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Effect of nitrogen, phosphorus and silicon calcium fertilizer on yield and quality of pepper

氮磷与硅钙肥配施对辣椒产量和品质的影响



全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(2):458-466 doi牶1011674/zwyf.20150221
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-01-26   接受日期:2014-10-26
基金项目:山东省现代农业产业技术体系项目(SDAIT-02-022-03);国家公益性农业行业专项(201103004);国家自然科学基金(41071153,
41471186);农业部科研杰出人才及创新团队资助项目(2012)资助。
作者简介:李子双(1979—),女,山东平原县人,硕士研究生,主要从事土壤水分、养分模型与植物营养方面研究。
Email:zishuangli@163.com。  通信作者 Tel:010-62732963,Email:yfhuang@cau.edu.cn
氮磷与硅钙肥配施对辣椒产量和品质的影响
李子双1,王 薇1,张世文2,贺洪军1,赵同凯1,黄元仿3
(1德州市农业科学研究院,山东德州 253015;2安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 231001,
3中国农业大学资源与环境学院,农业部华北耕地保育重点实验室,
国土资源部农用地质量与监控重点实验室,北京 100094)
摘要:【目的】长期高纯度化肥施用导致作物其他养分供应的不平衡,中微量元素已成为越来越多作物产量和品质
限制因子。本文旨在通过开展硅钙肥、氮肥和磷肥配施对辣椒产量和品质的影响研究,确定硅钙肥、氮肥和磷肥在
干辣椒中最佳配施方案。【方法】借助于DPS软件,采用三因素二次饱和D-最优设计方法分析研究了氮磷与硅钙
肥配施对辣椒产量和品质的影响,整个研究过程分为回归建模、模型解析和模型决策三个步骤,首先,根据2013年
获得的辣椒产量和品质数据,进行优化多项式回归分析,得出辣椒产量、品质分别与硅钙肥、氮肥、磷肥之间的回归
方程。其次,对两个方程进行F检验,对回归系数进行t检验,确定模型可行性,模型分析包括因子主效应分析、单
因子效应分析和因子互作效应分析。最后进行模型决策,通过计算机模拟运算,提出辣椒高产与优质的施肥方案。
【结果】通过对模型进行检验分析得出:硅钙肥、氮肥、磷肥对辣椒的产量和品质均有显著的影响,并且因素间存在
显著的互作效应。以硅钙肥、氮肥交互效应为例,在编码范围内,辣椒的产量较好的互作空间是中等的硅钙肥配较
高氮肥水平;辣椒的品质较好的互作空间是较高的硅钙肥水平配中等的氮肥施用水平。三因素对产量的影响顺序
为:氮肥>磷肥>硅钙肥,而对品质影响则相反。在本研究区地力水平下,辣椒的产量和品质会随着硅钙肥、氮肥、
磷肥的用量增加而升高;当用量过高,产量和品质反而会下降。通过计算机模拟运算,产量在4500 6000kg/hm2
之间,品质综合得分95分以上时,施肥方案为硅钙肥30476 39824kg/hm2,氮肥22005 26326kg/hm2,磷
肥4480 6450kg/hm2。经边际效应分析,在经济效益和产量达到最大,即分别为8054864元/hm2和591623
kg/hm2时,硅钙肥、氮肥、磷肥最佳施用量组合为33266、25058、5775kg/hm2,配施比例为1:075:017。【结
论】硅钙肥、氮肥、磷肥具有提高辣椒产量和品质,调节辣椒营养元素吸收等功能,但应适量施用,过多施用反而会
造成产量降低、品质下降等现象的产生。本文构建的模型可以详细地解释三种肥料对辣椒产量和品质的影响,通
过模型模拟可以得到三种肥料之间的联系。
关键词:辣椒;氮肥;磷肥;硅钙肥;产量;品质;优化施肥
中图分类号:S641.3;S606+.2   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)02-0458-09
Efectofnitrogen,phosphorusandsiliconcalciumfertilizer
onyieldandqualityofpepper
LIZishuang1,WANGWei1,ZHANGShiwen2,HeHongjun1,ZHAOTongkai1,HUANGYuanfang3
(1DezhouAcademyofAgriculturalSciences,Dezhou,Shandong253015,China;2SchoolofEarthandEnvironment,
AnhuiUniversityofScienceandTechnology,HuainanAnhui232001,China;3ColegeofResourcesandEnvironmental
Sciences,ChinaAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofArableLandConservation(NorthChina),MinistryofAgriculture,
