溫室茄子氮、磷、鉀素最大利潤施用量研究

陸 靜

（張掖市甘州區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，甘肅 張掖 734000)

甘肅省張掖市甘州區(qū)溫室蔬菜種植面積已達2 600 hm2[1]。經(jīng)社會實踐調(diào)查，甘州區(qū)菜戶種植的溫室蔬菜化肥中的氮、磷、鉀平均投入總量為1 435～1 755 kg/hm2，長期超量施用化肥，逐漸導(dǎo)致蔬菜品質(zhì)下降，影響了甘州區(qū)蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來，前人先后研究了氨基寡糖素[2]、氨基酸[3]、緩控釋肥[4]、水溶肥[5]、微生物菌肥[6-7]、生物炭[8-9]和微肥[10-12]對茄子產(chǎn)量和經(jīng)濟效益[13-14]的影響。然未見甘州區(qū)溫室茄子氮、磷、鉀素最大利潤施用量研究方面的報道。本文以茄子生長發(fā)育的氮、磷、鉀三要素為研究材料，旨在探索甘州區(qū)溫室茄子氮、磷、鉀素最大利潤施用量，為茄子合理施肥和安全生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地概況

試驗于2017—2019年連續(xù)3年在甘肅省張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)楊家墩村溫室內(nèi)進行（100°15′68″E，39°05′90″N），試驗地塊海拔1 485 m，平均年降水量116 mm，蒸發(fā)量1 850 mm，氣溫7.5 ℃，日照時數(shù)3 053 h，無霜期160 d。土壤類型為灌漠土[15]，0～20 cm土層堿解氮、速效磷和速效鉀分別為95.19、10.81 mg/kg和134.53 mg/kg。前茬作物是茄子。

1.1.2 試驗材料

尿素（N 46%），過磷酸鈣（P2O520%），硫酸鉀（K2O550%），均為市售；茄子品種為紫陽長茄（山東省濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗1，氮素最大利潤施用量研究。2017年5月10日，氮素（N）施用量梯度設(shè)計為0、120、240、360、480、600、720、840 kg/hm2共8個處理，處理1為對照（不施N）。每個處理施用P2O5390 kg/hm2＋ K2O 420 kg/hm2作底肥。每個處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積22.5 m2（7.5m×3.0 m），每個小區(qū)四周筑埂。每小區(qū)3壟，小區(qū)保苗114株。

試驗2，磷素最大利潤施用量研究。2018年5月8日，磷素（P2O5）施用量梯度設(shè)計為0、65、130、195、260、325、390、455 kg/hm2共8個處理，處理1為對照（不施P2O5）。每個處理施用N 720 kg/hm2＋ K2O 420 kg/hm2作底肥。每個處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積22.5 m2（7.5m×3.0 m），每個小區(qū)四周筑埂。每小區(qū)3壟，小區(qū)保苗114株。

試驗3，鉀素最大利潤施用量研究。2019年5月10日，鉀素（K2O）施用量梯度設(shè)計為0、60、120、180、240、300、360、420 kg/hm2共8個處理，處理1為對照（不施K2O）。每個處理施用N 720 kg/hm2＋ P2O5390 kg/hm2作底肥。每個處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積為22.5 m2（7.5 m×3.0 m），每個小區(qū)四周筑埂。每小區(qū)3壟，小區(qū)保苗114株。

1.2.2 樣品采集及數(shù)據(jù)分析方法

每個小區(qū)每次采收分別計產(chǎn)，將小區(qū)產(chǎn)量換算成公頃產(chǎn)量進行統(tǒng)計分析。

邊際產(chǎn)量＝每增加1個單位肥料用量時所得到的產(chǎn)量－前1個處理的產(chǎn)量；邊際產(chǎn)值＝邊際產(chǎn)量×產(chǎn)品價格；邊際成本＝邊際施用量×肥料價格；邊際利潤＝邊際產(chǎn)值－邊際成本；邊際施用量＝后1個處理施用量－前1個處理施用量[16]。

依據(jù)最大利潤施用量計算公式：x0＝[（Px/Py－b]/2c，求得氮、磷、鉀最大利潤施用量（x0）[17]，式中：Px——氮、磷、鉀素平均銷售價格（元/t）；Py——茄子平均收購價格（元/t）；b，c——回歸系數(shù)。

依據(jù)肥料效應(yīng)函數(shù)方程計算公式：y＝a＋bx－cx2，求得茄子理論產(chǎn)量（y）[18]，式中：a——不施肥產(chǎn)量；b——開始階段的產(chǎn)量增產(chǎn)趨勢；b—肥料效應(yīng)曲線的曲率；x——最大利潤施用量。

差異顯著性采用DPSS 10.0統(tǒng)計軟件分析，采用Duncan新復(fù)極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素最大利潤施用量確定

從2017年11月20日茄子收獲時的測定數(shù)據(jù)可以看出，隨著氮素施用量梯度的增加，茄子產(chǎn)量呈顯著遞增趨勢，而邊際產(chǎn)量、邊際產(chǎn)值和邊際利潤均為遞減，其中邊際利潤由最初的28 390.8元/hm2遞減到－139.2元/hm2。氮素施用量在600 kg/hm2的基礎(chǔ)上再繼續(xù)增加施用量，邊際利潤出現(xiàn)負值（表1）。

