大肉包心芥菜施氮最佳效益研究

2014-12-07胡全鉴

长江蔬菜 2014年6期

胡全鉴

（广西钟山县土肥站，542699）

农业科学研究表明，在氮、磷、钾三大必需营养元素中，制约甜菜产量提高的养分限制因子依次为N＞P＞K[1]；不施氮肥降低白菜对磷和钾的利用率，不施磷肥降低了钾肥利用率[2]；氮肥对于叶菜生产具有极其重要的作用，不施N处理两茬菜心产量与种植效益极显著下降[2]。可见，氮是影响叶菜类蔬菜生长的主要因子。氮素的供应量直接影响到叶菜生长、品质、产量和经济效益的高低。因此，氮的供应量不足或过多，都会影响叶菜的生长、品质、产量和经济效益。只有在施氮量最佳时，才会使叶类蔬菜生长茂盛，叶色正常，品质、产量和经济效益最佳。

近年来，随着作物种植面积不断扩大、产量的不断提高以及化肥施用量逐年增加，肥料利用率降低、经济效益下降等问题日益突出，确定适宜的氮肥用量是作物高产优质高效栽培的重要措施[3]。因此，在钟山县公安镇仁里自然村李石巧户的石灰性田进行大肉包心芥菜最佳施N效益试验，探素适合当地条件的大肉包心芥菜N最佳施用量，为指导农民“科学、经济、环保”施肥，提高肥料利用率，降低农业生产成本，促进农业节本增效和农民增产增收[4]，防止N肥料污染环境等具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试蔬菜品种为大肉包心芥菜。供试肥料为尿素（含N 46%，浙江宁波远东化工集团有限公司生产），普通过磷酸钙（含P2O512%，广西鹿寨化肥有限责任公司生产），氯化钾（含K2O 60%，加拿大产）。

根据以前叶菜生产经验，在大肉包心芥菜生产过程的前、中期肥料投入占总投入的比例较大，但如在生产前期不进行必要的肥料投入则会导致减产减收[5]。因此，本试验肥料施用采取前、中重，后轻方法。

试验地位于东经 111°10′57.3″、北纬 24°31′16.1″，海拔高度188 m地区。供试土壤为石灰性田，成土母质为石灰岩，耕层土壤pH值5.8，含有机质39.1 g/kg，全氮2.058 g/kg，有效磷9.3 mg/kg，缓效钾 95 mg/kg，速效钾31 mg/kg。前茬作物为晩稻。

1.2 试验设计

在每 667 m2施磷肥（P2O5）7.0 kg、钾肥（P2O5）13.0 kg 的条件下，试验设 N0、N1、N2、N34 个处理，其中 N0处理不施氮肥，N1、N2、N3处理 667 m2施氮量分别为 12.5，25.0，37.5 kg。

1.3 试验方法

2009年10月12日播种，11月8日平整土地，划分小区，小区长8.0 m、宽2.5 m，面积20 m2，2次重复，随机区组方式排列。11月8开穴，根据试验方案施100%磷肥、30%氮肥、60%钾肥作基肥，然后将肥料与泥土拌匀后移栽，株行距 35 cm×40 cm，每小区移栽100株，即3 330株/667 m2；11月14日，根据试验方案施第一次追肥，其中10%氮肥、10%钾肥；11月22日，根据试验方案施第二次追肥，即30%氮肥、15%钾肥；12月8日，根据试验方案第三次追肥，其中30%氮肥、15%钾肥。其他管理措施与大田相同[6]。试验于2010年2月3日按小区收获、计产。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对大肉包心芥菜植株生长的影响

田间观察得知，N0处理的大肉包心芥菜植株生长慢，株型矮小，新叶淡绿，老叶黄化、浅黄、呈黄绿色，有明显的缺N现象；N1处理的大肉包心芥菜生长较慢，植株较矮，叶色淡青，表现出略缺氮现象；N2处理的大肉包心芥菜生长茂盛，菜株粗壮，高度整齐，叶色正常，施氮适宜；N3处理的大肉包心芥菜生长快，茎叶密蔽，叶色浓绿，叶片肥大，略徒长，易发生蚜虫和菜青虫，表现为施氮略过量。

