香水菠蘿氮磷鉀施肥效應(yīng)和適宜施用量

張漢卿 盧明 鄧燕 阮云澤 吳川德

摘? 要：以香水菠蘿為研究對(duì)象，采用“3414”施肥試驗(yàn)方案開展大田試驗(yàn)，研究氮、磷、鉀肥不同施用量對(duì)香水菠蘿產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，探討海南香水菠蘿生產(chǎn)適宜的施肥量推薦。結(jié)果表明：各施肥處理產(chǎn)量均高于無(wú)肥處理，缺素處理對(duì)香水菠蘿產(chǎn)量的影響為氮>鉀>磷;N2P2K2處理的產(chǎn)量和凈收益最高，分別為50 350 kg/hm2和167 508元/hm2;對(duì)產(chǎn)量和施肥量進(jìn)行肥料效應(yīng)函數(shù)擬合分析，結(jié)果表明三元二次肥效函數(shù)為非典型肥效模型，二元和一元肥效函數(shù)擬合失真;應(yīng)用產(chǎn)量頻率分析方法得出施肥量N 317～422 kg/hm2、P2O5 66～92 kg/hm2、K2O 271～396 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)30 870～50 350 kg/hm2的概率為95%，此時(shí)推薦施肥配比為1∶0.16～0.29∶0.64～1.25。

關(guān)鍵詞：香水菠蘿;3414;推薦施肥

中圖分類號(hào)：S668.3????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Effect of NPK Fertilization on Yield and Fertilization Recommendation for ‘Tainong No. 11 Pineapple

ZHANG Hanqing1， LU Ming1，2， DENG Yan1， RUAN Yunze1， WU Chuande3

1. College of Tropical Crops， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 2. College of Resources and Environment， Southwest University， Chongqing 400716， China; 3. Agriculture Service Center of Dalu Town， Qionghai， Hainan 571425， China

Abstract： A field experiment using the ‘3414 design was conducted for Tainong No.11 pineapple in Hainan. The effects of different NPK formula fertilization treatments on yield and economic performance were studied， and further the optimized NPK fertilization recommendation for good yield was discussed. Results showed compared with the no fertilization treatment， different NPK formula fertilization treatment increased the yield of Tainong No.11 pineapple， and the reduction of nutrient deficiency on yield was in the order of N>K>P. Treatment N2P2K2 had the highest yield and net economic benefit， 50 350 kg/hm2 and 167 508 yuan/hm2， respectively. The regression analysis results indicated an atypical ternary quadratic fertilizer effect model existing between NPK fertilization rates and yields， but binary quadratic function and unary quadratic function failed to give suitable regression. Using the yield frequency analysis method， the fertilization recommendation was 317～422 kg/hm2 for N， 66～92 kg/hm2 for P2O5， 271～396 kg/hm2 for K2O， respectively， which could gurantee the yield in the range of 30870～50350 kg/hm2 with 95% probability， and the ratio of NPK fertilization recommendation was 1 ： 0.16～0.29 ： 0.64～1.25.

Keywords： Tainong No.11 pineapple; 3414; fertilization recommendation

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.016

菠蘿（Ananas comosus L.）為鳳梨科鳳梨屬多年生單子葉草本植物，是重要的熱帶國(guó)際貿(mào)易水果之一[1]。中國(guó)是世界十大菠蘿主產(chǎn)國(guó)之一，近幾十年菠蘿生產(chǎn)呈穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，產(chǎn)業(yè)前景良好[2]。海南省作為中國(guó)菠蘿第二大主產(chǎn)區(qū)，菠蘿種植對(duì)促進(jìn)農(nóng)民增收發(fā)揮著積極作用。多年來(lái)，海南菠蘿種植以傳統(tǒng)的鮮食品種巴厘菠蘿為主，其種植面積占全省菠蘿種植總面積的90%以上，導(dǎo)致當(dāng)前海南菠蘿產(chǎn)業(yè)面臨品種單一老化、缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的局面，急需調(diào)整品種結(jié)構(gòu)[3]。此外，海南菠蘿生產(chǎn)中長(zhǎng)期存在盲目施肥現(xiàn)象，施肥過(guò)量與比例不合理問(wèn)題突出，造成資源浪費(fèi)，肥料利用率低，嚴(yán)重影響菠蘿產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[4]。

