測土配方施肥肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)設(shè)計實(shí)施與結(jié)果分析應(yīng)用.ppt

1、測土配方施肥肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)設(shè)計、實(shí)施 與結(jié)果分析應(yīng)用,金沂蒙農(nóng)化中心,一、試驗(yàn)?zāi)康?肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)是測土配方施肥的基礎(chǔ)，因?yàn)槠浼仁谦@得各種作物最佳施肥量、施肥比例、施肥時期、施肥方法的首要途徑，也是篩選土壤養(yǎng)分測試方法、建立測土配方施肥指標(biāo)體系的基本環(huán)節(jié)。,通過田間試驗(yàn)，掌握不同作物優(yōu)化施肥數(shù)量，基、追肥分配比例，肥料品種、施肥時期和施肥方法；摸清土壤養(yǎng)分校正系數(shù)、土壤供肥能力、不同作物養(yǎng)分吸收量和肥料利用率等基本參數(shù)；構(gòu)建作物施肥模型，為施肥分區(qū)和肥料配方提供依據(jù)。,二、試驗(yàn)方案設(shè)計,肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)方案設(shè)計，取決于研究目的。2005年農(nóng)業(yè)部下發(fā)的“測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（試行）”推薦采用

2、“3414”方案設(shè)計。,“3414”設(shè)計方案是3因素、4水平、14個處理優(yōu)化的不完全實(shí)施的正交試驗(yàn)，該方案吸收了回歸最優(yōu)設(shè)計處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)（完全實(shí)施時44464個處理），是目前國內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)方案，已在全國試用了10年，九十年代在“國際平衡施肥項(xiàng)目”中開始應(yīng)用。在具體實(shí)施時可根據(jù)研究目的與實(shí)際條件采用“3414”完全實(shí)施方案和部分實(shí)施方案。,“3414”試驗(yàn)碼值方案表,3414試驗(yàn)設(shè)計碼值方案(完全實(shí)施),注：表中前11個處理為3411、前14個處理為3414。X為增加的因素，如增加某個中、微量元素。“2”為最接近合理用量的施肥用量。,（1）“3414”完全實(shí)施方案：

3、 “3414”完全實(shí)施方案可應(yīng)用14個處理，進(jìn)行氮、磷、鉀三元二次效應(yīng)方程的擬合。 可選用處理2、4、8及處理6，可分別求得N、P、K缺素區(qū)的相對產(chǎn)量。此外，通過處理1，可以獲得基礎(chǔ)地力產(chǎn)量，即空白區(qū)產(chǎn)量。,可分別進(jìn)行氮、磷、鉀中任意二元或一元效應(yīng)方程的擬合。例如：進(jìn)行氮、磷二元效應(yīng)方程擬合時，可選用處理2-7、11、12，可求得在以K2水平為基礎(chǔ)的氮、磷二元二次肥效應(yīng)方程；選用處理2、3、6、11可求得在P2K2水平為基礎(chǔ)的氮肥效應(yīng)方程；選用處理4、5、6、7可求得在N2K2水平為基礎(chǔ)的磷肥效應(yīng)方程；選用處理6、8、9、10可求得在N2P2水平為基礎(chǔ)的鉀肥效應(yīng)方程。,（2）“3414”的部分

4、實(shí)施方案： 要試驗(yàn)氮磷鉀某一個或兩個養(yǎng)分的效應(yīng)，或因其它原因無法實(shí)施“3414”的完全實(shí)施方案，可在“3414”方案中選擇相關(guān)處理，即“3414”的部分實(shí)施方案。這樣既保持了測土配方施肥田間實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計的完整性（便于資料匯總），又考慮到不同區(qū)域土壤養(yǎng)分的特點(diǎn)和不同試驗(yàn)?zāi)康牡木唧w要求，滿足不同層次的需要。,3414試驗(yàn)設(shè)計,進(jìn)行氮、磷二元效應(yīng)方程擬合時，可選用處理1-7、11、12，可求得在以K2水平為基礎(chǔ)的氮、磷二元二次肥效應(yīng)方程。,3414試驗(yàn)設(shè)計,選用處理2、3、6、11可求得在P2K2水平為基礎(chǔ)的氮肥效應(yīng)方程； 選用處理4-7可求得在N2K2水平為基礎(chǔ)的磷肥效應(yīng)方程； 選用處理6、8、9

