基于“3414”肥效试验建立BP神经网络寻优的新模型初探

针对上海市崇明滧东地区传统施肥方式不能满足水稻需肥规律的问题,以水稻“3414”肥效试验结果为数据来源,以N、P_(2)O_(5)、K_(2)O施用量为优化目标,建立3-7-1拓扑结构BP神经网络模型,通过遗传算法得到最优产量下的最优施肥配比。预测结果表明:当地较优的施肥配比是N、P_(2)O_(5)、K_(2)O的施用量分别为24.94、0.87、4.27 kg/亩(1亩=667 m^(2)),预计最高产量为531.5 kg/亩。通过验证试验,在较优的施肥配比条件下,水稻的实际产量为548.7 kg/亩,验证了BP神经网络模型预测结果的准确性。

3414"肥料试验模型拟合的探讨

以UNDP95-98年在河北唐山进行的27个"3414"冬小麦试验为例,研究了三元二次施肥模型与一元施肥模型对"3414"肥料试验结果的拟合情况。结果表明,三元二次施肥模型进行拟合试验成功率仅为56%,而采用一元施肥模型可以对全部试验进行数据处理。在同一试验中,与一元施肥模型相比,采用三元二次施肥模型计算的推荐施肥量偏高;根据一元施肥模型拟合计算分别有15%、44%、67%的点不需要施用N、P、K肥,而采用三元二次施肥模型则无法获得这一信息。因此,在"3414"试验中,一元施肥模型是三元二次施肥模型拟合的一种很好补充和优化手段。

应用“3414”肥料试验模型求解春玉米施肥参数的研究

利用现代肥料二次回归"3414"设计,对春玉米施肥参数进行了研究。结果表明:通过三元二次肥料效应函数获得的最高产量在各类型函数中最低,投入的肥料价值也最低,获得的产投比较高;通过一元二次肥料效应函数获得的最高产量最高,其中K处理一元二次肥料效应方程获得的最高产量和产投比最高。各类型函数所获得的最佳经济产量表现为:一元函数>二元函数>三元函数,但三元二次肥料效应函数所获得的产投比远远高于其他函数,可用于推荐施肥。通过三元二次肥料效应函数获得的春玉米推荐施肥指标为:N162.8kg/hm2,P2O5112.7kg/hm2,K2O149.7kg/hm2,需要投入的肥料成本为1776元/hm2,可获得最佳经济产量13241kg/hm2,产投比高达7.45。

免耕水稻在“3414”试验方案中氮磷钾配施的肥料效应研究

在免耕抛秧种植模式下进行"3414"肥料效应试验,通过建立氮、磷、钾施肥量与产量的回归模型,探索当地水稻的最佳施肥量。结果表明,氮磷钾施用量均为中等水平时,产量和经济效益达到最佳;各类型函数所获得的最佳经济产量表现为一元函数>二元函数>三元函数。结合一元、二元、三元肥料效应函数及实际生产而获得的推荐施肥指标:最高产量施肥量为每公顷施N 197.70 kg,P2O573.05 kg,K2O 180.00 kg;最佳产量施肥量为每公顷施N 194.10 kg,P2O5 65.55 kg,K2O 170.10 kg。

湛江市甘蔗“3414”肥料效应试验

利用肥料二次回归"3414"设计,对湛江市甘蔗施氮、磷、钾肥料参数进行研究。结果表明:全肥区比缺氮区、缺磷区及缺钾区分别增产6.33%、8.62%及2.44%,其中以磷肥的增产率为最高。通过三元二次施肥模型计算,得出N、P2O5和K2O的最佳施用量分别为171.3、432.0、0 kg/hm2,收益是40 367.92元/hm2。通过肥料"3414"试验,能实现主要养分平衡供应,满足甘蔗高产高糖生产需要,达到提高肥料利用率及高产的目的。

