大肉包心芥菜施氮最佳效益研究

胡全鑒

（廣西鐘山縣土肥站，542699）

農(nóng)業(yè)科學研究表明，在氮、磷、鉀三大必需營養(yǎng)元素中，制約甜菜產(chǎn)量提高的養(yǎng)分限制因子依次為N＞P＞K[1]；不施氮肥降低白菜對磷和鉀的利用率，不施磷肥降低了鉀肥利用率[2]；氮肥對于葉菜生產(chǎn)具有極其重要的作用，不施N處理兩茬菜心產(chǎn)量與種植效益極顯著下降[2]。可見，氮是影響葉菜類蔬菜生長的主要因子。氮素的供應量直接影響到葉菜生長、品質(zhì)、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的高低。因此，氮的供應量不足或過多，都會影響葉菜的生長、品質(zhì)、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。只有在施氮量最佳時，才會使葉類蔬菜生長茂盛，葉色正常，品質(zhì)、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益最佳。

近年來，隨著作物種植面積不斷擴大、產(chǎn)量的不斷提高以及化肥施用量逐年增加，肥料利用率降低、經(jīng)濟效益下降等問題日益突出，確定適宜的氮肥用量是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培的重要措施[3]。因此，在鐘山縣公安鎮(zhèn)仁里自然村李石巧戶的石灰性田進行大肉包心芥菜最佳施N效益試驗，探素適合當?shù)貤l件的大肉包心芥菜N最佳施用量，為指導農(nóng)民“科學、經(jīng)濟、環(huán)保”施肥，提高肥料利用率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，促進農(nóng)業(yè)節(jié)本增效和農(nóng)民增產(chǎn)增收[4]，防止N肥料污染環(huán)境等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試蔬菜品種為大肉包心芥菜。供試肥料為尿素（含N 46%，浙江寧波遠東化工集團有限公司生產(chǎn)），普通過磷酸鈣（含P2O512%，廣西鹿寨化肥有限責任公司生產(chǎn)），氯化鉀（含K2O 60%，加拿大產(chǎn)）。

根據(jù)以前葉菜生產(chǎn)經(jīng)驗，在大肉包心芥菜生產(chǎn)過程的前、中期肥料投入占總投入的比例較大，但如在生產(chǎn)前期不進行必要的肥料投入則會導致減產(chǎn)減收[5]。因此，本試驗肥料施用采取前、中重，后輕方法。

試驗地位于東經(jīng) 111°10′57.3″、 北緯 24°31′16.1″，海拔高度188 m地區(qū)。供試土壤為石灰性田，成土母質(zhì)為石灰?guī)r，耕層土壤pH值5.8，含有機質(zhì)39.1 g/kg，全氮2.058 g/kg，有效磷9.3 mg/kg，緩效鉀 95 mg/kg，速效鉀31 mg/kg。前茬作物為晩稻。

1.2 試驗設計

在每 667 m2施磷肥 （P2O5）7.0 kg、 鉀肥（P2O5）13.0 kg 的條件下， 試驗設 N0、N1、N2、N34 個處理，其中 N0處理不施氮肥，N1、N2、N3處理 667 m2施氮量分別為 12.5，25.0，37.5 kg。

1.3 試驗方法

2009年10月12日播種，11月8日平整土地，劃分小區(qū)，小區(qū)長8.0 m、寬2.5 m，面積20 m2，2次重復，隨機區(qū)組方式排列。11月8開穴，根據(jù)試驗方案施100%磷肥、30%氮肥、60%鉀肥作基肥，然后將肥料與泥土拌勻后移栽，株行距 35 cm×40 cm，每小區(qū)移栽100株，即3 330株/667 m2；11月14日，根據(jù)試驗方案施第一次追肥，其中10%氮肥、10%鉀肥；11月22日，根據(jù)試驗方案施第二次追肥，即30%氮肥、15%鉀肥；12月8日，根據(jù)試驗方案第三次追肥，其中30%氮肥、15%鉀肥。其他管理措施與大田相同[6]。試驗于2010年2月3日按小區(qū)收獲、計產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對大肉包心芥菜植株生長的影響

