3414实验基本理论
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OPT OPT-N OPT-P
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OPT-K
CK0 FP FP-N FP-P
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3414试验设计
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。
“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 般应选择当地主栽作物品种或拟推 广的主要品种。
K2O
2.3 2.3 2.3 0 0 0
N
7.8 0 7.8 7.8 0 9.2
7
8
FP-N
FP-P
0
18.3
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0
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0
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9.1
0
9.2
表2 试验各处理化肥施用量 (kg/亩)
氮肥总量 编号 处理代号 基肥 三料磷肥
10.22
追肥 尿素
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尿素
1
2
氯化钾
3.83 3.83 3.83
尿素
(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。 ●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。
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
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。
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。
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 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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(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)
3414试验设计码值方案(完全实施)
处理号 N
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 1 2 2 2 2 2 2 2
因子的编码值 P
0 2 2 0 1 2 3 2 2 2
K
0 2 2 2 2 2 2 0 1 3
X
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
11
12 13 14
3
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2
1 2 1
表1 试验各处理纯养分施肥量 (kg/亩)
编号 处理代号 氮肥总量 N
1 2 3 4 5 6 OPT OPT-N OPT-P OPT-K CK0 FP 15.5 0 15.5 15.5 0 18.3
基肥 P2 O 5
4.7 4.7 0 4.7 0 11.5
追肥 N 7.7
0 7.7 7.7 0 9.1
2
2 1 1
0
0 0 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。
(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。
(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。
(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。
(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)。
处理号 N 1 0 因子的编码值 P 0 K 0 X 0
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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。
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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。
●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 。
(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。
(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。
测土配方施肥技术 3414实验详解
清河县土肥站
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。
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。
●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”)。 ●“ 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。)
46%×15 =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) 通过“ 3414 ”方案中处理 6 可以计 算作物单位养分吸收量。
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
●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。
OPT OPT-N OPT-P
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3414试验设计
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。
“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 般应选择当地主栽作物品种或拟推 广的主要品种。
K2O
2.3 2.3 2.3 0 0 0
N
7.8 0 7.8 7.8 0 9.2
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FP-N
FP-P
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表2 试验各处理化肥施用量 (kg/亩)
氮肥总量 编号 处理代号 基肥 三料磷肥
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追肥 尿素
17 0 17
尿素
1
2
氯化钾
3.83 3.83 3.83
尿素
(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。 ●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。
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
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。
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。
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 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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(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)
3414试验设计码值方案(完全实施)
处理号 N
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 1 2 2 2 2 2 2 2
因子的编码值 P
0 2 2 0 1 2 3 2 2 2
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表1 试验各处理纯养分施肥量 (kg/亩)
编号 处理代号 氮肥总量 N
1 2 3 4 5 6 OPT OPT-N OPT-P OPT-K CK0 FP 15.5 0 15.5 15.5 0 18.3
基肥 P2 O 5
4.7 4.7 0 4.7 0 11.5
追肥 N 7.7
0 7.7 7.7 0 9.1
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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。
(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。
(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。
(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。
(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)。
处理号 N 1 0 因子的编码值 P 0 K 0 X 0
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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。
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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。
●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 。
(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。
(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。
测土配方施肥技术 3414实验详解
清河县土肥站
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。
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。
●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”)。 ●“ 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。)
46%×15 =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) 通过“ 3414 ”方案中处理 6 可以计 算作物单位养分吸收量。
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
●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。