پديد آورندگان :
خرم دل، سرور دانشگاه فردوسي مشهد - دانشكده كشاورزي - گروه اگروتكنولوژي، مشهد , نصيري محلاتي، مهدي دانشگاه فردوسي مشهد - دانشكده كشاورزي - گروه اگروتكنولوژي، مشهد , هوشمند، مينا دانشگاه فردوسي مشهد - دانشكده كشاورزي - گروه اگروتكنولوژي، مشهد , مصطفوي، محمدجواد دانشگاه فردوسي مشهد - دانشكده كشاورزي - گروه اگروتكنولوژي، مشهد
كليدواژه :
آزمون عدم برازش , پايداري سيستم‌هاي زراعي , ضريب تبيين , مدل رگرسيون
چكيده فارسي :
مدلسازي سطح- پاسخ (RSM) روش آماري براي بهينه‌سازي چند فاكتور است كه با استفاده از تركيب تيمارها شرايط بهينه عوامل توليد را تعيين مي‌كند (5،10،11). در اين مطالعه، اثر كاربرد كودهاي نيتروژن و فسفر بر عملكرد، اجزاي عملكرد و خصوصيات كيفي دانه گندم با استفاده از مدلسازي سطح- پاسخ مورد مطالعه قرارگرفت.
مواد و روش‌ها: اين آزمايش با 13 تيمار و دو تكرار در مزرعه تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد در سال زراعي 95-1394 انجام شد. تيمارها بر اساس سطح پايين و بالاي نيتروژن (به ترتيب با صفر و 400 كيلوگرم اوره در هكتار) و فسفر (به ترتيب با صفر و 100 كيلوگرم سوپرفسفات تريپل در هكتار) تعيين شدند. عملكرد بيولوژيكي، عملكرد دانه، شاخص برداشت، خصوصيات رشد و اجزاي عملكرد (شامل تعداد پنجه در متر مربع، ارتفاع بوته، طول خوشه، تعداد دانه در خوشه، وزن دانه درخوشه، وزن دانه دربوته، تعداد خوشه در بوته، وزن خوشه در بوته و وزن خشك ساقه در متر مربع) و خصوصيات كيفي دانه (درصد نيتروژن، درصد پروتئين و درصد فسفر) به عنوان متغير وابسته مورد اندازه‌گيري قرار گرفتند و تغييرات اين متغيرها با استفاده از مدل رگرسيوني ارزيابي شد. به منظور ارزيابي كيفيت مدل از آزمون عدم برازش استفاده شد. بسندگي مدل با آناليز واريانس مورد ارزيابي قرار گرفت. كيفيت مدل با استفاده از ضريب تبيين (R2) ارزيابي شد. در نهايت، مقادير بهينه كودهاي نيتروژن و فسفر بر اساس سه سناريوي اقتصادي، زيست محيطي و اقتصادي- زيست محيطي محاسبه شد.
نتايج: نتايج نشان داد كه اثر جزء خطي بر شاخص برداشت، طول خوشه، اجزاي عملكرد (شامل وزن دانه در بوته، تعداد خوشه در بوته، وزن خوشه در بوته و تعداد پنجه در متر مربع) و درصد نيتروژن و درصد پروتئين دانه معني‌دار بود. اثر جزء درجه دو كامل عملكرد بيولوژيكي، عملكرد دانه، تعداد پنجه در متر مربع، وزن دانه در بوته و وزن خوشه در بوته، درصد نيتروژن، پروتئين و فسفر دانه و اثر متقابل ارتفاع بوته، طول خوشه، تعداد دانه در خوشه و درصد نيتروژن دانه را به طور معني‌داري تحت تاثير قرار داد. آزمون عدم برازش در مورد هيچ‌يك از صفات مورد مطالعه معني‌دار نبود كه نشان‌دهنده برازش مطلوب مدل رگرسيون درجه دو كامل مي‌باشد. بالاترين مقدار مشاهده شده و پيش‌بيني شده عملكرد دانه به ترتيب براي تيمارهاي 400 كيلوگرم اوره در هكتار+100 كيلوگرم سوپرفسفات تريپل در هكتار و 200 كيلوگرم اوره در هكتار+50 كيلوگرم سوپرفسفات تريپل در هكتار با 717/54 و 594/89 گرم در متر مربع بدست آمد. بيشترين مقدار مشاهده شده و پيش‌بيني شده درصد نيتروژن دانه (به ترتيب با 1/72 و 1/62 درصد) و درصد پروتئين دانه (به ترتيب با 10/76 و 10/02 درصد) براي تيمار 400 كيلوگرم اوره در هكتار+50 كيلوگرم سوپرفسفات تريپل مشاهده شد. در سناريوي اقتصادي-زيست محيطي عملكرد دانه و درصد نيتروژن و درصد فسفر دانه همزمان مد نظر قرار گرفت و مقادير بهينه كودهاي نيتروژن و فسفر به ترتيب برابر با 141/41 كيلوگرم اوره و بدون فسفر بدست آمد.
