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提高三元肥效模型建模成功率的主成分回归技术研究

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土壤学报 2018年第2期55卷 467-478页

作者：李娟章明清许文江孔庆波姚宝全福建省农业科学院土壤肥料研究所福州350013 福建省亚热带植物研究所福建厦门361000 福建省农田建设与土壤肥料技术推广总站福州350003

三元二次多项式肥效模型在施肥实践中存在大量非典型式,严重制约了肥效模型计量精确性和应用价值。为提高田间肥效试验建模成功率,本研究探讨肥效模型建模新方法。根据福建省早稻171个"3414"设计的氮磷钾田间肥效试验结果,研究三元二次... 详细信息

三元二次多项式肥效模型在施肥实践中存在大量非典型式,严重制约了肥效模型计量精确性和应用价值。为提高田间肥效试验建模成功率,本研究探讨肥效模型建模新方法。根据福建省早稻171个"3414"设计的氮磷钾田间肥效试验结果,研究三元二次多项式肥效模型多重共线性的危害和诊断方法以及主成分回归建模技术。结果表明,试验设计矩阵X的方阵(XTX)条件数和方差膨胀因子的诊断指标均显示,三元二次多项式肥效模型存在严重的多重共线性,且这种共线性主要是因模型设定本身造成的。多重共线性严重制约了普通最小二乘法(OLS)的有效性,OLS回归建模的三元典型肥效模型比例仅占试验总数的27.5%。主成分回归对设计矩阵提取互不相关的9个主成分,消除了多重共线性危害。采用前7个主成分回归建模,三元典型肥效模型比例提高至43.3%,为OLS法的1.6倍。尤其是主成分回归大幅度降低了模型系数符号不合理的非典型式,从OLS建模的14.6%下降至零;模型无最高产量点的非典型式比例从OLS建模的36.8%下降至21.1%。7个主成分回归建模利用了试验设计矩阵X99.9%以上的方差信息,其所得典型式与OLS法所得典型式在推荐施肥量和预测产量上几乎无差别。针对主成分回归是一种有偏估计,采用OLS法结合前7个主成分回归建模,三元典型肥效模型所占比例进一步提高至55.6%,为OLS法的2.0倍,结果明显优于单独使用OLS回归或者主成分回归。因此,主成分回归可消除三元二次多项式肥效模型的多重共线性危害,OLS法结合前7个主成分回归建模是显著提高水稻氮磷钾三元典型肥效模型比例的最优建模策略。

关键词：早稻氮磷钾肥效模型多重共线性主成分回归普通最小二乘法(OLS)

Monte Carlo法在多元肥效模型参数估计和推荐施肥中的应用

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植物营养与肥料学报 2009年第2期15卷 366-373页

作者：章明清徐志平姚宝全林琼颜明娟李娟陈子聪福建省农业科学院土壤肥料研究所福建福州350013 福建省农田建设与土壤肥料技术站福建福州350003

针对多元肥效模型大量存在非典型式的事实,本文应用"3414"田间试验结果,详细介绍Monte Carlo法的原理以及在多元肥效模型参数估计、非典型肥效模型推荐施肥等方面的应用方法和步骤。结果表明,采用最小二乘法回归建模,67个二元和59个三... 详细信息

针对多元肥效模型大量存在非典型式的事实,本文应用"3414"田间试验结果,详细介绍Monte Carlo法的原理以及在多元肥效模型参数估计、非典型肥效模型推荐施肥等方面的应用方法和步骤。结果表明,采用最小二乘法回归建模,67个二元和59个三元肥效模型的典型式出现几率分别为23.1%和16.9%;而改用Monte Carlo法参数寻优,典型式出现几率分别提高到56.7%和37.3%,是最小二乘法的2.5倍和2.2倍。与最小二乘法相比,Monte Carlo法是在参数寻优时牺牲数学上偏差平方和最小的最优性,使待估参数达到专业上最优而数学上较优,从而提高典型肥效模型的出现几率。对Monte Carlo法也不能得到典型式的晚稻磷钾非典型肥效模型,用产量频率分析法计算推荐施肥量,表明只有一组磷钾肥用量组合入选,导致磷肥推荐用量偏高而钾肥偏低。在相同目标产量下,改用Monte Carlo法,平均推荐用量介于相同试验地所建立的氮磷、氮钾和氮磷钾典型肥效模型的推荐用量之间,结果明显优于产量频率分析法。因此,Monte Carlo法为多元肥效模型参数估计和非典型肥效模型推荐施肥提供了一种新方法,提高了当前测土配方施肥田间试验的成功率。

