测土配方施肥

1、广西土壤肥料工作站广西土壤肥料工作站 陈陈 松松 二五年十二月二五年十二月 肥料效应田间试验是测土配方施肥的基础，因为其既是获得各种作物最佳施肥量、施肥比例、施肥时期、施肥方法的首要途径，也是筛选土壤养分测试方法、建立测土配方施肥指标体系的基本环节。 通过田间试验，掌握不同作物优化施肥数量，基、追肥分配比例，肥料品种、施肥时期和施肥方法；摸清土壤养分校正系数、土壤供肥能力、不同作物养分吸收量和肥料利用率等基本参数；构建作物施肥模型，为施肥分区和肥料配方提供依据。 肥料效应田间试验方案设计，取决于研究目的。2005年农业部下发的“测土配方施肥技术规范（试行）”推荐采用“3414”方案设计。 “3

2、414”设计方案是3因素、4水平、14个处理优化的不完全实施的正交试验，该方案吸收了回归最优设计处理少、效率高的优点（完全实施时44464个处理），是目前国内外应用比较广泛的肥料效应田间试验方案，已在全国试用了10年，九十年代在“国际平衡施肥项目”中开始应用。在具体实施时可根据研究目的与实际条件采用“3414”完全实施方案和部分实施方案。氮氮磷磷钾钾氮磷氮磷 氮钾氮钾 磷钾磷钾 施肥施肥效应效应 效应效应 效应效应 效应效应 效应效应 效应效应 参数参数1 1N N0 0P P0 0K K0 00 00 00 01 11 11 11 11 11 11 12 2N N0 0P P2 2K K2

3、20 02 22 22 2- - -2 22 2- -2 23 3N N1 1P P2 2K K2 21 12 22 23 3- - -3 33 3- - -4 4N N2 2P P0 0K K2 22 20 02 2- -2 2- -4 42 23 35 5N N2 2P P1 1K K2 22 21 12 2- -3 3- -5 54 43 3- -6 6N N2 2P P2 2K K2 22 22 22 24 44 42 26 65 54 44 47 7N N2 2P P3 3K K2 22 23 32 2- -5 5- -7 7- -5 5- -8 8N N2 2P P2 2K K0

4、02 22 20 0- - -3 3- -6 66 65 59 9N N2 2P P2 2K K1 12 22 21 1- - -4 4- - -7 7- -1010N N2 2P P2 2K K3 32 22 23 3- - -5 5- -7 78 8- -1111N N3 3P P2 2K K2 23 32 22 25 5- - -8 88 8- - -1212N N1 1P P1 1K K2 21 11 12 2- - - -9 9- - - -1313N N1 1P P2 2K K1 11 12 21 1- - - - -9 9- - -1414N N2 2P P1 1K K1 12

5、21 11 1- - - - - -9 9- -K K2 2O O编号编号 代码代码N NP P2 2O O5 5试验处理试验处理因子水平码值因子水平码值(完全实施方案)(完全实施方案)“部分实施方案”处理选择示例“部分实施方案”处理选择示例“3414”试验码值方案试验码值方案表表3414试验设计码值方案(完全实施)处理号处理号因子的编码值因子的编码值NPKX100002022031220420205212062220723208220092210102230113220121120131210142110X2222注：表中前注：表中前11个处理为个处理为3411、前、前14个处理为个处理为3

6、414。X为增加的因素，如增加为增加的因素，如增加某个中、微量元素。某个中、微量元素。“2”为最接近合理用量的施肥用量。为最接近合理用量的施肥用量。 （1 1）“3414”“3414”完全实施方案：完全实施方案： “3414”“3414”完全实施方案可应用完全实施方案可应用1414个处理，进行氮、磷、钾三元二次效个处理，进行氮、磷、钾三元二次效应方程的拟合。应方程的拟合。 可选用处理可选用处理2、4、8及处理及处理6，可分别求得可分别求得N、P、K缺素区的相对产缺素区的相对产量。量。此外，通过处理此外，通过处理1 1，可以获得基础，可以获得基础地力产量，即空白区产量地力产量，即空白区产量。可分

7、别进行氮、磷、钾中任意二元或一可分别进行氮、磷、钾中任意二元或一元效应方程的拟合。例如：进行氮、磷二元效应方程的拟合。例如：进行氮、磷二元效应方程拟合时，可选用处理元效应方程拟合时，可选用处理2-72-7、1111、1212，可求得在以，可求得在以K K2 2水平为基础的氮、磷二水平为基础的氮、磷二元二次肥效应方程；选用处理元二次肥效应方程；选用处理2 2、3 3、6 6、1111可求得在可求得在P P2 2K K2 2水平为基础的氮肥效应方水平为基础的氮肥效应方程；选用处理程；选用处理4 4、5 5、6 6、7 7可求得在可求得在N N2 2K K2 2水水平为基础的磷肥效应方程；选用处理平