KeyLaboratoryofAgriculturalLandQuality,MonitoringandControl,theMinistryofLandandResources,Beijing100094,China)
Abstract:【Objectives】Longtermunreasonableuseofconcentratedchemicalfertilizersbringsunbalancesupply
ofothernutrients,calcium,magnesium,sulfur,siliconandothertraceelementsfertilizersemergeascropyield
limitingandqualityfactors.Thisarticleisaimedtodeterminetheoptimumfertilizationofsiliconcalciumfertilizer
2期    李子双,等:氮磷与硅钙肥配施对辣椒产量和品质的影响
(SiCa),nitrogenfertilizer(N)andphosphatefertilizer(P)inpepper.【Methods】AsecondarysaturationD-
optimaldesignwiththreefactorswasappliedtoanalyzetheefectofnitrogen,phosphorusandsiliconcalcium
fertilizeronyieldandqualityofpepperusingtheDPSsoftware.Accordingtodataofpepperyieldandqualitygotin
2013,regressionequationbetweenthepepperyieldandqualityandnitrogen,phosphorusandsiliconcalcium
fertilizerswassetupthroughoptimizingthepolynomialregressionanalysisfirst.Then,thefeasibilityofmodel,
includingmainandsinglefactorsandfactorinteraction,wastestedusingFtestoftheequationsandttestofthe
regressioncoeficients.Themodeldecisionwasfinalysimulatedbycomputer,andthefertilizationschemewasput
forwardforthehighyieldandgoodqualityofthepepper.【Results】Theresultsofmodelanalysesshowthatthe
impactsofSiCa,NandPfertilizersontheyieldandqualityofpepperaresignificant,andtheinteractionbetween
theanytwofactorsarealsosignificant.Inthecodingrange,takingtheinteractionefectofSiCaandNforacase,
theinteractionspacewithhigherpepperyieldismediumSiCalevelwithhighNlevel,whiletheinteractionspace
withbeterpepperqualityishighSiCalevelwithmediumNlevel.Theafectedordersofthreefactorsonpepper
yieldare:N>P>SiCa,whiletheinfluencesonthequalityareopposite.Pepperyieldandqualityareimproved
withtheappliedamountsofSiCa,NandPincreasingunderthesoilfertilitylevel,anddecreasedunderthehigh
fertilizationlevel.Throughthecomputersimulation,whentheyieldreaches4500-6000kg/haandthe
comprehensivescoreofqualityisabove95,theoptimalfertilizationamountsofSiCa,NandPare30476-39824
kg/ha,22005-26326kg/haand4480-6450kg/harespectively.Consideringmarginalutility,whentheyield
reaches591623kg/haandthemaximumeconomicbenefitis8054864yuan/ha,theoptimalfertilizationamounts
ofSiCa,NandPare33266kg/ha,25058kg/ha,5775kg/harespectively,andtheratiois1:075:017
【Conclusions】TheproperapplicationofSiCa,NandPcanincreasetheyieldandquality,andregulatepepper
