番茄椒氮磷钾施肥配方优化研究

陈 莹

（南阳市卧龙区蒲山镇农业农村服务中心，河南 南阳 473000）

番茄椒（Tomato Sweet Pepper），最早由日本农业科学专家于1995 年培育形成，并于1998 年首次引入我国试种成功[1]。番茄椒具备了番茄和甜椒的品种优势，为多年生草本植物，果实扁圆形。从外形来看，番茄椒植株叶片、主杆以及植株类似甜椒，果实呈扁圆形类似番茄，但同时又具备了甜椒的果柄五菱形的特点，果实色泽呈鲜红色，果皮手感光滑且有蜡质感，相对甜椒而言果皮较为厚实。番茄椒含糖量较多，口味较甜，不仅能够当作蔬菜进行烹饪食用，也能够当作鲜果直接鲜食，番茄椒维生素类物质含量丰富，营养价值较高。学者研究发现，番茄椒在我国不同区域的产量以及品质不仅与该区域的光照、年均辐射量、土壤条件等因素有关，而且还与使用肥料中N、P、K 的配比密切相关[2]。为进一步探索番茄椒在南阳市卧龙区的区域种植适应性，本试验拟采用响应面法对番茄椒的氮磷钾施肥配方进行优化，确定具有最高番茄椒产量的氮磷钾施肥配方。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本实验所采用的试验品种为苏州未来农林大世界有限公司所提供的番茄椒F1代种子，氮肥采用尿素（含N 量46%），磷肥采用P2O5（含P 量12%），钾肥品采用K2O（含K 量52%），均为吉林上青化工有限公司生产。

1.2 试验用地

试验于2021 年10 月20 日在南阳市卧龙区蒲山镇番茄椒实验大棚中进行。土壤肥力状况：pH值为7.0、土壤有机质含量为17.9 g/kg、全氮量为0. 96 g / kg、碱解氮含量为87 mg/kg、全磷量为0.71 g/kg、速效磷含量为68 mg/kg、全钾量为24.3 g/kg、速效钾含量为89 mg/kg。试验设计小区面积为10 m2，每个试验小区重复3 次，设定3 个不施肥小区作为试验对照组。

1.3 试验方法

试验采用响应面法试验设计，以N 肥N（A）、P 肥P2O5（B）、K 肥K2O（C） 为自变量，小区番茄椒产量（Y） 为响应面值，制定3 因素3 水平响应面法试验设计方案[3]。在试验设计方案中，因素水平编码表见表1。

表1 因素水平编码表

1.4 测定方法

产量的计算方法是在番茄椒进行采摘时，对每小区所采摘的果实分别进行重量测定、重量统计以及小区产量计算[4]。

1.5 模型构建与数据分析

采用design-expert10.0 软件进行响应面试验设计与数据分析[5]。

2 结果与分析

开展了响应面法优化试验，并对实验数据进行了分析。

2.1 优化试验方案

响应面试验设计组合及结果，见表2。

表2 响应面试验设计组合及结果

2.2 回归模型构建与方差分析

以纯量N 肥N（A），P 肥P2O5（B）、K 肥K2O（C） 为响应面试验设计基本参数，试验设计因素，建立响应面二次回归模型，研究试验设计因素对小区番茄椒产量（Y） 的影响。不同组合下的小区番茄椒产量已在表2 中显示，表3 为回归系数显著性检验与方差分析结果，表4 为回归方程的方差分析结果。回归方程为

表3 回归系数显著性检验与方差分析结果

表4 回归方程的方差分析结果

偏回归系数显著性检验中一次项的F 值大小，可以用于判断3 个试验因素对小区番茄椒产量的影响程度[6]。结合表3 可知，3 个试验因素对小区番茄椒产量的影响由大到小依次为：N 肥（A） ＞P 肥（B） ＞K 肥（C）。