نتيجه‌گيري: افزايش مصرف كودهاي نيتروژن و فسفر تا سطح بهينه موجب افزايش عملكرد و خصوصيات كيفي دانه شد. بهينه‌سازي عناصر غذايي موجب افزايش جذب و بهبود عملكرد در نظام‌هاي توليد گندم مي‌شود و كاهش وابستگي به نهاده‌هاي خارجي همچون كودهاي شيميايي كه افزايش هزينه‌ها و تشديد آلودگي-هاي زيست‌محيطي را به دنبال دارد. بهينه‌سازي عناصر غذايي خاك اطلاعاتي را در مورد پايداري سيستم‌هاي زراعي و پتانسيل آلودگي هاي زيست‌محيطي فراهم مي كند. به طور كلي، بهينه‌سازي مصرف عناصر غذايي ابزاري سودمند است كه به طور گسترده‌اي در كشاورزي مدرن مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
چكيده لاتين :
Response surface methodology (RSM) is defined as statistical technique for optimization of multiple parameters which determine optimum process conditions by combining experimental treatments (5,10,11). In this work, optimization of N and P fertilizers on yield, yield components and seed quality of wheat using RSM were studied.
Materials and methods: An experiment was conducted with 13 treatments and two replications at the Research Field of Ferdowsi University of Mashhad during the growing season of 2015-2016. The treatments were allocated based on low and high levels of N fertilizer (0 and 400 kg Urea per ha, respectively) and P fertilizer (0 and 100 kg triple super phosphate per ha, respectively). Biological yield, seed yield, harvest index, growth criteria and yield components (such as tiller No./m2, plant height, spike length, seed No./ spike, seed weight/ spike, seed weight/ plant, spike No./ plant, spike weight/ plant and dry weight of stem per m2) and seed quality characteristics (including N percentage, protein percentage and P percentage) were calculated as dependent variables and changes of these variables were evaluated by a regression model. Lack-of-fit test was used to evaluate the quality of the fitted model. The adequacy of the model was tested by analysis of variance. The quality of the fitted model was judged using the determination coefficient (R2). Finally, the optimum levels of N and P fertilizers were calculated based on three scenarios including economic, ecological and economic-ecological.
Results and discussion: The results showed that effect of linear component was significant on harvest index, spike length, yield components (such as seed weight per plant, spike No./plant, spike weight per plant and tiller No./m2), N percent and protein percent of seed. Effect of square component was significant on biological yield, seed yield, tiller No./m2, seed weight per plant and spike weight per plant, N percent, protein percent and P percent of seed. Interaction effect of full quadratic was significant on plant height, spike length and seed No./spike and N percent of seed. Lack of fit test had no significant effect on the studied traits. The full square model for the response variables gave insignificant lack-of-fit indicating that the data of experimental were satisfactorily explained. The highest observed and predicted values of seed yield were recorded for 400 kg Urea per ha+100 kg triple super phosphate per ha and 200 kg Urea per ha+50 kg triple super phosphate per ha with 717.54 and 594.89 kg.ha-1, respectively. The maximum observed and predicted amounts of seed N percent (with 1.72 and 1.62 percent, respectively) and seed protein percentage (with 10.76 and 10.02percent, respectively) were recorded for 400 kg Urea per ha+50 kg triple super phosphate per ha. Both seed yield and N and P percent of seed were considered in economic-ecological scenario, so the estimated levels for N and P fertilizers were 141.41 kg Urea.ha-1 and without P fertilizer.
Conclusion: Increasing rates of N and P fertilizers up to optimum rates increased yield and seed quality of wheat. Nutrient optimization enhances nutrient absorption and yield in the wheat cropping systems may reduce the dependence on external sources of chemical fertilizers that increase the costs of production and can potentially contribute to environmental contamination. The optimization of soil nutrients provides information on the sustainability of cropping systems and potential environmental pollutions. Generally, nutrient optimization is a useful technique widely used in modern agriculture.
