辣椒的矿物质肥、氮肥、磷肥优化施肥方案及经济效益分析

李子双　贺洪军　赵同凯　陈延华

摘 要：采用三因子二次饱和D-最优设计，研究了矿物质肥、氮肥、磷肥配施对辣椒产量的影响，建立了以矿物质肥、氮肥、磷肥为因变量，辣椒产量为目标函数的三元二次数学模型，并进行了经济效益分析。通过对模型进行检验分析得出：矿物质肥、氮肥、磷肥对辣椒的产量均有显著的影响，并且在两个因素间存在显著的互作效应。三因素的影响顺序为：氮肥>矿物质肥料>磷肥。在低水平条件下，辣椒的产量会随着矿物质肥、氮肥、磷肥的用量增加而升高；当用量过高，产量会下降。通过计算机模拟运算，只考虑产量时，产量在4 500～6 000 kg/hm2之间，施肥方案为矿物质肥63534～65946 kg/hm2，氮肥（N）23920～24769 kg/hm2，磷肥（P2O5）6695～6944 kg/hm2；考虑经济效益，当获得最大经济效益56 03725元/hm2，则矿物质肥料、氮肥、磷肥最佳施用量分别为26265、32953、10845 kg/hm2。

关键词：辣椒；矿物质肥；产量；优化施肥

中图分类号：S411.306+.2 文献标识号：A 文章编号：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

辣椒为吸肥量较多的蔬菜类型。近年来，对于辣椒的施肥技术研究，国内外报道较多，优化氮磷钾肥的施肥方案可以有效提高辣椒的产量和品质[1～5]。但随着现代农业的需求提高和人们对蔬菜质量的重视，仅仅施用常规的氮磷钾肥并不能满足辣椒对肥料营养的需求，辣椒对矿物质肥料中含有的中微量元素的需求也是不可忽视的，尽管生物菌肥以及有机无机复合肥对辣椒的影响[9，10]已见报道，但目前矿物质肥料对辣椒的影响尚未见有关报道。本试验从辣椒施用的矿物质肥、氮磷肥料的配比、用量以及经济效益等方面进行了重点分析，初步确定最佳的配施方案，为实现辣椒高产优质生产提供参考。

1 材料与方法

经过2010年一年的匀地，2011年在河北景县小洋村进行。试验土壤为潮土，0～20 cm土层基础肥力为：有机质含量121% 、碱解氮（N）90 mg/kg、速效磷（P2O5）3140 mg/kg、速效钾（K2O）90 mg/kg；供试辣椒品种为益都红，2011年4月24日进行播种，行距为60 cm，株距25 cm，小区面积是192 m2。试验设计采用二次饱和D-最优设计方案（见表1）。

所用氮、磷及矿物质肥料分别为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 12%）、矿物质肥料（钾8%、镁8%、钙20%、硅20%、铁、锰、锌、硼等微量元素5%）。施用方法，基肥分别施入设计总量的50%、100%、100%，开花期施入50%、0、0。其他管理方式按常规进行。

表1 辣椒氮肥、磷肥、矿物质肥试验设计方案

处理 编码

X1（矿物质肥料） X2（N） X3（P2O5）

肥料用量（kg/hm2）

矿物质肥料 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日分小区进行辣椒整秧收获、晾晒，辣椒果含水量降至20%左右时进行采果，采果后进行晾干，含水量达14%左右进行测产，并折算为公顷产量。

利用Excel进行数据分析，使用DPS数据处理系统进行统计分析和数学模型模拟分析[11]。

2 结果与分析

21 回归模型的建立

以表1中X1（矿物质肥料）、X2（N）、X3（P2O5）编码值为自变量，表2中产量平均值（Y）为因变量，进行二次多项式回归分析，得出辣椒产量与氮肥、磷肥、矿物质肥料之间的回归方程 ：

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

对方程进行F检验，F=1047>F001（9，18）=360，回归关系极显著。说明该方程能够反映辣椒产量与肥料之间的关系，因此模型对辣椒的产量有良好的预测作用。

表2 不同肥料处理对辣椒产量的影响

（kg/hm2）

处理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 产量平均值

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 因子主效应分析 对回归方程进行偏回归分析，矿物质肥、氮肥、磷肥的偏回归系数的绝对值分别为2324614、9796982和447966，说明氮肥对辣椒产量的影响较大，其次是矿物质肥料，而磷肥对辣椒产量的影响较小。