8、为基础的磷肥效应方程；选用处理6 6、8 8、9 9、1010可求得在可求得在N N2 2P P2 2水平为基础的钾肥效应水平为基础的钾肥效应方程。方程。 （2 2）“3414”“3414”的部分实施方案：的部分实施方案： 要试验氮磷钾某一个或两个养分要试验氮磷钾某一个或两个养分的效应，或因其它原因无法实施的效应，或因其它原因无法实施“3414”“3414”的完全实施方案，可在的完全实施方案，可在“3414”“3414”方案中方案中选择相关处理，即选择相关处理，即“3414”“3414”的部分实施的部分实施方案。这样既保持了测土配方施肥田间方案。这样既保持了测土配方施肥田间实验总体设计的完整性

9、（便于资料汇实验总体设计的完整性（便于资料汇总），又考虑到不同区域土壤养分的特总），又考虑到不同区域土壤养分的特点和不同试验目的的具体要求，满足不点和不同试验目的的具体要求，满足不同层次的需要。同层次的需要。进行氮、磷二元效应方程拟合时，可选用处理1-7、11、12，可求得在以K2水平为基础的氮、磷二元二次肥效应方程。处理号处理号因子的编码值因子的编码值NPKX100002022031220420205212062220723208220092210102230113220121120131210142110X2222选用处理2、3、6、11可求得在P2K2水平为基础的氮肥效应方程；选用处理4

10、-7可求得在N2K2水平为基础的磷肥效应方程；选用处理6、8、9、10可求得在N2P2水平为基础的钾肥效应方程；处理1建议都加进去。处理号处理号因子的编码值因子的编码值NPKX100002022031220420205212062220723208220092210102230113220121120131210142110X2222 为了取得土壤养分供应量、作物吸收养分量、土壤养分丰缺指标等参数，一般把试验设计为5个处理（平常所说的“典型五处理设计”）：无肥区(CK)、氮磷钾区(NPK)、无氮区(PK)、无磷区(NK)和无钾区(NP)。这5个处理分别是“3414”方案中的处理1、2、4、6和

11、8。可选用处理2、4、8及处理6，可分别求得N、P、K的相对产量，以计算丰缺指标。通过处理1，可以获得基础地力产量，即空白区产量。处理号因子的编码值NPKX100002022031220420205212062220723208220092210102230113220121120131210142110X2222如要获得有机肥料的效应，可增加有机肥处理区(M)；检验某种中(微)量元素的效应，在NPK基础上，进行加与不加该中(微)量元素处理的比较。2 2、“码值方案码值方案”到到“实际方案实际方案”的计的计算算 首先要确定因子“2”水平施肥量“X2”： X2当地的通过试验或调查得出的最佳施肥量

12、或相对较为合理的施肥量； 然后计算因子X的“1”水平施肥量“X1” ： X1X2*0.5)； “3”水平施肥量“X3”： X3X2*1.5（“3”水平为过量施肥水平）； “0”水平指不施肥水平，X00 “实际方案”确定后，各处理不同肥料养分量即确定了下来，再根据选用的肥料品种、肥料养分含量、试验小区面积的大小计算出每个小区的各种肥料的实际用量。 计算出每小区各种肥料的实际用量后，再依据作物的施肥时期与比例，确定每次施肥的肥料用量。 （1）试验作物品种选择 田间试验所用的作物品种，一般应选择当地主栽作物品种或拟推广的主要品种。 （2）试验地选择 试验地应选择地势平坦、整齐、肥力均匀，具有代表性的

13、不同肥力水平的地块。坡地应选择坡度平缓，肥力差异较小的田块；试验地应避开靠近村边、道路、堆肥场所等特殊地块。（3 3）试验小区）试验小区小区面积：大田作物和露地蔬菜作物小区面积一般为2050m2，密植作物可小些，中耕作物可大些；小区宽度，密小区宽度，密植作物不小于植作物不小于3 3m m，中耕作物不小于中耕作物不小于4 4m m。多年生果树类选择土壤肥力差异小的地块和树龄相同、株形和产量相对一致的单株成年果树进行试验，每个处理不少于4株（实际划区时碰上特殊株可以跳过错开）。小区要求单灌单排，避免串灌串排，外围要设置保护行。小区与小区之间必须采取隔离措施保证肥水不相互渗透。小区除施肥措施外，实施

14、的其他各项管理措施应一致，且符合生产要求，并尽量由相同的人在同一天内完成。 （4 4）试验重复）试验重复“3414”完全实施方案，由于试验处理较多，如果试验地块面积较大，可以设3次重复；如果试验地块面积较小，可以不做重复，其试验误差通过多点试验加以消除（“多点重复”）。“3414”部分实施方案”，为保证试验精度建议设置3次重复。(个人观点仅供参考，作不作重复，用多少次重复，以方案下达为准。) （5 5）小区排列）小区排列 无重复时，采用完全随机排列；有重复时，采用随机区组排列。随机方法可以采用“抓签”、“随机数字表”或用计算器(机)产生随机数字等。 区组内土壤肥力、地形等条件应相对一致，区组间

