Agronomic Effects of Recommended NPK Fertilization on Vegetable Farming
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摘要: 针对蔬菜施肥中氮磷肥用量普遍偏高和比例不合理问题，探讨主要露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量。根据近年来在芥菜、大白菜、结球甘蓝菜、莴苣、花椰菜、毛豆、槟榔芋、多子芋和胡萝卜上完成的290个氮磷钾田间肥效试验结果，应用系统聚类分析及其类别间差异显著性检验的方法，制定菜田土壤肥力等级的最佳类别数；然后采用三元非结构肥效模型构建各肥力等级的肥效方程及其推荐施肥量。结果表明，蔬菜空白区产量和平衡施肥产量的变异系数分别达到26.0%~60.2%和13.2%~50.3%，不同蔬菜种类及其土壤施肥效应具有明显的差异。在确保类别间的空白区产量和平衡施肥产量两个指标达到显著差异水平的条件下，结球甘蓝菜划分为4个土壤肥力等级，其他8种蔬菜则划分为3个土壤肥力等级。根据不同蔬菜的不同土壤肥力等级对应的氮磷钾田间肥效试验结果，构建的28个三元肥效模型均属于典型式，由此提出基于农学效应的9种供试蔬菜氮磷钾推荐施肥量。14个大田验证试验表明，与习惯性的氮磷钾施用量和比例相比，本研究推荐施肥量下的槟榔芋、结球甘蓝菜、毛豆和多子芋等4种供试蔬菜平均增产6.8%~10.6%，净增收达692~3 834元·hm-2。研究结果为露地蔬菜减肥增效技术的推广应用提供了最佳养分投入量依据。Abstract: To promote proper fertilization for vegetable farming in open fields, the application rates of NPK fertilizers were studied according to their agronomic benefits on the plants. The 290 field experiments conducted in recent years on leaf mustard (Brassica juncea), Chinese cabbage (Brassica rapa), headed cabbage (Brassica oleracea), lettuce, broccoli, green soy bean, areca taro (Colocasia esculenta), boilen taro (Colocasia esculenta L. Schott.), and carrots allowed a classification on soil fertility using the systematic cluster analysis and significance differentiation test, as well as a proposed recommendation on the fertilization using the ternary non-structural fertilizer efficiency model. The coefficients of variation on vegetable yields were 26.0%-60.2% for the reference and 13.2%-50.3% for a balanced fertilization indicating significant differences on the effect of soil fertility among the various vegetables. For the further experimentation, 4 levels of fertility for the headed cabbages and 3 levels for the remaining 8 vegetables were applied to ensure a significance on the fertilization effect. It was found that all 28 ternary fertilizer efficiency models obtained were typical, and therefore, 9 formulas for the fertilization based on agronomic effect were established. In the following field tests, 14 of them confirmed that the recommended NPK fertilization resulted in an average increase on yield of boilen taros, headed cabbages, green soy beans, and areca taros ranged from 6.8% to 10.6%with a net increasing on revenue of 692 Yuan to 3 834 Yuan per hm2 over the conventional fertilization.
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Key words:
- vegetables /
- open field /
- N, P and K /
- recommended fertilization /
- benefit
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表 1 供试土壤主要理化性状和处理(6)平均施肥量
Table 1. Major physiochemical properties of soil at initial test sites and fertilizations for treatment 6
蔬菜 试验
点数pH 有机质/
(g·kg-1)碱解氮/
(mg·kg-1)Olsen-P/
(mg·kg-1)速效钾/
