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基于农学效应的露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量研究

章明清, 李娟, 章赞德, 姚宝全, 许文江, 沈金泉

章明清, 李娟, 章赞德, 姚宝全, 许文江, 沈金泉. 基于农学效应的露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量研究[J]. 福建农业学报, 2018, 33(10): 1023-1029. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.003
引用本文: 章明清, 李娟, 章赞德, 姚宝全, 许文江, 沈金泉. 基于农学效应的露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量研究[J]. 福建农业学报, 2018, 33(10): 1023-1029. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.003
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ZHANG Ming-qing, LI Juan, ZHANG Zan-de, YAO Bao-quan, XU Wen-jiang, SHEN Jin-quan. Agronomic Effects of Recommended NPK Fertilization on Vegetable Farming[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(10): 1023-1029. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.003
Citation: ZHANG Ming-qing, LI Juan, ZHANG Zan-de, YAO Bao-quan, XU Wen-jiang, SHEN Jin-quan. Agronomic Effects of Recommended NPK Fertilization on Vegetable Farming[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(10): 1023-1029. DOI: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.003
shu

基于农学效应的露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量研究

  • 1.

    福建省农业科学院土壤肥料研究所, 福建 福州 350013

  • 2.

    大田县农田建设与土肥技术推广站, 福建 大田 366100

  • 3.

    福建省农田建设与土壤肥料技术总站, 福建 福州 350003

  • 4.

    福建省亚热带植物研究所, 福建 厦门 361006

基金项目: 

福建省科技计划项目-省属公益类科研院所基本科研专项 2018R1022-3

福建省农业科学院科技创新团队建设项目 STIT2017-1-9

福建省测土配方施肥项目 2006-2015

详细信息
    作者简介:

    章明清(1963-), 男, 博士, 研究员, 主要从事作物施肥原理与技术以及施肥与环境领域研究(E-mail:zhangmq2001@163.com)

  • 中图分类号: S63

Agronomic Effects of Recommended NPK Fertilization on Vegetable Farming

  • 1.

    Soil and Fertilizer Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou, Fujian 350013, China

  • 2.

    Datian Cropland Construction and Soil and Fertilizer Station, Datian, Fujian 366100, China

  • 3.

    Fujian Cropland Construction and Soil and Fertilizer Station, Fuzhou, Fujian 350003, China

  • 4.

    Fujian Institute of Subtropical Plants, Xiamen, Fujian 361006, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 针对蔬菜施肥中氮磷肥用量普遍偏高和比例不合理问题，探讨主要露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量。根据近年来在芥菜、大白菜、结球甘蓝菜、莴苣、花椰菜、毛豆、槟榔芋、多子芋和胡萝卜上完成的290个氮磷钾田间肥效试验结果，应用系统聚类分析及其类别间差异显著性检验的方法，制定菜田土壤肥力等级的最佳类别数；然后采用三元非结构肥效模型构建各肥力等级的肥效方程及其推荐施肥量。结果表明，蔬菜空白区产量和平衡施肥产量的变异系数分别达到26.0%~60.2%和13.2%~50.3%，不同蔬菜种类及其土壤施肥效应具有明显的差异。在确保类别间的空白区产量和平衡施肥产量两个指标达到显著差异水平的条件下，结球甘蓝菜划分为4个土壤肥力等级，其他8种蔬菜则划分为3个土壤肥力等级。根据不同蔬菜的不同土壤肥力等级对应的氮磷钾田间肥效试验结果，构建的28个三元肥效模型均属于典型式，由此提出基于农学效应的9种供试蔬菜氮磷钾推荐施肥量。14个大田验证试验表明，与习惯性的氮磷钾施用量和比例相比，本研究推荐施肥量下的槟榔芋、结球甘蓝菜、毛豆和多子芋等4种供试蔬菜平均增产6.8%~10.6%，净增收达692~3 834元·hm-2。研究结果为露地蔬菜减肥增效技术的推广应用提供了最佳养分投入量依据。
    Abstract: To promote proper fertilization for vegetable farming in open fields, the application rates of NPK fertilizers were studied according to their agronomic benefits on the plants. The 290 field experiments conducted in recent years on leaf mustard (Brassica juncea), Chinese cabbage (Brassica rapa), headed cabbage (Brassica oleracea), lettuce, broccoli, green soy bean, areca taro (Colocasia esculenta), boilen taro (Colocasia esculenta L. Schott.), and carrots allowed a classification on soil fertility using the systematic cluster analysis and significance differentiation test, as well as a proposed recommendation on the fertilization using the ternary non-structural fertilizer efficiency model. The coefficients of variation on vegetable yields were 26.0%-60.2% for the reference and 13.2%-50.3% for a balanced fertilization indicating significant differences on the effect of soil fertility among the various vegetables. For the further experimentation, 4 levels of fertility for the headed cabbages and 3 levels for the remaining 8 vegetables were applied to ensure a significance on the fertilization effect. It was found that all 28 ternary fertilizer efficiency models obtained were typical, and therefore, 9 formulas for the fertilization based on agronomic effect were established. In the following field tests, 14 of them confirmed that the recommended NPK fertilization resulted in an average increase on yield of boilen taros, headed cabbages, green soy beans, and areca taros ranged from 6.8% to 10.6%with a net increasing on revenue of 692 Yuan to 3 834 Yuan per hm2 over the conventional fertilization.
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  • 福建省蔬菜播种面积69万hm2以上，是仅次于水稻的第二大农作物。自2005年，针对菜农普遍过量施肥的现象，课题组对福建省露地蔬菜的氮磷钾施肥效应和施肥技术进行了较为系统的研究。到2009年，完成了148个氮磷钾田间肥效试验，建立了主要蔬菜氮磷钾施肥指标体系[1-3]，为当时蔬菜测土配方施肥提供了技术支持。但上述研究在确定不同土壤肥力等级时，应用常规划分方法[4-5]，即根据试验资料的无肥区产量水平变化幅度，将菜田土壤肥力等级简单地划分为“高”、“中”、“低”3个级别，忽略了不同肥力土壤在施肥效应方面的差异。在确定不同土壤肥力等级的推荐施肥量时，采用通用的三元二次多项式肥效模型[2, 6]，目前已知该模型存在明显的设定偏误和严重的多重共线性和异方差[7-8]以及推荐施肥量偏高[9-10]等问题。且该研究结果至今已过去近十年，为制定适合当前主要露地蔬菜氮磷钾施肥限量标准及其减肥增效技术模式，相关研究结果有必要进一步更新和完善。