nutrientabsorptionandotherfunctions,butexcessiveapplicationcancauseareducedyield,qualityandsoon.
Themodelconstructedcanexplainindetailtheinfluenceofthreekindsoffertilizersontheyieldandqualityof
pepper,andtheinteractionofthethreefertilizerscanbeobtainedthroughthesimulationmodel.
Keywords牶pepper牷nitrogen fertilizer牷phosphatefertilizer牷 silicon calcium fertilizer牷 yield牷 quality牷
optimumfertilization
  辣椒作为一种重要的蔬菜,在全世界60多个国
家和地区均有种植[1-3],辣椒整个生育期吸肥量较
大,氮磷钾的施用量可以显著影响辣椒的产量和品
质[4-5]。邢素芝等研究表明,栽培辣椒适宜的 NPK
肥用量配比应为 N∶P2O5∶K2O=1∶033∶051
[5];
李士敏等研究表明,合适的配施氮、磷、钾增产效果
显著,钾素含量较高的土壤栽种朝天椒的最佳施肥
配比为N∶P2O5∶K2O=1∶04 05∶10 11,钾
素含量较低的土壤施肥配比为 N∶P2O5∶K2O=1∶
09∶2时增产增收效益明显[6]。不同的土壤、辣椒
品种和环境条件,对辣椒施肥方案的确定影响较大。
中微量元素作为作物生长必需的营养元素,同样会
影响作物产量和品质,比如我国部分地区土壤有效
硅含量低于临界值(100mg/kgSiO2),已成为限制
作物产量和品质的因素之一,因此,研究中微量元素
与氮磷钾大量元素配施方案具有重要的意义[7-9]。
近年来,有关植物生长发育所必需的中量营养元素
硅肥、钙肥以及硅肥与钙肥分别与其他元素的交互
作用研究相对较多[10],有研究表明,硅与多种营养
元素存在交互作用:施硅可使土壤中磷酸根的吸附
量减少,解吸量增加[11-12],硅还可提高作物的耐氮
性能,促进氮的同化,使果实含氮量增加[13-15];钙不
仅能维持细胞壁、细胞膜的稳定性,且能调节植物体
内部各种生理生化过程[16]。例如,增加钙供应,花
生的产量及品质明显提高[17];钙能有效促进青蒜苗
生长,增加叶片色素含量,改善光合特性,并明显提
高假茎和叶片中大蒜素、可溶性糖、Vc、游离氨基酸
及可溶性蛋白的含量[18];土施或喷施硝酸钙均可增
加大白菜、生菜、芹菜、甘蓝的Ca、Mg、Fe含量,显著
提高产量,还可明显降低大白菜干烧心病和番茄脐
腐病的发病率[19];外源 Ca2+可通过调节辣椒幼苗
根系内呼吸代谢来缓解淹水胁迫对植株的伤害[20]。
硅钙肥是一种近年来发展起来的以硅钙为主的
矿质肥料,该肥料富含硅、钙、镁、硫、铁、锌、硼、锰等
多种中微量元素,能够给土壤补充作物生长必需的
营养元素。目前,硅钙肥在农业生产中还未大量应
954
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
用,且硅钙肥的理化性质及在农作物上的施用效果、
方法和与其他肥料的配合施用等方面研究甚少[21]。
硅钙肥、氮肥和磷肥配施对辣椒产量和品质的影响
以及三种肥料的交互作用还未见报道。本文开展了
硅钙肥、氮肥和磷肥配施对辣椒产量和品质的影响
研究,旨在为辣椒的合理施肥提供参考。
三因素二次饱和D-最优设计作为一种较好的
设计方案,在小麦、玉米、蔬菜等各种农作物肥料配
施方案中应用非常广泛[22-26]。其特点是预测值精
度较高,对选择最佳生产措施有较强的实用性。饱
和D最优设计是回归方程中参数数目与试验处理
组合数目相等的设计,回归自由度与总自由度相等
达到饱和。采用这种设计试验处理数少,获得的信
息量大,误差小,精确度高。为完善辣椒施肥技术,
本文采用这种方法,分析研究硅钙肥、氮肥和磷肥配
施对辣椒产量和品质的影响,提出硅钙肥、氮肥和磷
肥在干辣椒中的最佳配施方案。
1 材料与方法
11 试验设计
经过2012年一年的匀地,2013年在德州市德
城区黄河涯德州市农科院科技园进行。试验土壤为
砂质壤土,其0—20cm土层基础肥力为:pH值为
781、全氮1418g/kg、速效磷1654mg/kg、速效钾
8170mg/kg、有机质142g/kg、有效硅128mg/kg、
交换性钙3152mg/kg,根据我国第二次土壤普查及
有关标准,试验田的氮磷养分含量属于3级水平,速
效钾和有机质的含量属于4级水平,肥力状况总体
中等;供试辣椒品种为干椒 3号,露地蔬菜。2013
年5月10日进行幼苗移栽,行距为60cm,株距25
cm,小区面积是15m2。试验设计采用二次饱和 D
-最优设计,重复3次,随机排列,具体方案及肥料
用量见表1。
所用氮、磷及硅钙肥料分别为尿素(N46%)、
过磷酸钙(P2O512%)、硅钙肥(SiO220%、CaO
20%)。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,钾肥施
入量按常规统一施入,其他管理方式按常规进行。
表1 辣椒氮肥、磷肥、硅肥试验设计方案
Table1 TestdesignofN,P,andsiliconfertilizersforpepper
