香水菠蘿氮磷鉀施肥效應和適宜施用量

張漢卿 盧明 鄧燕 阮云澤 吳川德

摘? 要：以香水菠蘿為研究對象，采用“3414”施肥試驗方案開展大田試驗，研究氮、磷、鉀肥不同施用量對香水菠蘿產量和經濟效益的影響，探討海南香水菠蘿生產適宜的施肥量推薦。結果表明：各施肥處理產量均高于無肥處理，缺素處理對香水菠蘿產量的影響為氮>鉀>磷;N2P2K2處理的產量和凈收益最高，分別為50 350 kg/hm2和167 508元/hm2;對產量和施肥量進行肥料效應函數擬合分析，結果表明三元二次肥效函數為非典型肥效模型，二元和一元肥效函數擬合失真;應用產量頻率分析方法得出施肥量N 317～422 kg/hm2、P2O5 66～92 kg/hm2、K2O 271～396 kg/hm2時，產量達30 870～50 350 kg/hm2的概率為95%，此時推薦施肥配比為1∶0.16～0.29∶0.64～1.25。

關鍵詞：香水菠蘿;3414;推薦施肥

中圖分類號：S668.3????? 文獻標識碼：A

Effect of NPK Fertilization on Yield and Fertilization Recommendation for ‘Tainong No. 11 Pineapple

ZHANG Hanqing1， LU Ming1，2， DENG Yan1， RUAN Yunze1， WU Chuande3

1. College of Tropical Crops， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 2. College of Resources and Environment， Southwest University， Chongqing 400716， China; 3. Agriculture Service Center of Dalu Town， Qionghai， Hainan 571425， China

Abstract： A field experiment using the ‘3414 design was conducted for Tainong No.11 pineapple in Hainan. The effects of different NPK formula fertilization treatments on yield and economic performance were studied， and further the optimized NPK fertilization recommendation for good yield was discussed. Results showed compared with the no fertilization treatment， different NPK formula fertilization treatment increased the yield of Tainong No.11 pineapple， and the reduction of nutrient deficiency on yield was in the order of N>K>P. Treatment N2P2K2 had the highest yield and net economic benefit， 50 350 kg/hm2 and 167 508 yuan/hm2， respectively. The regression analysis results indicated an atypical ternary quadratic fertilizer effect model existing between NPK fertilization rates and yields， but binary quadratic function and unary quadratic function failed to give suitable regression. Using the yield frequency analysis method， the fertilization recommendation was 317～422 kg/hm2 for N， 66～92 kg/hm2 for P2O5， 271～396 kg/hm2 for K2O， respectively， which could gurantee the yield in the range of 30870～50350 kg/hm2 with 95% probability， and the ratio of NPK fertilization recommendation was 1 ： 0.16～0.29 ： 0.64～1.25.

Keywords： Tainong No.11 pineapple; 3414; fertilization recommendation

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.016

菠蘿（Ananas comosus L.）為鳳梨科鳳梨屬多年生單子葉草本植物，是重要的熱帶國際貿易水果之一[1]。中國是世界十大菠蘿主產國之一，近幾十年菠蘿生產呈穩定增長趨勢，產業前景良好[2]。海南省作為中國菠蘿第二大主產區，菠蘿種植對促進農民增收發揮著積極作用。多年來，海南菠蘿種植以傳統的鮮食品種巴厘菠蘿為主，其種植面積占全省菠蘿種植總面積的90%以上，導致當前海南菠蘿產業面臨品種單一老化、缺乏市場競爭力的局面，急需調整品種結構[3]。此外，海南菠蘿生產中長期存在盲目施肥現象，施肥過量與比例不合理問題突出，造成資源浪費，肥料利用率低，嚴重影響菠蘿產量和經濟效益[4]。

近年來，為了調整菠蘿品種結構，海南先后引進了香水菠蘿‘臺農11號、金鉆菠蘿‘臺農17號、金菠蘿‘MD-2等菠蘿新品種[5-6]。目前，菠蘿新品種的研究主要集中在地區適應性栽培、組培快繁和品種特性比較等方面[7-9]。相較傳統品種巴厘菠蘿進行的較多施肥管理研究不同，香水菠蘿等新品種的地區適應性施肥推薦研究還較少，生產中普遍存在根據傳統品種的經驗施肥現象。研究表明，不同菠蘿品種對養分的需求并不一致[10]，且受土壤、施肥方式、氣候條件等因素的影響，需要進行針對性的施肥推薦。