    截至2017年底，课题组完成了福建大宗露地蔬菜的290个氮磷钾田间肥效试验。本研究采用多元统计分析的类别间差异显著性检验[11]以及三元非结构肥效模型，探讨菜田土壤肥力等级的最佳分类及其推荐施肥量，为菜田减肥增效和有机肥替代化肥技术的推广应用提供最佳养分投入量依据。

    1.   材料与方法

    1.1   不同施肥处理对蔬菜产量的影响

    试验设计采用“3414”方案，氮磷钾各4个水平，共14个处理，即：(1)N0P0K0；(2)N0P2K2；(3)N1P2K2；(4)N2P0K2；(5)N2P1K2；(6)N2P2K2；(7)N2P3K2；(8)N2P2K0；(9)N2P2K1；(10)N2P2K3；(11)N3P2K2；(12)N1P1K2；(13)N1P2K1；(14)N2P1K1。其中，“2”水平表示供试作物在试验前的N、P2O5、K2O推荐用量，具体施肥量见表 1，“0”水平为不施肥；“1”水平施肥量为“2”水平的50%，“3”水平施肥量为“2”水平的150%。在具体实施过程中，各试验地根据土壤肥力和目标产量水平对“2”水平施肥量进行适当调整，其他处理施肥则按相应比例增减。试验采用多点分散不设重复和区组排列的方法。选择当地具有代表性的土壤类型和肥力水平的地块作为试验田，小区面积20~25 m2，同一个试验点小区面积相同。

    表  1  供试土壤主要理化性状和处理(6)平均施肥量
    Table  1.  Major physiochemical properties of soil at initial test sites and fertilizations for treatment 6
    蔬菜试验
    点数    		pH有机质/
    (g·kg-1)    		碱解氮/
    (mg·kg-1)    		Olsen-P/
    (mg·kg-1)    		速效钾/
    (mg·kg-1)    		处理(6)施肥量/(kg·hm-2)
    NP2O5K2O
    芥菜305.38±0.5235.2±11.4153.6±44.041.8±33.670.6±41.7283±23105±34173±33
    大白菜275.29±0.3926.1±5.6144.2±43.556.9±65.696.3±57.6220±1076±8190±38
    结球甘蓝735.42±0.6525.3±9.5124.3±52.169.3±58.099.9±54.6258±3890±20188±46
    莴苣302.06±0.5628.5±11.738.7±53.210.7±16.736.0±54.5324±30162±15324±30
    花椰菜325.14±0.4020.7±7.6137.4±57.583.0±57.698.2±52.5242±67109±15228±65
    毛豆105.33±0.2430.4±3.3127.0±38.769.7±23.3110.6±47.6180±090±0120±0
    槟榔芋615.11±0.7624.8±8.1139.3±44.180.4±57.9100.9±74.2384±146182±60378±168
    多子芋115.17±0.2736.5±8.9178.5±67.041.7±23.165.8±30.5180±090±0180±0
    胡萝卜167.25±1.0710.1±6.0125.4±54.1105.1±61.752.1±29.8330±099±0561±0
    注：芥菜试验点分布在永春县和云霄县；大白菜试验点主要分布在建阳区和三元区；结球甘蓝菜试验点武夷山市、建阳区、三元区和同安区；莴苣试验设置在永安市；花椰菜试验主要设置于集美区、三元区和邵武市等；毛豆试验点主要设置于龙海市；槟榔芋试验点主要设置于福鼎市、集美区和长汀县等；多子芋试验点主要设置于永定区；胡萝卜试验点主要设置于集美区。
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    供试蔬菜种类见表 1，试验在当地大田正常农业生产季节内进行。氮肥选用尿素(N46%)，磷肥选用过磷酸钙(P2O5 12%)，钾肥用氯化钾(K2O 60%)，试验地不施有机肥。肥料分基肥和追肥施用。基肥中氮钾肥占总用量的30%~50%，磷肥做基肥，余下的氮钾肥做追肥施用；对生育期较短的蔬菜进行1~2次追肥，对生育期两个半月以上的蔬菜，则采用3~4次追肥，每次追肥的氮钾肥用量则采用平分剩余的施肥量或者总施肥量的15%~25%，视具体蔬菜品种的营养特性而定。试验区周围设宽1 m以上的保护行，其他栽培管理措施与大田生产一致。每个试验实施前，各取一个混合基础土样。采用常规方法[12]测定土壤主要理化性状(表 1)。试验田供试蔬菜收获时各小区单收单称，分别记录产量鲜重。

    为了检验蔬菜氮、磷、钾推荐施肥量在生产上的应用效果，近年来在福鼎市、同安区、长泰县和永定区等蔬菜产区选择代表性地块进行田间大区对比试验，供试蔬菜包括槟榔芋、结球甘蓝菜、毛豆和多子芋等。试验设3个处理，即：(1)空白(不施肥)；(2)习惯施肥；(3)推荐施肥。小区面积60 m2，不设重复，其他试验方法与上述“3414”试验相同。共完成了14个验证试验。采用常规方法[12]测定的供试土壤主要理化性状和施肥量见表 2。

