植物营养研究法4章田间研究法

1、1含义：含义：在自然的土壤、气候条件和接近于生产条件在自然的土壤、气候条件和接近于生产条件下的大田中研究作物对各项处理的反应的科学试验方下的大田中研究作物对各项处理的反应的科学试验方法。法。2任务：在一定的自然条件和耕作栽培条件下，研究任务：在一定的自然条件和耕作栽培条件下，研究土壤、作物和肥料三者的关系及其调节措施，为不断土壤、作物和肥料三者的关系及其调节措施，为不断培肥土壤、合理施肥、提高产量、改进品质提供科学培肥土壤、合理施肥、提高产量、改进品质提供科学依据。依据。1优点：试验结果可以优点：试验结果可以直接指导直接指导生产，能反映当地农生产，能反映当地农业生产真实情况业生产真实情况 不需

2、要特殊设备，适于开展群众性科学研究。不需要特殊设备，适于开展群众性科学研究。2缺点：应用价值有限。试验结果受缺点：应用价值有限。试验结果受地区性因素地区性因素影响影响 研究的深度和广度有限：研究的深度和广度有限：田间的许多因素田间的许多因素又难以又难以控制和分开控制和分开 必须与其它方法相结合才能得到满意结果。必须与其它方法相结合才能得到满意结果。1根据试验规模分：根据试验规模分： 个体试验个体试验：只在一两个点上进行的试验：只在一两个点上进行的试验 群体试验群体试验：在统一组织下，按照统一的题目、统一的设计、：在统一组织下，按照统一的题目、统一的设计、统一的方法，在许多地点同时进行的试验。如

3、全国化肥试验网统一的方法，在许多地点同时进行的试验。如全国化肥试验网2根据试验期限：根据试验期限： 一季试验：一季试验： 多年试验：凡在固定地段上，连续几茬作物或若干个轮作多年试验：凡在固定地段上，连续几茬作物或若干个轮作周期，进行系统研究的试验。称多年定位试验或周期，进行系统研究的试验。称多年定位试验或定位试验定位试验。3根据试验小区面积：根据试验小区面积：大型小区试验大型小区试验：小区一般大于：小区一般大于0.5亩，采用大田农业亩，采用大田农业技术措施设计简单，处理重复少，适于示范，生产技术措施设计简单，处理重复少，适于示范，生产性试验。性试验。小区试验小区试验：小区：小区0.1亩（亩（0

4、.007ha）左右。左右。微型小区试验微型小区试验：小区：小区4m2左右，条件易控制，但农业左右，条件易控制，但农业技术方面不具备代表性，适于探索性、观察性或示技术方面不具备代表性，适于探索性、观察性或示踪性肥料试验。踪性肥料试验。试验性质试验性质 品种试验品种试验 栽培试验栽培试验 病虫害防治病虫害防治 试验阶段试验阶段 预备试验预备试验 生产试验生产试验 主要试验主要试验 因子多少因子多少 单因子试验单因子试验 复因子试验复因子试验 小区面积小区面积 小区试验小区试验 微区试验微区试验 试验点数试验点数单点试验单点试验 多点试验多点试验 大区试验大区试验 试验方案设计如前章所述。试验方案设

5、计如前章所述。试验方法设计的核心是提高试验精确度。试验方法设计的核心是提高试验精确度。而影响精确度的主要因素是试验误差，而影响精确度的主要因素是试验误差，误差只能缩小误差只能缩小，不能消除，不能消除，因此，田间试验方法设计始终有两点要，因此，田间试验方法设计始终有两点要求：求：1尽可能缩小试验误差尽可能缩小试验误差2正确估计误差大小。正确估计误差大小。 小区是构成试验的基本单位，适当扩大小区小区是构成试验的基本单位，适当扩大小区面积能概括土壤复杂性，减少土壤差异对试验面积能概括土壤复杂性，减少土壤差异对试验结果的影响，提高试验精确度。但不适当扩大，结果的影响，提高试验精确度。但不适当扩大，反而