“3414”肥效試驗是農業部測土配方施肥技術規范推薦使用的研究方案，利用該試驗方案既可進行作物產量與氮、磷、鉀用量的三元二次肥料效應回歸方程擬合，也可分別進行氮、磷、鉀中任意二元或一元肥料效應回歸方程的擬合，具有回歸最優設計處理少、效率高的優點[11]，廣泛用于多種作物的施肥推薦研究。基于“3414”試驗，利用一元、二元或三元二次肥料效應函數對作物產量和施肥量進行擬合需要滿足F檢驗達F0.05顯著水平以上，且方程系數的正負值有相應要求，即符合報酬遞減規律才能獲得可靠的肥料效應函數進行邊際分析，以求得施肥量推薦，否則得出的推薦施肥量可能脫離當地生產實際[12]。由于生產中影響田間試驗的因素較多，所得結果數據統計分析可能不符合上述利用邊際分析法求推薦施肥量的肥料效應函數要求，這種情況下可以利用頻率分析方法進行分析，從而得出試驗條件下氮、磷、鉀施用量的優化組合，也比較符合生產實際[12-13]。目前，利用“3414”試驗對菠蘿生產進行施肥推薦的研究還較少，僅在卡因菠蘿上進行了初步報道[14]。因此，本研究擬運用“3414”施肥方案探討香水菠蘿的氮磷鉀施肥效應，并分別采用一元、二元、三元二次肥料效應函數擬合和頻率分析法進行適宜施肥量的推薦，為海南香水菠蘿生產的施肥決策提供參考依據。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 試驗地概況?? 試驗地位于海南省樂東縣尖峰鎮萬鐘實業有限公司農場，地理坐標為10846 E，1839 N。該區域年平均溫度24 ℃～25 ℃，年蒸發量約為年降雨量的2.0～2.5倍，熱量豐富，光照充足，是菠蘿種植的優良區域。土壤類型為燥紅土，耕層（0～20 cm）土壤理化性狀分別為pH 6.02、有機質含量5.72 g/kg、全氮含量1.30 g/kg、速效磷含量68.34 mg/kg、速效鉀含量402.17 mg/kg。

1.1.2? 試驗材料? 供試菠蘿品種為香水菠蘿‘臺農11號，由海南省萬鐘實業有限公司農場提供種苗。試驗所用肥料類型主要有尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5 16%）和氯化鉀（K2O 60%）。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗設計? 采用“3414”施肥試驗設計方案，設氮、磷、鉀3個因素，各因素4個施肥水平，共14個處理：0水平為不施肥;1水平為2水平上減量1/3（氮）或1/2（磷和鉀）;2水平為推薦施肥量，根據香水菠蘿需肥量、土壤養分供應和生產實踐確定;3水平為2水平上分別增量1/3（氮）、1/2（磷）和1倍（鉀）（表1）。各處理重復3次，采用隨機區組設計，每個小區面積3 m × 6 m。施肥方案為：基肥，60% N用量、100% P2O5用量、50% K2O用量，撒施后與表層土混勻;追肥1（快速生長期）：40% N用量、30% K2O用量、水肥槍施用水肥;追肥2（催花期）：20% K2O、水肥槍施用水肥。菠蘿苗定植時間為2015年2月3日，起壟覆膜種植，種植密度為666.7 m2種植3000株。

1.2.2? 數據收集? 土壤基礎理化性狀測定方法為：pH用水浸提電位法，土水比為1∶2.5;有機質含量用重鉻酸鉀容量法-外加熱法;全氮含量用凱氏定氮法;速效磷含量用鹽酸-氟化銨浸提，鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量用乙酸銨浸提，火焰光度法測定。具體方法參考鮑士旦主編的《土壤農化分析》第3版[15]。

試驗于2016年5月14日菠蘿成熟時進行收獲測產，每個小區隨機連續采摘菠蘿果實15個，帶冠芽稱量鮮重，記錄數據，再根據種植密度折算理論產量。

1.3? 數據分析

各指標的計算方法如下：

相對產量=各處理平均產量/處理6平均產量× 100%;

