一种提高茶叶产量的复合肥及其配制方法

1.一种提高茶叶产量的复合肥的配制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，通过四因子即1/2实施二次回归通用旋转组合设计田间试验，建立有机肥及氮、磷、钾肥4因子与茶叶产量的回归效应模型；
步骤二，分析有机肥及氮、磷、钾肥4因子及各自交互作用对茶叶产量的影响，得出：
各因素对茶叶产量影响顺序为氮肥>钾肥>有机肥>磷肥；有机肥与氮、磷、钾存在协同作用，而氮和磷、氮和钾、磷和钾之间都存在一个值域，即氮、磷、钾施用量分别为15.97 kg/667m2、14.47 kg/667m2、11.96 kg/667m2，在这个值域内，三者之间表现为协同作用，超过这个值域则都表现为拮抗作用；
步骤三，配制复合肥；
所述的4因子与茶叶产量之间的回归效应模型为：
2
Y=61.79578+1.19776X1+3.79903X2+1.18149X3+1.21779X4+0.55715X1 -1.59035
2 2 2
X2 -0.66063X3 -1.55433X4 -0.37036X1X2+0.40278X1X3-0.29166X1X4
X1、X2、X3、X4分别为根据“龙井43”实际产量结果得到有机肥、N、P、K肥的施用量；Y为茶叶产量；
显著性检验得FLf=3.17196F0.05(14，5) =4.64，所述回归
2
模型达到显著水平，p= 0.0002，复相关系数R=0.968，说明该模型拟合性较好，4因子对茶叶产量有显著影响；回归模型中常数项与空白产量非常接近，说明模型模拟与实际产量非常吻合；
所述的茶叶为“龙井43”。

一种提高茶叶产量的复合肥及其配制方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于植物栽培领域，具体涉及茶树的施肥技术。\n背景技术\n[0002] 茶叶是世界三大无酒精饮料之一，也是中国重要的经济作物。随着人民生活水平的提高，茶叶产量和品质的问题逐渐受到重视。氮、磷、钾是茶树生长发育所必需的三大营养元素，对茶叶的产量和品质有重要影响，合理配施N、P、K肥是茶叶优质高产的关键。茶园管理中由于偏施氮肥，不施或少施有机肥等，引起土壤肥力退化、环境污染，间接影响茶叶产量和品质。大量研究表明，有机与无机肥配施不仅可提高作物产量和品质，还有利于减缓单一施用化肥对生态环境的影响。因此，研究茶叶的需肥规律并建立施肥模型是实现茶叶高产优质生产可持续发展的根本途径。\n[0003] 现有技术中，有关有机肥及氮、磷、钾肥对茶叶生长发育的影响已有较多报道，但大部分都是研究这4个因子中某一单因子或两因子对茶叶的影响，未能充分分析和运用这\n4个因子与茶叶产量的关系模型，肥料的配方有待改进，从而进一步提高茶叶产量。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种提高茶叶产量的复合肥及其配制方法，以进一步提高茶叶产量。\n[0005] 为了解决以上技术问题，本发明通过设置有机肥及氮、磷、钾肥4个因子的田间试验，分析施肥量与产量间的关系及肥料间的交互作用，建立施肥量与产量间关系的数学模型，从而优化复合肥配方，具本技术方案如下：\n[0006] 一种提高茶叶产量的复合肥的配制方法，其特征在于包括以下步骤：\n[0007] 步骤一，通过四因子即1/2实施二次回归通用旋转组合设计田间试验，建立有机肥及氮、磷、钾肥4因子与茶叶产量的回归效应模型；\n[0008] 步骤二，分析有机肥及氮、磷、钾肥4因子及各自交互作用对茶叶产量的影响，得出：各因素对茶叶产量影响顺序为氮肥>钾肥>有机肥>磷肥；有机肥与氮、磷、钾存在协\n2\n同作用，而氮和磷、氮和钾、磷和钾之间都存在一个值域，即施用量分别为15.97kg/667m、\n2 2\n14.47kg/667m、11.96kg/667m，在这个值域内，三者之间表现为协同作用，超过这个值域则都表现为拮抗作用；\n[0009] 步骤三，配制复合肥。