第二章肥料效应田间试验
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N 0 0 1 2 2 2 2 2 2 2 3 1 1 2 P2O5 0 2 2 0 1 2 3 2 2 2 2 1 2 1 K2O 0 2 2 2 2 2 2 0 1 3 2 2 1 1 氮 磷 钾 氮磷 氮钾 磷钾 施肥 效应 效应 效应 效应 效应 效应 参数 1 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 2 3 4 5 2 3 4 5 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 -
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。
注：施肥量参数
1、计算主要包括：
肥料利用率；
土壤养分校正系数；
作物养分需要量；
土壤速效养分含量
计算这些参数的目的，是为了获取构建 区域性作物施肥专家系统需要的有关参数。
2、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）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％
试验处理 编号 代码 1 N0P0K0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 N0P2K2 N1P2K2 N2P0K2 N2P1K2 N2P2K2 N2P3K2 N2P2K0 N2P2K1 N2P2K3 N3P2K2 N1P1K2 N1P2K1 N2P1K1
“3414”试验码值方案 因子水平码值 表 “部分实施方案”处理选择示例 (完全实施方案)
（2）土壤养分校正系数
将土壤有效养分测定值乘一个校验系数， 以表达土壤供肥量。该系数称为土壤养分校正 系数。
校正系数（%）= 缺素区作物地上部分吸收该元素量(公斤/ 亩) ÷(该元素土壤测定值(mg/kg) × 0.15)
式中“0.15”为土壤耕层养分测定值换算成每亩土 壤养分含量的系数。
（3）作物单位养分吸收量(作物形成 100公斤经济产量的养分需要量)
小区面积：大田作物和露地蔬菜作物小区 面积一般为20～50m2，密植作物可小些，中 耕作物可大些； 小区宽度，密植作物不小于3m，中耕作物 不小于4m。 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）。
3414试验设计码值方案(完全实施)
处理号 N
1 2 3 4 5 0 0 1 2 2
因子的编码值 P
0 2 2 0 1
K
0 2 2 2 2
X
0 0 0 0 0
6
7 8
2
2 2
2
3 2
2
2 0
0
0 0
9
10 11 12 13 14 X
2
2 3 1 1 2 2
2
2 2 1 2 1 2
1
3 2 2 1 1 2
• 解决办法： 对于肥料田间试验来说，通过增加试验重 复数量、采用随机区组等先进的试验设计、精 心控制其它栽培条件，尽量保持一致，以及进 行长期定位试验等方法能够克服这方面的局限。
二、试验目的
1、掌握各个施肥单元不同作物优化施肥量， 基、追肥分配比例，肥料品种、施肥时期 和施肥方法；
2、摸清土壤供肥能力、不同作物养分吸收 量和肥料利用率等基本参数；
3414试验设计
进行氮、 磷二元效 应方程拟 合时，可 选用处理17、11、12， 可求得在 以K2水平 为基础的 氮、磷二 元二次肥 料效应方 程。
处理号 N 1 0 因子的编码值 P 0 K 0 X 0
2
3 4 5
0
1 2 2
2
2 0 1
2
2 2 2
0
0 0 0
6
7 8 9
2
2 2 2
2
3 2 2
0
0 0 0 0 0 2
注：表中前11个处理为3411、前14个处理为3414。X为增加的因素，如增加 某个中、微量元素。“2”为最接近合理用量的施肥用量。
（1）“3414”完全实施方案：
“3414”完全实施方案可应用14个处理， 进行氮、磷、钾三元二次效应方程的拟合。 可选用处理2、4、8及处理6，可分别求 得N、P、K缺素区的相对产量。此外，通 过处理1，可以获得基础地力产量，即空 白区产量。
第二章 肥料效应田间试验
本章主要内容
一、概念及其任务 二、试验目的 三、试验设计 四、试验实施 五、试验统计分析
一、概念及其任务
肥料效应田间试验定义：
指在田间自然的土壤气候条件下，以 作物生长发育的各种性状及产量和品质等 作为指标，研究作物与土壤、作物与肥料 间效应关系的生物试验方法。
肥料效应田间试验任务：
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。
（七）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。
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、磷二元效应方程拟合时，可选 用处理2、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； 选用处理2、3、6、11可求得在P 2 K 2 水平为基 础的氮肥效应方程；选用处理4、5、6、7可求得在 N2K2水平为基础的磷肥效应方程；选用处理6、8、
处理号 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 X 0 0 1 2 2 2 2 2 2 2 3 1 1 2 2 因子的编码值 P 0 2 2 0 1 2 3 2 2 2 2 1 2 1 2 K 0 2 2 2 2 2 2 0 1 3 2 2 1 1 2 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2
“3414”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＝4×4×4＝64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。
试验探索养分效应 ；
建立肥料效应方程、提出最佳施肥量 ；
建立土壤养分丰缺指标和相应的推荐施肥指 标； 肥料配方的校验 ；
田间示范推广 。
• 田间试验的局限性：
由于大田是个敞开的系统，许多可控及不 可控的因素构成复杂的生长环境，在这种生长 环境下很难精确的对各个自然因素加以人工控 制，常常对试验结果有较大影响。
3、建立基于土壤养分丰缺指标和推荐施肥 的指标体系； 4、构建作物施肥模型，为施肥分区和肥料 配方提供依据。
所以肥料效应田间试验在测土配方施肥技 术的推广应用过程中显得尤为重要。
三、试验方案设计
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。
四、试验实施
（一）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。
（二）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。