田間觀察得知，N0處理的大肉包心芥菜植株生長慢，株型矮小，新葉淡綠，老葉黃化、淺黃、呈黃綠色，有明顯的缺N現(xiàn)象；N1處理的大肉包心芥菜生長較慢，植株較矮，葉色淡青，表現(xiàn)出略缺氮現(xiàn)象；N2處理的大肉包心芥菜生長茂盛，菜株粗壯，高度整齊，葉色正常，施氮適宜；N3處理的大肉包心芥菜生長快，莖葉密蔽，葉色濃綠，葉片肥大，略徒長，易發(fā)生蚜蟲和菜青蟲，表現(xiàn)為施氮略過量。

2.2 不同施氮量對大肉包心芥菜產(chǎn)量的影響

在施磷7.0 kg/667 m2、鉀13.0 kg/667 m2的條件下，不同施N水平對大肉包心芥菜產(chǎn)量影響較大。從表1可以看岀，增施一定量的氮能使大肉包心芥菜的產(chǎn)量、肥效總產(chǎn)量增加，由高到低排列順序是N2處理＞N3處理＞N1處理＞N0處理，而施氮量過大，大肉包心芥菜產(chǎn)量、肥效總產(chǎn)量下降；邊際產(chǎn)量隨氮施用量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，由高到低排列順序是N1處理＞N2處理＞N3處理。每1 kg氮的養(yǎng)分農(nóng)學效率（單位肥料養(yǎng)分的增產(chǎn)量）分別為：N1處理 344.3 kg、N2處理 240.5 kg、N3處理 146.9 kg。由此可見，大肉包心芥菜產(chǎn)量隨氮肥施用量的增加而增加，而后隨氮肥施用量的增加產(chǎn)量又有所下降[3]。

2.3 氮肥效應模型的建立，最大施N量和最佳效益施N量的確定

①大肉包心芥菜施N效益應符合報酬遞減規(guī)律 大肉包心芥菜獲得最高產(chǎn)量時的施N量，是N用量的極限量，而最佳效益施N量是當前生產(chǎn)上推薦最佳用量，此量不僅降低大肉包心芥菜生產(chǎn)成本，提高N利用率，增加施N效益，且對大肉包心芥菜的安全生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境保護等有著重要意義。

表1 不同施氮量對大肉包心芥菜產(chǎn)量的影響

在大肉包心芥菜生產(chǎn)過程中，N投入量與大肉包心芥菜產(chǎn)出數(shù)量的投入產(chǎn)生的關系就是生產(chǎn)函數(shù)。在一定面積的耕地上，當其他條件相同時，N投入量與所獲得大肉包心芥菜產(chǎn)量間的生產(chǎn)函數(shù)就是 N 效益。 在本試驗 Xn（n=0、12.5、25.0、37.5）變量約束范圍內(nèi)，大肉包心芥菜產(chǎn)量隨N的增加呈現(xiàn)先增加后降低現(xiàn)象，邊際產(chǎn)量隨著N的增加呈先遞增后遞減趨勢。當邊際產(chǎn)量為0時，產(chǎn)量達到最高點，此時的施N量為最高產(chǎn)量的施N量，再增加施N量邊際產(chǎn)量小于0時，產(chǎn)量開始下降。從經(jīng)濟效益來看，邊際利潤隨著施N增加而減少；當邊際利潤為0時，達到經(jīng)濟最佳施N量，此時利潤最大，超過此量，邊際利潤為負值，經(jīng)濟效益下降，所以生產(chǎn)上的邊際利潤不能小于0。當邊際產(chǎn)量為0時，從邊際產(chǎn)量與邊際利潤（R）的關系式：dy/dx=px/py（R+1）求所得，邊際利潤（R）為－1，所以獲得最高產(chǎn)量時的施N量在經(jīng)濟上是虧本的，符合肥料投入報酬遞減規(guī)律[8]。

