温室茄子氮、磷、钾素最大利润施用量研究

陆 静

（张掖市甘州区农业农村局，甘肃 张掖 734000)

甘肃省张掖市甘州区温室蔬菜种植面积已达2 600 hm2[1]。经社会实践调查，甘州区菜户种植的温室蔬菜化肥中的氮、磷、钾平均投入总量为1 435～1 755 kg/hm2，长期超量施用化肥，逐渐导致蔬菜品质下降，影响了甘州区蔬菜产业的可持续发展。近年来，前人先后研究了氨基寡糖素[2]、氨基酸[3]、缓控释肥[4]、水溶肥[5]、微生物菌肥[6-7]、生物炭[8-9]和微肥[10-12]对茄子产量和经济效益[13-14]的影响。然未见甘州区温室茄子氮、磷、钾素最大利润施用量研究方面的报道。本文以茄子生长发育的氮、磷、钾三要素为研究材料，旨在探索甘州区温室茄子氮、磷、钾素最大利润施用量，为茄子合理施肥和安全生产提供技术参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验地概况

试验于2017—2019年连续3年在甘肃省张掖市甘州区党寨镇杨家墩村温室内进行（100°15′68″E，39°05′90″N），试验地块海拔1 485 m，平均年降水量116 mm，蒸发量1 850 mm，气温7.5 ℃，日照时数3 053 h，无霜期160 d。土壤类型为灌漠土[15]，0～20 cm土层碱解氮、速效磷和速效钾分别为95.19、10.81 mg/kg和134.53 mg/kg。前茬作物是茄子。

1.1.2 试验材料

尿素（N 46%），过磷酸钙（P2O520%），硫酸钾（K2O550%），均为市售；茄子品种为紫阳长茄（山东省潍坊市农业科学研究所选育）。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验1，氮素最大利润施用量研究。2017年5月10日，氮素（N）施用量梯度设计为0、120、240、360、480、600、720、840 kg/hm2共8个处理，处理1为对照（不施N）。每个处理施用P2O5390 kg/hm2＋ K2O 420 kg/hm2作底肥。每个处理重复3次，随机区组排列。小区面积22.5 m2（7.5m×3.0 m），每个小区四周筑埂。每小区3垄，小区保苗114株。

试验2，磷素最大利润施用量研究。2018年5月8日，磷素（P2O5）施用量梯度设计为0、65、130、195、260、325、390、455 kg/hm2共8个处理，处理1为对照（不施P2O5）。每个处理施用N 720 kg/hm2＋ K2O 420 kg/hm2作底肥。每个处理重复3次，随机区组排列。小区面积22.5 m2（7.5m×3.0 m），每个小区四周筑埂。每小区3垄，小区保苗114株。

试验3，钾素最大利润施用量研究。2019年5月10日，钾素（K2O）施用量梯度设计为0、60、120、180、240、300、360、420 kg/hm2共8个处理，处理1为对照（不施K2O）。每个处理施用N 720 kg/hm2＋ P2O5390 kg/hm2作底肥。每个处理重复3次，随机区组排列。小区面积为22.5 m2（7.5 m×3.0 m），每个小区四周筑埂。每小区3垄，小区保苗114株。

1.2.2 样品采集及数据分析方法

每个小区每次采收分别计产，将小区产量换算成公顷产量进行统计分析。

边际产量＝每增加1个单位肥料用量时所得到的产量－前1个处理的产量；边际产值＝边际产量×产品价格；边际成本＝边际施用量×肥料价格；边际利润＝边际产值－边际成本；边际施用量＝后1个处理施用量－前1个处理施用量[16]。

依据最大利润施用量计算公式：x0＝[（Px/Py－b]/2c，求得氮、磷、钾最大利润施用量（x0）[17]，式中：Px——氮、磷、钾素平均销售价格（元/t）；Py——茄子平均收购价格（元/t）；b，c——回归系数。

依据肥料效应函数方程计算公式：y＝a＋bx－cx2，求得茄子理论产量（y）[18]，式中：a——不施肥产量；b——开始阶段的产量增产趋势；b—肥料效应曲线的曲率；x——最大利润施用量。

差异显著性采用DPSS 10.0统计软件分析，采用Duncan新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 氮素最大利润施用量确定

从2017年11月20日茄子收获时的测定数据可以看出，随着氮素施用量梯度的增加，茄子产量呈显著递增趋势，而边际产量、边际产值和边际利润均为递减，其中边际利润由最初的28 390.8元/hm2递减到－139.2元/hm2。氮素施用量在600 kg/hm2的基础上再继续增加施用量，边际利润出现负值（表1）。