6、降低精确度。反而降低精确度。 一般的说，试验小区面积在一般的说，试验小区面积在0.0035-0.014ha（1/20-1/5亩）范围内亩）范围内 小区面积大小小区面积大小cv%1试验性质试验性质 长期定位试验，涉及机具耕作的施肥技术试验，面积长期定位试验，涉及机具耕作的施肥技术试验，面积较大。较大。 肥料品种、肥料利用率等试验，面积小些。肥料品种、肥料利用率等试验，面积小些。2作物种类：作物种类：每一小区要求有一定数目的植株每一小区要求有一定数目的植株，单株数，单株数目过目过 少，难以保证试验精确度。少，难以保证试验精确度。 密植作物，面积可小，密植作物，面积可小， 中耕作物：面积宜大，棉、烟

7、中耕作物：面积宜大，棉、烟3处理数目：处理数目：4地形和土壤地形和土壤 丘陵、山区，难以找到面积一致的田块，小区宜小。丘陵、山区，难以找到面积一致的田块，小区宜小。 平原等，小区宜大。平原等，小区宜大。总之，在坚持减少处理间土壤差异，提高精确度的原则总之，在坚持减少处理间土壤差异，提高精确度的原则下，考虑各方面因素，灵活确定小区面积。下，考虑各方面因素，灵活确定小区面积。试验误差大小也与小区形状有关试验误差大小也与小区形状有关1方式：在小区面积相等的情况下，沿土壤差异大的方方式：在小区面积相等的情况下，沿土壤差异大的方向放置狭长小区，更新包含土壤复杂性，降低试验误差向放置狭长小区，更新包含土壤

8、复杂性，降低试验误差。 使使小区长边与土壤肥力变化方向小区长边与土壤肥力变化方向一致。一致。 如：在小区面积不变的情况下，将长宽比由如：在小区面积不变的情况下，将长宽比由1：1改变改变3：1，则小区间土壤变异系数由，则小区间土壤变异系数由20.35%降到降到3.46%，原，原因是因为土壤肥力局部差异大，长方形小区有利于均分因是因为土壤肥力局部差异大，长方形小区有利于均分它，而正方形小区可能独占它。所以一般情况下，小区它，而正方形小区可能独占它。所以一般情况下，小区的理想形状的理想形状为长方形为长方形。2考虑边际效应：小区并非越狭长越好，过于狭长，考虑边际效应：小区并非越狭长越好，过于狭长，边际

9、效应边际效应影响较大。影响较大。3大小：一般大小：一般2-5：11）面积较大时，）面积较大时，3-5：1，面积较小时，面积较小时，2-3：12）宽行作物小区：宽些；密行作物小区，窄些。）宽行作物小区：宽些；密行作物小区，窄些。3）机械工作时，小区宽应是施肥机、收割机的倍数。）机械工作时，小区宽应是施肥机、收割机的倍数。1增加重复，可降低试验误差增加重复，可降低试验误差重复，实际上是把每个处理所占有的面积，分散在试重复，实际上是把每个处理所占有的面积，分散在试验地段的不同位置。验地段的不同位置。总面积一定时，增加重复数比增大小区面积更能降低总面积一定时，增加重复数比增大小区面积更能降低试验误差。

10、试验误差。2重复次数增加降低误差的效率，随重复次数增加而重复次数增加降低误差的效率，随重复次数增加而降低，过多，不利于降低误差，江且浪费人力物力。降低，过多，不利于降低误差，江且浪费人力物力。0 10 20 30 重复次数误差设置对照的目的设置对照的目的观察记载时，作为衡量优劣的标准。观察记载时，作为衡量优劣的标准。估计和矫正田间试验误差。估计和矫正田间试验误差。设置对照的方式设置对照的方式顺序式顺序式非顺序式非顺序式田间排列是指试验小区和区组在试验地上田间排列是指试验小区和区组在试验地上安排的位置与方式。安排的位置与方式。要使田间排列起到降低误差，正确估计试要使田间排列起到降低误差，正确估计