②氮肥效應模型建立 在施磷7.0 kg/667 m2、鉀13.0 kg/667 m2的條件下，對不同施N處理進行回歸分析，求得大肉包心芥菜產(chǎn)量（Y）與N施用量（X）的效應方程：Y=469.45+434.292X－7.691 8X2（R2=1.00，F(xiàn) 值=1 510.962 5，F(xiàn)0.05=0.018 188）。

對該方程進行極值判別和典型分析，可知方程存在極大值，可用于邊際分析[9]。

③施氮對大肉包心芥菜的產(chǎn)量效益 施氮對大肉包心芥菜的邊際收益和總收益影響較大。由表2 可知，在施磷 7.0 kg/667 m2、鉀 13.0 kg/667 m2的條件下，大肉包心芥菜邊際收益、總收益、R值隨著施氮量的增加表現(xiàn)出先增后減趨勢。邊際收益由大到小排列順序是N1處理＞N2處理＞N3處理；總收益由大到小排列順序是N2處理＞N3處理＞N1處理；R值由大到小排列順序是N1處理＞N2處理＞N3處理。由此可知，在一定范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，經(jīng)濟效益提高，當施氮量達到一定水平，再增施氮肥經(jīng)濟效益反而下降。因此，適宜的氮肥用量和運籌比例是獲得高產(chǎn)和高效的有力保證[10]。

④大肉包心芥菜最佳施N效益的確定 a.大肉包心芥菜最佳效益施N量。大肉包心芥菜N最佳投入量是指單作面積獲得最大利潤的N投入量，它受邊際產(chǎn)量、N價格和大肉包心芥菜價格的制約。在大肉包心芥菜生產(chǎn)的過程中增施N的目的，是希望大肉包心芥菜獲得最好的產(chǎn)量，以獲得最佳施N效益，用公式表示：邊際產(chǎn)值（dypy）－邊際成本 （dxpx）＞0， 式中 dy 表示增施 N（dx）時所增加的產(chǎn)量，py與px分別表示大肉包心芥菜與N的單價。當邊際產(chǎn)值等于邊際成本時，是獲得最大利潤的施N量，即dy/dx=px/py。它說明了在 N效應方程 Y=469.45+434.292X－7.691 8X2中，某點的邊際產(chǎn)量（dy/dx）等于N價格與大肉包心芥菜價格的比值（px/py），此時的施N量即為最佳投入量，此時所獲得的施N效益最大。

設N的市價px=5.43元/kg，大肉包心芥菜的市價py=1.00元/kg，根據(jù)大肉包心芥菜產(chǎn)量與施N量之間的回歸方程Y=469.45+434.292X－7.691 8X2的一階導數(shù)得dy/dx=434.29－2×7.691 8X。當施N經(jīng)濟效益最大時，則dy/dx=px/py，即434.29－2×7.6918X=5.43/1.00，解方程得：X=27.88 kg/667 m2。

所以，當施N量X=27.88 kg/667 m2時，可獲得最大的經(jīng)濟效益，此量即為該生產(chǎn)情況下的經(jīng)濟最佳施N量，把X=27.88代入方程Y=469.45+434.292X－7.691 8X2中，求得經(jīng)濟最佳施N時的產(chǎn)量為6 598.71 kg/667 m2， 較 N0（450.2 kg/667 m2） 增 產(chǎn)6 148.51 kg/667 m2，增長1 365.73%，最佳經(jīng)濟效益為5 997.12元/667 m2，產(chǎn)投比為40.6。由此可見，當施N量為27.88 kg/667 m2時，可降低大肉包心芥菜生產(chǎn)成本，提高肥料利用率，增加肥料效益。

