生姜高產優化施肥最佳方案的選擇與分析

陳建峰

摘 ? ?要：以往生姜施肥忽視K肥和P肥，過多地施加N肥，造成生姜肥料中N、P、K的比例失衡，導致肥料中的重要營養物質大量流失。以福建省德化縣為研究對象，采用3因子5水平最優回歸設計法，進行生姜施肥氮肥、磷肥、鉀肥用量的試驗，找到生姜高產優化施肥的最佳方案，從而促進生姜種植實現高產量、高品質的理想階段。

關鍵詞：生姜;高產;優化施肥;最佳方案

文章編號： 1005-2690（2021）10-0028-02 ? ? ? 中國圖書分類號： S632.5 ? ? ? 文獻標志碼： B

近年來，生姜種植規模在福建省德化縣逐漸擴大，德化縣多個鄉鎮興起種姜。德化縣土壤肥沃，本地黃姜有著悠久的種植歷史。德化本地生姜具有獨特口感，并且經專業部門檢測其姜黃素含量遠超出其他產地，而姜黃素的含量越高，生姜品質就越好。但想要生姜品質持續增長，就需要探索生姜高產優化施肥的最佳方案，使農戶種植生姜時既能保證產量高，又能保證質量高。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 種植方法

研究對象是德化縣的土壤和生姜。德化縣位于福建省的中部地帶，地勢較高，山脊多，溪流密布，流域面積985 km2。氣候屬中亞熱帶地區，四季分明，氣候溫暖潮濕，常年降水量充沛。試驗田土壤含有機質13.7 g/kg、速效鉀115.1 mg/kg、全氮1.1 g/kg、堿解氮59.2 mg/kg、速效磷11.0 mg/kg，pH值為8.5。

試驗采用3因子5水平最優回歸設計方法，將土壤地塊按10 m2進行劃分，把肥料中60%的氮肥作為基肥。其他40%投入磷、鉀肥作為追肥，試驗品種是德化本地生姜。

1.2 ? 姜種處理

姜種必須選擇符合栽培目的及相關生產需求的優良品種。在姜塊篩選中，選擇肥大且飽滿光亮的姜塊，如果姜塊出現干裂、腐爛或質地較硬的現象，則進行刨除。在姜種處理中，對其進行以下5種流程的處理。

1.2.1 ? 曬姜

在播種前的20～30 d，將所種植的姜種平攤。將姜塊放置于背風向陽的平地或草席上，集體晾曬1～2 d。在傍晚收于室內進行遮蓋，以防止夜間受涼。此外，若在晾曬過程中中午日光強烈，也可進行一定程度的遮陰，以防止暴曬對姜種造成損傷。

1.2.2 ? 困姜

當姜種晾曬1～2 d后，可將姜種堆放于室內，并遮蓋草簾，保持溫度。將室內溫度設定為11～16 ℃，堆放2～3 d后，對姜種進行二次篩選，剔除因困姜所導致受熱、變軟、變厚的劣質姜種。

1.2.3 ? 催芽

在設定催芽濕度時，將整體濕度定為80%～85%，溫度設定為22～28 ℃，完成變溫催芽。在前期，將整體的催芽溫度設定為23 ℃，當姜芽生長時，將其設定為26 ℃。在后期，將其設定為24 ℃。需要注意的一點是，在生姜種植中，當幼芽長度為1 cm左右時，便可以進行播種。

1.2.4 ? 對姜種進行預處理

將需要播種的姜種分為35～75 kg的姜塊。每個姜塊上保留1個姜芽，少數姜塊若有特殊情況也可保留兩個，其余幼芽全部剔除。

1.2.5 ? 浸種

作為最后一個步驟，可以對姜塊進行浸泡，同時配比浸泡液。浸泡液采用1%的波爾多液浸種20 min;或采用1%的石灰水對其浸泡30 min后，取出晾干即可播種。

2 ? 模型建立

試驗結果見表1。

由表1數據計算得出N、P、K肥的含量與生姜產量的數學模型為Y=49 852 628.3+105.569 6x1+147.562 1

x2+168.565 0x3-92.462 4x12-136.625 0x22-89.154 2x32+

2.545 6x1x2+36.452 7x1x3-23.015 5x2x3，得出預測產量，并通過檢驗得出數學模型擬合的結論。

3 ? 模型優化

3.1 ? 產量最高施肥方案

想要生姜產量最高，根據數學模型分析，就需要將產量對每個變量的一階偏導數趨于零，如將系數代入數學模型而得出105.569 6-184.924 8x1+2.545 6x2+