\n[0010] 所述的4因子与茶叶产量之间的回归效应模型为:\n[0011] Y=61.79578+1.19776X1+3.79903X2+1.18149X3+1.21779X4+0.55715X12-1.59035X22\n2 2\n-0.66063X3-1.55433X4-0.37036X1X2+0.40278X1X3-0.29166X1X4\n[0012] X1、X2、X3、X4分别为根据“龙井43”实际产量结果得到有机肥、N、P、K肥的施用量；\nY为茶叶产量；\n[0013] 显著性检验得FLf=3.17196F0.05(14，5)=4.64，所述回\n2\n归模型达到显著水平，p=0.0002，复相关系数R=0.968，说明该模型拟合性较好，4因子对茶叶产量有显著影响；回归模型中常数项与空白产量非常接近，说明模型模拟与实际产量非常吻合。\n[0014] 利用所述的一种提高茶叶产量的复合肥的配制方法配制的复合肥，其特征在于所\n2 2\n述复合肥的配分方为：有机肥799.40～928.10kg/667m，纯氮肥15.30～16.92kg/667m，\n2 2\n纯磷肥15.00～17.14kg/667m，纯钾肥11.38～13.58kg/667m。\n[0015] 本发明具有有益效果。本发明通过分析四因素对茶叶产量影响，得主次顺序为氮肥、钾肥、有机肥和磷肥，且均表现为正效应；通过边际产量效应分析得出，氮、磷、钾肥施用\n2 2 2\n量分别为15.97kg/667m、14.47kg/667m 和11.96kg/667m 时可达最高产量。通过两因素\n2\n互作效应分析得出：当氮、磷、钾肥固定水平时，有机肥施用量在0～1000kg/667m 范围内，增加有机肥可以提高茶叶产量；而氮磷、氮钾、磷钾肥之间都存在一个值域，即施用量分别\n2 2 2\n为15.97kg/667m、14.47kg/667m、11.96kg/667m，在这个值域内，三者之间表现为协同作用，超过这个值域则都表现为拮抗作用。通过频数分析和寻优得出，当醋糟有机肥施肥量为\n2 2\n99.40～928.10kg/667m，纯N施肥量为15.30～16.92kg/667m，纯P2O5施肥量为15.00～\n2 2\n17.14kg/667m，纯K2O肥施肥量为11.38～13.58kg/667m，茶叶产量有95%的概率高于\n2\n65kg/667m，进一步提高了茶叶产量。\n附图说明\n[0016] 图1为本发明茶叶各单因素效应和边际产量效应图；\n[0017] 图2为本发明两因素交互效应曲面图；其中图2a、图2b、图2c分别为有机肥与氮、磷、钾肥之间的交互效应曲面；\n[0018] 图2d、图2e、图2f为氮磷、氮钾、钾肥之间的交互效应曲面；\n[0019] 图2d、图2e和图2f中，氮肥和磷肥、氮肥和钾肥、磷肥和钾肥响应曲面极值点分别为（1.1944，0.8942）、（1.1944，0.3917）和（0.8942，0.3917）。\n具体实施方式\n[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。\n[0021] 1材料与方法\n[0022] 1.1试验时间、地点\n[0023] 研究田间试验于2012年9月-2013年9月在江苏省镇江市丹阳“吟春碧芽”茶场进行。土壤质地为壤土，pH值4.53，有机质10.30g/kg，全氮1.28g/kg，碱解氮72.6mg/kg，速效磷4.6mg/kg，速效钾41.5mg/kg。\n[0024] 1.2试验材料\n[0025] 茶树品种为“龙井43”，五年生。其中化肥采用含N46%的尿素、含P2O5 12%的过磷酸钙、含K2O50%的硫酸钾，以上都是分析纯。有机肥为镇江恒欣肥料科技有限公司提供的醋\n3\n糟有机肥，pH值5.8，EC值1.78ms/cm，容重0.25g/cm，全氮2.38%，全磷0.31%，全钾1.12%。\n[0026] 施肥方式：全部有机肥、磷、钾肥及70%的氮肥于2012年11月底沿茶行滴水线开深20cm左右，并结合灌溉的方式施用。次年二月初追施30%氮肥，作为春茶的催芽肥，其它管理措施一致。\n[0027] 1.3试验设计\n[0028] 试验采用四因子五水平二次回归通用旋转组合设计（1/2实施），设置有机肥、氮、磷、钾4个因素，每个因素各设5个水平。总共20个处理，两个重复，小区面积为4.5m×6m。