(mg·kg-1)处理(6)施肥量/(kg·hm-2) N P2O5 K2O 芥菜 30 5.38±0.52 35.2±11.4 153.6±44.0 41.8±33.6 70.6±41.7 283±23 105±34 173±33 大白菜 27 5.29±0.39 26.1±5.6 144.2±43.5 56.9±65.6 96.3±57.6 220±10 76±8 190±38 结球甘蓝 73 5.42±0.65 25.3±9.5 124.3±52.1 69.3±58.0 99.9±54.6 258±38 90±20 188±46 莴苣 30 2.06±0.56 28.5±11.7 38.7±53.2 10.7±16.7 36.0±54.5 324±30 162±15 324±30 花椰菜 32 5.14±0.40 20.7±7.6 137.4±57.5 83.0±57.6 98.2±52.5 242±67 109±15 228±65 毛豆 10 5.33±0.24 30.4±3.3 127.0±38.7 69.7±23.3 110.6±47.6 180±0 90±0 120±0 槟榔芋 61 5.11±0.76 24.8±8.1 139.3±44.1 80.4±57.9 100.9±74.2 384±146 182±60 378±168 多子芋 11 5.17±0.27 36.5±8.9 178.5±67.0 41.7±23.1 65.8±30.5 180±0 90±0 180±0 胡萝卜 16 7.25±1.07 10.1±6.0 125.4±54.1 105.1±61.7 52.1±29.8 330±0 99±0 561±0 注：芥菜试验点分布在永春县和云霄县；大白菜试验点主要分布在建阳区和三元区；结球甘蓝菜试验点武夷山市、建阳区、三元区和同安区；莴苣试验设置在永安市；花椰菜试验主要设置于集美区、三元区和邵武市等；毛豆试验点主要设置于龙海市；槟榔芋试验点主要设置于福鼎市、集美区和长汀县等；多子芋试验点主要设置于永定区；胡萝卜试验点主要设置于集美区。 
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表 2 验证试验的土壤主要理化性状和处理施肥量
Table 2. Major physiochemical properties of soil for confirmation tests and fertilization for each treatment
蔬菜 地点 试验
点数pH 有机质/
(g·kg-1)碱解氮/
(mg·kg-1)Olsen-P/
(mg·kg-1)速效钾/
(mg·kg-1)N-P2O5-K2O施肥量/(kg·hm-2) 推荐施肥 习惯施肥 槟榔芋 福鼎市 3 5.0±0.0 28.1±4.9 104.0±36.4 29.6±18.5 105.3±79.8 300-150-270 285-350-320 结球甘蓝菜 同安区 4 5.6±0.2 14.4±4.7 85.8±20.1 93.9±39.4 63.5±16.8 320-95-278 368-420-240 毛豆 长泰县 4 5.6±0.2 20.8±1.0 213.0±78.7 77.8±70.3 58.5±21.6 146-92-143 185-89-126 多子芋 永定区 3 5.4±0.3 32.0±3.5 150.7±27.1 41.0±28.3 48.7±25.7 165-80-168 146-69-59
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表 3 露地蔬菜氮磷钾施肥效应及其增产效果
Table 3. Responses and yield increases by NPK fertilizations at vegetable fields
蔬菜 试验
点数经典五处理的平均产量/(t·hm-2) 平均贡献率/% CK N0P2K2 N2P0K2 N2P2K0 N2P2K2 土壤 N P K 芥菜 30 20.95±8.09 36.52±16.46 71.45±25.43 70.94±27.33 83.84±27.57 25.0 56.4 14.8 15.4 大白菜 27 22.86±9.41 25.20±9.05 35.96±12.90 33.16±12.82 41.05±12.83 55.7 38.6 12.4 19.2 结球甘蓝 73 28.87±14.01 33.15±14.15 44.98±14.05 43.70±14.11 52.43±15.32 55.1 36.8 14.2 16.7 莴苣 30 15.59±9.01 18.37±8.40 20.70±9.19 27.06±11.56 37.28±11.97 41.8 50.7 44.5 27.4 花椰菜 32 17.10±10.29 19.27±11.77 26.61±15.82 24.57±15.76 31.02±15.61 55.1 37.9 14.2 20.8 毛豆 10 8.04±2.10 8.62±2.40 10.11±2.62 10.01±2.87 10.90±2.68 73.7 20.9 7.2 8.1 槟榔芋 61 14.04±4.60 17.86±6.97 21.91±5.99 19.35±5.02 24.51±5.89 57.3 27.1 10.6 21.0 多子芋 11 11.38±3.44 15.39±2.30 17.20±4.03 14.93±3.94 19.54±3.57 58.2 21.2 12.0 23.6 胡萝卜 16 71.11±18.50 81.81±13.80 84.17±14.21 80.50±13.77 92.07±12.17 77.2 11.1 8.6 12.6
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表 4 结球甘蓝菜氮磷钾施肥类别的分类结果比较
Table 4. Classifications of NPK fertilization on headed cabbages
施肥
类别数各施肥类别所含试验点数/个 两两类别间差异显著性 类别1 类别2 类别3 类别4 类别5 类别6 类别7 组合数 P < 5%组合数 3 7 41 25 - - - - 3 3 4 25 16 7 25 - - - 6 6 5 9 16 25 16 7 - - 10 10 6 3 4 9 16 25 16 - 15 15 7 1 15 3 4 9 16 25 21 20 注：结球甘蓝菜的试验点数为73个。
