辣椒的礦物質(zhì)肥、氮肥、磷肥優(yōu)化施肥方案及經(jīng)濟(jì)效益分析

李子雙　賀洪軍　趙同凱　陳延華

摘 要：采用三因子二次飽和D-最優(yōu)設(shè)計，研究了礦物質(zhì)肥、氮肥、磷肥配施對辣椒產(chǎn)量的影響，建立了以礦物質(zhì)肥、氮肥、磷肥為因變量，辣椒產(chǎn)量為目標(biāo)函數(shù)的三元二次數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。通過對模型進(jìn)行檢驗分析得出：礦物質(zhì)肥、氮肥、磷肥對辣椒的產(chǎn)量均有顯著的影響，并且在兩個因素間存在顯著的互作效應(yīng)。三因素的影響順序為：氮肥>礦物質(zhì)肥料>磷肥。在低水平條件下，辣椒的產(chǎn)量會隨著礦物質(zhì)肥、氮肥、磷肥的用量增加而升高；當(dāng)用量過高，產(chǎn)量會下降。通過計算機(jī)模擬運算，只考慮產(chǎn)量時，產(chǎn)量在4 500～6 000 kg/hm2之間，施肥方案為礦物質(zhì)肥63534～65946 kg/hm2，氮肥（N）23920～24769 kg/hm2，磷肥（P2O5）6695～6944 kg/hm2；考慮經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)獲得最大經(jīng)濟(jì)效益56 03725元/hm2，則礦物質(zhì)肥料、氮肥、磷肥最佳施用量分別為26265、32953、10845 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：辣椒；礦物質(zhì)肥；產(chǎn)量；優(yōu)化施肥

中圖分類號：S411.306+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2012）11-0074-04

Optimized Fertilization Scheme of Mineral Fertilizer， Nitrogen

and Phosphorus for Pepper and Its Economic Benefit Analysis

Li ZiShuang1， He HongJun1， Zhao TongKai1， Chen YanHua2

（1. Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou 253015， China；

2.Institute of Plant Nutrition and Resources， Beijing Academy of Agricultural and Forestry Science， Beijing 100089，China）

Abstract The quadratic saturated D-optimum design of three factors was used in this experiment to study the effects of compound application of mineral fertilizer， nitrogen （N） and phosphate （P） fertilizer on pepper yield， and then the ternary quadratic mathematical models were established and their economical benefits were analyzed. The results showed that the mineral fertilizer， N and P had significant impact on yield of pepper， and there were significant interaction effects between two factors. The order of three factors affecting yield was N> mineral fertilizers>P. Under the condition of low fertilizer level， the yield of pepper rose with the increased amount of mineral fertilizer， N and P； when the fertilizer rate was too high， the pepper yield could decline. By means of computer simulation， to obtain the pepper yield of 4 500～6 000 kg/hm2， the application rates of mineral fertilizer， N and P2O5 were 635.34～659.46， 239.20～247.69， 66.95～69.44 kg/hm2 respectively； to obtain the maximum economic benefit of 56 037.25 yuan per hectare， the optimum application rate of mineral fertilizer， N and P2O5 was 262.65， 329.53 and 108.45 kg/hm2.

Key words Pepper； Mineral fertilizer； Yield； Optimized fertilization

辣椒為吸肥量較多的蔬菜類型。近年來，對于辣椒的施肥技術(shù)研究，國內(nèi)外報道較多，優(yōu)化氮磷鉀肥的施肥方案可以有效提高辣椒的產(chǎn)量和品質(zhì)[1～5]。但隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求提高和人們對蔬菜質(zhì)量的重視，僅僅施用常規(guī)的氮磷鉀肥并不能滿足辣椒對肥料營養(yǎng)的需求，辣椒對礦物質(zhì)肥料中含有的中微量元素的需求也是不可忽視的，盡管生物菌肥以及有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥對辣椒的影響[9，10]已見報道，但目前礦物質(zhì)肥料對辣椒的影響尚未見有關(guān)報道。本試驗從辣椒施用的礦物質(zhì)肥、氮磷肥料的配比、用量以及經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行了重點分析，初步確定最佳的配施方案，為實現(xiàn)辣椒高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

經(jīng)過2010年一年的勻地，2011年在河北景縣小洋村進(jìn)行。試驗土壤為潮土，0～20 cm土層基礎(chǔ)肥力為：有機(jī)質(zhì)含量121% 、堿解氮（N）90 mg/kg、速效磷（P2O5）3140 mg/kg、速效鉀（K2O）90 mg/kg；供試?yán)苯菲贩N為益都紅，2011年4月24日進(jìn)行播種，行距為60 cm，株距25 cm，小區(qū)面積是192 m2。試驗設(shè)計采用二次飽和D-最優(yōu)設(shè)計方案（見表1）。