5、、10可求得在N2P2水平為基礎(chǔ)的鉀肥效應(yīng)方程； 處理1建議都加進(jìn)去。,為了取得土壤養(yǎng)分供應(yīng)量、作物吸收養(yǎng)分量、土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)等參數(shù)，一般把試驗(yàn)設(shè)計為5個處理（平常所說的“典型五處理設(shè)計”）：無肥區(qū)(CK)、氮磷鉀區(qū)(NPK)、無氮區(qū)(PK)、無磷區(qū)(NK)和無鉀區(qū)(NP)。這5個處理分別是“3414”方案中的處理1、2、4、6和8。,3414試驗(yàn)設(shè)計,可選用處理2、4、8及處理6，可分別求得N、P、K的相對產(chǎn)量，以計算豐缺指標(biāo)。 通過處理1，可以獲得基礎(chǔ)地力產(chǎn)量，即空白區(qū)產(chǎn)量。,如要獲得有機(jī)肥料的效應(yīng)，可增加有機(jī)肥處理區(qū)(M)；檢驗(yàn)?zāi)撤N中(微)量元素的效應(yīng)，在NPK基礎(chǔ)上，進(jìn)行加與不加該中

6、(微)量元素處理的比較。,2、“碼值方案”到“實(shí)際方案”的計算 首先要確定因子“2”水平施肥量“X2”： X2當(dāng)?shù)氐耐ㄟ^試驗(yàn)或調(diào)查得出的最佳施肥量或相對較為合理的施肥量； 然后計算因子X的“1”水平施肥量“X1” ： X1X2*0.5)； “3”水平施肥量“X3”： X3X2*1.5（“3”水平為過量施肥水平）； “0”水平指不施肥水平，X00,“實(shí)際方案”確定后，各處理不同肥料養(yǎng)分量即確定了下來，再根據(jù)選用的肥料品種、肥料養(yǎng)分含量、試驗(yàn)小區(qū)面積的大小計算出每個小區(qū)的各種肥料的實(shí)際用量。 計算出每小區(qū)各種肥料的實(shí)際用量后，再依據(jù)作物的施肥時期與比例，確定每次施肥的肥料用量。,三、試驗(yàn)實(shí)施,（1

7、）試驗(yàn)作物品種選擇 田間試驗(yàn)所用的作物品種，一般應(yīng)選擇當(dāng)?shù)刂髟宰魑锲贩N或擬推廣的主要品種。,（2）試驗(yàn)地選擇 試驗(yàn)地應(yīng)選擇地勢平坦、整齊、肥力均勻，具有代表性的不同肥力水平的地塊。坡地應(yīng)選擇坡度平緩，肥力差異較小的田塊；試驗(yàn)地應(yīng)避開靠近村邊、道路、堆肥場所等特殊地塊。,（3）試驗(yàn)小區(qū) 小區(qū)面積：大田作物和露地蔬菜作物小區(qū)面積一般為2050m2，密植作物可小些，中耕作物可大些；小區(qū)寬度，密植作物不小于3m，中耕作物不小于4m。多年生果樹類選擇土壤肥力差異小的地塊和樹齡相同、株形和產(chǎn)量相對一致的單株成年果樹進(jìn)行試驗(yàn)，每個處理不少于4株（實(shí)際劃區(qū)時碰上特殊株可以跳過錯開）。,小區(qū)要求單灌單排，避免串

8、灌串排，外圍要設(shè)置保護(hù)行。小區(qū)與小區(qū)之間必須采取隔離措施保證肥水不相互滲透。 小區(qū)除施肥措施外，實(shí)施的其他各項(xiàng)管理措施應(yīng)一致，且符合生產(chǎn)要求，并盡量由相同的人在同一天內(nèi)完成。,（4）試驗(yàn)重復(fù) “3414”完全實(shí)施方案，由于試驗(yàn)處理較多，如果試驗(yàn)地塊面積較大，可以設(shè)3次重復(fù)；如果試驗(yàn)地塊面積較小，可以不做重復(fù)，其試驗(yàn)誤差通過多點(diǎn)試驗(yàn)加以消除（“多點(diǎn)重復(fù)”）。 “3414”部分實(shí)施方案”，為保證試驗(yàn)精度建議設(shè)置3次重復(fù)。 (個人觀點(diǎn)僅供參考，作不作重復(fù)，用多少次重復(fù)，以方案下達(dá)為準(zhǔn)。),（5）小區(qū)排列 無重復(fù)時，采用完全隨機(jī)排列；有重復(fù)時，采用隨機(jī)區(qū)組排列。隨機(jī)方法可以采用“抓簽”、“隨機(jī)數(shù)字表”

