实验基本理论

3414试验设计
进行氮、
处理号
磷二元效
1
应方程拟
2
合时，可
3
选用处理1-
4
7、11、12， 5
可求得在
6
以K2水平
7 8
为基础的
9
氮、磷二
10
元二次肥
11
效应方程。
12
13
14
因子的编码值
N
P
K
X
0
0
0
0
0
2
2
0
1
2
2
0
2
0
2
0
2
1
2
0
2
2
2
0
2
3
2
0
2
2
0
0
2
2
1
0
2
2
3
0
3
2
2
0
1
1
2
0
1
2
1
（6）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
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。
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） 磷（P） 钾（K）
举2例说明计算方法：
例1：某地块土壤速效氮含量为62.3PPm、速效磷含 量为25.6PPm 、速效钾含量198.5PPm，种植棉花目 标产量为350公斤，试计算每亩施用多少公斤尿素、 三料和硫酸钾？
（已知尿素含N量46%，利用率为60%；三料含P量 40%，利用率20%；硫酸钾含K50%，利用率40%）
●“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）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。
实施过程中要做好5个环节：
划定配方区，收集当地有关技术资料； 分析测定配方区土壤养分（N、P、K）含量； 选定配方的方法，制定出施肥方案及措施； 应用计算机技术（施肥软件）指导配方施肥； 搞好技术培训及讲座，加强配方施肥推广工
作的指导。
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。
编号
1 2 3 4 5 6
7
8
表1 试验各处理纯养分施肥量 （kg/亩）
氮肥总量 处理代号
基肥
N
P2O5
K2O
N
OPT
15.5
4.7
2.3
7.7
OPT-N
0
4.7
2.3
0
OPT-P
15.5
0
2.3
7.7
OPT-K
15.5
4.7
0
7.7
CK0
0
0
0
0
FP
18.3
11.5
0
9.1
FP-N
0
11.5
0
0
●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。
施肥量参数计算主要包括：
1、肥料利用率；2、土壤养分校正系 数；3、作物养分需要量；4、土壤速 效养分含量等参数的计算，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。
43.1 , 40.4 , -78.8
例2：某地块种植小麦，在不施任何肥料时的产量 为200公斤，若目标产量定为500公斤，试计算每亩 施用多少公斤尿素？
32.6
（4）土壤养分丰缺评价与丰缺指 标体系的建立
3414试验设计码值方案(完全实施)
处理号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
因子的编码值
N
P
K
X
0
0
0
0
0
2
2
0
1
2
2
0
2
0
2
0
2
1
2
0
2
2
2
0
2
3
2
0
2
2
0
0
2
2
1
0
2
2
3
0
3
2
2
0
1
1
2
0
1
2
1
0
2
1
1
0
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。
●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P2K2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、 9、10可求得在N2P2水平为基础的钾肥效应 方程。
因子的编码值
N
P
K
X
0
0
0
0
0
2
2
0
1
2
2
0
2
0
2
0
2
1
2
0
2
2
2
0
2
3
2
0
2
2
0
0
2
2
1
0
2
2
3
0wenku.baidu.com
3
2
2
0
1
1
2
0
1
2
1
0
2
1
1
0
X
2
2
2
2
●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。
FP-P
18.3
0
0
9.1
追肥 N
7.8 0 7.8 7.8 0 9.2 0 9.2
编号
1
2
3 4 5 6 7 8
表2 试验各处理化肥施用量 （kg/亩）
氮肥总量
基肥
处理代号
尿素 三料磷肥 氯化钾 尿素
OPT
34
10.22
3.83
17
OPT-N
0
10.22
3.83
0
OPT-P
34
0
3.83
17
OPT-K
3、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％
以计算氮肥利用率为例来进一步说明： 一农田无氮肥区小麦产量为250公斤/亩，施 用尿素15公斤后产量达400公斤/亩， 则尿素的利用率为： （400/100×3.0-250/100 ×3.0)
46%×15
“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。
三、试验实施
（1）试验作物品种选择 田间试验所用的作物品种，一
即空白区产量。
11 12
因子的编码值
N
P
K
X
0
0
0
0
0
2
2
0
1
2
2
0
2
0
2
0
2
1
2
0
2
2
2
0
2
3
2
0
2
2
0
0
2
2
1
0
2
2
3
0
3
2
2
0
1
1
2
0
13
1
2
1
0
14
2
1
1
0
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。
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）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20～50m2，密植作物可 小些，中耕作物可大些；我们冬小麦夏玉米现在采取30m2。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）。
3.0
1.25
2.5
2.57
0.86
2.14
5.0
1.8
4.0
5.8
2.5
4.43
0.4
0.15
0.6
养分平衡法确定施肥量计算公式:
施肥量 =
目标产量所需养分总量－土测值× 0.15 × 校正系数 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：
施肥量 =
（目标产量/100－无肥区产量/100）× 百千克作物产量吸肥量 肥料中养分含量 × 肥料当季利用率
●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。
（4）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”）。
（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 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 点和不同试验目的的具体要求，满足不 同层次的需要。
=65.2%
（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)
（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)
（8）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 报有关部门。
（9）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。
34
10.22
0
17
CK0
0
0
0
0
FP
40
25
0
20
FP-N
0
25
0
0
FP-P
40
0
0
20
追肥 尿素
17 0 17 17 0 20 0 20
3414试验设计
可选用处
处理号
理2、4、8及
处理6，可分
1
别求得N、P、
2 3
K的相对产量，
4
以计算丰缺指
5
标。
6
7
通过处理
8
1，可以获得
9
基础地力产量，
10
二、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。
“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。
一、概念及内容
是根据作物的需肥规律、土壤供 肥性能与肥料效应，在测定出土壤养 分的条件下，提出N、P、K和微肥的比 例及用量及其相应的施肥技术。它包 括目标产量的确定、土壤养分测定、 肥料的配方、施肥等基本环节。
配方施肥的方法：
目前全国推行的方法共60多种， 可概括为3大类，6种方法。 地力分区配方法 目标产量配方法：又可分为2种：1、 养分平衡法；2、地力差减法 肥料效应函数法：又分为3种方法： 1、肥料效应函数法；2、养分丰缺 指标法；3、氮、磷、钾比例法。
0
2
1
1
0
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。
处理号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14