关键词：肥效模型典型式非典型式 Monte Carlo法推荐施肥

蔬菜氮磷钾三元肥效模型的MonteCarlo建模法

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土壤通报 2012年第5期43卷 1156-1161页

作者：李娟章明清孔庆波姚宝全沈金泉福建省农业科学院土壤肥料研究所福建福州350013 福建省农田建设与土壤肥料技术总站福建福州350003

应用"3414"设计的田间肥料试验结果,探讨蔬菜氮磷钾三元肥效模型的Monte Carlo建模法。莴苣试验结果表明,采用最小二乘法回归建模,NP、NK二元肥效模型属于非典型式,PK二元和NPK三元肥效模型属于典型式;而改用MonteCarlo建模法,NP、NK和P... 详细信息

应用"3414"设计的田间肥料试验结果,探讨蔬菜氮磷钾三元肥效模型的Monte Carlo建模法。莴苣试验结果表明,采用最小二乘法回归建模,NP、NK二元肥效模型属于非典型式,PK二元和NPK三元肥效模型属于典型式;而改用MonteCarlo建模法,NP、NK和PK二元肥效模型以及NPK三元肥效模型均属于典型式。采用最小二乘法回归建模,不同蔬菜作物建立的34个三元肥效模型的典型式出现机率为41.2%,而Monte Carlo建模法的典型式出现机率为91.2%,提高了2.2倍。Monte Carlo建模法是适当放弃数学上偏差平方和最小的最优性,使待估参数达到专业上最优而数学上较优,从而提高典型肥效模型的出现机率。对莴苣氮钾非典型肥效模型的推荐施肥表明,Monte Carlo法的结果明显优于产量频率分析法。因此,Monte Carlo建模法为建立蔬菜多元肥效模型和推荐施肥提供了一种有效方法。

关键词：蔬菜氮磷钾肥效模型建模 Monte Carlo法推荐施肥

应用近似最优设计建立多元肥效模型的方法探讨

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浙江农业大学学报 1991年第4期17卷 371-376页

作者：方萍吴良欢浙江农业大学土壤与农业化学系杭州310029

本文简要介绍了D-最优设计的特点及其基本原理,分析了D-最优设计的试验处理点在因子区域上的布局与农化研究要求的不一致性,在适当放弃D-优良性的基础上提出了更适合农化研究要求的近似最优设计方案。报道了由饱和设计试验资料建立的肥... 详细信息

本文简要介绍了D-最优设计的特点及其基本原理,分析了D-最优设计的试验处理点在因子区域上的布局与农化研究要求的不一致性,在适当放弃D-优良性的基础上提出了更适合农化研究要求的近似最优设计方案。报道了由饱和设计试验资料建立的肥效模型所存在的拟合效果良好而预报性质不良的问题,并提出了“扩点建模”方法使两者得到统一。

关键词：肥效模型设计试验

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氮磷钾肥效模型的研究及其应用

浙江农业大学学报 1989年第4期15卷 383-388页

作者：吴平陶勤南浙江农业大学土壤农化系

就多因素肥料试验及多元肥效模型研究中存在的问题,提出了以因素水平在因子空间分布的专业合理性、主效应的可比性和吸收回归设计的优点作为多元肥效试验的设计原则:认为可用拟合度检验-计算机模拟试验-模型极大值存在判定作为多元肥效... 详细信息

就多因素肥料试验及多元肥效模型研究中存在的问题,提出了以因素水平在因子空间分布的专业合理性、主效应的可比性和吸收回归设计的优点作为多元肥效试验的设计原则:认为可用拟合度检验-计算机模拟试验-模型极大值存在判定作为多元肥效模型的选模方法.而且,在多因素肥效试验设计中,少设或不设重复而代之以扩大处理数,可使这种方法更为有效.采用上述方法,在金华地区低丘红壤上建立了超甜玉米-甜玉2号氮、磷、钾三要素肥效反应模型,根据模型,采用产量频率分析法给出了试验地区条性下,甜玉米2号产量达625～730kg/亩,经济效益达300元/亩左右的推荐施肥方案.