近年來(lái)，為了調(diào)整菠蘿品種結(jié)構(gòu)，海南先后引進(jìn)了香水菠蘿‘臺(tái)農(nóng)11號(hào)、金鉆菠蘿‘臺(tái)農(nóng)17號(hào)、金菠蘿‘MD-2等菠蘿新品種[5-6]。目前，菠蘿新品種的研究主要集中在地區(qū)適應(yīng)性栽培、組培快繁和品種特性比較等方面[7-9]。相較傳統(tǒng)品種巴厘菠蘿進(jìn)行的較多施肥管理研究不同，香水菠蘿等新品種的地區(qū)適應(yīng)性施肥推薦研究還較少，生產(chǎn)中普遍存在根據(jù)傳統(tǒng)品種的經(jīng)驗(yàn)施肥現(xiàn)象。研究表明，不同菠蘿品種對(duì)養(yǎng)分的需求并不一致[10]，且受土壤、施肥方式、氣候條件等因素的影響，需要進(jìn)行針對(duì)性的施肥推薦。

“3414”肥效試驗(yàn)是農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范推薦使用的研究方案，利用該試驗(yàn)方案既可進(jìn)行作物產(chǎn)量與氮、磷、鉀用量的三元二次肥料效應(yīng)回歸方程擬合，也可分別進(jìn)行氮、磷、鉀中任意二元或一元肥料效應(yīng)回歸方程的擬合，具有回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)[11]，廣泛用于多種作物的施肥推薦研究?；凇?414”試驗(yàn)，利用一元、二元或三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)對(duì)作物產(chǎn)量和施肥量進(jìn)行擬合需要滿足F檢驗(yàn)達(dá)F0.05顯著水平以上，且方程系數(shù)的正負(fù)值有相應(yīng)要求，即符合報(bào)酬遞減規(guī)律才能獲得可靠的肥料效應(yīng)函數(shù)進(jìn)行邊際分析，以求得施肥量推薦，否則得出的推薦施肥量可能脫離當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際[12]。由于生產(chǎn)中影響田間試驗(yàn)的因素較多，所得結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可能不符合上述利用邊際分析法求推薦施肥量的肥料效應(yīng)函數(shù)要求，這種情況下可以利用頻率分析方法進(jìn)行分析，從而得出試驗(yàn)條件下氮、磷、鉀施用量的優(yōu)化組合，也比較符合生產(chǎn)實(shí)際[12-13]。目前，利用“3414”試驗(yàn)對(duì)菠蘿生產(chǎn)進(jìn)行施肥推薦的研究還較少，僅在卡因菠蘿上進(jìn)行了初步報(bào)道[14]。因此，本研究擬運(yùn)用“3414”施肥方案探討香水菠蘿的氮磷鉀施肥效應(yīng)，并分別采用一元、二元、三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)擬合和頻率分析法進(jìn)行適宜施肥量的推薦，為海南香水菠蘿生產(chǎn)的施肥決策提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 試驗(yàn)地概況?? 試驗(yàn)地位于海南省樂(lè)東縣尖峰鎮(zhèn)萬(wàn)鐘實(shí)業(yè)有限公司農(nóng)場(chǎng)，地理坐標(biāo)為10846 E，1839 N。該區(qū)域年平均溫度24 ℃～25 ℃，年蒸發(fā)量約為年降雨量的2.0～2.5倍，熱量豐富，光照充足，是菠蘿種植的優(yōu)良區(qū)域。土壤類型為燥紅土，耕層（0～20 cm）土壤理化性狀分別為pH 6.02、有機(jī)質(zhì)含量5.72 g/kg、全氮含量1.30 g/kg、速效磷含量68.34 mg/kg、速效鉀含量402.17 mg/kg。

