3122X32Y4=655180+28154X4-11105X4261吉林农业科学27卷Y5=655180+10160X5-0106X52把上述方程绘成图1可以看出,五个因素与产量均呈二次曲线关系,其中氮素和密度在-21水平范围内,随施氮量、丛数的增加而增多,播种量、钾肥、秧龄在-20水平范围随之增加而增产。
312多因素的互作效应通过表3可以看出,在五个因素的交互作用中,只有X1X4、X1X5、X4X5对产量的作用达显著水平,其偏回归方程为:
图1主因素与产量关系Y1,4=655180-0108X1+28154X4-14183X12-11105X42Y1,5=655180-0108X1+10160X5-14183X12-0106X52Y4,5=655180-28154X1+10160X5-11105X42-0106X52说明在五个因素中播种量通过氮肥、钾肥的多少对产量起作用,而氮肥、钾肥互作对产量起的作用更大。
4农艺优化方案预期产600kg/667m2的农艺优化方案是:
秧田播种量为31853198kg/667m2,秧龄为3637d,密度为3132万3138万丛/667m2,本田施纯氮量为1315414111kg/667m2,施纯钾量为81799141kg/667m2,有效穗为2915万/667m2,每穗实粒数为85粒,千粒重26g。
但在实际操作过程中,还要根据当地的生态条件和农民种稻水平,因地制宜地加以利用。
参考文献:
1茆诗松.回归分析及其设计试验M.上海:
华东师范大学出版社,1981.2戚昌瀚.水稻高产模式M.南昌:
江西科技出版社,1986.3许德海.亚优2号单季亩产650kg以上综合农艺数学模型及优化方案的研究C1中国水稻所论文集,1991.4李学湛,赵国臣.盐碱地水稻高产栽培技术研究报告J,吉林农业科学,1993,4.StudyonComprehensiveAgricultureMathematicsModelandOptimalizationPlanofRiceProductioninWestemPartofJilinProvinceSalinizedSoilZHAOGuo-chen,LIYa-feng,GUOXi-ming,etal.(AcademyofAgriculturalSciencesofJilinProvince,Gongzhuling136100,China)Abstract:
Accordingtotheoptimalsimulatecooperationmethod,usingseveralkeyagriculturefac2torofNo,1Jiyouandhighyieldplantingtechnologysysteminsalinizedsoil,meanwhileutilizing5ele2ment2timesregressionorthogonalcombinationdesignmethod,introducemulti-factorandmulti-leveltestandstudy,establishacomprehensiveagriculturemathematicsmodelandoptimalizationplanwhichcanproducerice600kg/667m21Thismodelgiveamethodfoundationonpromotingricehighyieldplantinginsaliniazedsoil1Keywords:
No,1Jiyou;Mathematicsmodel;Optimalizationplan;Alkalinesoil715期赵国臣等:
吉林省西部盐碱地水稻综合农艺数学模型及优化方案的研究
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- 吉林省 西部 盐碱地 水稻 综合 农艺 数学模型 优化 方案 研究