处理
Treatment
X1(SiCa)
编码Code (kg/hm2)
X2(N)
编码Code (kg/hm2)
X3(P2O5)
编码Code (kg/hm2)
T1 -1 0 -1 0 -1 0
T2 1 660 -1 0 -1 0
T3 -1 0 1 4086 -1 0
T4 -1 0 -1 0 1 10845
T5 01925 39353 01925 24363 -1 0
T6 01925 39353 -1 0 01925 6466
T7 -1 0 01925 24363 01925 6466
T8 -02912 2339 1 4086 1 10845
T9 1 660 -02912 14481 1 10845
T10 1 660 1 4086 -02912 3843
  注(Note):二次饱和D-最优设计中编码矩阵由 DPS数据处理系统试验设计得出 ThecodingmatrixofsecondarysaturationD-optimal
designisderivedbytheexperimentaldesignofDPSdataprocessingsystem.
12 测定项目与方法
2013年8月20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
果后进行辣椒果晾干,含水量达 14%左右进行测
产,并折算为单产。Vc含量用2,6-二氯靛酚滴定
法测定[27];辣椒素含量采用高效液相色谱法
(HPLC)[28];可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝G-250
染色法测定[29];可溶性糖含量用蒽酮比色法测
定[29];干物质以及含量采用105℃下烘30分钟,后
70℃烘干至恒重测得。
064
2期    李子双,等:氮磷与硅钙肥配施对辣椒产量和品质的影响
13 数据处理
辣椒品质综合评分标准:根据辣椒生产要求,
参考宋春凤等[25,30]对作物品质的评分标准,将各品
质指标均以最佳处理值为100分,某处理该指标测
定值占最佳处理值的百分数即为该处理指标的实际
得分;各处理所有品质指标得分权重值之和,即为该
处理的品质综合评分。参考文献与专家意见,设定
可溶性蛋白和可溶性糖含量权重均为 01,Vc含
量、辣椒素、干物质及单果重含量权重均为02。
数据分析采用DPS数据处理系统[31]。
2 结果与分析
21 回归模型的建立
硅钙肥、氮肥和磷肥配施对辣椒产量和品质的
影响见表 2。以表 1中 X1(SiCa)、X2(N)、X3
(P2O5)编码值为自变量,表 2中产量(Y1)为因变
量,进行二次多项式回归分析,得出辣椒产量与硅钙
肥、氮肥、磷肥之间的回归方程 :
表2 不同肥料处理对辣椒产量和品质的影响
Table2 Efectsofdiferentfertilizertreatmentsonyieldandqualityofpepper
处理
Treatment
产量
Yield
(kg/hm2)
Vc
(mg/100g)
辣椒素
Capsaicin
(mg/100g)
干物质含量
Drymatercontent
(%)
单果干重 (g)
Singlefruit
dryweight
可溶性糖
Solublesugar
(%)
可溶性蛋白
Solubleprotein
(%)
品质综合得分
Comprehensive
qualityscore
T1 350577±1570 2813±055 124±053 120±005 278±008 1258±040 6846±019 2813±055
T2 409858±1949 3630±053 1433±058 141±001 397±005 1459±058 8294±104 3630±053
T3 446383±689 4137±064 1400±100 146±001 399±006 1499±101 8618±092 4137±064
T4 409645±6000 3243±156 1700±100 154±004 379±012 1468±041 8571±190 3243±156
T5 483638±1342 3787±095 1570±052 185±004 349±013 1465±056 9053±054 3787±095
T6 515479±1390 3410±330 1633±115 190±008 391±010 1498±050 9292±299 3410±330
T7 570598±5645 3537±111 1600±100 192±008 344±008 1581±086 8972±117 3537±111
T8 483018±5893 4267±143 1467±115 148±003 357±018 1566±052 8963±145 4267±143
T9 495475±4977 3837±188 1677±040 191±003 361±026 1585±059 9332±110 3837±188
T10 541940±2297 4010±100 1533±058 177±006 408±008 1599±031 9246±073 4010±100
  Y1=58720077+1062698X1+2778389X2+
1661728X3-1262639X

