基于“3414”試驗(yàn)的巴西蕉施肥效應(yīng)與最佳施肥量

劉永霞+井濤+唐粉玲+臧小平+鄭偉+曹宏鑫+鞠俊杰+王必尊+李昌鵬

摘要：分別采用三元二次、一元二次和直線加平臺(tái)等肥料效應(yīng)模型，對(duì)海南省福山鎮(zhèn)蕉園2年的“3414”試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，三元二次模型模擬的最佳施肥量為：N0.374kg/株、P2O50.289kg/株、K2O0.891kg/株；根據(jù)產(chǎn)量趨勢(shì)特點(diǎn)，一元二次模型模擬的最佳施肥量為：N0.400kg/株、P2O50.214kg/株、K2O0.901kg/株?？梢?jiàn)三元二次模型模擬的最佳施肥量只有部分指標(biāo)高于一元二次模型。綜合考慮試驗(yàn)結(jié)果，初步確定巴西香蕉最佳施肥量為：N0.374～0.400kg/株、P2O50.214～0.289kg/株、K2O0.891～0.901kg/株。

關(guān)鍵詞：巴西香蕉；“3414”試驗(yàn)；最佳施肥量；肥料效應(yīng)模型

中圖分類(lèi)號(hào)：S668.106文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-1302（2014）11-0177-03

香蕉（MusananeLour.）是單子葉草本植物，屬芭蕉科芭蕉屬，在國(guó)內(nèi)泛指香牙蕉、大蕉、粉蕉和龍牙蕉4種類(lèi)型。世界香蕉生產(chǎn)發(fā)展很快，拉丁美洲和加勒比海地區(qū)的香蕉種植面積占全球總面積的30%，亞太地區(qū)占29%，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2011年亞洲、美洲、非洲的香蕉產(chǎn)量分別占全球的51.36%、32.38%、32.38%，總產(chǎn)量約占全球的98%，中國(guó)香蕉產(chǎn)量突破1000萬(wàn)t，僅次于印度、巴西、厄瓜多爾、菲律賓4個(gè)國(guó)家，位居世界第5位。這些地區(qū)大部分屬于發(fā)展中國(guó)家，而香蕉成了繼水稻、小麥和玉米之后的第四大作物[1]。

香蕉是大肥大水作物，目前香蕉生產(chǎn)上施肥不平衡現(xiàn)象仍普遍存在，不少蕉農(nóng)對(duì)肥料的配比、施用量及施肥時(shí)期等缺乏準(zhǔn)確的掌握，因而出現(xiàn)增肥不增產(chǎn)、增產(chǎn)不增收的現(xiàn)象。有研究表明，氮、磷、鉀肥的當(dāng)季利用率分別為15%～30%、5%～10%、20%～30%[1-4]，過(guò)量施肥或不平衡施肥不僅會(huì)造成肥料資源的大量浪費(fèi)、生產(chǎn)成本增加，同時(shí)還會(huì)影響香蕉的品質(zhì)并造成環(huán)境污染，而施肥不足又不能發(fā)揮作物的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)[5-7]。測(cè)土配方施肥技術(shù)是在測(cè)定土壤養(yǎng)分含量的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)土壤養(yǎng)分豐缺的診斷，結(jié)合香蕉需肥規(guī)律，提出合理的施肥配方及科學(xué)的施肥技術(shù)?？锸痰炔捎谩?414”測(cè)土配方施肥方案研究廣東省中山市神灣鎮(zhèn)海港村茂盛果場(chǎng)蕉園的香蕉肥料效應(yīng)，并建立了施肥效應(yīng)模型，得出當(dāng)?shù)刈罴旬a(chǎn)量為44.193～45.904t/hm2，氮、磷、鉀肥的最佳經(jīng)濟(jì)施用量分別為795.1、262.3、236.9kg/hm2[8]。香蕉是海南省熱帶高效農(nóng)業(yè)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一[2]，但目前還沒(méi)有關(guān)于海南省蕉園測(cè)土配方施肥的研究報(bào)道，本研究采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計(jì)施肥方案，研究海南省福山鎮(zhèn)文社村蕉園的肥料效應(yīng)，并建立施肥效應(yīng)模型，初步確定氮、磷、鉀的最佳施用量，以期為當(dāng)?shù)叵憬兜氖┓蕸Q策提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)材料為巴西香蕉品種組培苗，由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院種苗組培中心提供。