15、允许有差异。 （6 6）试验田间观察、记载与收获试验田间观察、记载与收获 试验实施期间，选择关键生育期观察、记载各处理作物重要生长、生育指标，记录其它相关信息。详见相关表格。 收获时要求每个小区单打、单收、单计产，并对不同处理进行考种。 （7）样品采集与分析测试）样品采集与分析测试 试验前，及时采集试验田块的混合土样，进行分析测试。 作物成熟后，采集处理2、4、6、8的植株样品进行分析测试，收获后采处理6的混合土样进行分析测试。 （8 8）试验资料整理）试验资料整理 试验结束后，及时整理试验资料，认真填写测土配方施肥技术规范附件1“田间试验结果汇总表”，建立试验档案，同时将整理后的资料上报有关

16、部门。（9 9）关于试验的一些其它要求）关于试验的一些其它要求试验方案中“2”水平设计，为便于数据汇总统计，可以以全区为单位同一种作物设定1组或2、3组，不宜太多，以方便试验数据合并统计。区域内，每种作物一般需要设置分布于不同土壤肥力水平上10个左右的试验。为消除年景差异，试验一般需要做3年以上试验地每一个生产周期都要更换。 “3414”试验结果资料的统计分析主要内容包括回归分析、方差分析、施肥参数计算等。 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； “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； 施肥参数计算主要包括肥料利用率、土壤养分校

17、正系数、作物养分需要量、土壤养分丰缺指标等施肥参数的计算，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。1 1、回归分析、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三个因素与产量的三元二次效应方程，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一元二次或二元二次效应方程。 回归方程的建立、回归方程的F检验、回归方程中回归系数的检验涉及专业数理统计方面的东西，比较繁杂，具体请参阅有关书籍。 如果试验有重复，为简化计

18、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。（2 2）回归方程运用）回归方程运用 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。下面举例说明： 假设，建立的回归方程为：Y=554.1791+28.9391X1+22.6086X2+9.2110X3-0.6039X120.9590X220.1421X32-0.4107X1X20.1068X1X30.1929X2X3 求产量对各因素的偏导：D(Y/XD(Y/X1 1)=28.9391-2)=28.9391-20.6039X0.6039X1 10.4107X0.4107X2 20.1068X0.1

19、068X3 3D(Y/XD(Y/X2 2)=22.6086-2)=22.6086-20.9590X0.9590X2 20.4107X0.4107X1 10.1929X0.1929X3 3D(Y/XD(Y/X3 3)=9.21102)=9.211020.4121X0.4121X3 30.1068X0.1068X1 10.1929X0.1929X2 2设D(Y/X1)=0,D(Y/X2)=0,D(Y/X3)=0 那么，通过求解上面的线形方程组（矩阵法求解线形方程) ，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

20、最大产量Ym=1005.23。如 D(Y/X1)=PX1/PY,D(Y/X2)=PX2/PY,D(Y/X3)=PX3/PY 其中PY为产品Y的单价，PX1、PX2、PX3分别为因子X1、X2、X3的单价。 那么，通过求解上面的解线形方程组，可 得 到 最 佳 效 益 施 肥 量 ，X1=19.6925,X2=5.0374,X3=17.8657，将X1，X2，X3的值回代入回归方程中，就可得出最佳产量Ym=1002.956。 上述方法同样适用于一元二次或二元二次方程 由于回归分析是纯粹的数学方法（其实就是同一个试验，选择所有处理建立三元二次全方程和选择部分处理建立一元二方程求出的施肥量也不尽相同

21、，还可能相差较大），而农业生产的却是条件千变万化，因此，计算出来的结果，也只是仅供参考，结果必须经过专家审核，才可运用。还有如果计算出来的施肥量超出试验设计的上下限，不能使用，也就是说方程不能外推运用。 试验数据统计分析计算工作量大，需要用到稍难理解的统计学知识，部分农技人员不便掌握，一般可采用现成的计算机软件来完成。 如“中国肥料信息网”(http:/ 另可参见“肥料效应鉴定田间试验技术规程”（NY/T 4972002）。一般肥料试验一般肥料试验随机区组方差分析随机区组方差分析“3 4 1 4” 完完全方案全方案回归试验结果分析回归试验结果分析3 3、施肥参数计算、施肥参数计算 “3414”试验完全方案或部分实施方案(施肥参数方案)，可以计算出肥料当季利用率、土壤养分校正系数、作物养分需要量、土壤养分丰缺指标等施肥参数。 （1 1）肥料利用率）肥料利用率 可以通过“3414”肥料效应田间试验来估算：利用施肥区作物吸收的养分量减去缺素区农作物吸收的养分量，其差值视为肥料供应的养分量，再除以所用肥料养分量就是肥料利用率。 肥料利用率（）=（施肥区作物吸收养分量-缺素区作物吸收养分量） 肥料养分施用量*100 以计算氮肥利用率为例来进一步说明。 施肥区(NPK区)农作物吸收养分量(公斤/亩)：“3414”方案中处理6的作物总吸氮