1-4888341X

2-9406135X


-1310791X1X2-590546X1X3-701101X2X3 (1)
其中Y1为辣椒的产量;X1为施硅钙肥对应的编
码值;X2为施氮肥对应的编码值;X3为施磷肥对应
的编码值。
对方程进行有重复的 F检验[32],F=84778>
F001(9,20)=346,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。对各回归系数进行
t检验,t005(20)=2086,t001(20)=2845,t(X1)
=667,t(X2)=1743,t(X3)=1042,t
(X21)=411,t(X

2)=1590,t(X

3)=
3059,t(X1X2)=691,t(X1X3)=311,t
(X2X3)=370,经比较,均大于 t001(20)=
2845,各回归系数差异均达极显著水平,表明硅钙
肥、氮肥、磷肥三种肥料均对产量有显著影响,而且
肥料间的交互效应显著。
以表1中X1(SiCa)、X2(N)、X3(P2O5)编码值
为自变量,表2中综合品质(Y2)为因变量,进行二
次多项式回归分析,得出辣椒综合品质与硅钙肥、氮
肥、磷肥之间的回归方程:
Y2 =956166 +32575X1 +21679X2 +
28738X3-39723X

1 -26443X

2 -40279X

3 -
24617X1X2-15208X1X3-42304X2X3 (2)
其中Y2为辣椒的综合品质;X1为施硅钙肥对应
的编码值;X2为施氮肥对应的编码值;X3为施磷肥
对应的编码值。
对方程进行有重复的 F检验,F=7414>F001
(9,20)=346,回归关系极显著。说明该方程能够
164
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
反映辣椒品质与肥料之间的关系,因此模型对辣椒
的品质有良好的预测作用。对各回归系数进行 t检
验,t(X1)=546,t(X2)=364,t(X3)=
483,t(X21)=346,t(X

2)=230,t(X

3)=
351,t(X1X2)=348,t(X1X3)=215,t
(X2X3)=597,除了t(X

2)、t(X1X3)是达到显著
水平,其他的都达到极显著水平,因此硅钙肥、氮肥、
磷肥对辣椒品质也有显著影响,交互效应显著。
22 模型解析
221因子主效应分析 由于硅钙肥、氮、磷肥对产
量的回归方程已经过无量纲编码代换,故直接比较
各偏回归系数绝对值的大小,可反映各因子的重要
程度。从硅钙肥、氮、磷肥与产量、品质回归模型的
一次项可以看出,硅钙肥、氮、磷肥的偏回归系数绝
对值 分 别 为 1062698、2778389、1661728与
32575、21679、28738,说明氮肥对辣椒产量的影
响较大而对品质影响较小,硅钙肥对辣椒的品质影
响较大而对产量影响较小。
222单因子效应分析
对模型采用“降维法”,将任意两个因子定在零
码值,可以得到剩余自变量与目标函数的关系,即求
出硅钙肥、氮肥、磷肥与辣椒产量及品质的单因子效
应方程。由产量效应方程得到:
Y11=58720077+1062698X1-1262639X


Y12=58720077+2778389X2-4888341X


(3)
Y13=58720077+1661728X3-9406135X


由品质效应方程得到:
Y21=956166+32575X1-39723X


Y22=956166+21679X2-26443X

2 (4)
Y23=956166+28738X3-40279X


方程组(3)和(4)中,X1、X2和 X3代表硅钙肥、
氮肥和磷肥的编码,Y11、Y12、Y13分别表示产量与硅
钙肥、氮肥和磷肥效应方程,Y21、Y22、Y23分别表示综
合品质与硅钙肥、氮肥和磷肥效应方程,根据方程,
将各个单因子效应方程绘制成图(图1)。
由图1可以看出,在本研究区地力水平下,辣椒
的产量(图a)均随着硅钙肥、氮肥、磷肥的增加而增
加,达到最高值后,又随着施用量的增加而降低。辣
椒的品质(图b)也是如此,在地力水平较低的情况
下,随着硅钙肥、氮肥、磷肥的增加而增加,但肥料的
过量施用又会导致品质降低。在本试验结果中,硅
图1 单因子效应曲线图
Fig.1 Singlefactorefectline
钙肥、氮肥、磷肥单因子效应方程均存在极大值。
223因子互作效应分析 本试验确定的辣椒产量
和品质回归模型(方程(1)和(2)),均存在交互项,
且其回归系数均达显著水平。说明在综合施肥条件
下,产量和品质的变化,不单纯是各因子单独效应,
还存在交互效应。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。以硅钙肥、氮肥交互
效应为例,说明其对产量和品质的影响。分别将产
量、品质回归方程中的磷编码(X3)设为0,得到以下
两个交互效应方程:
Y1=58720077+1062698X1+2778389X2-
1262639X21-4888341X