試驗(yàn)于2011年6月至2013年6月在海南省澄邁縣福山鎮(zhèn)文社村東邊群圖嶺進(jìn)行，試驗(yàn)蕉園面積共0.4hm2。供試土壤類(lèi)型為玄武巖磚紅壤土，于試驗(yàn)前采集0～20cm耕作層土壤，土壤經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩等處理后測(cè)試其基本農(nóng)化性狀，測(cè)試方法參見(jiàn)劉永霞等報(bào)道[9]。經(jīng)測(cè)定，土壤pH值為5.06，有機(jī)質(zhì)含量8.7g/kg，水解性氮含量62.7mg/kg，有效磷含量16.69mg/kg，速效鉀含量41mg/kg，肥力中等，鉀含量偏低。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)面積共0.4hm2，采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計(jì)施肥方案，詳見(jiàn)表1，設(shè)14個(gè)處理，每處理小區(qū)面積150m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，行株距1.6m×2.5m，每小區(qū)植蕉42株，區(qū)組內(nèi)土壤、地形等條件一致。供試肥料中氮肥為尿素（46.4%N），磷肥為普鈣（14%P2O5），鉀肥為KCl（60%K2O）。在香蕉假植苗入田前，每株香蕉挖坑加2.5kg香蕉莖稈生物有機(jī)肥，其有機(jī)質(zhì)含量≥30%，N、P2O5、K2O≥4%，田間管理技術(shù)參照高廣平等的研究[10]，化肥施用時(shí)間及比例參照匡石滋的等研究方法[7]，采收時(shí)稱(chēng)量單株果質(zhì)量并記錄。

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用SPSS16.0及Sigmaplot10.0進(jìn)行回歸分析。

2結(jié)果與分析

2.1地力產(chǎn)量與土壤肥力

從供試土壤肥力性狀分析結(jié)果看，供試土壤總體上屬于中等肥力水平，唯有速效磷含量較高；研究還發(fā)現(xiàn)，肥料效應(yīng)與肥力水平密切相關(guān)。試驗(yàn)方案中處理1、處理2、處理4、處

理8分別為空白區(qū)、無(wú)氮區(qū)、無(wú)磷區(qū)、無(wú)鉀區(qū)。由表2可知，處理1不施氮磷鉀肥土壤的基礎(chǔ)產(chǎn)量為15.80kg/株；氮、磷、鉀缺素區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量分別為77.5%、87.5%、70.8%。根據(jù)農(nóng)業(yè)部2008年3月制定的《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》，建議把相對(duì)產(chǎn)量<50%劃分為極低、50%～60%劃分為低、60%～70%劃分為較低、70%～80%劃分為中、80%～90%劃分為較高、>90%劃分為高。以地力產(chǎn)量評(píng)價(jià)供試土壤的肥力可知，供氮水平中等，供磷水平較高，供鉀水平較低。

[BT2+*8]2.2施肥模型的建立與分析

2.2.1三元二次肥料效應(yīng)模型的擬合將“3414”田間試驗(yàn)中14個(gè)處理的施肥量和產(chǎn)量之間的關(guān)系用SPSS數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)進(jìn)行三元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合。以產(chǎn)量為因變量，氮、磷、鉀施用量為自變量進(jìn)行回歸，得三元二次肥料方程，并對(duì)模型進(jìn)行解析。

y=16.147+20.704x1+11.231x2+4.233x3-0.003x21-0.062x22-0.012x23-0.029x1x2-0.006x1x3+0.051x2x3。[JY]（1）

式中：y為香蕉產(chǎn)量，kg/株；x1、x2、x3分別為氮、磷、鉀施肥水平，kg/株。

采用三元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合，得出最佳施肥配方。對(duì)方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，香蕉產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥之間有顯著的回歸關(guān)系，F(xiàn)=11.319，P=0.012<0.05，模型R=0.9810，R2=0.9620，模型擬合效果好，可以用來(lái)指導(dǎo)同等肥力和生產(chǎn)條件下香蕉的氮、磷、鉀肥的運(yùn)籌并預(yù)測(cè)產(chǎn)量。方程中常數(shù)項(xiàng)為16.147，與處理1即空白產(chǎn)量15.80kg/株非常接近，說(shuō)明數(shù)學(xué)模型與實(shí)際非常吻合。方程式中一次項(xiàng)系數(shù)為正值，二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值，說(shuō)明肥料效應(yīng)函數(shù)為報(bào)酬遞減性，香蕉產(chǎn)量隨施肥量的增加而按漸減率增加。氮、磷、鉀肥的主效應(yīng)系數(shù)大于二次項(xiàng)和交互項(xiàng)系數(shù)，說(shuō)明主效應(yīng)很明顯。根據(jù)邊際收益（dy/Py）等于邊際成本（dy/Px）的原則，即dy/dx=Py/Px計(jì)算最佳經(jīng)濟(jì)施肥量，分別以x1、x2、x3為變量，對(duì)方程（1）兩邊求導(dǎo)，求得香蕉每株最佳施肥量：x1=0.374kg/株，x2=0.289kg/株，x3=0.891kg/株，其中，y為香蕉產(chǎn)量，x1、x2、x3分別為N、P、K施用水平。將上述值代入方程后，計(jì)算得出該香蕉的最佳產(chǎn)量為23.387kg/株。