\n茶样均是取一芽两叶，采回后杀青、烘干，茶叶产量按春夏秋三季鲜茶平均产量计。各因素的编码和具体施肥方案见表1及表2。\n[0029] 表1 试验施肥水平及编码\n[0030] \n[0031] 表2 二次回归旋转组合设计方案\n[0032] \n[0033] 1.4数据处理与分析\n[0034] 试验数据采用SPSS、DPS及Matlab软件进行统计分析与制图。\n[0035] 2结果与分析\n[0036] 2.1产量与肥料效应模型的建立与检验\n[0037] 根据各处理的实际产量结果如表2所示，得到有机肥、N、P、K肥的施用量即X1、X2、X3、X4与茶叶产量Y之间的回归模型：\n[0038] Y=61.79578+1.19776X1+3.79903X2+1.18149X3+1.21779X4+0.55715X12-1.59035X22\n2 2\n-0.66063X3-1.55433X4-0.37036X1X2+0.40278X1X3-0.29166X1X4……………(1)[0039] 对式（1）进行显著性检验：FLf=3.17196F0.05(14，\n2\n5)=4.64，所建方程达到显著水平p=0.0002，复相关系数R=0.968，说明该模型拟合性较好，试验所选四因子对茶叶产量有显著影响。另外方程中常数项与空白产量非常接近，说明模型模拟与实际产量非常吻合，该模型可用于预测“龙井43”在生产上的高产及筛选优化栽培方案。\n[0040] 2.2主因素效应分析\n[0041] 由于设计中各因素均经无量纲线性编码处理，且各一次项系数之间，一次项系数与交互性、平方项的系数间均不相关，因此，可以由回归系数绝对值的大小来直接比较各因素一次项对茶叶产量的影响。从公式（1）可以看出，X2>X4>X1>X3，且有机肥及N、P、K肥均为正效应，由此可知N肥和K肥是影响茶叶产量的主要因素，其次是有机肥和P肥。\n[0042] 2.3单因素效应及边际产量效应分析\n[0043] 对回归方程（1）进行降维处理，其它因子固定在零水平，以四因素不同水平作单因素效应，作图1-a。从图1-a可以看出，氮、磷、钾肥因素都呈先升后降的抛物线趋势，其中当\n2 2\n氮、磷、钾肥分别为1.19、0.89、0.39水平，即施用量分别为15.97kg/667m、14.47kg/667m\n2\n和11.96kg/667m 时，所取得的茶叶产量最大，但超过该施用量范围时均会使茶叶减产，所以茶叶施肥时应注意不仅施氮不可过量，施磷和钾也不可过量，否则均将会减产。而有机肥呈上升趋势，这可能是由于施肥量的上限不够大，尚未达到茶叶产量的拐点。\n[0044] 边际产量如图1-b所示，边际产量增加一个单位的肥料投入所带来的产量的增加量，斜率反映单位施肥量对产量影响程度。由图1-b可见，只有有机肥的斜率向上且变化最平缓，说明随着有机肥增加边际产量也增加，而氮磷钾肥则都是施肥量越高边际产量越低，其中氮的边际产量变化最快，其次是钾肥和磷肥。当曲线与x轴相交时，即边际产量为0，此\n2 2 2\n时产量最高，分别为64.01kg/667m、63.92kg/667m、62.16kg/667m，再增加肥料施用量则茶叶产量开始下降，这符合米采利希（E.Mitscherlich）提出的肥料效应报酬递减定律。\n[0045] 2.4两因素交互效应分析\n[0046] 与单一的肥料处理相比，肥料多因素处理并非仅仅表现出简单的加和作用，同时还存在协同作用和拮抗作用。图2为田间试验中有机肥、氮、磷、钾肥间的两因素交互效应的曲面图。\n[0047] 2.4.1有机肥与氮、磷、钾肥交互效应分析\n[0048] 图2a-图2c分别为有机肥与氮、磷、钾肥之间的交互效应曲面。根据多元函数极值理论，计算出响应曲面中茶叶产量达最高值时各因素水平。图2a中，有机肥与氮肥响应曲面极值点为（-0.6527，1.2704），氮肥固定水平下，随着有机肥增加，产量增加；有机肥固定水平时，随着氮肥增加，产量先增加后下降。图2b、图2c中，曲面变化趋势与上述一致，有机肥与磷肥、有机肥与钾肥响应曲面极值点分别为（-1.2594，0.5103）、（-0.9491，0.4808）。\n说明适量的氮、磷、钾肥下，增施有机肥有助于增产，一定程度的增施氮、磷、钾肥也有助于增产，但氮、磷、钾肥施用过量后，茶叶产量不再增加反而减少。