（三）试验小区
（八）试验资料整理
试验结束后，要及时整理试验资料， 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 关部门。
（九）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；
养分平衡法确定施肥量计算公式:
目标产量所需养分总量－土测值× 0.15 × 校正系数 施肥量 = 肥料中养分含量 × 肥料当季利用率
地力差减法确定施肥量公式：
（目标产量/100－无肥区产量/100）× 百千克作物产量吸肥量 施肥量 = 肥料中养分含量 × 肥料当季利用率
（4）土壤养分丰缺评价与丰缺指标 体系的建立
9、10可求得在N2P2水平为基础的钾肥效应方程。
（2）“3414”的部分实施方案：
●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“3414”的完全实施 方案，可在“3414”方案中选择相关处理， 即“3414”的部分实施方案。这样既保持了 测土配方施肥田间试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 养分的特点和不同试验目的的具体要求，满 足不同层次的需要。
通过“3414”方案中处理6可以计算作物单 位养分吸收量。 作物单位养分吸收量=（果实产量(公斤/亩) ×果实中元素含量（％）+茎叶产量(公斤/亩) ×茎叶中元素含量（％））÷经济产量(公斤 /亩) × 100
主要作物百公斤养分吸收量
农作物 小麦 玉米 棉花 油菜 甜菜 氮（N） 3.0 2.57 5.0 5.8 0.4 磷（P） 1.25 0.86 1.8 2.5 0.15 钾（K） 2.5 2.14 4.0 4.43 0.6
2
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X
2
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2
3414试验设计
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4-7 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。
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 N 1 0 因子的编码值 P 0 K 0 X 0
2
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0
1 2
2
2 0
2
2 2
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2
2 2 2
1பைடு நூலகம்
2 3 2
2
2 2 0
0
0 0 0
●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。
（四）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”）。
9
10 11 12
2
2 3 1
2
2 2 1
1
3 2 2
0
0 0 0
13
14 X
1
2 2
2
1 2
1
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0
0 2
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。
“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。
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8。
3414试验设计
●“3414”部分实施方案”，为保证试验精 度要求设置3次重复。
（五）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，区组间允许有差异。
（六）试验田间观察、记载与收获
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。
注：施肥量参数
1、计算主要包括：
肥料利用率；
土壤养分校正系数；
作物养分需要量；
土壤速效养分含量
计算这些参数的目的，是为了获取构建 区域性作物施肥专家系统需要的有关参数。
2、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）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％
试验处理 编号 代码 1 N0P0K0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 N0P2K2 N1P2K2 N2P0K2 N2P1K2 N2P2K2 N2P3K2 N2P2K0 N2P2K1 N2P2K3 N3P2K2 N1P1K2 N1P2K1 N2P1K1
“3414”试验码值方案 因子水平码值 表 “部分实施方案”处理选择示例 (完全实施方案)
（2）土壤养分校正系数
将土壤有效养分测定值乘一个校验系数， 以表达土壤供肥量。该系数称为土壤养分校正 系数。
校正系数（%）= 缺素区作物地上部分吸收该元素量(公斤/ 亩) ÷(该元素土壤测定值(mg/kg) × 0.15)
式中“0.15”为土壤耕层养分测定值换算成每亩土 壤养分含量的系数。
（3）作物单位养分吸收量(作物形成 100公斤经济产量的养分需要量)
小区面积：大田作物和露地蔬菜作物小区 面积一般为20～50m2，密植作物可小些，中 耕作物可大些； 小区宽度，密植作物不小于3m，中耕作物 不小于4m。 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）。
3414试验设计码值方案(完全实施)
处理号 N
1 2 3 4 5 0 0 1 2 2
因子的编码值 P
0 2 2 0 1
K
0 2 2 2 2
X
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3 2 2 1 1 2
• 解决办法： 对于肥料田间试验来说，通过增加试验重 复数量、采用随机区组等先进的试验设计、精 心控制其它栽培条件，尽量保持一致，以及进 行长期定位试验等方法能够克服这方面的局限。
二、试验目的
1、掌握各个施肥单元不同作物优化施肥量， 基、追肥分配比例，肥料品种、施肥时期 和施肥方法；
2、摸清土壤供肥能力、不同作物养分吸收 量和肥料利用率等基本参数；
3414试验设计
进行氮、 磷二元效 应方程拟 合时，可 选用处理17、11、12， 可求得在 以K2水平 为基础的 氮、磷二 元二次肥 料效应方 程。
处理号 N 1 0 因子的编码值 P 0 K 0 X 0
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注：表中前11个处理为3411、前14个处理为3414。X为增加的因素，如增加 某个中、微量元素。“2”为最接近合理用量的施肥用量。