9、或用計算器(機(jī))產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字等。 區(qū)組內(nèi)土壤肥力、地形等條件應(yīng)相對一致，區(qū)組間允許有差異。,（6）試驗(yàn)田間觀察、記載與收獲 試驗(yàn)實(shí)施期間，選擇關(guān)鍵生育期觀察、記載各處理作物重要生長、生育指標(biāo)，記錄其它相關(guān)信息。詳見相關(guān)表格。 收獲時要求每個小區(qū)單打、單收、單計產(chǎn)，并對不同處理進(jìn)行考種。,（7）樣品采集與分析測試 試驗(yàn)前，及時采集試驗(yàn)田塊的混合土樣，進(jìn)行分析測試。 作物成熟后，采集處理2、4、6、8的植株樣品進(jìn)行分析測試，收獲后采處理6的混合土樣進(jìn)行分析測試。,（8）試驗(yàn)資料整理 試驗(yàn)結(jié)束后，及時整理試驗(yàn)資料，認(rèn)真填寫測土配方施肥技術(shù)規(guī)范附件1“田間試驗(yàn)結(jié)果匯總表”，建立試驗(yàn)檔案，同時將整理后的

10、資料上報有關(guān)部門。,（9）關(guān)于試驗(yàn)的一些其它要求 試驗(yàn)方案中“2”水平設(shè)計，為便于數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計，可以以全區(qū)為單位同一種作物設(shè)定1組或2、3組，不宜太多，以方便試驗(yàn)數(shù)據(jù)合并統(tǒng)計。 區(qū)域內(nèi)，每種作物一般需要設(shè)置分布于不同土壤肥力水平上10個左右的試驗(yàn)。 為消除年景差異，試驗(yàn)一般需要做3年以上 試驗(yàn)地每一個生產(chǎn)周期都要更換。,四、試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計分析與利用,“3414”試驗(yàn)結(jié)果資料的統(tǒng)計分析主要內(nèi)容包括回歸分析、方差分析、施肥參數(shù)計算等。 回歸分析主要是通過建立產(chǎn)量與施肥量之間的二次回歸方程，尋找某個養(yǎng)分的最佳施肥量； “方差分析”是通過F檢驗(yàn)與多重比較，比較各個處理的的直觀效果；,施肥參數(shù)計算主要包

11、括肥料利用率、土壤養(yǎng)分校正系數(shù)、作物養(yǎng)分需要量、土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)等施肥參數(shù)的計算，目的是為了獲取構(gòu)建區(qū)域性作物施肥專家施肥系統(tǒng)需要的有關(guān)參數(shù)。,1、回歸分析 回歸分析的主要目的是建立產(chǎn)量與施肥量之間的二次回歸方程，然后通過方程確定最大施肥量與最佳施肥量，根據(jù)施肥量預(yù)測產(chǎn)量。運(yùn)用3414完全實(shí)施方案的14個處理，可以建立N、P、K三個因素與產(chǎn)量的三元二次效應(yīng)方程，部分實(shí)施方案(或選擇完全實(shí)施方案的部分處理)可建立某一個或某二個因素與產(chǎn)量的一元二次或二元二次效應(yīng)方程。,（1）回歸方程的建立、回歸方程的F檢驗(yàn)、回歸方程中回歸系數(shù)的檢驗(yàn),回歸方程的建立、回歸方程的F檢驗(yàn)、回歸方程中回歸系數(shù)的檢驗(yàn)涉及專

12、業(yè)數(shù)理統(tǒng)計方面的東西，比較繁雜，具體請參閱有關(guān)書籍。 如果試驗(yàn)有重復(fù)，為簡化計算過程，作物產(chǎn)量通常取各重復(fù)的平均數(shù)，而不是每個重復(fù)建立一個回歸方程。,（2）回歸方程運(yùn)用 利用建立的二次回歸方程，通過求導(dǎo)方法，可以計算出最高產(chǎn)量或最佳效益施肥量。下面舉例說明： 假設(shè)，建立的回歸方程為： Y=554.1791+28.9391X1+22.6086X2+9.2110X3-0.6039X120.9590X220.1421X32-0.4107X1X20.1068X1X30.1929X2X3,求產(chǎn)量對各因素的偏導(dǎo)： D(Y/X1)=28.9391-20.6039X10.4107X20.1068X3 D(Y/