2.2.2一元二次肥料效應(yīng)模型的擬合研究某單因素的肥料效應(yīng)，其他2個(gè)因素應(yīng)固定在2水平，不應(yīng)該不足或過(guò)量，因此本研究將氮、磷、鉀其中的2個(gè)因子固定在2水平，研究另一個(gè)因子對(duì)香蕉產(chǎn)量的效應(yīng)，分別建立氮、磷、鉀一元二次肥料效應(yīng)方程，選用處理2、處理3、處理6、處理11的產(chǎn)量結(jié)果模擬氮肥的推薦用量，選用處理4、處理5、處理6、處理7的產(chǎn)量結(jié)果模擬磷肥的推薦用量，選用處理6、處理8、處理9、處理10的產(chǎn)量結(jié)果模擬鉀肥的推薦用量，圖1為單因素肥料效應(yīng)曲線方程。表2為一元二次肥料效應(yīng)方程與最大施肥量及最高產(chǎn)量。

2.2.3直線加平臺(tái)模型的擬合以直線加平臺(tái)模型對(duì)處理2、處理3、處理6、處理11的施氮量和產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，則氮肥效應(yīng)模型可用如下方程表示：

y=18.467+13.500x1（x1≤0.406）；

或y=23.950（x1>0.406）。

（r2=0.9927）

以直線加平臺(tái)模型對(duì)處理4、處理5、處理6、處理7的施磷量和產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，則磷肥效應(yīng)模型可用如下方程表示：

y=15.650+28.849x2（x2≤0.208）；

或y=22.190（x2>0.208）。

（r2=0.7651）

以直線加平臺(tái)模型對(duì)處理6、處理8、處理9、處理10的施鉀量和產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，則磷肥效應(yīng)模型可用如下方程表示：

y=16.300+9.284x3（x3≤0.865）；

或y=24.968（x3>0.865）。

（r2=0.7072）

根據(jù)上述方程，得出施肥量為：氮0.406kg/株、磷0.208kg/株、鉀0.865kg/株。

2.2.4不同肥料效應(yīng)模型擬合的最佳施肥量以三元二次、一元二次及直線加平臺(tái)等肥料效應(yīng)模型分別對(duì)氮、磷、鉀肥料效應(yīng)進(jìn)行擬合的結(jié)果見(jiàn)表3。三元二次模型計(jì)算得出施肥量為：N0.374kg/株、P2O50.289kg/株、K2O0.891kg/株；一元二次模型計(jì)算得出最佳施肥量為：N0.400kg/株、P2O50.214kg/株、K2O0.901kg/株；直線加平臺(tái)模型計(jì)算得出施肥量為：N0.406kg/株、P2O50.208kg/株、K2O0.865kg/株。

吳炳孫等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)?個(gè)水平已接近或達(dá)到最高產(chǎn)量時(shí)，可以選擇直線加平臺(tái)模型；當(dāng)前3個(gè)施肥水平產(chǎn)量隨施肥量增加而增加，第4個(gè)施肥水平與第3個(gè)施肥水平相比，有明顯降低時(shí)，應(yīng)該選擇一元二次方程擬合最佳施肥量[11]；本研究中氮肥和磷肥肥料效應(yīng)適用一元二次方程擬合。當(dāng)在前3個(gè)施肥水平作物產(chǎn)量隨施肥量增加而增加，第4個(gè)施肥水平與第3個(gè)施肥水平相差不大時(shí)，一元二次方程和直線加平臺(tái)模型均適用。本研究中鉀肥肥料效應(yīng)屬于此情況。對(duì)“3414”試驗(yàn)結(jié)果用三元二次肥料效應(yīng)模型擬合的成功率較低，而本研究中擬合成功，經(jīng)方差分析，模型擬合效果好，方程中常數(shù)項(xiàng)為16.147，與處理1相應(yīng)自產(chǎn)量15.80kg/株非常接近，說(shuō)明數(shù)學(xué)模型與實(shí)際非常吻合。由上述分析可知，本研究中的氮、磷、鉀肥施肥效應(yīng)均可用三元二次及一元二次方程模擬。

