辣椒的礦物質肥、氮肥、磷肥優化施肥方案及經濟效益分析

李子雙　賀洪軍　趙同凱　陳延華

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

關鍵詞：辣椒；礦物質肥；產量；優化施肥

中圖分類號：S411.306+.2 文獻標識號：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研究，國內外報道較多，優化氮磷鉀肥的施肥方案可以有效提高辣椒的產量和品質[1～5]。但隨著現代農業的需求提高和人們對蔬菜質量的重視，僅僅施用常規的氮磷鉀肥并不能滿足辣椒對肥料營養的需求，辣椒對礦物質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無機復合肥對辣椒的影響[9，10]已見報道，但目前礦物質肥料對辣椒的影響尚未見有關報道。本試驗從辣椒施用的礦物質肥、氮磷肥料的配比、用量以及經濟效益等方面進行了重點分析，初步確定最佳的配施方案，為實現辣椒高產優質生產提供參考。

1 材料與方法

經過2010年一年的勻地，2011年在河北景縣小洋村進行。試驗土壤為潮土，0～20 cm土層基礎肥力為：有機質含量121% 、堿解氮（N）90 mg/kg、速效磷（P2O5）3140 mg/kg、速效鉀（K2O）90 mg/kg；供試辣椒品種為益都紅，2011年4月24日進行播種，行距為60 cm，株距25 cm，小區面積是192 m2。試驗設計采用二次飽和D-最優設計方案（見表1）。

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

表1 辣椒氮肥、磷肥、礦物質肥試驗設計方案

處理 編碼

X1（礦物質肥料） X2（N） X3（P2O5）

肥料用量（kg/hm2）

礦物質肥料 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日分小區進行辣椒整秧收獲、晾曬，辣椒果含水量降至20%左右時進行采果，采果后進行晾干，含水量達14%左右進行測產，并折算為公頃產量。

利用Excel進行數據分析，使用DPS數據處理系統進行統計分析和數學模型模擬分析[11]。

2 結果與分析

21 回歸模型的建立

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

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

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

表2 不同肥料處理對辣椒產量的影響

（kg/hm2）

處理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 產量平均值

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 因子主效應分析 對回歸方程進行偏回歸分析，礦物質肥、氮肥、磷肥的偏回歸系數的絕對值分別為2324614、9796982和447966，說明氮肥對辣椒產量的影響較大，其次是礦物質肥料，而磷肥對辣椒產量的影響較小。

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

Y1=52256096-2324614X1-2191535X12；

Y2=52256096+9796982X2 -6792700X22；

Y3=52256096-447966X3 -645077X32

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

圖1 單因子效應折線圖

223 因子互作效應分析 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

對三因子交互效應方程作圖，由圖2、3、4看出，在編碼范圍內，辣椒產量較好的互作空間是：較高的礦物質肥料配較低的氮肥水平；較高的礦物質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 礦物質肥料、氮肥交互效應曲面圖

圖3 礦物質肥料、磷肥交互效應曲面圖

圖4 氮肥、磷肥交互效應曲面圖

23 高產優化方案分析

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

表3

辣椒產量4 500～6 000 kg/hm2之間

各因素的頻次分布

編碼值 礦物質肥料

次數 頻率

氮肥

次數 頻率

磷肥

次數 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

標準誤 05233 04047 05375

95%置信區間 -01077～00148 01107～02054 -00959～00299

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

24 經濟效益

為確定最佳經濟施肥方案，必須根據農產品的價格和肥料成本進行分析。干辣椒的市場價為10元/kg，礦物質肥料價格為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，根據肥料的實際用量，回歸方程可轉化為：

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

最終得到的目標函數值（最大經濟效益值）為56 037251元/hm2，最大產量為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根據其品種生長特性，當地土壤肥力以及種植接茬、甚至不同水分管理情況進行。氮磷鉀以及礦物質肥料具有調節辣椒營養元素吸收等功能，應適量施用，過多施用反而會造成土壤退化等現象的產生。

本試驗結果表明，在肥力低水平的情況下，辣椒的產量隨著礦物質肥、氮肥、磷肥的施用量的增加而不斷提高，但達到最高產量后，又隨著施用量的增加而降低。僅僅考慮產量，產量在4 500 kg/hm2以上時，高產優化方案為礦物質肥用量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。但是如果計算經濟效益，則礦物質肥料、氮肥（N）、磷肥（P2O5）最佳施用量為26265、 32953、10845 kg/hm2，最后取得的經濟效益為56 037251元/hm2，最大產量為5 88543 kg/hm2。參 考 文 獻：

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