13、X2)=22.6086-20.9590X20.4107X10.1929X3 D(Y/X3)=9.211020.4121X30.1068X10.1929X2 設(shè)D(Y/X1)=0,D(Y/X2)=0,D(Y/X3)=0 那么，通過求解上面的線形方程組（矩陣法求解線形方程) ，可得到最高產(chǎn)量施肥量X1=20.2791,X2=5.3141,X3=21.1828，將X1，X2，X3的值回代入回歸方程中，就可得出最大產(chǎn)量Ym=1005.23。,如 D(Y/X1)=PX1/PY,D(Y/X2)=PX2/PY,D(Y/X3)=PX3/PY 其中PY為產(chǎn)品Y的單價，PX1、PX2、PX3分別為因子X1、X2、

14、X3的單價。 那么，通過求解上面的解線形方程組，可得到最佳效益施肥量，X1=19.6925,X2=5.0374,X3=17.8657，將X1，X2，X3的值回代入回歸方程中，就可得出最佳產(chǎn)量Ym=1002.956。 上述方法同樣適用于一元二次或二元二次方程,由于回歸分析是純粹的數(shù)學(xué)方法（其實(shí)就是同一個試驗(yàn)，選擇所有處理建立三元二次全方程和選擇部分處理建立一元二方程求出的施肥量也不盡相同，還可能相差較大），而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的卻是條件千變?nèi)f化，因此，計算出來的結(jié)果，也只是僅供參考，結(jié)果必須經(jīng)過專家審核，才可運(yùn)用。還有如果計算出來的施肥量超出試驗(yàn)設(shè)計的上下限，不能使用，也就是說方程不能外推運(yùn)用。,試驗(yàn)數(shù)據(jù)

15、統(tǒng)計分析計算工作量大，需要用到稍難理解的統(tǒng)計學(xué)知識，部分農(nóng)技人員不便掌握，一般可采用現(xiàn)成的計算機(jī)軟件來完成。 如“中國肥料信息網(wǎng)”( 另可參見“肥料效應(yīng)鑒定田間試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程”（NY/T 4972002）。,一般肥料試驗(yàn),隨機(jī)區(qū)組方差分析,“3 4 1 4” 完全方案,回歸試驗(yàn)結(jié)果分析,3、施肥參數(shù)計算 “3414”試驗(yàn)完全方案或部分實(shí)施方案(施肥參數(shù)方案)，可以計算出肥料當(dāng)季利用率、土壤養(yǎng)分校正系數(shù)、作物養(yǎng)分需要量、土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)等施肥參數(shù)。,（1）肥料利用率 可以通過“3414”肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)來估算：利用施肥區(qū)作物吸收的養(yǎng)分量減去缺素區(qū)農(nóng)作物吸收的養(yǎng)分量，其差值視為肥料供應(yīng)的養(yǎng)分量，再除

16、以所用肥料養(yǎng)分量就是肥料利用率。 肥料利用率（）=（施肥區(qū)作物吸收養(yǎng)分量-缺素區(qū)作物吸收養(yǎng)分量） 肥料養(yǎng)分施用量*100,以計算氮肥利用率為例來進(jìn)一步說明。 施肥區(qū)(NPK區(qū))農(nóng)作物吸收養(yǎng)分量(公斤/畝)：“3414”方案中處理6的作物總吸氮量； 缺氮區(qū)(PK區(qū))農(nóng)作物吸收養(yǎng)分量(公斤/畝)：“3414”方案中處理2的作物總吸氮量； 肥料養(yǎng)分施用量(公斤/畝)：施用的氮肥的純養(yǎng)分用量； 吸氮量可以通過作物植株與果實(shí)中氮的含量(可直接測試或參閱有關(guān)資料)和產(chǎn)量計算得出。吸氮量(公斤/畝)=果實(shí)產(chǎn)量(公斤/畝)果實(shí)含氮量(%)莖葉產(chǎn)量(公斤/畝)莖葉含氮量%。,（2）土壤養(yǎng)分校正系數(shù) 將土壤有效養(yǎng)分測定值乘一個校驗(yàn)系數(shù)，以表達(dá)土壤供肥量。該系數(shù)稱為土壤養(yǎng)分校正系數(shù)。 校正系數(shù)（%）= 缺素區(qū)作物地上部分吸收該元素量(公斤/畝) (該元素土壤測定值(mg/kg) 0.15),（3）作物單位養(yǎng)分吸收量(作物形成100公斤經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的養(yǎng)分需要量) 通過“3414”方案中處理6可以計算作物單位養(yǎng)分吸收量。 作物單位養(yǎng)分吸收量=（果實(shí)產(chǎn)量(公斤/畝) 果