药用金荞麦“3414”施肥效应研究

目的:研究重庆渝西紫色土N、P、K不同施用量和不同组合方式对金荞麦根茎产量的影响,探索该类型土壤下的施肥优化方案。方法:采用"3414"施肥设计方案设计实验,在Excel 2003、SPSS 13.0、Matlab 7.0和Word2003下对数据处理,根据双聚原矢车菊苷元含量评定其品质。结果:不同施肥组合,肥料的有效转化率有差异,其中有效转化率最高组合为N3P2K2,为97.09%,最低组合为N0P2K2,为4.32%;除空白组外,N0P2K2组产量最低为186 kg/667 m2,N2水平15 kg/667 m2,另外两种肥料组合在高、中、低三个水平上差异不大;一元、二元、三元函数拟合效果都较为理想,其中R2值排前三的函数是N、K效应函数、N效应函数和N、P、K三效应函数;不施肥组双聚原矢车菊苷元含量最高为8.67%,高N、高K组其含量降低,但所有的含量均高于7.14%。结论:不同施肥组合,对单一肥料的转化率有一定影响;该类土壤N肥施用量是决定其产量的关键肥料,故应偏重于氮肥施用;可以采用N、K效应函数、N效应函数和N、P、K三效应函数任意一种作为指导该类型土壤的施肥依据;施肥后各组药效成分含量虽然有差异,但不降低金荞麦品质。

基于“3414”试验的川中丘陵区水稻测土配方施肥指标体系构建

【目的】旨在建立土壤养分分级指标和不同分级范围推荐施肥量,为川中丘陵区合理施用化肥、减少资源浪费和提高经济效益提供参考依据。【方法】采用养分丰缺指标法,对川中丘陵区2006年水稻"3414"试验数据进行整理与统计分析,以相对产量75%、80%、85%、90%和95%划分土壤养分分级指标,并分别以三元二次、一元二次和线性加平台模型对各试验点施肥量与产量关系进行模拟,选择最优模型计算最佳施肥量。【结果】确定了水稻测土配方施肥量:当川中丘陵区碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)含量处于低等级(AN<100 kg.hm-2、AP<5 mg.kg-1、AK<30 mg.kg-1)时,氮(N)、磷(P2O5)、钾肥(K2O)施用量分别为170—220 kg.hm-2、100—120 kg.hm-2、140—170 kg.hm-2;较低等级(AN 100—140 mg.kg-1、AP 5—10 mg.kg-1、AK 30—50 mg.kg-1)时,氮、磷、钾肥用量分别为140—170 kg.hm-2、80—100 kg.hm-2、120—140 kg.hm-2;中等级(AN 140—180 mg.kg-1、AP 10—20 mg.kg-1、AK 50—70 mg.kg-1)时,氮、磷和钾肥用量分别为110—140 kg.hm-2、60—80 kg.hm-2、100—120 kg.hm-2;较高等级(AN 180—220 mg.kg-1、AP 20—30 mg.kg-1、AK 70—90 mg.kg-1)时,氮、磷和钾肥用量分别为90—110 kg.hm-2、40—60 kg.hm-2、80—100 kg.hm-2;高等级(AN>220 mg.kg-1、AP>30 mg.kg-1、AK>90 mg.kg-1)时,氮、磷和钾肥用量分别为0—90 kg.hm-2、0—40 kg.hm-2、0—80 kg.hm-2。【结论】本研究建立的养分分级指标计算出的推荐施肥量相对于原有体系呈现出减施氮肥,增施磷、钾肥(特别是钾肥)的特点,客观地反映了当前土壤养分丰缺状况和区域内肥料投入特点。

