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1、肥料效应田间试验 与配方制定 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 白由路 2014.10.28 北京 提 纲 一、引言 二、肥效试验的计设与实施 三、“3414”试验的设计特点 四、“3414”试验的结果分析 五、施肥配方的制定 一、引言 测土配方施肥来源于“测土施肥”和“配 方施肥”。测土施肥是根据土壤中不同的养 分含量和作物吸收量来确定施肥量的一种 方法。配方施肥是在土壤养分测定的基础 上，根据大量的田间试验，获得肥料效应 函数等配方方法。所以，配方施肥和测土 施肥都是一个目的，只是侧重面有所差异 ，这里我们概括称为测土配方施肥。 测土配方施肥是：根据肥料田间试 验、土壤测试结果、作物
2、需肥规律、土 壤供肥特点和农业生产要求，在合理施 用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾、 中量元素、微量元素等肥料数量与配比 及其适时、适法、施用的施肥方法。在 其测土、配方、配肥、供肥和施肥指导 的五个关键环节中，肥料效应的田间试 验是验证和标定每个环节必备的过程。 （一）研究肥料效应的基本方法 我国每年肥料的施用量约为5911万吨，这些养分发挥 了什么样的作用，必须通过田间试验的方法来确定。 （二）田间试验是建立作物施肥指标体 系不可缺少的环节。 土壤速效养分的不确定性 目前还没有一种化学的方法可以完 全准确的区分土壤的速效养分和迟效养 分，这给测土施肥工作带来了很大的难 度，这样就要求：不同
3、的测定方法必须 有一个相应的评价指标和施肥推荐指标 ；这就需要有大量的田间试验。 在目前常用施肥模型中，无论是目标产量法，还是养 分指标法，都需要通过田间试验来确定模型中的参数。 土壤养分丰缺指标主要依据来划定。（.田 间试验、.土壤测试结果、专家经验 （三）是验证测土配方施肥效果的最直观方 法。 通过测土配方施肥后，或施用了配方肥 以后，作物的实际增产增收的效果必须通过 田间试验的方法获得。 （四）研究与推广的必须中间环节 通过田间试验一方面可以验证测 土配方施肥的实际作用，另一方面可 以起到一种示范作用，使测土配方施 肥工作更加容易进行。 二、田间试验设计与实施 （一）肥料效应试验的计设
4、单因子回归设计 多因子回归设计 单因子随机区组设计 多因子随机区组设计 对比试验 （二）肥料效应田间试验的实施 （一）实验地的选择 1. 有代表性，充分代表当地的生产水平，必要 时，可选择高、中、低肥力全部实施。 2. 试验地的土壤肥力要均匀。 3. 试验地的地势要平坦。 4. 位置要适当 5. 有足够的面积和适合的形状 （二）编制计划书 计划书编制的主要内容包括：区组排列、小 区面积与形状、小区排列、 品种选定、 播种密 度、 基追肥比例、每个小区实际用肥量、 计划 栽培管理措施等。 计划书是田间试验的重要记录档案，所以 计划书必须保留副本。 1. 区组排列 肥力高肥力低 2. 小区面积与形
5、状 小区面积的大小根据作物的种类不同有所 变化，一般密植作物小区面积可小一些，而稀 植作物小区面积要大一些。但最小面积不宜小 于20平方米，也不宜大于667平方米。小区形 状以2-5:1为宜。 一般在小区布置时，长轴方向与区组方向 一致，区组方向与地力变化或自然条件变化方 向一致。 3. 小区排列 一般采用随机排列的方法，当条件特 别时，也可采用顺序排列。 4. 品种选定 5. 播种密度 6. 基追肥比例 7. 每个小区实际用肥量 8. 计划栽培管理措施 （三）实验地的准备 计划书编制好后，要严格按照计划书的设 计准备实验地，注意如果在实际操作中有改变 时，要在计划书中注明，注意在实验地准备时
