郑龙

（福建省莆田市农业技术推广站，福建莆田 351100）

0 引言

小白菜(Brassica campestrisssp.chinensisvar.communis)含有多种对人体有益的营养成分，是国内普遍种植的绿叶蔬菜之一[1-7]。作为绿叶蔬菜的典型代表，小白菜生长期短，可以一年多茬种植，经济效益高[1-2]，种植面积不断扩大；同时小白菜需肥量大，多茬种植会带走菜田土壤中的大量养分，为保证产量需要施用适宜的肥料来补充小白菜从土壤中携走的养分。目前，小白菜盲目施肥问题严重，具体表现为大量甚至过量施肥、氮磷钾肥施用比例不协调等，引起了硝酸盐污染等小白菜品质安全以及农田环境问题[1-7]。为探索小白菜平衡施肥技术，提高种植质量和效益，笔者采用响应面分析法中的Box-Behnken中心组设计，对小白菜氮、磷、钾施肥量进行田间试验研究，所得产量数据运用Design-Expert 8.0.6进行分析，模拟出氮、磷、钾肥料施用量与小白菜产量的二元多项回归方程，以期为小白菜的高产优质栽培提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试的小白菜品种为‘华冠青梗菜’，日本武藏野种苗园生产。供试肥料包括尿素（含N 46%，三明化工厂出品）、过磷酸钙（含P2O512%，福州一化硫酸化工有限公司出品）、氯化钾（含K2O 60%，俄罗斯进口）。供试地点福建省莆田市涵江区白沙镇广山村，试验地土壤理化性状为pH 5.3，有机质16.54 g/kg，碱解氮139.5 mg/kg，速效磷14.2 mg/kg，速效钾88.4 mg/kg。

1.2 试验方法

施肥处理设置按照响应面分析法中的Box-Behnken中心组设计，设计施氮量(N)、施磷量(P2O5)、施钾量(K2O)3因素3水平施肥田间试验[8-11]，将其非自由搭配组成17个施肥处理，每个处理2个小区，每小区面积为15.3 m2(1.7 m×9 m)，对其测产取平均值，折算成每平方米产量，试验设计的施肥处理见表1。试验于2021年进行，4月2日播种，用种子直播。基肥氮占30%、磷占100%、钾占30%；4月13日第1次追肥，氮、钾各占10%；4月20日第2次追肥，氮占30%、钾占40%；4月30日第3次追肥，氮占30%、钾占20%；5月10日采收。

1.3 数据处理

数据采用Excel 2003、Design-Expert 8.0.6软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 试验设计及结果

试验17个非自由组合施肥处理的小白菜产量见表1。对所得数据进行处理，建立多元回归模型，拟合氮肥、磷肥、钾肥施用量与小白菜产量之间的二次多项方程，如式(1)。

式中，Y为产量，A为施氮量(N)，B为施磷量(P2O5)，C为施钾量(K2O)。

2.2 方差分析

由表2可知，回归模型的F值为15.91，P＜0.001，说明模型中的变量对响应值具有显著的影响；失拟项的F值为0.8147，说明模型与实际情况拟合较好。由表3可见，回归模型的相关系数R2为0.9534，校正相关系数为0.8935，该试验结果89.35%受试验因素变化的影响，且校正相关系数和预测相关系数的差值小于0.2，表明方程对试验拟合较好，并具备较好的预测能力[11-17]。变异系数小于10%，信噪比大于4，说明氮磷钾肥施用量和小白菜产量的模型具有较高的辨识率，受误差影响小[11-17]。回归方程的各项显著性表明，一次项施氮量、施钾量不显著，施磷量极显著；交互项施氮量与施磷量、施磷量与施钾量显著，施氮量与施钾量不显著；二次项3种肥料施用量均极显著。根据3个自变量的F值分析，小白菜产量受氮磷钾肥施用量的影响力从高到低为施磷量＞施氮量＞施钾量。

表2 Box-Behnken试验方差分析

表3 回归方程可信度分析

2.3 两因素交互作用的响应面分析

图1～3为小白菜每公顷产量与施氮量、施磷量、施钾量之间的响应面关系图，图1、图3中等高线图的椭圆形较明显，而图2中等高线图比较接近圆形，表明NP与PK之间的交互作用较强，NK之间虽有一定的交互作用但交互效应较弱[11-12]，以上分析与表2的方差分析结论一致。氮、磷、钾施用量对小白菜产量的影响模型为开口向下的抛物线，随着用量的提高，先呈上升趋势，过最佳用量后反而下降。