基于“3414”试验的玉米杂交种桂单162优化施肥方案

【目的】研究玉米杂交种桂单162高产高效栽培最佳氮、磷、钾肥施用量,为提高其增产潜力及在广西的进一步推广提供科学依据。【方法】采用"3414"试验设计方案建立肥料效应函数,求解函数效应,分析不同施肥水平对玉米产量的影响及获得最佳经济产量时的最优施肥量。【结果】各试验因子对玉米产量的作用效应为N>K_2O>P_2O_5。在不同类型肥料效应函数中,利用三元二次函数计算的最高产量为8390.8 kg/ha,肥料成本(2959.5元/ha)相对较低,产投比(5.67)相对较高;最佳经济产量(7145.5 kg/ha)虽相对较低,但肥料成本(2022.9元/ha)在所有函数中最低,产投比(7.07)最高。【结论】采用"3414"试验设计方案进行玉米品种桂单162的优化施肥是可行的,利用三元二次肥料效应函数获得桂单162的最优施肥方案为:N 176.8 kg/ha,P_2O_563.1 kgha,K_2O 96.3 kg/ha,可获得最佳经济产量7145.2 kg/ha,产投比为7.07。

唐古特大黄“3414”施肥效果及推荐施肥量研究

采用"3414"施肥方案,研究不同氮、磷、钾配比对唐古特大黄产量及经济效益的影响,旨在为唐古特大黄合理施肥提供依据。结果表明,各施肥处理对唐古特大黄的产量和经济效益的影响表现依次为施肥>不施肥,NPK>P>N>K;两两互作对唐古特大黄产量、经济效益的影响表现为NP>PK>NK、PK>NP>NK。除高氮处理(N3P2K2)外,其余施肥处理条件下唐古特大黄总蒽醌含量均优于《中国药典》标准,总灰分及水分均达标。唐古特大黄施肥量与产量间的三元二次方程、二元二次方程和一元二次方程拟合结果均典型,能够较好的反应施肥量同产量、经济效益之间的关系。综合考虑,本试验条件下获得唐古特大黄最高产量施肥方案为氮74.06kg/hm2,磷55.07kg/hm2,钾36.56kg/hm2,产量可达12384.3kg/hm2。最佳经济施肥方案为氮73.33kg/hm2、磷54.58kg/hm2、钾36.37kg/hm2,产量为12012.6kg/hm2,经济效益为196126.0元/hm2。

“3414”设计研究氮磷钾施肥量对半夏产量及品质的影响

研究氮磷钾肥不同配比对半夏产量和品质的影响。采用"3414"法进行盆栽半夏肥效试验,分别应用硫酸-蒽酮比色法、BCA蛋白试剂盒进行多糖和水溶性蛋白的测定。适宜的氮磷钾肥水平可分别使块茎增产22.1%(N1)、19.8%(P2)和37.0%(K2),并且提高块茎中水溶性蛋白和多糖的含量。在试验条件下,半夏氮肥经济施用量为4.67g/盆,鉴于盆栽土壤P、K含量较高,不建议施用磷钾肥。

干旱区不同施肥处理对“北冰红”产量的影响

[目的]探究氮、磷、钾不同施肥处理对“北冰红”产量的影响,为指导南疆干旱区“北冰红”科学施肥提供理论依据。[方法]采用“3414”田间施肥效应试验,研究氮、磷、钾不同施肥配比对“北冰红”产量的影响。[结果]N_(2)P_(2)K_(2)产量最高,较CK提升了372.336%,缺氮(N0P2K_(2))、缺磷(N2P0K_(2))和缺钾(N_(2)P_(2)K0)较CK产量提升了97.848%、287.090%、195.902%;占N_(2)P_(2)K_(2)产量的41.887%、81.952%、62.646%。三元二次及一元二次肥效方程相关系数为0.960、0.948、0.975、0.925。基于三元二次肥效方程得出的最佳施肥量为1∶0.442∶1.169,此时N、P、K的施用量分别为93.568、41.364、109.355 kg/hm^(2);基于一元二次肥效方程得出的最佳施肥量为1∶0.750∶1.03,此时N、P、K的施用量分别为88.306、66.192、91.034 kg/hm^(2)。[结论]氮磷钾肥配施可以明显增加“北冰红”产量,其中,氮肥对产量的影响最大,钾肥次之,磷肥最小,肥料之间存在协同效应。N、K_(2)O含量与产量的三元二次肥效方程的拟合程度较好(R^(2)值均较大),并均达显著水平。2种拟合方程计算所得结果相近,为达到培肥土壤和高产的目的,采用三元二次肥效方程拟合的最佳施肥量作为“北冰红”试验地施肥的标准用量。