6、 ，要根据实际情况设计灌溉方式，一般情况下 ，在灌溉时，特别是需要有排水的情况下，要 先低肥水平、后高肥水平。 （四）栽培管理 在肥料田间试验中，在栽培管理上 ，小区间除肥料用量不同外，其它栽培 管理措施要完全一致。管理措施要与当 地相一致。 （五）观察记录 在田间试验过程中还要对田间的情况进行观察 记载，记载的主要项目有： 1. 气候条件 2. 土地情况 3. 农事操作 4. 生长动态 5. 收获考种 试验误差主要来源有哪些？ （1）试验地土壤的差异 （2）试验材料及田间操作差异 （3）偶然性原因 （4）试验地的选择的差异 （5）试验小区的面积 （6）试验小区的形状 由于多种因素的影响，试验
7、误差是不可避免的，试验误 差一般用方差、标准差、标准误等表示，注意，误差不 是观察值与平均值之间的差异。 肥效田间试验的基本要求： 正确性。正确性包含两个方面的意义，即试验的准确性和精 确性。准确性是指在试验中每个试验小区的产量或其它所要 研究的指标的值要接近真实。精确性是指试验的误差要尽可 能的小，使处理间的差异才能进行精确比较。 典型性。典型性又可称为代表性，试验地的自然条件（如气 候条件、土壤类型、地势、土壤肥力、土壤利用类型）和农 业条件（耕作制度、施肥水平等）对当地要有代表性。 重复性。试验结果要有重演性，也就是重复性。就是在相类 似的条件下，重复相同试验，应该得到与原来试验相类似的
8、 结果。 三、“3414”试验的设计与特点 农业部“测土配方施肥技术规范”(试行) 推荐的田间试验方案为“3414”试验，该试 验方案吸收了回归最优设计处理少、效率 高的优点，是目前国内外应用较为广泛的 肥料效应田间试验方案。 （一）3414试验的设计 3个因素：N、P、K 4个水平： 处处理水平0123 养分用量0最佳用量0.5最佳用量 （当地推荐施肥量） 最佳用量1.5 14个处理 如果需要为了估算有机肥作用，可以对“3414”试验方案进 行调整，调整方法通常是增加一个“N0P0K0+OM”处理 3414试验的处理设置 （二）“3414”试验的特点 1. 处理数量少 64 14 2. 灵活
9、性强 3. 获得的信息量大 （三）因素2水平设置 在该试验方案中，2水平的设置是 试验成败的关键，2水平的设置可根据 以下几方面： 1. 当地推荐施肥量 2. 通过土壤测试所推荐的施肥量 3. 需在验证的施肥量 四、“3414”试验的结果分析 （一）统计分析的内容 “3414”试验结果资料的统计分析主要内容包括: 1.回归分析 回归分析主要是通过建立产量与施肥量之间的二次回归 方程，寻找某个养分的最佳施肥量； 2.方差分析 方差分析是通过F检验与多重比较，比较各个处理的的直 观效果； 3.施肥参数计算 施肥参数计算主要包括肥料利用率、土壤贡献率、作物养 分需要量、土壤养分丰缺指标、有机肥贡献率
10、等施肥参数的 计算，目的是为了获取构建区域性作物施肥专家施肥系统需 要的有关参数。 根据需要，可运用其中的一种或多种方法对试验数据进 行分析。 这里指出： 田间试验是获得施肥参数的重 要途径，但不是唯一的途径，通过 当地施肥情况的调查，如作物产量 及作物施肥次数、施肥品种、数量 、价格等；土壤测试：开展测试或 土壤普查；专家经验（网络）、土 壤监测资料等 考虑到试验 数据统计 分析计算工作 量大，需要用到一些稍难理解的统计 学 知识，基层农 技人员不便掌握，一般可 采用现成的计算机软件来完成。如可用 Excel、DPS、SAS、SSPS等统计软 件来 完成。也可以从全国农技推广服务中心 的网站