2-1310791X1X2 (5)
Y2 =956166 +32575X1 +21679X2 -
39723X21-26443X

2-24617X1X2 (6)
方程(5)和(6)中,X1代表硅钙肥编码,X2代表
氮肥编码,Y1表示产量,Y2表示综合得分。
根据三因子交互效应方程绘制交互效应曲面图
(图2),从图2看出,在编码范围内,辣椒的产量(图
264
2期    李子双,等:氮磷与硅钙肥配施对辣椒产量和品质的影响
a)较好的互作空间是:中等的硅钙肥配较高氮肥水
平;辣椒的品质(图 b)较好的互作空间是较高的硅
钙肥水平配中等的氮肥施用水平。
23 模型决策
231高产优化方案分析 通过计算机模拟运算,
提出辣椒产量与品质的施肥方案。由表3得出产量
在4500-6000kg/hm2之间的施肥方案为硅钙肥
26928 39824kg/hm2,氮肥 22005 26326
kg/hm2,磷肥4480 6450kg/hm2;同理可以得到
辣椒品质在 95分以上的最佳施肥范围为硅钙肥
30476 51282kg/hm2,氮肥 14632 30337
kg/hm2,磷肥4407 8278kg/hm2。
232最高产量和最佳品质 对产量和品质的效应
方程进行边际分析,可得最高产量和最佳品质。本
试验条件下的最高产量为592627kg/hm2,所对应
的施肥量为:硅钙肥 42204kg/hm2,氮肥 25369
kg/hm2,磷肥5805kg/hm2。本试验条件下的最佳
品质得分为 9661,所对应的施肥量为:硅钙肥
44517kg/hm2,氮肥 20953kg/hm2,磷肥 6927
kg/hm2。 图2 硅钙肥、氮肥交互效应曲面图
Fig.2 InteractionsurfacesofSCandN
表3 辣椒产量4500 6000kg/hm2之间各因素的频次分布表
Table3 Frequencydistributionofthefactorsforpepperyieldamong4500-6000kg/hm2
变量因子 X1 X2 X3
Variablefactor 次数Count 频数Frequency 次数Count 频数Frequency 次数Count 频数Frequency
编码值
Code
-1 12 22.22 8 14.81 10 18.52
-0.2912 14 25.93 15 27.78 16 29.63
0.1925 14 25.93 16 29.63 16 29.63
1 14 25.93 15 27.78 12 22.22
平均值Average 00114 01058 00078
标准误Standarderor 07162 06703 06659
95%置信区间
95% confidenceinterval
-01840 02068 00771 02886 -01739 01895
施肥方案(kg/hm2)
Fertilizationscheme
 26928 39824 22005 26326  4480 6450
233最佳经济效益施肥量 在实际生产中,不仅
仅要考虑作物的产量和品质,还要考虑投入产出比,
即生产成本与产值,因此要计算经济效益。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14Yuan/kg,硅
钙肥料价格为12Yuan/kg,含纯硅钙肥40%,即纯
硅钙肥的价格为30元;尿素价格为16Yuan/kg,
含纯氮46%,即纯氮的价格是3478Yuan/kg;过磷
酸钙价格 085Yuan/kg,含 P2O5为 12%,即 P2O5
的价格为7083Yuan/kg,根据肥料的实际用量,回
364
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
归方程可转化为:
Y1 =35057710+16634X1 +71301X2 +
401396X3-00012X

1-00117X

2-03199X

3-
00019X1X2-00033X1X3-00063X2X3 (7)
扣除肥料成本后得到纯收益函数模型为:
Y1 =(35057710+16634X1 +71301X2 +
401396X3-00012X