早稻“3414”施肥效果及推荐用量研究

为研究氮、磷、钾肥对早稻产量和经济效益的影响和测土配方施肥提供依据,在湖北省赤壁市利用"3414"试验设计布置了早稻氮、磷、钾肥料效应试验。结果表明,早稻施用磷肥效果最好,最高增产稻谷2 300 kg·hm-2,相应增产率达36.7%,纯增收入2 984.4元·hm-2;钾肥增产稻谷1 075 kg·hm-2,增产率为14.8%,纯增收入1 186.8元·hm-2;氮肥增产稻谷677 kg.hm-2,增产率为8.9%,纯增收入365.7元.hm-2。通过配置三元二次和一元二次肥效模型,结合试验实际情况,确定早稻N、P2O5和K2O的最高产量施用量分别为180.1、57.3和67.5 kg·hm-2,最佳经济施用量分别为108.5、55.4和59.1 kg·hm-2。

晚稻“3414”施肥效果及推荐用量研究

通过在赤壁市布置晚稻的"3414"肥料效应试验,研究了氮、磷、钾肥对晚稻产量和经济效益的影响。结果表明,氮、磷、钾肥对晚稻都具有显著的增产增收效果,获得的最大增产量分别为1500、750和1350kg·hm-2,相应增产率分别为23.1%、10.3%和20.3%,纯增收入分别为1609.5、822.8和1612.7元·hm-2。通过配置三元二次和一元二次肥效模型,结合试验实际情况,确定晚稻的推荐施肥量,N、P2O5和K2O的最高产量施用量分别为179.9、52.7、108.2kg·hm-2,最佳经济施用量分别为146.7、46.8、94.5kg·hm-2。

中稻“3414”施肥效果及推荐用量研究

在赤壁市利用"3414"试验设计布置中稻氮、磷、钾肥料效应试验。结果表明,中稻施用氮肥的效果最好,稻谷增产量最高达2 325 kg.hm-2,相应增产率为39.1%,纯增收入2 737.5元·hm-2;施用钾肥的增产量为777 kg·hm-2,增产率为10.4%,纯增收入678.5元.hm-2;施用磷肥的增产量为400 kg·hm-2,增产率为5.1%,纯增收入288.8元·hm-2。通过拟合三元二次和一元二次肥效模型,确定中稻N、P2O5和K2O的最高产量施用量分别为169.8、84.5和163.7 kg·hm-2,最佳经济施用量分别为153.7、61.5和120.8 kg.hm-2。

“3414”肥效试验对西瓜产量的影响及推荐施肥量分析

为了给西瓜生产提供施肥理论依据,采用"3414"肥效试验研究了配方施肥对西瓜产量的影响,以及施用氮磷钾肥的肥料效应。结果表明:与对照相比,各配方施肥处理西瓜的产量均有所提高;其中以N2P2K2处理肥料配施最佳;本试验条件下西瓜667m2最佳经济施肥量为氮(N)18.25kg、磷(P2O5)10.14kg、钾(K2O)13.81kg,667m2最高产量施肥量为氮(N)20.26kg、磷(P2O5)10.86kg、钾(K2O)14.29kg。

利用“3414”试验确定龙江农场热垦525最佳施肥量的探讨

分别采用三元二次、一元二次和直线加平台等肥料效应模型，对龙江农场热垦525两年的“3414”试验数据进行分析。结果表明：三元二次模型模拟的最佳施肥量为N0．1357kg/珠、P2O50．0648kg/株、K2O 0．0821 kg／株。根据产量趋势特点，对一元二次和直线加平台2个一元模型进行比较，得到一元模型的最佳施肥量为N0．1051kg／株、P20，0．1060kg／株、K2O 0．1039kg/株。由此可见，三元二次模型模拟的最佳施肥量只有部分指标高于一元模型。综合考虑，初步确定胶木兼优热垦525最佳施肥量为N0．1051-0．1357kg/株；P20，0．0648-0．1060kg/株；K2O 0．0821-0．1039kg/株。