    表  2  验证试验的土壤主要理化性状和处理施肥量
    Table  2.  Major physiochemical properties of soil for confirmation tests and fertilization for each treatment
    蔬菜地点试验
    点数    		pH有机质/
    (g·kg-1)    		碱解氮/
    (mg·kg-1)    		Olsen-P/
    (mg·kg-1)    		速效钾/
    (mg·kg-1)    		N-P2O5-K2O施肥量/(kg·hm-2)
    推荐施肥习惯施肥
    槟榔芋福鼎市35.0±0.028.1±4.9104.0±36.429.6±18.5105.3±79.8300-150-270285-350-320
    结球甘蓝菜同安区45.6±0.214.4±4.785.8±20.193.9±39.463.5±16.8320-95-278368-420-240
    毛豆长泰县45.6±0.220.8±1.0213.0±78.777.8±70.358.5±21.6146-92-143185-89-126
    多子芋永定区35.4±0.332.0±3.5150.7±27.141.0±28.348.7±25.7165-80-168146-69-59
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    1.2   菜田土壤肥力等级划分及其差异显著性检验

    在划分菜田土壤肥力等级即确定每一个肥力等级的蔬菜氮磷钾施肥类别时，为兼顾无肥区产量水平及其土壤氮磷钾施肥效应的差异，根据“3414”试验设计的14个处理氮、磷、钾施肥量及其试验产量指标，采用系统聚类分析方法确定各个试验点的类别归属。研究表明，对区域内生产条件和产量水平差异较小的试验资料，欧氏距离-离差平方和法是最佳系统聚类方法[13]。施肥类别间是否存在统计显著水平差异，涉及分类结果的有效性和推荐施肥的针对性。在聚类分析中，类别之间差异显著性检验常用F检验，用于判断两两类别间的差异是否显著。根据F值计算公式[11, 13]，由于“3414”试验设计有14个处理，为使F值计算结果有意义，两个施肥类别的试验点数之和需大于15，即：需要有15个以上的试验点。但在290个试验资料中，部分蔬菜施肥类别的试验点数不能满足该要求。因此，本研究统一选择处理(1)空白区产量和处理(6)平衡施肥产量的两个指标作为检验对象，即确保施肥类别间的空白区产量和平衡施肥产量两个指标具有显著水平差异。

    1.3   三元非结构肥效模型构建与典型性判别

    根据水稻氮磷钾“3414”试验设计的田间肥效试验结果，本课题组提出了三元非结构肥效模型：

    Y=A(N0+N)(P0+P)(K0+K)e−c1N−c2P−c3K

    其中，Y为作物产量，N、P、K分别表示N、P2O5、K2O施肥量；A表示氮磷钾施肥量等于零时，试验地土壤与作物产量之间的转换系数。N0、P0、K0分别表示供试土壤的氮、磷、钾供肥当量，并以N、P2O5、K2O养分形态计量；c1、c2、c3分别表示施用氮、磷、钾养分的增产效应系数。若模型在一定施肥量范围内存在唯一的产量峰值，该峰值对应的施肥量即为最高产量施肥量。因此，可利用边际产量导数法求得最高产量施肥量和经济产量施肥量的计算式。

    与三元二次多项式肥效模型类似，三元非结构肥效模型在通过统计显著性检验的前提下，也可能存在不同类型的肥效模型，即：(1)若模型参数均大于零，而且氮磷钾最高施肥量和经济施肥量均落在试验设计施肥量范围内，此类模型满足植物营养学的一般肥效规律，称为典型式，可用边际产量导数法计算推荐施肥量；(2)若模型系数有一个或一个以上的系数值为负数，该类模型称为系数符号不合理的非典型式；(3)若模型参数均大于零，但边际产量导数法推荐的最高施肥量或经济施肥量有一个或一个以上落在试验设计施肥量范围外，该类模型称为推荐施肥量外推的非典型式。因非结构肥效模型的数学结构特点，若上述系数均大于零，模型必有全局最高产量点，因而不存在无最高产量点的非典型式类型。

    1.4   数据处理和模型参数估计方法

    本研究采用的欧氏距离-离差平方和法系统聚类分析、施肥类别间差异显著性检验和聚类谱系图绘制、三元非结构肥效模型参数估计和统计显著性检验，均采用MATLABR2015b软件完成。由于三元非结构肥效模型是非线性模型，且不能直接进行线性化转换，模型参数估计需采用非线性最小二乘法[15]；回归显著性检验与二次多项式肥效模型相似，但模型的回归自由度为6。具体数学原理、计算过程和MATLAB软件相关功能函数的使用方法参阅相关专著[11, 14-15]。

    2.   结果与分析

    2.1   基础土壤和氮磷钾施肥对供试蔬菜产量的影响

    在290个试验中，经典五处理的平均产量见表 3。土壤对蔬菜产量的贡献率在25.0%~77.2%，平均为55.5%。除毛豆和胡萝卜外，土壤对蔬菜产量的贡献率明显低于稻田[16]。氮磷钾的平均增产效果分别达到33.4%、15.4%和18.3%，明显高于水稻[17]。除莴苣外，增产效果都是N>K>P，氮肥的平均增产效果是磷钾肥的2.2倍和1.8倍，对叶菜类蔬菜的增产效果明显高于根茎类和瓜果类蔬菜。