表1 氮素施用量对茄子增产效果和经济效益的影响

将表1氮素不同梯度施用量与茄子产量间的关系，采用肥料效应函数方程计算公式拟合，得到的回归方程为：y＝69.390 0＋83.183 4x－66.035 4x2。2017年氮素市场售价（Px）为3 910元/t，茄子市场售价（Py）为3 000元/t，将Px、Py、回归方程的b和c代入最大利润施用量计算公式，求得氮素最大利润施用量（x0）为0.62 t/hm2，将x0代入回归方程，求得氮素最大利润施用量时的理论产量（y）为95.58 t/hm2，回归统计分析结果与田间试验处理6基本吻合（表1）。

2.2 磷素最大利润施用量确定

从2018年11月25日茄子收获时的测定数据可以看出，随着磷素施用量梯度的增加，茄子产量呈显著递增趋势，而边际产量、边际产值和边际利润均为递减，其中边际利润由33 407.0元/hm2递减到－18.9元/hm2。磷素施用量在390 kg/hm2的基础上再继续增加施用量，边际利润出现负值（表2）。

表2 磷素施用量对茄子增产效果和经济效益的影响

将表2磷素不同梯度施用量与茄子产量间的关系，采用肥料效应函数方程计算公式拟合，得到的回归方程为：y＝71.840 0＋116.811 2x－141.038 1x2。2018年磷素市场售价（Px）为4 060元/t，2018年茄子市场售价（Py）为3 500元/t，将Px、Py、回归方程的b和c代入最大利润施用量计算公式，求得磷素最大利润施用量（x0）为0.41 t/hm2，将x0代入回归方程，求得磷素最大利润施用量时的理论产量（y）为96.04 t/hm2，回归统计分析结果与田间试验处理7基本吻合（表2）。

2.3 钾素最大利润施用量确定

从2019年11月22日茄子收获时的测定数据可以看出，随着钾素施用量梯度增加，茄子产量呈递增趋势，而边际产量、边际产值和边际利润均为递减，其中边际利润由44 605.0元/hm2递减到－125.0元/hm2，钾素施用量在300 kg/hm2的基础上再增加60 kg/hm2，边际利润出现负值（表3）。

表3 钾素施用量对茄子增产效果和经济效益的影响

将表3钾素不同梯度施用量与茄子产量间的关系，采用肥料效应函数方程计算公式拟合，得到的回归方程为：y＝71.520 0＋162.914 9x－278.422 2x2。2019年钾素市场售价（Px）为5 000元/t，2019年茄子市场售价（Py）为3 500元/t，将Px、Py、回归方程的b和c代入最大利润施用量计算公式，求得钾素最大利润施用量（x0）0.29 t/hm2，将x0代入回归方程，求得钾素最大利润施用量时的理论产量（y）为95.35 t/hm2，回归统计分析结果与田间试验处理6基本吻合（表3）。

3 结论与讨论

本研究结果表明，随着氮、磷、钾素施用量梯度的增大，茄子产量均显著增加；边际产量和边际产值随着氮、磷、钾素施用量梯度的增加而递减；边际利润随着氮、磷、钾素施用量梯度的增加而逐渐下降，最终出现负值。经回归统计分析，茄子产量与氮素的肥料效应回归方程为y＝69.390 0＋83.183 4x－66.035 4x2，最大利润施用量为0.62 t/hm2，最大利润施用量时的茄子理论产量为95.58 t/hm2；磷素的肥料效应回归方程为y＝71.840 0＋116.811 2x－141.038 1x2，相应的最大利润施用量为0.41 t/hm2，最大利润施用量时的茄子理论产量为96.04 t/hm2；钾素的肥料效应回归方程为y＝71.520 0＋162.914 9x－278.422 2x2，相应的最大利润施用量为0.29 t/hm2，最大利润施用量时的茄子理论产量为95.35 t/hm2。

在茄子生长过程中，营养生长与生殖生长是保证茄子产量及品质的关键，在营养生长中，科学合理地施用氮、磷、钾肥，可以保证茄子营养生长与生殖生长同时并进，有利于提高茄子产量。如果超量施用氮、磷、钾肥，促进了茄子过度的营养生长，果实中有机质分配变少，茄子生殖生长受到影响，进而产量及品质会有所下降。本试验统计分析结果与田间试验结果基本一致，对指导农户合理施肥具有一定的参考价值。