1.1.2? 試驗(yàn)材料? 供試菠蘿品種為香水菠蘿‘臺(tái)農(nóng)11號(hào)，由海南省萬(wàn)鐘實(shí)業(yè)有限公司農(nóng)場(chǎng)提供種苗。試驗(yàn)所用肥料類型主要有尿素（N 46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5 16%）和氯化鉀（K2O 60%）。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)? 采用“3414”施肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，設(shè)氮、磷、鉀3個(gè)因素，各因素4個(gè)施肥水平，共14個(gè)處理：0水平為不施肥;1水平為2水平上減量1/3（氮）或1/2（磷和鉀）;2水平為推薦施肥量，根據(jù)香水菠蘿需肥量、土壤養(yǎng)分供應(yīng)和生產(chǎn)實(shí)踐確定;3水平為2水平上分別增量1/3（氮）、1/2（磷）和1倍（鉀）（表1）。各處理重復(fù)3次，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積3 m × 6 m。施肥方案為：基肥，60% N用量、100% P2O5用量、50% K2O用量，撒施后與表層土混勻;追肥1（快速生長(zhǎng)期）：40% N用量、30% K2O用量、水肥槍施用水肥;追肥2（催花期）：20% K2O、水肥槍施用水肥。菠蘿苗定植時(shí)間為2015年2月3日，起壟覆膜種植，種植密度為666.7 m2種植3000株。

1.2.2? 數(shù)據(jù)收集? 土壤基礎(chǔ)理化性狀測(cè)定方法為：pH用水浸提電位法，土水比為1∶2.5;有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法-外加熱法;全氮含量用凱氏定氮法;速效磷含量用鹽酸-氟化銨浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀含量用乙酸銨浸提，火焰光度法測(cè)定。具體方法參考鮑士旦主編的《土壤農(nóng)化分析》第3版[15]。

試驗(yàn)于2016年5月14日菠蘿成熟時(shí)進(jìn)行收獲測(cè)產(chǎn)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)連續(xù)采摘菠蘿果實(shí)15個(gè)，帶冠芽稱量鮮重，記錄數(shù)據(jù)，再根據(jù)種植密度折算理論產(chǎn)量。

1.3? 數(shù)據(jù)分析

各指標(biāo)的計(jì)算方法如下：

相對(duì)產(chǎn)量=各處理平均產(chǎn)量/處理6平均產(chǎn)量× 100%;

增產(chǎn)量（kg/hm2）=各處理平均產(chǎn)量-處理1平均產(chǎn)量;

增產(chǎn)率=（各處理平均產(chǎn)量-處理1平均產(chǎn)量）/處理1平均產(chǎn)量×100%;

肥料貢獻(xiàn)率=（施肥處理平均產(chǎn)量-缺素處理平均產(chǎn)量）/施肥處理平均產(chǎn)量×100%

產(chǎn)值（元/hm2）=各處理產(chǎn)量（kg/hm2）×果實(shí)價(jià)格（元/kg）

肥料成本（元/hm2）=各處理施氮量（kg/hm2）×氮肥價(jià)格（元/kg）+各處理施磷量（kg/hm2）×磷肥價(jià)格（元/kg）+各處理施鉀量（kg/hm2）×鉀肥價(jià)格（元/kg）;

凈收益（元/hm2）=產(chǎn)值（元/hm2）-肥料成本（元/hm2）;

產(chǎn)投比=凈收益/肥料成本。

利用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA）和顯著性檢驗(yàn)（Duncans）。利用Excel軟件對(duì)產(chǎn)量和施肥量進(jìn)行一元、二元和三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)擬合，并分析是否符合典型肥效模型。如果屬于典型肥效模型，利用邊際求導(dǎo)法計(jì)算經(jīng)濟(jì)最佳施肥量和最高產(chǎn)量施肥量;如果屬于非典型肥效模型，則改用產(chǎn)量頻率分析法來(lái)計(jì)算經(jīng)濟(jì)最佳施肥量和最高產(chǎn)量施肥量[12， 16]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 施肥對(duì)香水菠蘿產(chǎn)量的影響