11、试验误差大小的作用，就必须遵守试验方法验误差大小的作用，就必须遵守试验方法设计的三原则：设计的三原则：设计重复、随机排列、局设计重复、随机排列、局部控制部控制。 （一）随机区组法：是田间试验应用最广的方法（一）随机区组法：是田间试验应用最广的方法把试验地分成若干个区组，要求把试验地分成若干个区组，要求1）每个区组内保持条件比较一致，使区组内各小区的处理可以相）每个区组内保持条件比较一致，使区组内各小区的处理可以相互比较。互比较。 区组内各处理采用随机排列，符合误差理论随机性的要求，可区组内各处理采用随机排列，符合误差理论随机性的要求，可以无偏地估计误差。以无偏地估计误差。 随机排列的方法可以采

12、用以下方法实现：抽签、查随机数字表随机排列的方法可以采用以下方法实现：抽签、查随机数字表2）区组间条件容许较大差异：体现）区组间条件容许较大差异：体现局部控制局部控制原则。原则。 哪一种方式更合理？哪一种方式更合理？（二）拉丁方设计：（二）拉丁方设计：1拉丁方：是一种字母方阵，其行数与列数相等，每行拉丁方：是一种字母方阵，其行数与列数相等，每行和每列中同一字母只出现一次。和每列中同一字母只出现一次。拉丁方的标准方：第一行、第一列均为顺序排列的拉丁拉丁方的标准方：第一行、第一列均为顺序排列的拉丁方。方。2拉丁方设计：采用拉丁方来设计肥料试验，令每个字拉丁方设计：采用拉丁方来设计肥料试验，令每个字

13、母代表一个试验处理的小区田间排列方式。母代表一个试验处理的小区田间排列方式。3特点及要求：特点及要求：1）处理数）处理数=重复数重复数=区组数区组数2）行列均为区组，可以在二个方向上控制土壤差异引起的试）行列均为区组，可以在二个方向上控制土壤差异引起的试验误差，试验精确度高。验误差，试验精确度高。3）处理数在）处理数在4-8间，过多，重复数也必须多，实施有困难，太间，过多，重复数也必须多，实施有困难，太少，重复区组均少，误差增大少，重复区组均少，误差增大4）要求有较宽裕的试验地，均方、方整）要求有较宽裕的试验地，均方、方整4设计过程：设计过程：1）根据方案选择一个标准方）根据方案选择一个标准方

14、2）采用随机数字对标准方的行列进行随机化）采用随机数字对标准方的行列进行随机化3）随机决定每个字母代表的处理）随机决定每个字母代表的处理4）将字母换为处理，即得拉丁方设计方案。）将字母换为处理，即得拉丁方设计方案。 拉丁方比较多，但是标准方较少拉丁方比较多，但是标准方较少 每个每个kk的标准方，可以化出的标准方，可以化出k！（！（k1）！个不同的拉）！个不同的拉丁方丁方v取随机数字，去掉0和5的数字，假设为4、1、5、3、2，为横行随机，则标准拉丁方变为：v取随机数字，假设为2、5、4、1、3为处理随机，并分别对应a、b、c、d、e，则 拉丁方变为：55 latin square烟叶毒素病不同

15、毒素浓度诱病试验，由于不同植株和同一植烟叶毒素病不同毒素浓度诱病试验，由于不同植株和同一植株上不同部位的叶片（老、嫩）对毒素病的抵抗力有所不同，株上不同部位的叶片（老、嫩）对毒素病的抵抗力有所不同，产生两种实验误差，针对这两种实验误差采用拉丁方设计，产生两种实验误差，针对这两种实验误差采用拉丁方设计，如下图所示：如下图所示： 裂区设计是随机区组的一种特殊形式，它是将小裂区设计是随机区组的一种特殊形式，它是将小区分裂成若干面积相等的更小小区，在它上面设置不区分裂成若干面积相等的更小小区，在它上面设置不同的处理来进行试验。分裂成的更小小区叫副区，安同的处理来进行试验。分裂成的更小小区叫副区，安排在