图1 小白菜产量与施氮量、施磷量之间的响应面关系

图2 小白菜产量与施氮量、施钾量之间的响应面关系

图3 小白菜产量与施磷量、施钾量之间的响应面关系

2.4 最佳肥料施用量分析

综合考虑各试验因素及其相互作用，利用Design-Expert软件最优模块分析预测模型极值点。结果显示，小白菜最佳的肥料施用量为施氮量10.07 g/m2、施磷量9.87 g/m2、施钾量12.32 g/m2，最高小白菜产量为3.7898kg/m2。折施氮 100.70 kg/hm2、施磷 98.7 kg/hm2、施钾123.2 kg/hm2，最高小白菜产量为37.898 t/hm2。

3 结论

响应面法通过代表性试验，回归拟合自变量和响应值的函数关系，分析响应曲面及等高线，考察各自变量对响应值的影响，目前己广泛应用于众多领域[18-22]。本研究应用Box-Behnken中心组设计，设计施氮量(N)、施磷量(P2O5)、施钾量(K2O)3个因素3水平施肥试验，拟合施氮量、施磷量、施钾量与小白菜产量之间的二次多项方程。模型中的变量对响应值具有显著的影响，表明方程对试验拟合较好，并具备较好的预测能力，试验结果具有较高的精密度和可靠性，可用该模型分析和预测NPK施用量与小白菜产量的结果。小白菜最佳的肥料施用量为施氮量100.70 kg/hm2、施磷量98.7 kg/hm2、施钾量123.2 kg/hm2，在此条件下小白菜产量为37.898 t/hm2。通过对方差以及三维模型图分析，施磷量(P2O5)与施氮量(N)、施钾量(K2O)之间的交互作用较强；施氮量(N)与施钾量(K2O)之间虽有一定的交互作用，但交互效应较弱。

4 讨论

蔬菜大多生产周期短，需肥集中，稍施化肥就有很明显增产效果，适量施肥在提高蔬菜产量的同时还改善了蔬菜品质，增加蔬菜维生素、可溶性糖含量等。然而在蔬菜生产中，菜农为了提高蔬菜产量、增加经济效益，在不了解土壤基本养分状况的情况下盲目施肥，这会引起蔬菜品质降低、土壤养分累积甚至减产。研究表明，蔬菜产量并不总是随着肥料用量增加而增加，当肥料用量增加至一定范围之后，继续增施肥料将导致产量增加的效果变弱甚至引起产量下降。

试验数据分析获得的氮、磷、钾肥用量对小白菜产量的影响模型为开口向下的抛物线，与前人的研究结果是一致的。朱羽萌[4]发现小白菜各生长指标随着施氮浓度升高而升高，但高浓度施氮水平对植株生长有抑制作用。严瑾等[23]指出，氮肥、磷肥和钾肥的施用与小白菜产量呈现明显的一元二次倒抛物线型曲线。孔跃[24]测定了番茄、小白菜产量及土壤养分含量等基本指标，发现施用氮肥的量逐渐增加时，蔬菜产量先增加后降低。李俊良等[25]通过研究大白菜产量与氮肥施用量之间的关系发现，当施用氮肥的量低于20.68 kg/hm2时，随施用氮肥量的增加，大白菜产量增加，施氮能够显著增加经济效益，但继续增加氮肥用量，产量不再随肥料用量增加而增加。辣椒的产量与氮、磷、钾肥呈正相关，但当氮、磷、钾施用量分别超过 1.04、0.86、1.47 kg/hm2时反而降低[26]。说明适当施用肥料能够增加产量，而过量施用肥料则会引起减产，这可能是由于肥料的过量施用使养分在菜田土壤中累积，菜田中养分累积会影响土壤酶和微生物等与作物生长相关的各类指标，从而给作物对养分的吸收造成影响，导致作物减产。

本研究只考虑了氮磷钾肥与小白菜产量间的关系，未考虑其他中微量元素和生物、有机肥料的影响，本试验条件下建立的小白菜平衡施肥回归方程，有待今后大田实际应用中进一步探索修正与完善。