b.大肉包心芥菜獲得最高產(chǎn)量時施N量不是獲得經(jīng)濟最佳施N效益時的施N量。當邊際產(chǎn)量等于0時，大肉包心芥菜的產(chǎn)量達到最高點，此時的施N量是大肉包心芥菜最高產(chǎn)量dy的施N量，即dy/dx=0， 在 Y=469.45+434.292X－7.6918X2中，其一階導數(shù)為：dy/dx=434.29－2×7.6918X， 當達到最高產(chǎn)量時 dy/dx=0， 即 434.29－2×7.6918X=0，解這個方程得：X=28.23 kg/667 m2。此時為最高產(chǎn)量的施N量，把X=28.23 kg/667 m2代入Y=469.45+434.292X－7.691 8X2中，計算得出最高產(chǎn)量為6 599.66 kg/667 m2，較 N0（450.2 kg/667 m2）處理增產(chǎn) 6 149.46 kg/667 m2，增長 1 365.94%，施 N效益為5 996.17元/667 m2，產(chǎn)投比為40.1。由此可見，大肉包心芥菜獲得最高產(chǎn)量時的施N量比經(jīng)濟最佳施N量多施N 0.35 kg/667 m2，僅增產(chǎn)0.95 kg/667 m2，此時增加N素需多投資1.90元/667 m2，但只增加收益0.95元/667 m2，施N反而減收0.95元/667 m2，產(chǎn)投比下降0.5，得不償失。所以，獲得最高產(chǎn)量的的施N量不是最佳效益施N量。

⑤N2處理獲得最高大肉包心芥菜產(chǎn)量，但該施N量下獲得的經(jīng)濟效益也不是經(jīng)濟最佳施N效益 在施磷7.0 kg/667 m2、鉀13 kg/667 m2的條件下，增施N對大肉包心芥菜生產(chǎn)有顯著影響。從表3可以看岀，在本試驗施N范圍內(nèi)，大肉包心芥菜的產(chǎn)量、增產(chǎn)量、增長率、凈收入是隨著N肥施用量的增加而呈先增加后減少趨勢，由大到小排列順序是N2處理＞N3處理＞N1處理，但產(chǎn)出投入比是隨著N肥施用量的增加而呈下降趨勢，由大到小排列順序是N1處理＞N2處理＞N3處理。由此可見，在本試驗施N范圍內(nèi)，雖然大肉包心芥菜的產(chǎn)量、增產(chǎn)量、增長率、凈收入是隨著N肥施用量的增加而呈先增加后減少趨勢，雖然4個處理中，N2處理獲得最高產(chǎn)量，但受肥料價格因素影響，經(jīng)濟效益不是最大[12]，經(jīng)濟效益最大還是最佳施N量（27.88 kg/667 m2）下的5 997.12 元/667 m2。

表2 大肉包心芥菜施N試驗產(chǎn)量效益分析

表3 大肉包心芥菜施N試驗經(jīng)濟效益分析

3 討論與結(jié)論

3.1 大肉包心芥菜最佳效益施N量確定

根據(jù)大肉包心芥菜產(chǎn)量（Y）與N施用量（X）的一元二次效應方程，結(jié)合我縣石灰性田耕層土壤養(yǎng)分狀況、大肉包心芥菜品種特性、栽培技術、相關物價和施氮效益等實際情況綜合分析與評價，確定我縣石灰性田種植大肉包心芥菜經(jīng)濟最佳產(chǎn)量為6 598.71 kg/667 m2時，施 N 量為 27.88 kg/667 m2，這時大肉包心芥菜667 m2產(chǎn)量比N0處理（450.2 kg）增產(chǎn)6 148.51 kg，增長 1 365.73%，增收 5 997.12元，產(chǎn)投比為40.6，獲得最大的施N經(jīng)濟效益。

3.2 只有合理施用氮肥，才能獲得最佳經(jīng)濟效益

在農(nóng)業(yè)投資不足的條件下，要把有限的氮肥投入到面積廣，增產(chǎn)潛力大的中、低肥田（地））中，以獲得作物大面積的增產(chǎn)效果和最佳經(jīng)濟效益。要克服過去盲目把有限的氮肥資源投入集中投到面積小、增產(chǎn)潛力低的高肥田（地）的得不償失的做法。

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