16、副区上的处理叫副处理，由副处理合成的小区叫排在副区上的处理叫副处理，由副处理合成的小区叫主区，安排在主区上的处理叫主处理。主区，安排在主区上的处理叫主处理。 应用：应用：1.复因试验中，有时被研究因素要求较大面积小区，如耕作、复因试验中，有时被研究因素要求较大面积小区，如耕作、灌溉试验，有时因子可以允许在较小面积小区上进行。灌溉试验，有时因子可以允许在较小面积小区上进行。如作物品种，肥料新品种试验，两者结合起来较好。如作物品种，肥料新品种试验，两者结合起来较好。2一般副区重复数多，面积较小，易于控制，因此精确度高一般副区重复数多，面积较小，易于控制，因此精确度高，在安排试验时，可将那时作用差异

17、小，要求精度高的处理，在安排试验时，可将那时作用差异小，要求精度高的处理放于副区。放于副区。3在长期肥料田间试验中，在进行过程中往往会提高新的因在长期肥料田间试验中，在进行过程中往往会提高新的因子需要研究，新增因子作副处理，如例一，子需要研究，新增因子作副处理，如例一，要求：主处理随机排列（在区组内）要求：主处理随机排列（在区组内）副处理在小区内随机排列。副处理在小区内随机排列。 a1a1a2a2a1a1a3a3a3a3a2a2a1a1a3a3a2a22. 2. 正交设计的产生正交设计的产生 前面介绍的适合复因子试验随机区组和裂区设计均属于复因前面介绍的适合复因子试验随机区组和裂区设计均属于复

18、因子试验的全面实施，即每一种处理组合在每一区组都必须设置一子试验的全面实施，即每一种处理组合在每一区组都必须设置一个小区。个小区。 农林试验，特别小区面积需较大的作物试验，作全面实施往农林试验，特别小区面积需较大的作物试验，作全面实施往往是不可能的。往是不可能的。 完全区组设计工作量太大，耗费人力物力也多完全区组设计工作量太大，耗费人力物力也多 是否可以从全部处理组合中挑选出一部处理组合来做一下完是否可以从全部处理组合中挑选出一部处理组合来做一下完全区组试验，而且要求这种部分实施同样能达到主要的试验目的？全区组试验，而且要求这种部分实施同样能达到主要的试验目的？ 对于采用正交设计的试验方案，当

19、其处理数太多，对于采用正交设计的试验方案，当其处理数太多，在田间排列时一个区组安排不下，必须分成二个或多在田间排列时一个区组安排不下，必须分成二个或多个区组排列。个区组排列。 不同区组间肥力有一定差异，为了将区组带来的影不同区组间肥力有一定差异，为了将区组带来的影响与试验因素效应分离开来，在正交设计时可将区组响与试验因素效应分离开来，在正交设计时可将区组作为一个因子安排在正交表的一个列上，原则是尽量作为一个因子安排在正交表的一个列上，原则是尽量让高级连应与区组列混合，统计分析时可将区组间效让高级连应与区组列混合，统计分析时可将区组间效应分离出来，减少试验误差。应分离出来，减少试验误差。 田间实

20、施时，正交表内田间实施时，正交表内“区组区组”列的水平数可做列的水平数可做为处理所在区组的编号。为处理所在区组的编号。 1 2 3 1 1 1 1 2 2 1 2 3 1 2 2 4 2 2 1因素号因素号 水平号水平号处理号处理号l l4 4（2 23 3）111221122122v例：嫁接试验正交设计，水平和因子如下表： 三个因子各有三个水平的试验三个因子各有三个水平的试验,共有共有27个处理组合个处理组合 不考察交互作用的表头设计不考察交互作用的表头设计如果每个平面取三个点如果每个平面取三个点,每条线段取一个点每条线段取一个点,一次可得九个点一次可得九个点, a1b1c1,a1b2c2,