11、上下载： ( 1. 回归分析 回归分析的主要目的是建立产量与施肥量之间的 二次回归方程，然后通过方程确定最大施肥量与最佳 施肥量，根据施肥量预测产量。运用3414完全实施方 案的14个处理，可以建立N、P、K三个因素与产量的 全模型效应方程(三元二次方程)，部分实施方案(或 选择完全实施方案的部分处理)可建立某一个或某二 个因素与产量的效应方程(一元二次或二元二次方程) 。选择那些试验处理建立回归方程在试验方案设计一 节中有详细描述。 如果试验有重复，为简化计算过程，作物产量通常取 各重复的平均数，而不是每个重复建立一个回归方程 。 (1) 产量与施肥量的多元回归方程建立 将方程的二次项(平方
12、项或者交互项，如N2就是用 原始数据中的NN，NP项就是原始数据中NP，其他 项类推)作为一个单独的因素来考虑，就可将多元多次 回归方程的建立转化为多元线形回归方程建立。 回归方程建立的五大“通用”公式 (b)AXX (矩阵X为矩阵X的转置矩阵) (c)BXY (d)CA-1 (A-1为矩阵A的逆矩阵) (e)bCB (矩阵b就是回归方程的系数矩阵 ,b0,b1,b2,b3,bk) 3414试验结果举例 3414试验结果整理 X= Y= b= 基础产量 （2）回归分析结果的应用 利用建立的二次回归方程，通过求导方法，可以 计算出最高产量或最佳效益施肥量。 假设，建立的回归方程为： Y = +
13、554.1791 + 28.9391 X1 + 22.6086 X2 + 9.2110 X3 - 0.6039 X12 0.9590 X22 0.1421 X32 - 0.4107 X1X2 0.1068 X1X3 0.1929 X2X3 产量对各因素的偏导应该为： D(Y/X1) = 28.9391 - 2 0.6039 X1 0.4107 X2 0.1068 X3 D(Y/X2) = 22.6086 - 2 0.9590 X2 0.4107 X1 0.1929 X3 D(Y/X3) = 9.2110 2 0.4121 X3 0.1068 X1 0.1929 X2 如让，D(Y/X1) =
14、0, D(Y/X2) = 0, D(Y/X3) = 0 那么，通过求解上面的线形方程组，可得到最高产量施肥量X1=20.2791, X2=5.3141, X3=21.1828，将X1，X2，X3的值回代入回归方程中，就可得出最大产量Ym=1005.23。 2.方差分析 3414试验如果有重复或者无重复多点试 验组合在一起，按照随机区组方差分析模型 进行“方差分析”。通过F检验与多重比较 ，可以看出各个处理的的直观效果。 (1) F检验 F检验不显著，说明处理间没有差异 ，不必进行多重比较； F检验显著，表示处理间有差异，但 是不代表每两个处理间是否有差异。 一般试验主要采用差异比较法来确 定试
15、验因素的效应，要保证试验的 可比性，试验方案设计要遵循单一 差异的原则，即除了要比较研究的 因素外，其它因素相对一致，以排 除非试验因素的干扰。 （二）如何采用3414田间试验结果计算相对产量？ 氮：相对产量=（N0P2K2处理产量/N2P2K2处理产量）*100% 磷：相对产量=（N2P0K2处理产量/N2P2K2处理产量）*100% 钾：相对产量=（N2P2K0处理产量/N2P2K2处理产量）*100% 五、肥效验证试验 1习惯施肥处理2配方施肥处理 3不施肥处理（对照） 三个处理：习惯施肥、配方施肥、无肥 面积：习惯施肥和配方施肥不小于200m2、 无肥区不小于30m2 五、施肥配方的制定 （一）施肥配方制定的原则 1、根据气候情况 2、根据作物情况：油菜对硼更敏感。 3、根据土壤情况：养分、质地等不 同肥料在不同的土壤上有效性不同，一般在酸性或微酸性土 壤上的有效性高，但钼肥就相反。 4、根据肥料的情况： 如P作追肥时，首先选择有效性高的磷肥，如过磷酸钙 、磷酸铵、 磷矿粉、 钙镁磷肥。如碳铵 5、根据施肥方式 （二）施肥配方制定的步骤 1、确定肥料的养分比例 2、确定肥料的种类：不是养分含量越高越好 。