由表2可知，與不施肥處理N0P0K0相比，不同配比的氮、磷、鉀施肥處理均顯著提高香水菠蘿產(chǎn)量，增產(chǎn)量達(dá)11 340～19 480 kg/hm2，增產(chǎn)幅度為36.73%～63.10%。施肥處理N2P2K2的產(chǎn)量水平最高，達(dá)到50 350 kg/hm2，比不施肥處理N0P0K0增產(chǎn)63.10%。與施肥處理N2P2K2相比，不施氮處理N0P2K2、不施磷處理N2P0K2、不施鉀處理N2P2K0的相對(duì)產(chǎn)量分別為83.83%、92.45%、87.55%，表明缺素對(duì)香水菠蘿產(chǎn)量的影響為氮>鉀>磷。

2.2? 施肥貢獻(xiàn)率及經(jīng)濟(jì)效益分析

從表3可知，在磷、鉀充足的條件下，隨施氮量增加，肥料貢獻(xiàn)率先升后降，在施氮量450 kg/hm2（處理N2P2K2）時(shí)肥料貢獻(xiàn)率最高為16.17%;肥料成本隨施氮量增加而增加，產(chǎn)值和凈收益隨施氮量增加先升后降，均在施氮量450 kg/hm2（處理N2P2K2）時(shí)達(dá)到最高值，產(chǎn)投比則隨施氮量升高逐漸下降。磷、鉀的變化趨勢(shì)與氮一致，同樣在處理N2P2K2獲得最高肥料貢獻(xiàn)率和凈收益，此時(shí)磷、鉀施用量分別為100 kg/hm2、400 kg/hm2，肥料貢獻(xiàn)率分別為7.55%和12.45%，凈收益為167 508元/hm2。

2.3? 施肥量與產(chǎn)量相關(guān)性分析及適宜施肥量推薦

2.3.1? 一元、二元和三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)分析? 本研究的一元、二元和三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)擬合結(jié)果如表4所示?？梢钥闯?，除N、P、K三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)外，盡管擬合的其他函數(shù)R2值都較高，但F檢驗(yàn)結(jié)果的P值都大于5%，表明方程的回歸效果未達(dá)顯著水平，擬合失真。對(duì)于N、P、K三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)，F(xiàn)檢驗(yàn)達(dá)到了顯著水平（P=0.027），擬合成功，但方程中b2（?8.47）為負(fù)值，不符合b1、b2、b3均為正值和b4、b5、b6均為負(fù)值的三元二次典型肥料效應(yīng)函數(shù)的要求，屬于非典型肥料效應(yīng)函數(shù)，不適合用邊際求導(dǎo)法求得推薦施肥量?；谝陨戏治?，本試驗(yàn)結(jié)果不能用一元、二元和三元肥料效應(yīng)函數(shù)模型獲得可靠的推薦施肥量。

2.3.2? 產(chǎn)量頻率分析? 對(duì)于不符合典型三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)擬合的結(jié)果，可以采用產(chǎn)量頻率分析法來(lái)確定適宜的推薦施肥量。本研究中，根據(jù)處理的平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)，選定產(chǎn)量范圍30 870～ 50 350 kg/hm2為統(tǒng)計(jì)區(qū)間，分別統(tǒng)計(jì)氮磷鉀不同用量水平對(duì)應(yīng)產(chǎn)量在統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)，進(jìn)而計(jì)算其頻率、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差和95%置信區(qū)間，結(jié)果見(jiàn)表5。其中，氮（N）推薦施用量95%置信區(qū)間的范圍為317～422 kg/hm2，磷（P2O5）推薦施用量95%置信區(qū)間的范圍為66～92 kg/hm2，鉀（K2O）推薦施用量95%置信區(qū)間的范圍為271～396 kg/hm2。