    表  3  露地蔬菜氮磷钾施肥效应及其增产效果
    Table  3.  Responses and yield increases by NPK fertilizations at vegetable fields
    蔬菜试验
    点数    		经典五处理的平均产量/(t·hm-2)平均贡献率/%
    CKN0P2K2N2P0K2N2P2K0N2P2K2土壤NPK
    芥菜3020.95±8.0936.52±16.4671.45±25.4370.94±27.3383.84±27.5725.056.414.815.4
    大白菜2722.86±9.4125.20±9.0535.96±12.9033.16±12.8241.05±12.8355.738.612.419.2
    结球甘蓝7328.87±14.0133.15±14.1544.98±14.0543.70±14.1152.43±15.3255.136.814.216.7
    莴苣3015.59±9.0118.37±8.4020.70±9.1927.06±11.5637.28±11.9741.850.744.527.4
    花椰菜3217.10±10.2919.27±11.7726.61±15.8224.57±15.7631.02±15.6155.137.914.220.8
    毛豆108.04±2.108.62±2.4010.11±2.6210.01±2.8710.90±2.6873.720.97.28.1
    槟榔芋6114.04±4.6017.86±6.9721.91±5.9919.35±5.0224.51±5.8957.327.110.621.0
    多子芋1111.38±3.4415.39±2.3017.20±4.0314.93±3.9419.54±3.5758.221.212.023.6
    胡萝卜1671.11±18.5081.81±13.8084.17±14.2180.50±13.7792.07±12.1777.211.18.612.6
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    产量变异系数计算结果表明，蔬菜产量变异系数大，CK处理和平衡施肥处理的产量变异系数分别为26.0%~60.2%和13.2%~50.3%。因此，依据蔬菜种类及其土壤施肥效应确定氮磷钾施肥类别，对提高因土施肥的科学性具有重要意义。

    2.2   蔬菜氮磷钾施肥类别的最佳分类

    以结球甘蓝菜的73个试验结果为例，对各试验点的14个处理氮、磷、钾施肥量及其产量，采用欧氏距离-离差平方和法进行系统聚类分析[14]。根据系统聚类分析谱系图，将结球甘蓝菜划分为3~7个施肥类别(表 4)。结果表明，分成7个施肥类别时，在两两类别间的21个组合中，只有20个组合具有显著水平差异，类别1和类别3之间差异不显著，显示该分类结果无效。当划分成3~6个施肥类别时，两两类别间的差异均能达到统计显著水平。但是，分成6个或5个施肥类别时，总有1个类别或2个类别的三元肥效模型未能通过显著性检验。因此，氮磷钾施肥类别最多只能分为4类(表 5)。

    表  4  结球甘蓝菜氮磷钾施肥类别的分类结果比较
    Table  4.  Classifications of NPK fertilization on headed cabbages
    施肥
    类别数    		各施肥类别所含试验点数/个两两类别间差异显著性
    类别1类别2类别3类别4类别5类别6类别7组合数P < 5%组合数
    374125----33
    42516725---66
    591625167--1010
    6349162516-1515
    711534916252120
    注：结球甘蓝菜的试验点数为73个。
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    表  5  结球甘蓝菜4个氮磷钾施肥类别间的差异显著性检验(F值)
    Table  5.  Differential significance test on 4 NPK fertilization classes on headed cabbages (F value)
    施肥类别类别1类别2类别3类别4
    类别10.0
    类别26.6*0.0
    类别382.0**20.6**0.0
    类别428.4**31.4**65.8*0.0
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    2.3   基于农学效应的蔬菜氮磷钾推荐施肥量

    按照上述分类方法，9种供试蔬菜的氮磷钾施肥类别划分结果见表 6。结果表明，9种供试蔬菜除了结球甘蓝菜可分为4个施肥类别外，其他8种蔬菜最多只能分成3个施肥类别。因此，针对每种蔬菜各施肥类别内的对应试验点，取相同试验处理的氮、磷、钾施肥量及其产量均值，建立该类别的三元非结构肥效模型。在建立的28个三元肥效模型中，回归方程均达到统计显著水平，且均属于典型三元肥效模型。以N 4.3元·kg-1、P2O5 5元·kg-1、K2O 5元·kg-1和蔬菜2元·kg-1的市场均价，用边际产量导数法得到9种供试蔬菜各施肥类别的推荐施肥量(表 7)。

    表  6  供试蔬菜的氮磷钾施肥类别及其试验点数
    Table  6.  NPK fertilization classes on vegetables and number of experiments conducted
    蔬菜
    种类    		试验
    点数    		施肥
    类别    		施肥类别及其试验点数
    1234
    芥菜30310713-
    毛豆103262
    大白菜2732817-
    槟榔芋613112921
    结球甘蓝菜7342516725
    多子芋113344
    莴苣30391110-
    胡萝卜163574
    花椰菜3239167-
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    表  7  主要露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量
    Table  7.  Recommended NPK fertilization for vegetables grown in open field
    区域土壤肥力
    等级    		空白产量/
    (t·hm-2)    		目标产量/
    (t·hm-2)    		最高施肥量/(kg·hm-2)经济施肥量/(kg·hm-2)
    NP2O5K2ONP2O5K2O
    芥菜高27.05±4.36116.84±7.81334133207331131204
    中21.39±3.2879.64±9.373007613929775127
    低16.03±9.0260.72±15.81321187234314180227
    大白菜高38.14±16.2473.12±7.312589620925494206
    中30.52±6.0750.00±6.192115118720750174
    低17.46±4.6833.06±3.332268620321881189
    结球甘蓝菜高51.50±22.8284.01±9.18284112255278110243
    中高30.02±10.7460.00±7.95329102297321100283
    中31.57±8.4352.92±4.513315419332053179
    低19.11±7.6338.25±9.183119327329990255
    莴苣高24.90±5.9651.65±5.43208196249205191232
    中13.35±4.8130.11±7.04178149311171146285
    低8.95±6.7030.09±6.28248203286240197261
    花椰菜高33.68±4.3158.63±3.32268133259261126242
    中14.17±5.4824.69±5.471658316115879152
    低9.42±4.0320.79±3.813129933429494284
    毛豆高11.20±0.4613.90±0.04199123881719457
    中7.93±0.8011.34±1.211911041031708286
    低5.20±0.286.58±0.812381311651406892
    槟榔芋高19.22±1.9331.15±2.41378113301346108261
    中11.89±3.0922.86±2.25331145324306128278
    低9.80±1.8616.16±1.35306134173273103221
    多子芋高13.77±4.1223.26±2.211928520818179190
    中10.88±2.5218.97±0.88151134150142116140
    低8.86±1.7015.34±0.64115113176102101162
    胡萝卜高96.04±11.16106.96±12.613765554736353517
    中68.23±11.8293.57±5.742326753822466490
    低58.92±10.2782.48±3.45320156675303151601
    注：空白产量和平衡施肥产量均为试验平均产量及其标准差。
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    2.4   氮磷钾推荐施肥量对供试蔬菜产量和施肥效益的影响