222 单因子效应分析 对模型采用“降维法” 求出单因素对辣椒产量的影响效应。将任意两个因子定在零码值， 分别得到单因子效应方程：

Y1=52256096-2324614X1-2191535X12；

Y2=52256096+9796982X2 -6792700X22；

Y3=52256096-447966X3 -645077X32

将各个单因子效应方程绘制成图，由图1可以看出，辣椒的产量均随着矿物质肥料、氮肥、磷肥的增加而增加，达到最高产量后，又随着施用量的增加而降低。在本试验结果中，各单因子效应方程均存在极大值。

图1 单因子效应折线图

223 因子互作效应分析 将一个因子定在零码值，得出其他两个因子的互作效应方程：

Y1=52256096-2324614X1+9796982X2-2191535X12-6792700X22-1265533X1X2

Y2=52256096-2324614X1-447966X3-2191535X12-645077X32-4843815X1X3

Y3=52256096+9796982X2-447966X3-6792700X22-645077X32-2409701X2X3

对三因子交互效应方程作图，由图2、3、4看出，在编码范围内，辣椒产量较好的互作空间是：较高的矿物质肥料配较低的氮肥水平；较高的矿物质肥料水平配较低的磷肥施用水平；较低的氮肥水平配中等的磷肥水平。

图2 矿物质肥料、氮肥交互效应曲面图

图3 矿物质肥料、磷肥交互效应曲面图

图4 氮肥、磷肥交互效应曲面图

23 高产优化方案分析

通过计算机模拟运算，只考虑产量时，辣椒产量在4 500～6 000 kg/hm2之间，施肥方案为矿物质肥63534～65946 kg/hm2，氮肥23920～24769 kg/hm2，磷肥6695～6944 kg/hm2。

表3

辣椒产量4 500～6 000 kg/hm2之间

各因素的频次分布

编码值 矿物质肥料

次数 频率

氮肥

次数 频率

磷肥

次数 频率

-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

标准误 05233 04047 05375

95%置信区间 -01077～00148 01107～02054 -00959～00299

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

24 经济效益

为确定最佳经济施肥方案，必须根据农产品的价格和肥料成本进行分析。干辣椒的市场价为10元/kg，矿物质肥料价格为18元/kg；氮肥成本：尿素价格为22元/kg，含纯氮46%，即纯氮的价格是4783元/kg；过磷酸钙价格085元/kg，含P2O5为12%，即P2O5的价格为7083元/kg，根据肥料的实际用量，回归方程可转化为：

Y=3150410+38133X1+186616X2+327035X3-00014X12-00211X22-00412X32-00018X1X2-00311X1X3-00339X2X3

扣除肥料成本后得到纯收益函数模型为：

Y=（3150410+38133X1+186616X2+327035X3-00014X12-00211X22-00412X32-00018X1X2-00311X1X3-00339X2X3） ×10000-1800X1-4783X2-7083X3

最终得到的目标函数值（最大经济效益值）为56 037251元/hm2，最大产量为5 885430 kg/hm2，最佳施肥：X1=26265 kg/hm2，X2= 32953 kg/hm2，X3=10845 kg/hm2，即矿物质肥料、氮肥（N）、磷肥（P2O5）最佳施用量为26265、 32953、10845 kg/hm2。

3 讨论

不同的土壤肥力[12，13]，不同的水分管理[14，15]，不同的栽培品种[16，17]都可能引起最佳施肥方案的不同。因此，确定辣椒的最佳合理施肥方案应根据其品种生长特性，当地土壤肥力以及种植接茬、甚至不同水分管理情况进行。氮磷钾以及矿物质肥料具有调节辣椒营养元素吸收等功能，应适量施用，过多施用反而会造成土壤退化等现象的产生。

本试验结果表明，在肥力低水平的情况下，辣椒的产量随着矿物质肥、氮肥、磷肥的施用量的增加而不断提高，但达到最高产量后，又随着施用量的增加而降低。仅仅考虑产量，产量在4 500 kg/hm2以上时，高产优化方案为矿物质肥用量63534～65946 kg/hm2之间，氮肥用量在23920～24769 kg/hm2之间，磷肥用量在6695～6944 kg/hm2之间。但是如果计算经济效益，则矿物质肥料、氮肥（N）、磷肥（P2O5）最佳施用量为26265、 32953、10845 kg/hm2，最后取得的经济效益为56 037251元/hm2，最大产量为5 88543 kg/hm2。参 考 文 献：

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