2.2 不同施氮量对大肉包心芥菜产量的影响

在施磷7.0 kg/667 m2、钾13.0 kg/667 m2的条件下，不同施N水平对大肉包心芥菜产量影响较大。从表1可以看岀，增施一定量的氮能使大肉包心芥菜的产量、肥效总产量增加，由高到低排列顺序是N2处理＞N3处理＞N1处理＞N0处理，而施氮量过大，大肉包心芥菜产量、肥效总产量下降；边际产量随氮施用量的增加呈现先增加后减少的趋势，由高到低排列顺序是N1处理＞N2处理＞N3处理。每1 kg氮的养分农学效率（单位肥料养分的增产量）分别为：N1处理 344.3 kg、N2处理 240.5 kg、N3处理 146.9 kg。由此可见，大肉包心芥菜产量随氮肥施用量的增加而增加，而后随氮肥施用量的增加产量又有所下降[3]。

2.3 氮肥效应模型的建立，最大施N量和最佳效益施N量的确定

①大肉包心芥菜施N效益应符合报酬递减规律大肉包心芥菜获得最高产量时的施N量，是N用量的极限量，而最佳效益施N量是当前生产上推荐最佳用量，此量不仅降低大肉包心芥菜生产成本，提高N利用率，增加施N效益，且对大肉包心芥菜的安全生产、生态环境保护等有着重要意义。

表1 不同施氮量对大肉包心芥菜产量的影响

在大肉包心芥菜生产过程中，N投入量与大肉包心芥菜产出数量的投入产生的关系就是生产函数。在一定面积的耕地上，当其他条件相同时，N投入量与所获得大肉包心芥菜产量间的生产函数就是 N 效益。在本试验 Xn（n=0、12.5、25.0、37.5）变量约束范围内，大肉包心芥菜产量随N的增加呈现先增加后降低现象，边际产量随着N的增加呈先递增后递减趋势。当边际产量为0时，产量达到最高点，此时的施N量为最高产量的施N量，再增加施N量边际产量小于0时，产量开始下降。从经济效益来看，边际利润随着施N增加而减少；当边际利润为0时，达到经济最佳施N量，此时利润最大，超过此量，边际利润为负值，经济效益下降，所以生产上的边际利润不能小于0。当边际产量为0时，从边际产量与边际利润（R）的关系式：dy/dx=px/py（R+1）求所得，边际利润（R）为－1，所以获得最高产量时的施N量在经济上是亏本的，符合肥料投入报酬递减规律[8]。

②氮肥效应模型建立在施磷7.0 kg/667 m2、钾13.0 kg/667 m2的条件下，对不同施N处理进行回归分析，求得大肉包心芥菜产量（Y）与N施用量（X）的效应方程：Y=469.45+434.292X－7.691 8X2（R2=1.00，F 值=1 510.962 5，F0.05=0.018 188）。

对该方程进行极值判别和典型分析，可知方程存在极大值，可用于边际分析[9]。

③施氮对大肉包心芥菜的产量效益施氮对大肉包心芥菜的边际收益和总收益影响较大。由表2 可知，在施磷 7.0 kg/667 m2、钾 13.0 kg/667 m2的条件下，大肉包心芥菜边际收益、总收益、R值随着施氮量的增加表现出先增后减趋势。边际收益由大到小排列顺序是N1处理＞N2处理＞N3处理；总收益由大到小排列顺序是N2处理＞N3处理＞N1处理；R值由大到小排列顺序是N1处理＞N2处理＞N3处理。由此可知，在一定范围内，随着施氮量的增加，经济效益提高，当施氮量达到一定水平，再增施氮肥经济效益反而下降。因此，适宜的氮肥用量和运筹比例是获得高产和高效的有力保证[10]。

④大肉包心芥菜最佳施N效益的确定 a.大肉包心芥菜最佳效益施N量。大肉包心芥菜N最佳投入量是指单作面积获得最大利润的N投入量，它受边际产量、N价格和大肉包心芥菜价格的制约。在大肉包心芥菜生产的过程中增施N的目的，是希望大肉包心芥菜获得最好的产量，以获得最佳施N效益，用公式表示：边际产值（dypy）－边际成本（dxpx）＞0，式中 dy 表示增施 N（dx）时所增加的产量，py与px分别表示大肉包心芥菜与N的单价。当边际产值等于边际成本时，是获得最大利润的施N量，即dy/dx=px/py。它说明了在 N效应方程 Y=469.45+434.292X－7.691 8X2中，某点的边际产量（dy/dx）等于N价格与大肉包心芥菜价格的比值（px/py），此时的施N量即为最佳投入量，此时所获得的施N效益最大。