（1）“3414”完全实施方案：
“3414”完全实施方案可应用14个处理， 进行氮、磷、钾三元二次效应方程的拟合。 可选用处理2、4、8及处理6，可分别求 得N、P、K缺素区的相对产量。此外，通 过处理1，可以获得基础地力产量，即空 白区产量。
第二章 肥料效应田间试验
本章主要内容
一、概念及其任务 二、试验目的 三、试验设计 四、试验实施 五、试验统计分析
一、概念及其任务
肥料效应田间试验定义：
指在田间自然的土壤气候条件下，以 作物生长发育的各种性状及产量和品质等 作为指标，研究作物与土壤、作物与肥料 间效应关系的生物试验方法。
肥料效应田间试验任务：
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。
（七）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。
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、磷二元效应方程拟合时，可选 用处理2、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； 选用处理2、3、6、11可求得在P 2 K 2 水平为基 础的氮肥效应方程；选用处理4、5、6、7可求得在 N2K2水平为基础的磷肥效应方程；选用处理6、8、
处理号 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 X 0 0 1 2 2 2 2 2 2 2 3 1 1 2 2 因子的编码值 P 0 2 2 0 1 2 3 2 2 2 2 1 2 1 2 K 0 2 2 2 2 2 2 0 1 3 2 2 1 1 2 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2
“3414”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＝4×4×4＝64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。
试验探索养分效应 ；
建立肥料效应方程、提出最佳施肥量 ；
建立土壤养分丰缺指标和相应的推荐施肥指 标； 肥料配方的校验 ；
田间示范推广 。
• 田间试验的局限性：
由于大田是个敞开的系统，许多可控及不 可控的因素构成复杂的生长环境，在这种生长 环境下很难精确的对各个自然因素加以人工控 制，常常对试验结果有较大影响。
3、建立基于土壤养分丰缺指标和推荐施肥 的指标体系； 4、构建作物施肥模型，为施肥分区和肥料 配方提供依据。
所以肥料效应田间试验在测土配方施肥技 术的推广应用过程中显得尤为重要。
三、试验方案设计
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。
四、试验实施
（一）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。
（二）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。
（三）试验小区
（八）试验资料整理
试验结束后，要及时整理试验资料， 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 关部门。
（九）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；
养分平衡法确定施肥量计算公式:
目标产量所需养分总量－土测值× 0.15 × 校正系数 施肥量 = 肥料中养分含量 × 肥料当季利用率
地力差减法确定施肥量公式：
（目标产量/100－无肥区产量/100）× 百千克作物产量吸肥量 施肥量 = 肥料中养分含量 × 肥料当季利用率
（4）土壤养分丰缺评价与丰缺指标 体系的建立
9、10可求得在N2P2水平为基础的钾肥效应方程。
（2）“3414”的部分实施方案：
●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“3414”的完全实施 方案，可在“3414”方案中选择相关处理， 即“3414”的部分实施方案。这样既保持了 测土配方施肥田间试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 养分的特点和不同试验目的的具体要求，满 足不同层次的需要。
通过“3414”方案中处理6可以计算作物单 位养分吸收量。 作物单位养分吸收量=（果实产量(公斤/亩) ×果实中元素含量（％）+茎叶产量(公斤/亩) ×茎叶中元素含量（％））÷经济产量(公斤 /亩) × 100
主要作物百公斤养分吸收量
农作物 小麦 玉米 棉花 油菜 甜菜 氮（N） 3.0 2.57 5.0 5.8 0.4 磷（P） 1.25 0.86 1.8 2.5 0.15 钾（K） 2.5 2.14 4.0 4.43 0.6
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3414试验设计
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4-7 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。
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 N 1 0 因子的编码值 P 0 K 0 X 0
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●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。
（四）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”）。
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10 11 12
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2 3 1
2
2 2 1
1
3 2 2
0
0 0 0
13
14 X
1
2 2
2
1 2
1
1 2
0
0 2
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。
“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。
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8。
3414试验设计
●“3414”部分实施方案”，为保证试验精 度要求设置3次重复。
（五）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，区组间允许有差异。
（六）试验田间观察、记载与收获