基于“3414”方案的杭白菊施肥效应研究

采用"3414"田间试验方案,研究了沿海地区不同氮磷钾肥配比对杭白菊产量的影响,建立了杭白菊产量(Y)与施氮量(N)、施磷量(P)、施钾量(K)之间的回归方程:Y=702.486+15.289N+9.866P+5.892K-0.310 N2-0.068P2-0.059 K2+0.609NP+0.435NK+0.380PK。据此计算得出杭白菊的最高经济产量为19076.2 kg/hm2,氮、磷、钾肥的最佳施用量分别为N 378.5 kg/hm2、P2O5274.8 kg/hm2、K2O 362.7 kg/hm2。氮肥对杭白菊的增产效应最明显,其次是磷肥。

核桃“3414”肥料效应试验及推荐施肥量的回归分析

为了探寻最适养分施用量和最佳施肥方案,从而提高核桃产量和培肥土壤,为核桃生产中的科学施肥提供技术指导,以陕西省黄龙县栽培的‘香玲’核桃树为试验材料,采用"3414"试验设计进行了施肥效应试验,并结合试验田的基础地力水平,采用两种方法对核桃产量与肥料用量之间的关系进行了回归分析,得出了N、P2O5、K2O这3种肥料的最佳用量。结果表明:不同的施肥量对核桃产量的影响很大,缺肥或少肥都会影响核桃产量,与对照相比各施肥处理的核桃产量均有提高,其中处理6(N2P2K2)的产量最高;而且,在这3种肥料的互作效应中,N、P、K的互作效应最高,其次为N与K、N与P、P与K的互作效应。由回归方程计算得出的N、P2O5、K2O的最高施用量分别为1.009 1、0.190 4、1.227 6 kg·株-1,最佳施用量分别为0.987 5、0.1648、1.226 0 kg·株-1,最高和最佳产量分别为8.373、8.368 kg·株-1。N、P2O5、K2O含量与产量的一元二次拟合方程的拟合程度均较好(R2值均较大),但在此3种养分施用量与产量的一元二次效应方程的相关关系中,N、P2O5、K2O都没有达到显著水平。以两种拟合方程计算得到的结果相近,考虑到既要高产又能培肥土壤的目的,该研究以采用三元二次效应方程拟合的养分推荐施用量作为核桃试验地施肥的标准用量。

高桥地区圆葱“3414”肥效试验研究

[目的]为今后指导圆葱合理施肥提供理论依据。[方法]试验采用二次回归"3414"完全方案设计,对高桥地区圆葱植株的氮、磷、钾含量及产量进行了分析。[结果]通过田间试验建立了圆葱的肥料效应函数模型,得出了最佳经济产量、最佳施肥量及其比例。其中,氮、磷、钾最佳经济产量为71 520 kg/hm2,最佳施肥量为N169.50 kg/hm2,P2O5 106.50 kg/hm2,K2O57.00 kg/hm2,NP∶2O5∶K2O比例为1∶0.630∶.34较为合理的。氮、磷、钾三要素中,氮肥对圆葱产量作用最大,依次是磷肥、钾肥。另外确定了一些重要的施肥参数。100 kg鳞茎养分需求量为N 0.19 kg,P2O5 0.05 kg,K2O 0.16 kg;土壤供养分量为N 104.55 kg/hm2,P2O5 30.15 kg/hm2,K2O 91.65 kg/hm2;土壤养分校正系数为N0.42,P2O5 0.07,K2O0.32;肥料利用率为N17.43%,P2O5 6.87%,K2O31.55%。[结论]得出的圆葱施肥模型和施肥参数对指导圆葱施肥具有重要的作用。

唐山市丰南区冬小麦“3414”肥效试验

通过唐山市丰南区"3414"肥料效应完全试验,研究了冬小麦中低产条件下氮、磷、钾的肥料效应,并对施肥量与产量的关系进行了模拟,构建了冬小麦施肥模型,确定了当地最佳肥料用量。