3結(jié)論與討論

本研究中三元二次肥料效應(yīng)模型模擬的氮、鉀肥的最佳施用量低于一元二次肥料效應(yīng)模型，而磷肥的最佳施用量高于一元二次肥料效應(yīng)模型，研究結(jié)果與陳新平等所得的研究結(jié)果有一定差異，陳新平等研究發(fā)現(xiàn)，三元二次肥效在對(duì)“3414”試驗(yàn)進(jìn)行擬合時(shí)，可能存在不能擬合或擬合的可靠程度不高的問(wèn)題，而且在試驗(yàn)中推薦的施用量偏高，造成施肥的經(jīng)濟(jì)效益下降[12-14]，而本研究中僅有部分指標(biāo)偏高。這個(gè)結(jié)果的差異可能與本研究的氮、磷、鉀設(shè)置的2水平有一定關(guān)系。如果2水平太低，有可能造成方程外推，最佳施肥量超過(guò)3水平；反之，又會(huì)造成設(shè)計(jì)的施肥水平離最佳施肥量太遠(yuǎn)，不能準(zhǔn)確捕捉到最佳施肥量。由于不同土壤養(yǎng)分不同，不同蕉園施肥差異很大，本研究參考了當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)的常規(guī)施肥措施，從3種肥料效應(yīng)模型得到的結(jié)果來(lái)看，鉀肥2水平太低，最佳施肥量超過(guò)了3水平，結(jié)果與吳炳孫等研究結(jié)果[11]一致。

匡石滋等研究表明，采用一元肥料效應(yīng)模型計(jì)算“3414”試驗(yàn)推薦施肥量時(shí)，擬合成功率高，可以開(kāi)發(fā)三元二次模型不能利用的信息資源，結(jié)果更全面合理，且在考慮1個(gè)因素時(shí)，另外2個(gè)因素是完全滿(mǎn)足需要的[7]，實(shí)際上是在交互作用存在的條件下研究單一因素，其不足之處在于不能把交互作用量化。王圣瑞等研究發(fā)現(xiàn)，采用一元二次肥料效應(yīng)模型計(jì)算推薦施肥量時(shí)，擬合成功率高，結(jié)果更為全面合理[13]。

本研究結(jié)果表明，試驗(yàn)中磷和鉀直線加平臺(tái)模型得到的施肥量最低，這與王圣瑞等的研究結(jié)果[13，15-16]一致；氮肥以三元二次模型得到的最佳施肥量較低。而本研究中的氮、磷、鉀肥施肥效應(yīng)均沒(méi)有在2水平達(dá)到最高點(diǎn)，且氮、磷、鉀施肥在2、3、4水平獲得的產(chǎn)量差異顯著，不太適用直線加平臺(tái)模型，所以本研究中不采用直線加平臺(tái)模型得到的最佳施肥量。

綜合3種肥料效應(yīng)模型結(jié)果，確定巴西香蕉最佳施肥量分別為：N0.374～0.400kg/株、P2O50.214～0.289kg/株、K2O0.891～0.901kg/株。需要指出的是，由于試驗(yàn)條件所限，本研究結(jié)果還不能代表整個(gè)海南的蕉園施肥指標(biāo)體系，要想獲得準(zhǔn)確的施肥指標(biāo)體系還需要多點(diǎn)、多年試驗(yàn)來(lái)完成。另外，本研究只選取巴西蕉作為試材，因不同品種間存在差異，本研究的模型能否用于其他品種有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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綜合3種肥料效應(yīng)模型結(jié)果，確定巴西香蕉最佳施肥量分別為：N0.374～0.400kg/株、P2O50.214～0.289kg/株、K2O0.891～0.901kg/株。需要指出的是，由于試驗(yàn)條件所限，本研究結(jié)果還不能代表整個(gè)海南的蕉園施肥指標(biāo)體系，要想獲得準(zhǔn)確的施肥指標(biāo)體系還需要多點(diǎn)、多年試驗(yàn)來(lái)完成。另外，本研究只選取巴西蕉作為試材，因不同品種間存在差異，本研究的模型能否用于其他品種有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

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綜合3種肥料效應(yīng)模型結(jié)果，確定巴西香蕉最佳施肥量分別為：N0.374～0.400kg/株、P2O50.214～0.289kg/株、K2O0.891～0.901kg/株。需要指出的是，由于試驗(yàn)條件所限，本研究結(jié)果還不能代表整個(gè)海南的蕉園施肥指標(biāo)體系，要想獲得準(zhǔn)確的施肥指標(biāo)體系還需要多點(diǎn)、多年試驗(yàn)來(lái)完成。另外，本研究只選取巴西蕉作為試材，因不同品種間存在差異，本研究的模型能否用于其他品種有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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