所用氮、磷及礦物質(zhì)肥料分別為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5 12%）、礦物質(zhì)肥料（鉀8%、鎂8%、鈣20%、硅20%、鐵、錳、鋅、硼等微量元素5%）。施用方法，基肥分別施入設(shè)計總量的50%、100%、100%，開花期施入50%、0、0。其他管理方式按常規(guī)進(jìn)行。

表1 辣椒氮肥、磷肥、礦物質(zhì)肥試驗設(shè)計方案

處理 編碼

X1（礦物質(zhì)肥料） X2（N） X3（P2O5）

肥料用量（kg/hm2）

礦物質(zhì)肥料 N P2O5

1 -1 -1 -1 26265 4995 2925

2 1 -1 -1 105045 4995 2925

3 -1 1 -1 26265 40860 2925

4 -1 -1 1 26265 4995 10845

5 01925 01925 -1 73238 26380 2925

6 01925 -1 01925 73238 4995 7647

7 -1 01925 01925 26265 26380 7647

8 -02912 1 1 54185 40860 10845

9 1 -02912 1 105045 17706 10845

10 1 1 -02912 105045 40860 5732

2011年10月28日分小區(qū)進(jìn)行辣椒整秧收獲、晾曬，辣椒果含水量降至20%左右時進(jìn)行采果，采果后進(jìn)行晾干，含水量達(dá)14%左右進(jìn)行測產(chǎn)，并折算為公頃產(chǎn)量。

利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計分析和數(shù)學(xué)模型模擬分析[11]。

2 結(jié)果與分析

21 回歸模型的建立

以表1中X1（礦物質(zhì)肥料）、X2（N）、X3（P2O5）編碼值為自變量，表2中產(chǎn)量平均值（Y）為因變量，進(jìn)行二次多項式回歸分析，得出辣椒產(chǎn)量與氮肥、磷肥、礦物質(zhì)肥料之間的回歸方程 ：

Y=52256096-2324614X1+9796982X2-447966X3-2191535X12-6792700X22-645077X32-1265533X1X2-4843815X1X3-2409701X2X3

對方程進(jìn)行F檢驗，F(xiàn)=1047>F001（9，18）=360，回歸關(guān)系極顯著。說明該方程能夠反映辣椒產(chǎn)量與肥料之間的關(guān)系，因此模型對辣椒的產(chǎn)量有良好的預(yù)測作用。

表2 不同肥料處理對辣椒產(chǎn)量的影響

（kg/hm2）

處理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 產(chǎn)量平均值

1 295833 279167 237500 270833

2 379167 341667 318750 346528

3 583333 516667 520833 540278

4 479167 420833 320833 406944

5 525000 579167 531250 545139

6 416667 325000 325000 355556

7 516667 545833 587500 550000

8 533333 458333 629167 540278

9 437500 437500 308333 394444

10 525000 504167 520833 516667

22 模型解析

221 因子主效應(yīng)分析 對回歸方程進(jìn)行偏回歸分析，礦物質(zhì)肥、氮肥、磷肥的偏回歸系數(shù)的絕對值分別為2324614、9796982和447966，說明氮肥對辣椒產(chǎn)量的影響較大，其次是礦物質(zhì)肥料，而磷肥對辣椒產(chǎn)量的影響較小。

222 單因子效應(yīng)分析 對模型采用“降維法” 求出單因素對辣椒產(chǎn)量的影響效應(yīng)。將任意兩個因子定在零碼值， 分別得到單因子效應(yīng)方程：

Y1=52256096-2324614X1-2191535X12；

Y2=52256096+9796982X2 -6792700X22；

Y3=52256096-447966X3 -645077X32

將各個單因子效應(yīng)方程繪制成圖，由圖1可以看出，辣椒的產(chǎn)量均隨著礦物質(zhì)肥料、氮肥、磷肥的增加而增加，達(dá)到最高產(chǎn)量后，又隨著施用量的增加而降低。在本試驗結(jié)果中，各單因子效應(yīng)方程均存在極大值。

圖1 單因子效應(yīng)折線圖

223 因子互作效應(yīng)分析 將一個因子定在零碼值，得出其他兩個因子的互作效應(yīng)方程：

Y1=52256096-2324614X1+9796982X2-2191535X12-6792700X22-1265533X1X2

Y2=52256096-2324614X1-447966X3-2191535X12-645077X32-4843815X1X3

Y3=52256096+9796982X2-447966X3-6792700X22-645077X32-2409701X2X3

對三因子交互效應(yīng)方程作圖，由圖2、3、4看出，在編碼范圍內(nèi)，辣椒產(chǎn)量較好的互作空間是：較高的礦物質(zhì)肥料配較低的氮肥水平；較高的礦物質(zhì)肥料水平配較低的磷肥施用水平；較低的氮肥水平配中等的磷肥水平。