表1 氮素施用量對茄子增產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益的影響

將表1氮素不同梯度施用量與茄子產(chǎn)量間的關(guān)系，采用肥料效應(yīng)函數(shù)方程計算公式擬合，得到的回歸方程為：y＝69.390 0＋83.183 4x－66.035 4x2。2017年氮素市場售價（Px）為3 910元/t，茄子市場售價（Py）為3 000元/t，將Px、Py、回歸方程的b和c代入最大利潤施用量計算公式，求得氮素最大利潤施用量（x0）為0.62 t/hm2，將x0代入回歸方程，求得氮素最大利潤施用量時的理論產(chǎn)量（y）為95.58 t/hm2，回歸統(tǒng)計分析結(jié)果與田間試驗處理6基本吻合（表1）。

2.2 磷素最大利潤施用量確定

從2018年11月25日茄子收獲時的測定數(shù)據(jù)可以看出，隨著磷素施用量梯度的增加，茄子產(chǎn)量呈顯著遞增趨勢，而邊際產(chǎn)量、邊際產(chǎn)值和邊際利潤均為遞減，其中邊際利潤由33 407.0元/hm2遞減到－18.9元/hm2。磷素施用量在390 kg/hm2的基礎(chǔ)上再繼續(xù)增加施用量，邊際利潤出現(xiàn)負值（表2）。

表2 磷素施用量對茄子增產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益的影響

將表2磷素不同梯度施用量與茄子產(chǎn)量間的關(guān)系，采用肥料效應(yīng)函數(shù)方程計算公式擬合，得到的回歸方程為：y＝71.840 0＋116.811 2x－141.038 1x2。2018年磷素市場售價（Px）為4 060元/t，2018年茄子市場售價（Py）為3 500元/t，將Px、Py、回歸方程的b和c代入最大利潤施用量計算公式，求得磷素最大利潤施用量（x0）為0.41 t/hm2，將x0代入回歸方程，求得磷素最大利潤施用量時的理論產(chǎn)量（y）為96.04 t/hm2，回歸統(tǒng)計分析結(jié)果與田間試驗處理7基本吻合（表2）。

2.3 鉀素最大利潤施用量確定

從2019年11月22日茄子收獲時的測定數(shù)據(jù)可以看出，隨著鉀素施用量梯度增加，茄子產(chǎn)量呈遞增趨勢，而邊際產(chǎn)量、邊際產(chǎn)值和邊際利潤均為遞減，其中邊際利潤由44 605.0元/hm2遞減到－125.0元/hm2，鉀素施用量在300 kg/hm2的基礎(chǔ)上再增加60 kg/hm2，邊際利潤出現(xiàn)負值（表3）。

表3 鉀素施用量對茄子增產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益的影響

將表3鉀素不同梯度施用量與茄子產(chǎn)量間的關(guān)系，采用肥料效應(yīng)函數(shù)方程計算公式擬合，得到的回歸方程為：y＝71.520 0＋162.914 9x－278.422 2x2。2019年鉀素市場售價（Px）為5 000元/t，2019年茄子市場售價（Py）為3 500元/t，將Px、Py、回歸方程的b和c代入最大利潤施用量計算公式，求得鉀素最大利潤施用量（x0）0.29 t/hm2，將x0代入回歸方程，求得鉀素最大利潤施用量時的理論產(chǎn)量（y）為95.35 t/hm2，回歸統(tǒng)計分析結(jié)果與田間試驗處理6基本吻合（表3）。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，隨著氮、磷、鉀素施用量梯度的增大，茄子產(chǎn)量均顯著增加；邊際產(chǎn)量和邊際產(chǎn)值隨著氮、磷、鉀素施用量梯度的增加而遞減；邊際利潤隨著氮、磷、鉀素施用量梯度的增加而逐漸下降，最終出現(xiàn)負值。經(jīng)回歸統(tǒng)計分析，茄子產(chǎn)量與氮素的肥料效應(yīng)回歸方程為y＝69.390 0＋83.183 4x－66.035 4x2，最大利潤施用量為0.62 t/hm2，最大利潤施用量時的茄子理論產(chǎn)量為95.58 t/hm2；磷素的肥料效應(yīng)回歸方程為y＝71.840 0＋116.811 2x－141.038 1x2，相應(yīng)的最大利潤施用量為0.41 t/hm2，最大利潤施用量時的茄子理論產(chǎn)量為96.04 t/hm2；鉀素的肥料效應(yīng)回歸方程為y＝71.520 0＋162.914 9x－278.422 2x2，相應(yīng)的最大利潤施用量為0.29 t/hm2，最大利潤施用量時的茄子理論產(chǎn)量為95.35 t/hm2。

在茄子生長過程中，營養(yǎng)生長與生殖生長是保證茄子產(chǎn)量及品質(zhì)的關(guān)鍵，在營養(yǎng)生長中，科學(xué)合理地施用氮、磷、鉀肥，可以保證茄子營養(yǎng)生長與生殖生長同時并進，有利于提高茄子產(chǎn)量。如果超量施用氮、磷、鉀肥，促進了茄子過度的營養(yǎng)生長，果實中有機質(zhì)分配變少，茄子生殖生長受到影響，進而產(chǎn)量及品質(zhì)會有所下降。本試驗統(tǒng)計分析結(jié)果與田間試驗結(jié)果基本一致，對指導(dǎo)農(nóng)戶合理施肥具有一定的參考價值。