设N的市价px=5.43元/kg，大肉包心芥菜的市价py=1.00元/kg，根据大肉包心芥菜产量与施N量之间的回归方程Y=469.45+434.292X－7.691 8X2的一阶导数得dy/dx=434.29－2×7.691 8X。当施N经济效益最大时，则dy/dx=px/py，即434.29－2×7.6918X=5.43/1.00，解方程得：X=27.88 kg/667 m2。

所以，当施N量X=27.88 kg/667 m2时，可获得最大的经济效益，此量即为该生产情况下的经济最佳施N量，把X=27.88代入方程Y=469.45+434.292X－7.691 8X2中，求得经济最佳施N时的产量为6 598.71 kg/667 m2，较 N0（450.2 kg/667 m2）增产6 148.51 kg/667 m2，增长1 365.73%，最佳经济效益为5 997.12元/667 m2，产投比为40.6。由此可见，当施N量为27.88 kg/667 m2时，可降低大肉包心芥菜生产成本，提高肥料利用率，增加肥料效益。

b.大肉包心芥菜获得最高产量时施N量不是获得经济最佳施N效益时的施N量。当边际产量等于0时，大肉包心芥菜的产量达到最高点，此时的施N量是大肉包心芥菜最高产量dy的施N量，即dy/dx=0，在 Y=469.45+434.292X－7.6918X2中，其一阶导数为：dy/dx=434.29－2×7.6918X，当达到最高产量时 dy/dx=0，即 434.29－2×7.6918X=0，解这个方程得：X=28.23 kg/667 m2。此时为最高产量的施N量，把X=28.23 kg/667 m2代入Y=469.45+434.292X－7.691 8X2中，计算得出最高产量为6 599.66 kg/667 m2，较 N0（450.2 kg/667 m2）处理增产 6 149.46 kg/667 m2，增长 1 365.94%，施 N效益为5 996.17元/667 m2，产投比为40.1。由此可见，大肉包心芥菜获得最高产量时的施N量比经济最佳施N量多施N 0.35 kg/667 m2，仅增产0.95 kg/667 m2，此时增加N素需多投资1.90元/667 m2，但只增加收益0.95元/667 m2，施N反而减收0.95元/667 m2，产投比下降0.5，得不偿失。所以，获得最高产量的的施N量不是最佳效益施N量。

⑤N2处理获得最高大肉包心芥菜产量，但该施N量下获得的经济效益也不是经济最佳施N效益在施磷7.0 kg/667 m2、钾13 kg/667 m2的条件下，增施N对大肉包心芥菜生产有显著影响。从表3可以看岀，在本试验施N范围内，大肉包心芥菜的产量、增产量、增长率、净收入是随着N肥施用量的增加而呈先增加后减少趋势，由大到小排列顺序是N2处理＞N3处理＞N1处理，但产出投入比是随着N肥施用量的增加而呈下降趋势，由大到小排列顺序是N1处理＞N2处理＞N3处理。由此可见，在本试验施N范围内，虽然大肉包心芥菜的产量、增产量、增长率、净收入是随着N肥施用量的增加而呈先增加后减少趋势，虽然4个处理中，N2处理获得最高产量，但受肥料价格因素影响，经济效益不是最大[12]，经济效益最大还是最佳施N量（27.88 kg/667 m2）下的5 997.12 元/667 m2。

表2 大肉包心芥菜施N试验产量效益分析

表3 大肉包心芥菜施N试验经济效益分析

3 讨论与结论

3.1 大肉包心芥菜最佳效益施N量确定

根据大肉包心芥菜产量（Y）与N施用量（X）的一元二次效应方程，结合我县石灰性田耕层土壤养分状况、大肉包心芥菜品种特性、栽培技术、相关物价和施氮效益等实际情况综合分析与评价，确定我县石灰性田种植大肉包心芥菜经济最佳产量为6 598.71 kg/667 m2时，施 N 量为 27.88 kg/667 m2，这时大肉包心芥菜667 m2产量比N0处理（450.2 kg）增产6 148.51 kg，增长 1 365.73%，增收 5 997.12元，产投比为40.6，获得最大的施N经济效益。