21、a1b3c3等九个试验点等九个试验点, 就是上面正交表的来历就是上面正交表的来历 l9(34)正交表在许多点设置同一方案的试验，每点上并不设在许多点设置同一方案的试验，每点上并不设置重复，对于整个试验群体，每一点相当于一置重复，对于整个试验群体，每一点相当于一个重复或区组。个重复或区组。根据根据fao的经验，一般设置点数不能少于的经验，一般设置点数不能少于12个个，保证，保证10个点可得到可靠数据。个点可得到可靠数据。 一、田间试验的误差选择肥力均匀的试验地选择肥力均匀的试验地采用适当的小区技术采用适当的小区技术应用良好的试验设计和统计分析应用良好的试验设计和统计分析高高低低低低原因一：土壤原

22、因一：土壤形成的基础不同形成的基础不同原因二：土地原因二：土地利用的差异利用的差异试验地的选择与准备试验地的选择与准备（一）试验地的选择（一）试验地的选择1具有代表性：代表性因试验目的而定，适合于解决这个实具有代表性：代表性因试验目的而定，适合于解决这个实验所提出的任务。验所提出的任务。如研究某些生产问题产生的原因时（如水稻僵苗，油菜花而如研究某些生产问题产生的原因时（如水稻僵苗，油菜花而不实），则选择供试土壤时要找有典型症状的田块布置试验不实），则选择供试土壤时要找有典型症状的田块布置试验比较磷肥品种效应时，选择缺磷或比较缺磷的土壤。比较磷肥品种效应时，选择缺磷或比较缺磷的土壤。确定某地区土

23、壤合理施肥量：选择各种肥力水平的土壤进行确定某地区土壤合理施肥量：选择各种肥力水平的土壤进行试验。试验。 2地势平坦：不平坦地段地力很难一致，灌水、排水都有困地势平坦：不平坦地段地力很难一致，灌水、排水都有困难，若无法找到平坦地，坡度不应超过难，若无法找到平坦地，坡度不应超过2.5%。3广泛一致性：指表土、底土、水文地质条件、前茬耕种的广泛一致性：指表土、底土、水文地质条件、前茬耕种的一致性。一致性。4不受特殊条件影响：避开树木、建筑物、池塘、山谷、公不受特殊条件影响：避开树木、建筑物、池塘、山谷、公路等。它们影响试验地的光照、水分、通气等。路等。它们影响试验地的光照、水分、通气等。距树木距树

24、木30-50m,距高大建筑物距高大建筑物40m，距公路、阴沟距公路、阴沟5-10m。5试验地要有足够的面积和合适的形状。试验地要有足够的面积和合适的形状。 1平整土地平整土地2匀地匀地播种播种不施肥下在将要进行试验的地段上播种同一种作不施肥下在将要进行试验的地段上播种同一种作物，一般多播密植作物，以便均衡土壤差异。物，一般多播密植作物，以便均衡土壤差异。匀地原因：作物从肥沃地段吸收养分多，瘠瘦地段吸收养分少。匀地原因：作物从肥沃地段吸收养分多，瘠瘦地段吸收养分少。结果：能消除因施肥等人工方式造成的地力不均一性，不能消除结果：能消除因施肥等人工方式造成的地力不均一性，不能消除自然原因引起的土壤复

25、杂性，如地形质地等。自然原因引起的土壤复杂性，如地形质地等。操作：不施肥下匀地播种操作：不施肥下匀地播种1-2季作物，要消除氮肥残效，要消除季作物，要消除氮肥残效，要消除有机肥造成的差异，有时需要有机肥造成的差异，有时需要5-10年。年。待匀地一定时间后，分区收待匀地一定时间后，分区收获，判定土壤肥力变异规律，作为试获，判定土壤肥力变异规律，作为试验方法设计和田间区划的依据。验方法设计和田间区划的依据。 3基础土样分析：布置试验前取土样基础土样分析：布置试验前取土样分析基本农化性状：分析基本农化性状：ph、cec、om、n、p、k等。等。 （一）拟定种植计划书，其内容包括：（一）拟定种植计划书