    槟榔芋、结球甘蓝菜、毛豆和多子芋的14个验证试验结果见表 8。与空白区产量相比，无论是推荐施肥还是习惯施肥，供试蔬菜产量都获得显著提高。但是，推荐施肥调整了习惯施肥的氮磷钾施用量和比例，4种供试蔬菜的产量水平都明显高于习惯施肥，平均增产6.8%~10.6%。以N 4.3元·kg-1、P2O5 5元·kg-1、K2O 5元·kg-1和农产品2元的市场均价计算，槟榔芋、结球甘蓝菜和毛豆肥料成本下降1 186、1 641、68元·hm-2，净增收分别达到3 834、6 459、692元·hm-2；虽然多子芋推荐施肥的肥料成本增加了682元·hm-2，但推荐施肥显著提高了产量水平，净增收达到3 218元·hm-2。因此，本研究提出的氮磷钾推荐施肥量具有较好的增产增收效果。

    表  8  氮磷钾推荐施肥量对供试蔬菜产量和施肥效益的影响
    Table  8.  Benefits and vegetable yields resulted from recommended NPK application
    作物试验数空白区产量
    /(t·hm-2)    		习惯施肥推荐施肥推荐施肥效益
    肥料成本/
    (元·hm-2)    		产量/
    (t·hm-2)    		肥料成本/
    (元·hm-2)    		产量/
    (t·hm-2)    		肥料成本/
    (元·hm-2)    		增产
    /%    		净增收/
    (元·hm-2)
    槟榔芋310.34±0.31457616.74±0.49339018.06±0.31-11867.93834
    结球甘蓝菜423.85±9.63488235.65±15.25324138.06±14.69-16416.86459
    毛豆41.49±0.2018713.15±0.1918033.46±0.23-689.9692
    多子芋38.70±2.48126818.46±6.37195020.41±6.71+68210.63218
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    3.   讨论

    3.1   蔬菜氮磷钾施肥类别的划分方法

    在测土配方施肥中，如何划分土壤肥力等级进而确定其推荐施肥量一直是研究重点之一。通常是根据空白区产量水平或土壤养分测定值，将土壤肥力水平划分为3~6个等级[4-5]。然后将各土壤肥力等级内的试验结果汇总分析或建立肥效模型，得到各等级的推荐施肥量，简单、实用，但该方法仅考虑了空白区产量水平，而忽略了不同土壤在氮磷钾施肥效应上的差异，或者仅考虑了单个养分含量水平，忽略了土壤其他因子对作物产量的综合影响。同时，这种分级方法也很难保证不同土壤肥力等级间，即不同施肥类别间在作物产量水平和施肥效应等方面具有显著性差异。由于施肥量与作物产量之间不是确定性关系，而是具有随机性的特点。因此，要使分类结果具有针对性和可靠性，不同土壤肥力等级间在作物产量和施肥效应上应该具有统计学显著水平差异，否则分类结果无效。

    因此，结合推荐施肥的专业要求，不同土壤肥力等级即施肥类别的分类原则可总结为：(1)各施肥类别两两之间的施肥效应差异要达到显著水平以上；(2)分类数尽可能多，以提高因土施肥的针对性；(3)每个施肥类别至少要有3个或3个以上试验点数，以确保其代表性。本研究表明，在9种供试蔬菜中，除了结球甘蓝菜外，其他8种蔬菜的氮磷钾施肥类别最多只能分为3类；结球甘蓝菜试验点来自闽北和闽南等地，分布区域较大且试验点数较多，施肥类别的最多可分为4类。这种分类方法确保了空白区产量和平衡施肥产量具有显著水平差异，使分类结果建立在鲜明的统计学理论基础之上。

    3.2   不同施肥类别的推荐施肥量计量方法

    本研究根据各蔬菜氮磷钾施肥类别的对应田间肥效试验结果，应用三元非结构肥效模型建立氮磷钾施肥效应回归方程，得到各施肥类别的推荐施肥量。在测土配方施肥中，常用三元二次多项式肥效模型建立氮磷钾肥效方程和计算推荐施肥量[2, 4]。但是，已有研究表明，二次多项式模型的推荐施肥量普遍偏高[9-10]。笔者在福建主要蔬菜氮磷钾施肥指标体系研究中，对芥菜、大白菜、结球甘蓝菜、莴苣和花椰菜，应用三元二次多项式肥效模型建立了“高”、“中”、“低”土壤肥力等级的氮磷钾推荐施肥量[2]。将这些推荐施肥结果与本研究的相应推荐施肥量进行线性回归分析，其中，三元非结构肥效模型推荐的氮磷钾最高施肥量(y)与三元二次多项式肥效模型推荐的氮磷钾最高施肥量(x)之间满足如下线性回归方程式，即：y=41.832+0.8280x，F=58.4**(n=45)。经济施肥量则满足y=45.718+0.7869x，F=54.8**(n=45)。结果表明，两种肥效模型的对应推荐施肥量之间具有显著水平的线性正相关，说明新模型的推荐施肥量具有继承性和可靠性。同时，一次项系数分别只有0.828 0、0.786 9，当三元二次多项式肥效模型的最高施肥量或经济施肥量每增加1 kg时，三元非结构肥效模型的相应推荐施肥量分别平均增加0.828、0.787 kg，表明本研究的推荐施肥结果较好地解决了二次多项式肥效模型推荐施肥量偏高的问题。