圖2 礦物質(zhì)肥料、氮肥交互效應(yīng)曲面圖

圖3 礦物質(zhì)肥料、磷肥交互效應(yīng)曲面圖

圖4 氮肥、磷肥交互效應(yīng)曲面圖

23 高產(chǎn)優(yōu)化方案分析

通過計算機(jī)模擬運算，只考慮產(chǎn)量時，辣椒產(chǎn)量在4 500～6 000 kg/hm2之間，施肥方案為礦物質(zhì)肥63534～65946 kg/hm2，氮肥23920～24769 kg/hm2，磷肥6695～6944 kg/hm2。

表3

辣椒產(chǎn)量4 500～6 000 kg/hm2之間

各因素的頻次分布

編碼值 礦物質(zhì)肥料

次數(shù) 頻率

氮肥

次數(shù) 頻率

磷肥

次數(shù) 頻率

-1 41 1449 0 0 41 1449

-03 42 1484 43 1519 42 1484

02 42 1484 48 1696 41 1449

1 32 1131 48 1696 36 1272

平均值 -00465 0158 -0033

標(biāo)準(zhǔn)誤 05233 04047 05375

95%置信區(qū)間 -01077～00148 01107～02054 -00959～00299

用量（kg/hm2） 63534～65946 23920～24769 6695～6944

24 經(jīng)濟(jì)效益

為確定最佳經(jīng)濟(jì)施肥方案，必須根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的價格和肥料成本進(jìn)行分析。干辣椒的市場價為10元/kg，礦物質(zhì)肥料價格為18元/kg；氮肥成本：尿素價格為22元/kg，含純氮46%，即純氮的價格是4783元/kg；過磷酸鈣價格085元/kg，含P2O5為12%，即P2O5的價格為7083元/kg，根據(jù)肥料的實際用量，回歸方程可轉(zhuǎn)化為：

Y=3150410+38133X1+186616X2+327035X3-00014X12-00211X22-00412X32-00018X1X2-00311X1X3-00339X2X3

扣除肥料成本后得到純收益函數(shù)模型為：

Y=（3150410+38133X1+186616X2+327035X3-00014X12-00211X22-00412X32-00018X1X2-00311X1X3-00339X2X3） ×10000-1800X1-4783X2-7083X3

最終得到的目標(biāo)函數(shù)值（最大經(jīng)濟(jì)效益值）為56 037251元/hm2，最大產(chǎn)量為5 885430 kg/hm2，最佳施肥：X1=26265 kg/hm2，X2= 32953 kg/hm2，X3=10845 kg/hm2，即礦物質(zhì)肥料、氮肥（N）、磷肥（P2O5）最佳施用量為26265、 32953、10845 kg/hm2。

3 討論

不同的土壤肥力[12，13]，不同的水分管理[14，15]，不同的栽培品種[16，17]都可能引起最佳施肥方案的不同。因此，確定辣椒的最佳合理施肥方案應(yīng)根據(jù)其品種生長特性，當(dāng)?shù)赝寥婪柿σ约胺N植接茬、甚至不同水分管理情況進(jìn)行。氮磷鉀以及礦物質(zhì)肥料具有調(diào)節(jié)辣椒營養(yǎng)元素吸收等功能，應(yīng)適量施用，過多施用反而會造成土壤退化等現(xiàn)象的產(chǎn)生。

本試驗結(jié)果表明，在肥力低水平的情況下，辣椒的產(chǎn)量隨著礦物質(zhì)肥、氮肥、磷肥的施用量的增加而不斷提高，但達(dá)到最高產(chǎn)量后，又隨著施用量的增加而降低。僅僅考慮產(chǎn)量，產(chǎn)量在4 500 kg/hm2以上時，高產(chǎn)優(yōu)化方案為礦物質(zhì)肥用量63534～65946 kg/hm2之間，氮肥用量在23920～24769 kg/hm2之間，磷肥用量在6695～6944 kg/hm2之間。但是如果計算經(jīng)濟(jì)效益，則礦物質(zhì)肥料、氮肥（N）、磷肥（P2O5）最佳施用量為26265、 32953、10845 kg/hm2，最后取得的經(jīng)濟(jì)效益為56 037251元/hm2，最大產(chǎn)量為5 88543 kg/hm2。參 考 文 獻(xiàn)：

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