番茄椒氮磷鉀施肥配方優化研究

陳 瑩

（南陽市臥龍區蒲山鎮農業農村服務中心，河南 南陽 473000）

番茄椒（Tomato Sweet Pepper），最早由日本農業科學專家于1995 年培育形成，并于1998 年首次引入我國試種成功[1]。番茄椒具備了番茄和甜椒的品種優勢，為多年生草本植物，果實扁圓形。從外形來看，番茄椒植株葉片、主桿以及植株類似甜椒，果實呈扁圓形類似番茄，但同時又具備了甜椒的果柄五菱形的特點，果實色澤呈鮮紅色，果皮手感光滑且有蠟質感，相對甜椒而言果皮較為厚實。番茄椒含糖量較多，口味較甜，不僅能夠當作蔬菜進行烹飪食用，也能夠當作鮮果直接鮮食，番茄椒維生素類物質含量豐富，營養價值較高。學者研究發現，番茄椒在我國不同區域的產量以及品質不僅與該區域的光照、年均輻射量、土壤條件等因素有關，而且還與使用肥料中N、P、K 的配比密切相關[2]。為進一步探索番茄椒在南陽市臥龍區的區域種植適應性，本試驗擬采用響應面法對番茄椒的氮磷鉀施肥配方進行優化，確定具有最高番茄椒產量的氮磷鉀施肥配方。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本實驗所采用的試驗品種為蘇州未來農林大世界有限公司所提供的番茄椒F1代種子，氮肥采用尿素（含N 量46%），磷肥采用P2O5（含P 量12%），鉀肥品采用K2O（含K 量52%），均為吉林上青化工有限公司生產。

1.2 試驗用地

試驗于2021 年10 月20 日在南陽市臥龍區蒲山鎮番茄椒實驗大棚中進行。土壤肥力狀況：pH值為7.0、土壤有機質含量為17.9 g/kg、全氮量為0. 96 g / kg、堿解氮含量為87 mg/kg、全磷量為0.71 g/kg、速效磷含量為68 mg/kg、全鉀量為24.3 g/kg、速效鉀含量為89 mg/kg。試驗設計小區面積為10 m2，每個試驗小區重復3 次，設定3 個不施肥小區作為試驗對照組。

1.3 試驗方法

試驗采用響應面法試驗設計，以N 肥N（A）、P 肥P2O5（B）、K 肥K2O（C） 為自變量，小區番茄椒產量（Y） 為響應面值，制定3 因素3 水平響應面法試驗設計方案[3]。在試驗設計方案中，因素水平編碼表見表1。

表1 因素水平編碼表

1.4 測定方法

產量的計算方法是在番茄椒進行采摘時，對每小區所采摘的果實分別進行重量測定、重量統計以及小區產量計算[4]。

1.5 模型構建與數據分析

采用design-expert10.0 軟件進行響應面試驗設計與數據分析[5]。

2 結果與分析

開展了響應面法優化試驗，并對實驗數據進行了分析。

2.1 優化試驗方案

響應面試驗設計組合及結果，見表2。

表2 響應面試驗設計組合及結果

2.2 回歸模型構建與方差分析

以純量N 肥N（A），P 肥P2O5（B）、K 肥K2O（C） 為響應面試驗設計基本參數，試驗設計因素，建立響應面二次回歸模型，研究試驗設計因素對小區番茄椒產量（Y） 的影響。不同組合下的小區番茄椒產量已在表2 中顯示，表3 為回歸系數顯著性檢驗與方差分析結果，表4 為回歸方程的方差分析結果。回歸方程為

表3 回歸系數顯著性檢驗與方差分析結果

表4 回歸方程的方差分析結果

偏回歸系數顯著性檢驗中一次項的F 值大小，可以用于判斷3 個試驗因素對小區番茄椒產量的影響程度[6]。結合表3 可知，3 個試驗因素對小區番茄椒產量的影響由大到小依次為：N 肥（A） ＞P 肥（B） ＞K 肥（C）。