    在测土配方施肥技术的推广应用中，利用本研究的推荐施肥结果，通常是根据蔬菜种类及其空白区产量或者施肥目标产量所对应的土壤肥力等级及其推荐施肥量做出施肥决策。但是，本研究推荐施肥量的平均产量及其标准差结果表明，在95%置信区间下，不同施肥类别之间空白区产量或目标产量会出现一定程度的重叠，表明常规施肥决策方法在实际应用中会存在一些困难。模式识别原理为解决如何正确且高效地识别具体地块的施肥类别归属这一问题提供了可资借鉴的技术途径。

  • 表  1   供试土壤主要理化性状和处理(6)平均施肥量

    Table  1   Major physiochemical properties of soil at initial test sites and fertilizations for treatment 6

    蔬菜试验
    点数    		pH有机质/
    (g·kg-1)    		碱解氮/
    (mg·kg-1)    		Olsen-P/
    (mg·kg-1)    		速效钾/
    (mg·kg-1)    		处理(6)施肥量/(kg·hm-2)
    NP2O5K2O
    芥菜305.38±0.5235.2±11.4153.6±44.041.8±33.670.6±41.7283±23105±34173±33
    大白菜275.29±0.3926.1±5.6144.2±43.556.9±65.696.3±57.6220±1076±8190±38
    结球甘蓝735.42±0.6525.3±9.5124.3±52.169.3±58.099.9±54.6258±3890±20188±46
    莴苣302.06±0.5628.5±11.738.7±53.210.7±16.736.0±54.5324±30162±15324±30
    花椰菜325.14±0.4020.7±7.6137.4±57.583.0±57.698.2±52.5242±67109±15228±65
    毛豆105.33±0.2430.4±3.3127.0±38.769.7±23.3110.6±47.6180±090±0120±0
    槟榔芋615.11±0.7624.8±8.1139.3±44.180.4±57.9100.9±74.2384±146182±60378±168
    多子芋115.17±0.2736.5±8.9178.5±67.041.7±23.165.8±30.5180±090±0180±0
    胡萝卜167.25±1.0710.1±6.0125.4±54.1105.1±61.752.1±29.8330±099±0561±0
    注：芥菜试验点分布在永春县和云霄县；大白菜试验点主要分布在建阳区和三元区；结球甘蓝菜试验点武夷山市、建阳区、三元区和同安区；莴苣试验设置在永安市；花椰菜试验主要设置于集美区、三元区和邵武市等；毛豆试验点主要设置于龙海市；槟榔芋试验点主要设置于福鼎市、集美区和长汀县等；多子芋试验点主要设置于永定区；胡萝卜试验点主要设置于集美区。
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    表  2   验证试验的土壤主要理化性状和处理施肥量

    Table  2   Major physiochemical properties of soil for confirmation tests and fertilization for each treatment

    蔬菜地点试验
    点数    		pH有机质/
    (g·kg-1)    		碱解氮/
    (mg·kg-1)    		Olsen-P/
    (mg·kg-1)    		速效钾/
    (mg·kg-1)    		N-P2O5-K2O施肥量/(kg·hm-2)
    推荐施肥习惯施肥
    槟榔芋福鼎市35.0±0.028.1±4.9104.0±36.429.6±18.5105.3±79.8300-150-270285-350-320
    结球甘蓝菜同安区45.6±0.214.4±4.785.8±20.193.9±39.463.5±16.8320-95-278368-420-240
    毛豆长泰县45.6±0.220.8±1.0213.0±78.777.8±70.358.5±21.6146-92-143185-89-126
    多子芋永定区35.4±0.332.0±3.5150.7±27.141.0±28.348.7±25.7165-80-168146-69-59
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    表  3   露地蔬菜氮磷钾施肥效应及其增产效果

    Table  3   Responses and yield increases by NPK fertilizations at vegetable fields

    蔬菜试验
    点数    		经典五处理的平均产量/(t·hm-2)平均贡献率/%
    CKN0P2K2N2P0K2N2P2K0N2P2K2土壤NPK
    芥菜3020.95±8.0936.52±16.4671.45±25.4370.94±27.3383.84±27.5725.056.414.815.4
    大白菜2722.86±9.4125.20±9.0535.96±12.9033.16±12.8241.05±12.8355.738.612.419.2
    结球甘蓝7328.87±14.0133.15±14.1544.98±14.0543.70±14.1152.43±15.3255.136.814.216.7
    莴苣3015.59±9.0118.37±8.4020.70±9.1927.06±11.5637.28±11.9741.850.744.527.4
    花椰菜3217.10±10.2919.27±11.7726.61±15.8224.57±15.7631.02±15.6155.137.914.220.8
    毛豆108.04±2.108.62±2.4010.11±2.6210.01±2.8710.90±2.6873.720.97.28.1
    槟榔芋6114.04±4.6017.86±6.9721.91±5.9919.35±5.0224.51±5.8957.327.110.621.0
    多子芋1111.38±3.4415.39±2.3017.20±4.0314.93±3.9419.54±3.5758.221.212.023.6
    胡萝卜1671.11±18.5081.81±13.8084.17±14.2180.50±13.7792.07±12.1777.211.18.612.6
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    表  4   结球甘蓝菜氮磷钾施肥类别的分类结果比较