36.452 7x3=0;147.562 1-2.545 6x1-273.250x2+23.015 5x3=

0;168.565 0+36.452 7x1-23.015 5x2-178.308 4x3=0。

通過相關公式計算得出結果x1=0.874 5、x2=0.231 5、x3=1.205 4，即土壤應施P2O5 79.56 kg/hm2、N 317.12 kg/hm2、

K2O 356.17 kg/hm2，進一步計算出尿素852.24 kg/hm2、過磷酸鈣684.18 kg/hm2、硫酸鉀754.15 kg/hm2，產出生姜60 785.51 kg/hm2，由此找出生產生姜產量最高的施肥方案。

3.2 ? 優化施肥方案

通過頻次分析法控制各個因子的取值范圍在N（x1）

為312.25 kg/hm2

由此計算出523.14 kg/hm2<尿素<974.48 kg/hm2、489.34 kg/hm2<過磷酸鈣<758.23 kg/hm2、589.14 kg/hm2<硫酸鉀<895.25 kg/hm2，經結果分析選出優化施肥方案。

4 ? 模型解析

經單因子效應分析，在上述數學模型采用降維法，將兩個因子固定在0水平，得到了各個因子對產量的回歸子模型，對回歸子模型進行求導并讓其為0，得出因子在達到產量峰值時的氮[1]。三氧化二磷、一氧化二鉀實際用量分別為386.93 kg/hm2、389 kg/hm2。對于各個回歸子模型采用變幅方差法分析，得到因子對生姜產量的影響順序為鉀肥>氮肥>磷肥。雙因子互作效應分析，同樣采用降維法，可分別得到兩個因子對于產量的回歸子模型。

Y=49 852 628.3+105.569 6x1+147.562 1x2+168.565

x3-92.462 4x12-136.625 0x22-89.154 2x32+2.545 6x1x2+

36.452 7x1x3-23.015 5x2x3

Y12=49 852 628.3+105.569 6x1+147.562 1x2+2.545 6

x1x2-92.462 4x12-136.625 0x22

Y13=49 852 628.3+105.569 6x1+168.565x3-92.462 4

x12-89.154 2x32+36.452 7x1x3

Y23=49 852 628.3+147.562 1x2+168.565x3-136.625 0

x22-89.154 2x32-23.015 5x2x3

氮肥和鉀肥互作效應，由兩個因子互作效應等可以說明，兩者存在明顯的正相關關系[2]，就是說鉀與氮互作效應明顯。提高肥料的利用率，增強群體的抗逆能力，就必須做到氮鉀配合施用，兩個因素配合最佳協調點為x1=0.87、x2=1.37時，理論產量為59 120 kg/hm2，可以看出兩因素邊際替代的范圍較寬。若一因素用量不足，可通過增加另一個因素的實施用量進行補充，同樣具有豐產增收的效果。

氮肥和磷肥的互作效應，由兩因素產量效應子模型可以表明，氮肥和磷肥之間存在正向相關關系，觀察互作效應等從而得出，兩者之間x1=0.66、x2=0.37時，為兩因素的最佳協調點，此時獲得了最高理論產量為58 991 kg/hm2。

磷肥和鉀肥的互作效應，兩者之間有負向相關關系[3]。當x1=0.33、x2=1.12時，為兩因素的最佳協調點，此時獲得了最高理論產量為59 041 kg/hm2。

5 ? 結束語

根據3因子5水平的最優回歸設計方法，創建優化德化傳統大姜產量數學分配模型，通過對模型數據的分析德化傳統大姜高產高效栽培，氮肥、磷肥、鉀肥3因子作用影響排序為鉀肥>氮肥>磷肥[4]，并且氮肥與磷肥和鉀肥之間存在正相關關系，磷肥與氮肥之間存在負相關關系[5]。

在福建地區，獲得最高產量的生姜（60 132.14 kg/hm2）的肥料配比方案為：尿素932.46 kg/hm2、過磷酸鈣756.04 kg/hm2、硫酸鉀851.19 kg/hm2;其中能夠獲得最大收入（91 587.84元/hm2）的肥料配比為：尿素922.36 kg/hm2、過磷酸鈣743.24 kg/hm2、硫酸鉀841.24 kg/hm2。

參考文獻：

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[ 2 ] 董燦興，徐坤，谷頊，等.有機土配方與生姜產量品質的關系[J].植物營養與肥料學報，2009，15（4）：871-876.

[ 3 ] 孔祥波，徐坤，尚慶文，等.生物有機肥對生姜生長及產量、品質的影響[J].中國土壤與肥料，2007（2）：64-67.

[ 4 ] 徐坤，康立美.生姜高產栽培技術研究[J].山東農業科學，1999（2）：28-29.

[ 5 ] 艾希珍，趙德婉，曲靜然，等.施肥水平對生姜生長及產量的影響[J].中國蔬菜，1997（1）：20-23.