從一次項情況來看，3 個試驗因素的一次項均與Y呈正相關，對Y的影響呈現出極顯著水平（p＜0.01）。

從交互項情況來看，A與B的交互項、B與C的交互項與Y呈正相關，A與C的交互項與Y呈負相關；其中，A與B的交互項對Y 的影響呈現出顯著水平（p＜0.05），A與C的交互項、B與C的交互項對Y的影響不顯著。

從二次項情況來看，3 個試驗因素的二次項均與Y呈正相關，對Y的影響均不顯著水平。

方差分析中失擬項的F值，可以用于判斷試驗模型的擬合程度[7]。結合表4 中可以知道，失擬項的p＞0.05，說明所建立的試驗模型具有較好的擬合程度。試驗模型的p＜0.000 1，說明試驗模型具有高度顯著性，即試驗模型可以較為準確地預測試驗組合結果。

交互項響應面3D 曲線的曲張程度，可以用于判斷交互項對響應面值的影響顯著性[8]。在本次響應面試驗設計中3 個試驗因素交互作用的所有等高線分布與3D 曲線圖中，N 肥（A） 與P 肥（B） 的響應面3D 曲線最為曲張，說明A×B的交互影響作用，相對于其它交互項而言，對小區番茄椒產量（Y） 的影響最為顯著，這也與表4 中回歸模型偏回歸系數顯著性檢驗結果一致。N 肥與P 肥交互作用的響應面3D 曲線與等高線分布圖，見圖1。

圖1 N 肥與P 肥交互作用的響應面3D 曲線與等高線分布圖

2.3 最佳施肥組合方案選擇

利用design-expert 10.0 軟件進行極值分析，確定獲得最高小區番茄椒產量的氮磷鉀施肥配方，每畝施用N 肥20 kg、P 肥6 kg、K 肥23 kg，此時小區番茄椒產量能夠取得理論上的最大值43.64 kg，折合成每畝為2 910.79 kg。

2.4 最佳氮磷鉀施肥配方驗證試驗

為進一步驗證該施肥條件對番茄椒產量影響的效果，于2022 年10 月選取面積10 m2的3 個小區，用換算后的最佳每畝氮磷鉀施肥配方：N 肥20 kg、P 肥6 kg、K 肥23 kg，進行驗證試驗，3 個小區的番茄椒產量平均值為43.15 kg，折合成每畝為2 878.11 kg。小區理論上的番茄椒平均產量最大值為43.64 kg，折合成每畝為2 910.79 kg，實際產量與理論產量的相對誤差為1.12%，在試驗誤差允許范圍之內，說明所建立的響應面回歸模型較為可靠，所選擇的最佳氮磷鉀施肥配方較為準確。

2.5 最佳氮磷鉀施肥配方與對照組產量對比分析

經測定，3 個10 m2不施肥試驗對照組小區番茄椒產量平均值為30.14 kg，折合成每畝產量為2 010.34 kg。由最佳氮磷鉀施肥配方驗證試驗的結果可得出，最佳氮磷鉀施肥配方下，相同小區面積的番茄椒產量平均值為43.15 kg，折合成每畝產量為2 878.11 kg，與對照組相比產量提高了43.16%。這充分說明了采用最佳氮磷鉀施肥配方，可以顯著地提高番茄椒的產量。

3 結論

本研究采用響應面試驗設計方法，構建了小區番茄椒產量與N 肥、P 肥、K 肥3 個試驗因素之間的數學回歸模型，同時判斷出3 個試驗因素對小區番茄椒產量的影響依次為，N 肥＞P 肥＞K 肥。

利用design-expert 軟件包的極值分析工具對回歸方程進行分析，得出獲得該小區番茄椒產量的最佳氮磷鉀施肥配方為，每畝施用N 肥20 kg、P 肥6 kg、K 肥23 kg。在此條件下，得到小區番茄椒每畝實際產量為2 878.11 kg。與試驗對照組相比，最佳氮磷鉀施肥配方下的番茄椒產量提高了43.16%，這充分說明了采用最佳氮磷鉀施肥配方，可以顯著地提高番茄椒的產量。