增產量（kg/hm2）=各處理平均產量-處理1平均產量;

增產率=（各處理平均產量-處理1平均產量）/處理1平均產量×100%;

肥料貢獻率=（施肥處理平均產量-缺素處理平均產量）/施肥處理平均產量×100%

產值（元/hm2）=各處理產量（kg/hm2）×果實價格（元/kg）

肥料成本（元/hm2）=各處理施氮量（kg/hm2）×氮肥價格（元/kg）+各處理施磷量（kg/hm2）×磷肥價格（元/kg）+各處理施鉀量（kg/hm2）×鉀肥價格（元/kg）;

凈收益（元/hm2）=產值（元/hm2）-肥料成本（元/hm2）;

產投比=凈收益/肥料成本。

利用SPSS 20.0統計軟件進行方差分析（ANOVA）和顯著性檢驗（Duncans）。利用Excel軟件對產量和施肥量進行一元、二元和三元二次肥料效應函數擬合，并分析是否符合典型肥效模型。如果屬于典型肥效模型，利用邊際求導法計算經濟最佳施肥量和最高產量施肥量;如果屬于非典型肥效模型，則改用產量頻率分析法來計算經濟最佳施肥量和最高產量施肥量[12， 16]。

2? 結果與分析

2.1? 施肥對香水菠蘿產量的影響

由表2可知，與不施肥處理N0P0K0相比，不同配比的氮、磷、鉀施肥處理均顯著提高香水菠蘿產量，增產量達11 340～19 480 kg/hm2，增產幅度為36.73%～63.10%。施肥處理N2P2K2的產量水平最高，達到50 350 kg/hm2，比不施肥處理N0P0K0增產63.10%。與施肥處理N2P2K2相比，不施氮處理N0P2K2、不施磷處理N2P0K2、不施鉀處理N2P2K0的相對產量分別為83.83%、92.45%、87.55%，表明缺素對香水菠蘿產量的影響為氮>鉀>磷。

2.2? 施肥貢獻率及經濟效益分析

從表3可知，在磷、鉀充足的條件下，隨施氮量增加，肥料貢獻率先升后降，在施氮量450 kg/hm2（處理N2P2K2）時肥料貢獻率最高為16.17%;肥料成本隨施氮量增加而增加，產值和凈收益隨施氮量增加先升后降，均在施氮量450 kg/hm2（處理N2P2K2）時達到最高值，產投比則隨施氮量升高逐漸下降。磷、鉀的變化趨勢與氮一致，同樣在處理N2P2K2獲得最高肥料貢獻率和凈收益，此時磷、鉀施用量分別為100 kg/hm2、400 kg/hm2，肥料貢獻率分別為7.55%和12.45%，凈收益為167 508元/hm2。

2.3? 施肥量與產量相關性分析及適宜施肥量推薦

2.3.1? 一元、二元和三元二次肥料效應函數分析? 本研究的一元、二元和三元二次肥料效應函數擬合結果如表4所示。可以看出，除N、P、K三元二次肥料效應函數外，盡管擬合的其他函數R2值都較高，但F檢驗結果的P值都大于5%，表明方程的回歸效果未達顯著水平，擬合失真。對于N、P、K三元二次肥料效應函數，F檢驗達到了顯著水平（P=0.027），擬合成功，但方程中b2（?8.47）為負值，不符合b1、b2、b3均為正值和b4、b5、b6均為負值的三元二次典型肥料效應函數的要求，屬于非典型肥料效應函數，不適合用邊際求導法求得推薦施肥量。基于以上分析，本試驗結果不能用一元、二元和三元肥料效應函數模型獲得可靠的推薦施肥量。

2.3.2? 產量頻率分析? 對于不符合典型三元二次肥料效應函數擬合的結果，可以采用產量頻率分析法來確定適宜的推薦施肥量。本研究中，根據處理的平均產量數據，選定產量范圍30 870～ 50 350 kg/hm2為統計區間，分別統計氮磷鉀不同用量水平對應產量在統計區間內出現的次數，進而計算其頻率、平均值、標準差、均數標準差和95%置信區間，結果見表5。其中，氮（N）推薦施用量95%置信區間的范圍為317～422 kg/hm2，磷（P2O5）推薦施用量95%置信區間的范圍為66～92 kg/hm2，鉀（K2O）推薦施用量95%置信區間的范圍為271～396 kg/hm2。