26、，其内容包括：1试验的名称或题目试验的名称或题目2方案：处理代号与名称方案：处理代号与名称3方法设计：随机区组等方法设计：随机区组等4田间规划：小区面积，长田间规划：小区面积，长*宽宽5供试作物名称、播种量、播种规格等供试作物名称、播种量、播种规格等6试验地点试验地点7播种日期播种日期8附上按比例尺寸绘制的田间规划平面图附上按比例尺寸绘制的田间规划平面图（二）小试验地中小区的划分：必须设置（二）小试验地中小区的划分：必须设置保护行保护行，保护试验材料不受外来因素的影响，减少边际效应。保护试验材料不受外来因素的影响，减少边际效应。小区间不需保护行。小区间不需保护行。（三）施肥（三）施肥（四）播种

27、或移栽（四）播种或移栽（五）其它工作（五）其它工作1试验设置后，必须重新检查一遍，发现错试验设置后，必须重新检查一遍，发现错 误或误或缺点，应尽可能设法改正或补救，并记录下来。缺点，应尽可能设法改正或补救，并记录下来。2每小区要有试验牌，上写明小区号及处理代号。每小区要有试验牌，上写明小区号及处理代号。 （一）管理（一）管理1灌水、排水灌水、排水2除虫病除虫病3中耕除草中耕除草（二）观察记录（二）观察记录 根据研究目的确定调查项目，认真记录根据研究目的确定调查项目，认真记录 应包括：环境变化、生长状况、意外情况应包括：环境变化、生长状况、意外情况记录一般用记录一般用铅笔铅笔，写错时用铅笔划去，

28、重写，不许，写错时用铅笔划去，重写，不许涂抹。涂抹。（一）收获的准备工作（一）收获的准备工作1适时收获：成熟前适时收获：成熟前3-5天天2划出除地：划出除地：除地除地：小区局部地方由于某些原因造成意外的损：小区局部地方由于某些原因造成意外的损失，如牲畜踏伤、病虫危害、缺苗断垄等，收获前可将该部分剔失，如牲畜踏伤、病虫危害、缺苗断垄等，收获前可将该部分剔除。这种措施叫做除。这种措施叫做“除地除地”。3保护行的划分：在收获前保护行的划分：在收获前1-2天先收获。天先收获。4考种取样：收获前一天，在小区内随机取样，作好标签，其考种取样：收获前一天，在小区内随机取样，作好标签，其产量计入小区总产量。产

29、量计入小区总产量。5其它：标签、布袋、收获、脱粒、工具等其它：标签、布袋、收获、脱粒、工具等 1全区收获：小区面积较小时尽量采用，作好标签。全区收获：小区面积较小时尽量采用，作好标签。产量一般包括称重两次、前后重复之差以不超过产量一般包括称重两次、前后重复之差以不超过0.5%为合格。为合格。2取样收获法：小区面积大时，收获一定面积作为估取样收获法：小区面积大时，收获一定面积作为估产的样本，估计总产量。产的样本，估计总产量。（三）考种：将收回的样本进行植物形态的观察、产（三）考种：将收回的样本进行植物形态的观察、产量结构因子的调查功收获物重要品质的鉴定等。考种量结构因子的调查功收获物重要品质的鉴定等。考种的的具体项目具体项目因作物种类、试验任务而不同。因作物种类、试验任务而不同。 （一）土样：取样多少要根据目的而定。取样采用系（一）土样：取样多少要根据目的而定。取样采用系统抽样法。统抽样法。（二）植物样：取样具