\n[0049] 2.4.2氮、磷、钾肥之间交互效应分析\n[0050] 图2d-图2f为氮、磷、钾肥之间的交互效应曲面。其中，图2d氮肥和磷肥响应曲面的极值点为（1.1944，0.8942），根据此极值，响应曲面被分为4个区，即：在氮肥<1.1944、磷肥<0.894施肥水平的区域内，无论是增加氮肥用量还是磷肥用量，产量都会增加，表现为协同作用；在氮肥>1.1944、磷肥<小于0.8942施肥水平区域内，磷肥固定，产量随着施用氮肥用量的增加而降低，而氮肥固定，产量则随着磷肥用量的增加而增加；在氮肥<1.1944、磷肥>0.8942施肥水平区域内，固定磷产量随着氮肥用量的增加而增加，固定氮则随着磷肥用量的增加而降低；在氮肥>1.1944、磷肥>0.894的区域内，产量随着任意一个肥料用量的增加而降低，此时表现为拮抗作用。\n[0051] 图2e、图2f中，氮肥和钾肥、磷肥和钾肥响应曲面极值点分别为（1.1944，\n0.3917）、（0.8942，0.3917），其产量随因素变化趋势与上述一致。表明，NP，NK，PK在适量的范围内存在着明显的协同促进作用，但是过量时则表现出拮抗作用。因此，N、P、K肥的合理配施能够有效发挥三者的协同促进作用。\n[0052] 2.5模型的优化设计\n[0053] 对所建立的有机肥、氮、磷、钾与产量的数学模型进行优化。在-1.682～1.682水平范围内，用求最大值的方法来优化模型，采用Lingo软件求得，当机肥、氮、磷、钾肥\n2 2\n分别为1.682、0.999、1.407、0.234水平，即施肥量分别为1000kg/667m、15.00kg/667m、\n2 2 2\n17.04kg/667m、11.17kg/667m 时，茶叶产量达到最高，达68.37kg/667m。\n[0054] 然而由于模型的最大值仅仅是个理论值，在生产实际中出现的概率非常低，因此\n2\n采用频次分析来优化模型。试验中产量大于65kg/667m 的方案有31个方案，其频次分布\n2\n见表3。从中可以看出，茶叶产量大于65kg/667m 的有机肥、氮肥、磷肥水平均分布在1～\n1.682水平，钾肥分别在0～1水平。\n[0055] 表3产量大于65kg/667m2的31个方案中各变量取值的频率分布\n[0056] \n[0057] \n \n[0058] 注：X1，X2，X3，X4分别表示31个方案中有机肥、氮、磷、钾因子在各水平上方案个数。\n[0059] 计算试验中产量大于65kg/667m2的31个方案中各个因子的加权均数及标准误，并进行参数的区间估计，结果列于表4。从表4可以看出，当有机肥施肥量为\n2 2\n799.40～928.10kg/667m，氮肥施肥量为15.30～16.92kg/667m，磷肥施肥量为15.00～\n2 2 2\n17.14kg/667m，钾肥施肥量为11.38～13.58kg/667m，每667m 茶叶产量有95%的概率高于65kg。\n[0060] 表4施肥优化方案\n[0061] \n[0062] 在本试验条件下，四因素对茶叶产量影响的主次顺序为氮肥、钾肥、有机肥和磷\n2\n肥，且均表现为正效应。边际产量效应分析得出，氮、磷、钾肥施用量分别为15.97kg/667m、\n2 2\n14.47kg/667m 和11.96kg/667m 时可达最高产量；\n[0063] 两因素互作效应分析表明，当氮、磷、钾肥固定水平时，有机肥施用量在0～\n2\n1000kg/667m 范围内，增加有机肥可以提高茶叶产量；而氮磷、氮钾、磷钾肥之间都存在一\n2 2 2\n个值域，即施用量分别为15.97kg/667m、14.47kg/667m、11.96kg/667m，在这个值域内，三者之间表现为协同作用，超过这个值域则都表现为拮抗作用；\n[0064] 通过频数分析和寻优得出，当醋糟有机肥施肥量为99.40～928.10kg/667m2，纯N\n2 2\n施肥量为15.30～16.92kg/667m，纯P2O5施肥量为15.00～17.14kg/667m，纯K2O肥施肥\n2 2\n量为11.38～13.58kg/667m，茶叶产量有95%的概率高于65kg/667m。