    Table  4   Classifications of NPK fertilization on headed cabbages

    施肥
    类别数    		各施肥类别所含试验点数/个两两类别间差异显著性
    类别1类别2类别3类别4类别5类别6类别7组合数P < 5%组合数
    374125----33
    42516725---66
    591625167--1010
    6349162516-1515
    711534916252120
    注：结球甘蓝菜的试验点数为73个。
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    表  5   结球甘蓝菜4个氮磷钾施肥类别间的差异显著性检验(F值)

    Table  5   Differential significance test on 4 NPK fertilization classes on headed cabbages (F value)

    施肥类别类别1类别2类别3类别4
    类别10.0
    类别26.6*0.0
    类别382.0**20.6**0.0
    类别428.4**31.4**65.8*0.0
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    表  6   供试蔬菜的氮磷钾施肥类别及其试验点数

    Table  6   NPK fertilization classes on vegetables and number of experiments conducted

    蔬菜
    种类    		试验
    点数    		施肥
    类别    		施肥类别及其试验点数
    1234
    芥菜30310713-
    毛豆103262
    大白菜2732817-
    槟榔芋613112921
    结球甘蓝菜7342516725
    多子芋113344
    莴苣30391110-
    胡萝卜163574
    花椰菜3239167-
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    表  7   主要露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量

    Table  7   Recommended NPK fertilization for vegetables grown in open field

    区域土壤肥力
    等级    		空白产量/
    (t·hm-2)    		目标产量/
    (t·hm-2)    		最高施肥量/(kg·hm-2)经济施肥量/(kg·hm-2)
    NP2O5K2ONP2O5K2O
    芥菜高27.05±4.36116.84±7.81334133207331131204
    中21.39±3.2879.64±9.373007613929775127
    低16.03±9.0260.72±15.81321187234314180227
    大白菜高38.14±16.2473.12±7.312589620925494206
    中30.52±6.0750.00±6.192115118720750174
    低17.46±4.6833.06±3.332268620321881189
    结球甘蓝菜高51.50±22.8284.01±9.18284112255278110243
    中高30.02±10.7460.00±7.95329102297321100283
    中31.57±8.4352.92±4.513315419332053179
    低19.11±7.6338.25±9.183119327329990255
    莴苣高24.90±5.9651.65±5.43208196249205191232
    中13.35±4.8130.11±7.04178149311171146285
    低8.95±6.7030.09±6.28248203286240197261
    花椰菜高33.68±4.3158.63±3.32268133259261126242
    中14.17±5.4824.69±5.471658316115879152
    低9.42±4.0320.79±3.813129933429494284
    毛豆高11.20±0.4613.90±0.04199123881719457
    中7.93±0.8011.34±1.211911041031708286
    低5.20±0.286.58±0.812381311651406892
    槟榔芋高19.22±1.9331.15±2.41378113301346108261
    中11.89±3.0922.86±2.25331145324306128278
    低9.80±1.8616.16±1.35306134173273103221
    多子芋高13.77±4.1223.26±2.211928520818179190
    中10.88±2.5218.97±0.88151134150142116140
    低8.86±1.7015.34±0.64115113176102101162
    胡萝卜高96.04±11.16106.96±12.613765554736353517
    中68.23±11.8293.57±5.742326753822466490
    低58.92±10.2782.48±3.45320156675303151601
    注：空白产量和平衡施肥产量均为试验平均产量及其标准差。
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    表  8   氮磷钾推荐施肥量对供试蔬菜产量和施肥效益的影响

    Table  8   Benefits and vegetable yields resulted from recommended NPK application

    作物试验数空白区产量
    /(t·hm-2)    		习惯施肥推荐施肥推荐施肥效益
    肥料成本/
    (元·hm-2)    		产量/
    (t·hm-2)    		肥料成本/
    (元·hm-2)    		产量/
    (t·hm-2)    		肥料成本/
    (元·hm-2)    		增产
    /%    		净增收/
    (元·hm-2)
    槟榔芋310.34±0.31457616.74±0.49339018.06±0.31-11867.93834
    结球甘蓝菜423.85±9.63488235.65±15.25324138.06±14.69-16416.86459
    毛豆41.49±0.2018713.15±0.1918033.46±0.23-689.9692
    多子芋38.70±2.48126818.46±6.37195020.41±6.71+68210.63218
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    • 参考文献(16)
  • [1] 李娟, 章明清, 姚宝全, 等.福建主要蔬菜氮磷钾营养特性及其施肥指标体系研究Ⅱ.主要蔬菜氮磷钾施肥效应及其土壤养分丰缺指标[J].福建农业学报, 2011, 26(3):432-439. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0384.2011.03.020
    [2] 孔庆波, 姚宝全, 章明清, 等.福建主要蔬菜氮磷钾营养特性及其施肥指标体系研究Ⅲ.氮磷钾最佳用量和比例[J].福建农业学报, 2011, 26(4):620-626. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0384.2011.04.025
    [3] 章明清, 李娟, 孔庆波, 等.福建结球甘蓝菜氮磷钾施肥指标研究[J].热带作物学报, 2011, 32(9):1624-1629. DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2011.09.007
    [4] 金耀青, 张中原.配方施肥方法及其应用[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 1993:1-64.
    [5] 杨守春, 陈伦寿, 刘光崧, 等.黄淮海平原主要作物优化施肥和土壤培肥研究总论.黄淮海平原主要作物优化施肥和土壤培肥技术[M].北京:中国农业科学技术出版社, 1991:1-26. http://www.irgrid.ac.cn/handle/1471x/112614
    [6] 李仁岗.肥料效应函数[M].北京:农业出版社, 1987:1-42.
    [7] 章明清, 李娟, 孔庆波, 等.作物肥料效应函数模型研究进展与展望[J].土壤学报, 2016, 53(6):1143-1156. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/trxb201606001
    [8] MONTGOMERY D C, PECK E A, VINING G G.线性回归分析导论[M].王辰勇, 译.第5版.北京: 机械工业出版社, 2016: 91-268.
    [9] 王兴仁, 陈新平, 张福锁, 等.施肥模型在我国推荐施肥中的应用[J].植物营养与肥料学报, 1998, 4(1):67-74. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199800790648
    [10] 陈新平, 周金池, 王兴仁, 等.小麦-玉米轮作制中氮肥效应模型的选择——经济和环境效益分析[J].土壤学报, 2000, 37(3):346-354. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/trxb200003008
    [11] 袁志发, 宋世德.多元统计分析(第二版)[M].北京:科学出版社, 2009:278-293.
    [12] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科学技术出版社, 2000:146-196.
    [13] 李娟, 章明清, 孔庆波, 等.构建县域早稻氮磷钾施肥的系统聚类方法研究[J].植物营养与肥料学报, 2017, 23(2):531-538. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zwyyyflxb201702030
    [14] 马昌凤, 柯艺芬, 谢亚君.优化计算方法及其MATLAB程序实现[M].北京:国防工业出版社, 2015:31-45.
    [15] 薛毅, 陈立萍.实用数据分析与MATLAB软件[M].北京:北京工业大学出版社, 2015:189-274, 377-394.
    [16] 徐志平, 姚宝全, 章明清, 等.福建主要粮油作物测土配方施肥指标体系研究Ⅰ.土壤基础肥力对作物产量的贡献率及其施肥效应[J].福建农业学报, 2008, 23(4):396-402. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/fjnyxb200804014
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    • 施引文献(16)