从一次项情况来看，3 个试验因素的一次项均与Y呈正相关，对Y的影响呈现出极显著水平（p＜0.01）。

从交互项情况来看，A与B的交互项、B与C的交互项与Y呈正相关，A与C的交互项与Y呈负相关；其中，A与B的交互项对Y 的影响呈现出显著水平（p＜0.05），A与C的交互项、B与C的交互项对Y的影响不显著。

从二次项情况来看，3 个试验因素的二次项均与Y呈正相关，对Y的影响均不显著水平。

方差分析中失拟项的F值，可以用于判断试验模型的拟合程度[7]。结合表4 中可以知道，失拟项的p＞0.05，说明所建立的试验模型具有较好的拟合程度。试验模型的p＜0.000 1，说明试验模型具有高度显著性，即试验模型可以较为准确地预测试验组合结果。

交互项响应面3D 曲线的曲张程度，可以用于判断交互项对响应面值的影响显著性[8]。在本次响应面试验设计中3 个试验因素交互作用的所有等高线分布与3D 曲线图中，N 肥（A） 与P 肥（B） 的响应面3D 曲线最为曲张，说明A×B的交互影响作用，相对于其它交互项而言，对小区番茄椒产量（Y） 的影响最为显著，这也与表4 中回归模型偏回归系数显著性检验结果一致。N 肥与P 肥交互作用的响应面3D 曲线与等高线分布图，见图1。

图1 N 肥与P 肥交互作用的响应面3D 曲线与等高线分布图

2.3 最佳施肥组合方案选择

利用design-expert 10.0 软件进行极值分析，确定获得最高小区番茄椒产量的氮磷钾施肥配方，每亩施用N 肥20 kg、P 肥6 kg、K 肥23 kg，此时小区番茄椒产量能够取得理论上的最大值43.64 kg，折合成每亩为2 910.79 kg。

2.4 最佳氮磷钾施肥配方验证试验

为进一步验证该施肥条件对番茄椒产量影响的效果，于2022 年10 月选取面积10 m2的3 个小区，用换算后的最佳每亩氮磷钾施肥配方：N 肥20 kg、P 肥6 kg、K 肥23 kg，进行验证试验，3 个小区的番茄椒产量平均值为43.15 kg，折合成每亩为2 878.11 kg。小区理论上的番茄椒平均产量最大值为43.64 kg，折合成每亩为2 910.79 kg，实际产量与理论产量的相对误差为1.12%，在试验误差允许范围之内，说明所建立的响应面回归模型较为可靠，所选择的最佳氮磷钾施肥配方较为准确。

2.5 最佳氮磷钾施肥配方与对照组产量对比分析

经测定，3 个10 m2不施肥试验对照组小区番茄椒产量平均值为30.14 kg，折合成每亩产量为2 010.34 kg。由最佳氮磷钾施肥配方验证试验的结果可得出，最佳氮磷钾施肥配方下，相同小区面积的番茄椒产量平均值为43.15 kg，折合成每亩产量为2 878.11 kg，与对照组相比产量提高了43.16%。这充分说明了采用最佳氮磷钾施肥配方，可以显著地提高番茄椒的产量。

3 结论

本研究采用响应面试验设计方法，构建了小区番茄椒产量与N 肥、P 肥、K 肥3 个试验因素之间的数学回归模型，同时判断出3 个试验因素对小区番茄椒产量的影响依次为，N 肥＞P 肥＞K 肥。

利用design-expert 软件包的极值分析工具对回归方程进行分析，得出获得该小区番茄椒产量的最佳氮磷钾施肥配方为，每亩施用N 肥20 kg、P 肥6 kg、K 肥23 kg。在此条件下，得到小区番茄椒每亩实际产量为2 878.11 kg。与试验对照组相比，最佳氮磷钾施肥配方下的番茄椒产量提高了43.16%，这充分说明了采用最佳氮磷钾施肥配方，可以显著地提高番茄椒的产量。