將頻率分析得到的氮磷鉀肥推薦施用量的上下限值和平均值分別代入前面擬合的香水菠蘿非典型三元二次肥料效應函數，并計算經濟效益可知：推薦施肥量為N 317 kg/hm2、P2O5 66 kg/hm2、K2O 271 kg/hm2時，求得目標產量為46 201 kg/hm2，可獲得凈收益154 555元/hm2;推薦施肥量為N 369 kg/hm2、P2O5 79 kg/hm2、K2O 333 kg/hm2時，求得目標產量為46 818 kg/hm2，可獲得凈收益156 163元/hm2;推薦施肥量為N 422 kg/hm2、P2O5 92 kg/hm2、K2O 396 kg/hm2時，求得目標產量為46 834 kg/hm2，可獲得凈收益155 721元/hm2。

3? 討論

菠蘿對養分的需求量為鉀>氮>磷[17]，本研究中，缺素處理對香水菠蘿產量影響的順序為氮>

鉀>磷，這主要是因為供試地塊的磷、鉀含量較高，而氮含量較低。隨著每種養分施肥量的增加，香水菠蘿產量呈先升后降的趨勢，表明過量施肥不但增加成本，產量和經濟效益也會下降，以處理N2P2K2的施肥效果最佳。

馬海洋等[14]在廣東湛江運用“3414”肥效試驗得到了卡因菠蘿的推薦施肥量分別為N 281.27～ 436.48 kg/hm2、P2O5 64.03～121.69 kg/hm2、K2O 428.59～628.55 kg/hm2，施肥配比為1∶0.15～ 0.43∶0.98～2.23。本研究中，由于一元、二元和三元二次肥料效應模型分析不能獲得可靠的施肥推薦，改用產量頻率分析方法，求得香水菠蘿的適宜施肥推薦為N 317～422 kg/hm2，平均值為369 kg/hm2;P2O5 66～92 kg/hm2，平均值為79 kg/hm2;K2O 271～396 kg/hm2，平均值為333 kg/hm2;施肥配比為1∶0.16～0.29∶0.64～ 1.25。與卡因菠蘿的推薦施肥量相比，本研究得出的氮肥推薦用量略高，磷肥推薦用量略低，鉀肥推薦用量較低。這一方面與供試土壤肥力水平及地區水、熱條件相關，另一方面也反映了不同菠蘿品種對養分的需求存在差異[10]。從產量和經濟效益角度，本試驗條件下最佳施肥組合為N2P2K2，此時施肥量為N 450 kg/hm2、P2O5 100 kg/hm2、K2O 400 kg/hm2，施肥配比為1∶0.22∶0.89，與產量頻率分析方法獲得的推薦施肥量相比整體偏高。由于田間試驗影響因素多，不同地塊和年際間所得結果差異大，以單個施肥組合（N2P2K2）進行推薦不能做到因時因地制宜，而產量頻率分析法所得的推薦施肥組合是一個范圍，可以根據生產實際進行選擇，既可以較大概率（95%）地保證穩產，也能用肥節省，更符合生產實際的施肥決策。

梁李宏等[18]在海南昌江比較了全程施水肥與傳統施肥方法對香水菠蘿產量的影響，表明水肥一體化可以減少肥料用量，提高香水菠蘿產量。馬海洋等[19]在金菠蘿上的研究也表明水肥一體化是降低肥料用量、提高施肥效益的有效施肥方法。本研究對香水菠蘿的施肥推薦是在基肥撒施與追肥施水肥的條件下得出的，在更優化的水肥一體化施肥條件下其推薦用量需要進一步研究。

基于以上分析，本研究結果可為海南香水菠蘿生產提供施肥參考，氮、磷、鉀的適宜施肥推薦量分別為N 317～422 kg/hm2、P2O5 66～92 kg/hm2、K2O 271～396 kg/hm2，施肥配比為1∶0.16～0.29∶0.64～1.25。

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