1-00117X

2-03199X

3-
00019X1X2-00033X1X3-00063X2X3)×14-
30X1-3478X2-7083X3 (8)
方程(7)和(8)中 Y1为辣椒的产量;X1为硅钙肥施
用量;X2为氮肥施用量;X3为磷肥施用量。
最终得到的目标函数值(最大经济效益值)为
8054864Yuan/hm2,最佳产量为 591623kg/hm2,
最佳施肥用量为硅钙肥 33266kg/hm2、氮肥
25058kg/hm2、磷肥5775kg/hm2。
3 讨论
与20多年前第二次土壤普查时相比,种植业结
构、作物产量、施肥习惯和施肥水平等均发生了较大
变化,而多数研究尚还集中于土壤氮磷钾的状况。
在过去的50年间,我国粮食产量与化肥消费量呈显
著正相关[33],随着作物产量不断提高,从土壤中带
走的中、微量元素也必然在不断增加;同时,由于长
期连续过量施用氮肥,土壤持续酸化,正在逐渐丧失
生产能力,钙、镁、硫、硅等也已成为越来越多土壤的
产量限制因子和“品质元素”。所以,急需对我国的
中微量元素水平及其对作物影响机制进行研究,以
便有针对性的补充土壤养分,使我国的作物产量再
上一个新台阶[34]。本文就是在此背景下进行的探
索性研究。
从单因素考虑,本试验研究结果影响产量的顺
序为氮肥>磷肥>硅钙肥,三种肥料均能提高辣椒
的产量,但达到一定量之后,就会随着肥料的增加,
产量逐渐减少。氮磷肥的结论与之前邢素芝认为的
NPK在适量范围内均能提高辣椒的产量,但过量施
用就会造成减产的说法是一致的[5],适量硅钙肥能
提高辣椒的产量与品质的试验结果,与前人在杂交
稻[35]、爆裂玉米[36]和大豆[37]等作物上的研究一
致。但是硅钙肥里面的哪种元素起的作用还有待进
一步研究,刘吉振认为硅并不一定能增加所有辣椒
的干质量,只是对部分辣椒有增产效应[38],钙素对
辣椒幼苗的调控效应也具有两面性,一定浓度范围
内成正效应,过高反而成负效应[20],因此硅钙肥的
影响效应还有待进一步研究讨论。同时,本研究得
出影响辣椒综合品质的顺序为硅钙肥 >磷肥 >氮
肥,氮磷肥对辣椒品质的影响与前人研究并不完全
一致,黄科认为氮肥对辣椒品质的影响较大,而磷肥
的影响较小[39],辣椒品质中磷肥效应增强是由于肥
效互作引起的还是本试验地养分含量引起的,还有
待进一步探讨。
不同的土壤肥力,不同的水分管理,不同的栽培
品种都可能引起最佳施肥方案的不同[5,6]。可见,
确定辣椒的最佳合理施肥方案应根据其品种生长特
性,当地土壤肥力以及水分管理情况进行。硅钙肥、
氮肥、磷肥虽会提高产量和品质,调节辣椒营养元素
吸收等功能,但应适量施用,过多施用反而会造成产
量降低、品质下降等现象的产生。本文的试验结果
受基础土壤肥力的影响,今后还需要增加定位试验,
进一步进行充分深入的研究。
4 结论
通过采用三因子二次饱和 D-最优设计,本试
验建立了以硅钙肥、氮肥、磷肥为因变量,辣椒产量
与品质为目标函数的三元二次数学模型。通过对模
型进行检验分析得出:硅钙肥、氮肥、磷肥对辣椒的
产量和品质均有显著的影响,并且因素间存在显著
的互作效应。三因素对产量的影响顺序分别为:氮
肥>磷肥>硅钙肥,而对品质影响则相反。
在低用量条件下,辣椒的产量和品质会随着硅
钙肥、氮肥、磷肥的用量增加而升高;当用量过高,产
量和品质会下降。通过计算机模拟运算,产量在
4500 6000kg/hm2之间,品质综合得分95分以上
时,施肥方案为硅钙肥30476 39824kg/hm2,氮
肥22005 26326kg/hm2,磷肥 4480 6450
kg/hm2。经边际效应分析,在经济效益和产量达到
最佳,即分别为 8054864Yuan/hm2 和 591623
kg/hm2时,硅钙肥、氮肥、磷肥最佳施用量组合为
33266kg/hm2、25058kg/hm2、5775kg/hm2,配施
比例为1:075:017。
参 考 文 献:
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