將頻率分析得到的氮磷鉀肥推薦施用量的上下限值和平均值分別代入前面擬合的香水菠蘿非典型三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)，并計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益可知：推薦施肥量為N 317 kg/hm2、P2O5 66 kg/hm2、K2O 271 kg/hm2時(shí)，求得目標(biāo)產(chǎn)量為46 201 kg/hm2，可獲得凈收益154 555元/hm2;推薦施肥量為N 369 kg/hm2、P2O5 79 kg/hm2、K2O 333 kg/hm2時(shí)，求得目標(biāo)產(chǎn)量為46 818 kg/hm2，可獲得凈收益156 163元/hm2;推薦施肥量為N 422 kg/hm2、P2O5 92 kg/hm2、K2O 396 kg/hm2時(shí)，求得目標(biāo)產(chǎn)量為46 834 kg/hm2，可獲得凈收益155 721元/hm2。

3? 討論

菠蘿對(duì)養(yǎng)分的需求量為鉀>氮>磷[17]，本研究中，缺素處理對(duì)香水菠蘿產(chǎn)量影響的順序?yàn)榈?

鉀>磷，這主要是因?yàn)楣┰嚨貕K的磷、鉀含量較高，而氮含量較低。隨著每種養(yǎng)分施肥量的增加，香水菠蘿產(chǎn)量呈先升后降的趨勢(shì)，表明過(guò)量施肥不但增加成本，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)下降，以處理N2P2K2的施肥效果最佳。

馬海洋等[14]在廣東湛江運(yùn)用“3414”肥效試驗(yàn)得到了卡因菠蘿的推薦施肥量分別為N 281.27～ 436.48 kg/hm2、P2O5 64.03～121.69 kg/hm2、K2O 428.59～628.55 kg/hm2，施肥配比為1∶0.15～ 0.43∶0.98～2.23。本研究中，由于一元、二元和三元二次肥料效應(yīng)模型分析不能獲得可靠的施肥推薦，改用產(chǎn)量頻率分析方法，求得香水菠蘿的適宜施肥推薦為N 317～422 kg/hm2，平均值為369 kg/hm2;P2O5 66～92 kg/hm2，平均值為79 kg/hm2;K2O 271～396 kg/hm2，平均值為333 kg/hm2;施肥配比為1∶0.16～0.29∶0.64～ 1.25。與卡因菠蘿的推薦施肥量相比，本研究得出的氮肥推薦用量略高，磷肥推薦用量略低，鉀肥推薦用量較低。這一方面與供試土壤肥力水平及地區(qū)水、熱條件相關(guān)，另一方面也反映了不同菠蘿品種對(duì)養(yǎng)分的需求存在差異[10]。從產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益角度，本試驗(yàn)條件下最佳施肥組合為N2P2K2，此時(shí)施肥量為N 450 kg/hm2、P2O5 100 kg/hm2、K2O 400 kg/hm2，施肥配比為1∶0.22∶0.89，與產(chǎn)量頻率分析方法獲得的推薦施肥量相比整體偏高。由于田間試驗(yàn)影響因素多，不同地塊和年際間所得結(jié)果差異大，以單個(gè)施肥組合（N2P2K2）進(jìn)行推薦不能做到因時(shí)因地制宜，而產(chǎn)量頻率分析法所得的推薦施肥組合是一個(gè)范圍，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行選擇，既可以較大概率（95%）地保證穩(wěn)產(chǎn)，也能用肥節(jié)省，更符合生產(chǎn)實(shí)際的施肥決策。

梁李宏等[18]在海南昌江比較了全程施水肥與傳統(tǒng)施肥方法對(duì)香水菠蘿產(chǎn)量的影響，表明水肥一體化可以減少肥料用量，提高香水菠蘿產(chǎn)量。馬海洋等[19]在金菠蘿上的研究也表明水肥一體化是降低肥料用量、提高施肥效益的有效施肥方法。本研究對(duì)香水菠蘿的施肥推薦是在基肥撒施與追肥施水肥的條件下得出的，在更優(yōu)化的水肥一體化施肥條件下其推薦用量需要進(jìn)一步研究。

基于以上分析，本研究結(jié)果可為海南香水菠蘿生產(chǎn)提供施肥參考，氮、磷、鉀的適宜施肥推薦量分別為N 317～422 kg/hm2、P2O5 66～92 kg/hm2、K2O 271～396 kg/hm2，施肥配比為1∶0.16～0.29∶0.64～1.25。

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