  • 期刊类型引用(13)

    1. 田伟，冯海萍. 磷肥用量对宁南山区芹菜产量及磷素吸收利用的影响. 西北农业学报. 2025(01): 123-132 . 百度学术
    2. 林明贤. 闽东南酸化土壤区结球甘蓝化肥减量增效技术研究. 种子科技. 2024(18): 73-75 . 百度学术
    3. 李伟杰，王蕊，孙志玲，黄剑楠，鄂文曌，伊海龙，蔡姗姗，王伟. 呼玛县大豆产量对土壤养分含量的响应. 黑龙江农业科学. 2024(11): 13-18 . 百度学术
    4. 朱剑灿. 甘蓝适宜氮肥用量筛选. 福建农业科技. 2024(12): 83-86 . 百度学术
    5. 赵海璇，张亦涛，李文超，马文奇，翟丽梅，居学海，陈涵婷，康锐，孙志梅，习斌，刘宏斌. 白洋淀流域核心区农牧系统未利用氮量及空间分布. 中国农业科学. 2023(01): 118-128 . 百度学术
    6. 张立成，李娟，章明清，姚建族. 长期轮作施肥对菜田土壤pH值的影响及灰色预测模型研究. 核农学报. 2023(07): 1462-1469 . 百度学术
    7. 陈晨，贾丽丽，陈雪琼，陈月珍，冯顾城，束胜，谢秀明，陶建平，谭国飞，王雅慧，熊爱生. 不同浓度氮、磷、钾对水培芹菜生长及叶绿素含量的影响. 蔬菜. 2022(10): 31-37 . 百度学术
    8. 章明清，李娟，张立成，姚宝全，张华. 三元肥料效应模型的整合与优化建模策略. 土壤学报. 2021(03): 755-766 . 百度学术
    9. 杨岩，肖建军，徐钰，石璟，王梅，李妮，江丽华，马荣辉，郭跃升. 设施菜地有机肥替代化肥潜力研究. 山东农业科学. 2021(07): 77-81 . 百度学术
    10. 刘雪梅，韩康宁，杨海兴，魏红霞，颉建明，张婧，牛天航. 不同施肥模式对大棚松花菜生长生理、产量和品质的影响. 甘肃农业大学学报. 2021(04): 43-50 . 百度学术
    11. 胡娟，王大龙，文祥华. 不同有机肥与氮磷钾肥配比施用量对甘蓝产量的影响. 农技服务. 2021(10): 23-25 . 百度学术
    12. 李跃飞，李彬，陶加乐，胡莉，曹影，靳辉勇. 氮磷钾不同配比对甘蓝产量和品质的影响. 北方农业学报. 2020(01): 65-69 . 百度学术
    13. 田艺心，高凤菊，曹鹏鹏. 高蛋白大豆肥效预测模型的正交多项式回归分析. 黑龙江农业科学. 2020(08): 31-37 . 百度学术

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-19
  • 修回日期:  2018-10-19
  • 刊出日期:  2018-10-27

目录

摘要
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  • 1.   材料与方法

  • 1.1   不同施肥处理对蔬菜产量的影响

  • 1.2   菜田土壤肥力等级划分及其差异显著性检验

  • 1.3   三元非结构肥效模型构建与典型性判别

  • 1.4   数据处理和模型参数估计方法

  • 2.   结果与分析

  • 2.1   基础土壤和氮磷钾施肥对供试蔬菜产量的影响

  • 2.2   蔬菜氮磷钾施肥类别的最佳分类

  • 2.3   基于农学效应的蔬菜氮磷钾推荐施肥量

  • 2.4   氮磷钾推荐施肥量对供试蔬菜产量和施肥效益的影响

  • 3.   讨论

  • 3.1   蔬菜氮磷钾施肥类别的划分方法

  • 3.2   不同施肥类别的推荐施肥量计量方法

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