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表 5 结球甘蓝菜4个氮磷钾施肥类别间的差异显著性检验(F值)
Table 5. Differential significance test on 4 NPK fertilization classes on headed cabbages (F value)
施肥类别 类别1 类别2 类别3 类别4 类别1 0.0 类别2 6.6* 0.0 类别3 82.0** 20.6** 0.0 类别4 28.4** 31.4** 65.8* 0.0
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表 6 供试蔬菜的氮磷钾施肥类别及其试验点数
Table 6. NPK fertilization classes on vegetables and number of experiments conducted
蔬菜
种类试验
点数施肥
类别施肥类别及其试验点数 1 2 3 4 芥菜 30 3 10 7 13 - 毛豆 10 3 2 6 2 大白菜 27 3 2 8 17 - 槟榔芋 61 3 11 29 21 结球甘蓝菜 73 4 25 16 7 25 多子芋 11 3 3 4 4 莴苣 30 3 9 11 10 - 胡萝卜 16 3 5 7 4 花椰菜 32 3 9 16 7 -
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表 7 主要露地蔬菜氮磷钾推荐施肥量
Table 7. Recommended NPK fertilization for vegetables grown in open field
区域 土壤肥力
等级空白产量/
(t·hm-2)目标产量/
(t·hm-2)最高施肥量/(kg·hm-2) 经济施肥量/(kg·hm-2) N P2O5 K2O N P2O5 K2O 芥菜 高 27.05±4.36 116.84±7.81 334 133 207 331 131 204 中 21.39±3.28 79.64±9.37 300 76 139 297 75 127 低 16.03±9.02 60.72±15.81 321 187 234 314 180 227 大白菜 高 38.14±16.24 73.12±7.31 258 96 209 254 94 206 中 30.52±6.07 50.00±6.19 211 51 187 207 50 174 低 17.46±4.68 33.06±3.33 226 86 203 218 81 189 结球甘蓝菜 高 51.50±22.82 84.01±9.18 284 112 255 278 110 243 中高 30.02±10.74 60.00±7.95 329 102 297 321 100 283 中 31.57±8.43 52.92±4.51 331 54 193 320 53 179 低 19.11±7.63 38.25±9.18 311 93 273 299 90 255 莴苣 高 24.90±5.96 51.65±5.43 208 196 249 205 191 232 中 13.35±4.81 30.11±7.04 178 149 311 171 146 285 低 8.95±6.70 30.09±6.28 248 203 286 240 197 261 花椰菜 高 33.68±4.31 58.63±3.32 268 133 259 261 126 242 中 14.17±5.48 24.69±5.47 165 83 161 158 79 152 低 9.42±4.03 20.79±3.81 312 99 334 294 94 284 毛豆 高 11.20±0.46 13.90±0.04 199 123 88 171 94 57 中 7.93±0.80 11.34±1.21 191 104 103 170 82 86 低 5.20±0.28 6.58±0.81 238 131 165 140 68 92 槟榔芋 高 19.22±1.93 31.15±2.41 378 113 301 346 108 261 中 11.89±3.09 22.86±2.25 331 145 324 306 128 278 低 9.80±1.86 16.16±1.35 306 134 173 273 103 221 多子芋 高 13.77±4.12 23.26±2.21 192 85 208 181 79 190 中 10.88±2.52 18.97±0.88 151 134 150 142 116 140 低 8.86±1.70 15.34±0.64 115 113 176 102 101 162 胡萝卜 高 96.04±11.16 106.96±12.61 376 55 547 363 53 517 中 68.23±11.82 93.57±5.74 232 67 538 224 66 490 低 58.92±10.27 82.48±3.45 320 156 675 303 151 601 注：空白产量和平衡施肥产量均为试验平均产量及其标准差。
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表 8 氮磷钾推荐施肥量对供试蔬菜产量和施肥效益的影响
Table 8. Benefits and vegetable yields resulted from recommended NPK application
作物 试验数 空白区产量
/(t·hm-2)习惯施肥 推荐施肥 推荐施肥效益 肥料成本/
(元·hm-2)产量/
(t·hm-2)肥料成本/
(元·hm-2)产量/
(t·hm-2)肥料成本/
(元·hm-2)增产
/%净增收/
(元·hm-2)槟榔芋 3 10.34±0.31 4576 16.74±0.49 3390 18.06±0.31 -1186 7.9 3834 结球甘蓝菜 4 23.85±9.63 4882 35.65±15.25 3241 38.06±14.69 -1641 6.8 6459 毛豆 4 1.49±0.20 1871 3.15±0.19 1803 3.46±0.23 -68 9.9 692 多子芋 3 8.70±2.48 1268 18.46±6.37 1950 20.41±6.71 +682 10.6 3218
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