关键词：甜玉米氮肥磷肥钾肥肥效模型

极值判别分析在三元肥效模型推荐施肥中的作用

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福建省农科院学报 1995年第2期10卷 54-59页

作者：章明清林仁埙林代炎姜永福建省农科院土壤肥料研究所福建农业大学

根据８９个水稻氮磷钾田间试验结果，认为三元肥效模型是否属于典型式取决于模型极值存在与否和极值性质。依据极值判别结果，可将三元肥效模型分为典型式和三种不同类型的非典型式。分析了不同类型三无效模型的施肥意义和极值判别方法... 详细信息

根据８９个水稻氮磷钾田间试验结果，认为三元肥效模型是否属于典型式取决于模型极值存在与否和极值性质。依据极值判别结果，可将三元肥效模型分为典型式和三种不同类型的非典型式。分析了不同类型三无效模型的施肥意义和极值判别方法，并对非典型式提出了施肥建议。…（１）以Ｎ，Ｐ２Ｏ５，Ｋ２Ｏ分别施１５０、７５和９０ｋｇ／ｈｍ２为基准（下同），该模型的三条偏回归线则如图１所示，它们都是有极大值的抛物线。因此，可用导数法求该式的推荐施肥量。结果是最高施肥量为Ｎ１５８、Ｐ２Ｏ５５９、Ｋ２Ｏ６９ｋｇ／ｈｍ２；当每公斤Ｎ　２．６元，Ｐ２Ｏ５３．３元和Ｋ２Ｏ２．４元以及稻谷０．８元时，最佳施肥量为Ｎ　１３２、Ｐ２Ｏ５５０、Ｋ２Ｏ６２ｋｇ／ｈｍ２。代入原式得最高产量为７６５０ｋｇ／ｈｍ２，最佳产量为７５４５ｋｇ／ｈｍ２。２．２．２极大值属于远外推的非典型式有些肥效模型虽有最高产量，但极值点却落在肥料试验设计量的范围外，属于外推结论，这类模型的Ｎ．Ｐ．Ｋ三条偏回归线的一次项或二次项系数间的数值大小差异悬殊，用导数法求得的施肥量必有一个或一个以上属于外推结论，因此不能用于施肥实践。福清市的一个晚稻试验结果就是这样的。该式的三条偏回归线中，Ｐ?

关键词：三元肥料肥效模型极值判别施肥氮磷钾

基于“3414”试验的长豇豆肥效模型及推荐施肥量研究

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丽水学院学报 2019年第2期41卷 68-74页

作者：李赛慧吴东涛刘术新尹梦斯夏俊龙丁枫华丽水市莲都区农业局浙江丽水323000 丽水市农业局浙江丽水323000 丽水职业技术学院浙江丽水323000 丽水学院生态学院浙江丽水323000

为了研究氮磷钾平衡施肥对长豇豆产量和品质的影响,采用"3414"方案进行长豇豆田间肥效试验,对长豇豆产量、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C和亚硝酸盐含量进行测定。研究表明:适当提高钾肥浓度可使长豇豆的可溶性糖含量增加,提高氮肥浓... 详细信息

为了研究氮磷钾平衡施肥对长豇豆产量和品质的影响,采用"3414"方案进行长豇豆田间肥效试验,对长豇豆产量、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C和亚硝酸盐含量进行测定。研究表明:适当提高钾肥浓度可使长豇豆的可溶性糖含量增加,提高氮肥浓度可使长豇豆的维生素C含量提高;可溶性蛋白含量受施肥量影响不大,而平衡施肥可在一定程度上降低长豇豆亚硝酸盐的含量,过量则会导致亚硝酸盐含量升高;根据各项品质指标随时间的变化,推荐结果盛期采摘以获得最佳品质。氮磷钾不同施肥处理下长豇豆的增产率为37.3%～50.2%。长豇豆产量对土壤肥力的依存率为66.5%,表明长豇豆对施肥的依赖性较大。综合各处理产量、土壤肥力丰缺情况以及肥料利用率等方面,在改善灌溉方式提高肥料利用率的基础上,初步提出区域长豇豆推荐施肥量为N:220～250kg/hm^2、P2O5:250～310 kg/hm^2、K2O:220～260 kg/hm^2。同时配施有机肥以提高土壤有机质含量,缓解土壤酸化。平衡的氮磷钾可使长豇豆达到增产的目的,并提高长豇豆品质。

关键词：长豇豆肥效模型施肥量

基于多种肥效模型和Monte Carlo法的水稻“3414”肥效研究

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现代农业科技 2012年第16期 20-22页

作者：曹榕彬林瑞良福建省宁德市农业局福建宁德352100 霞浦县农业局

应用3类肥效模型和Monte Carlo法,对水稻"3414"田间试验结果进行分析。结果表明:3种肥料对产量的影响大小为N>P>K;N、P、K任意2种肥料在2水平施用时,均有利于第3种肥料肥效的发挥;最高产量和最高施肥利润的函数均为三元二次肥效函数,最... 详细信息

应用3类肥效模型和Monte Carlo法,对水稻"3414"田间试验结果进行分析。结果表明:3种肥料对产量的影响大小为N>P>K;N、P、K任意2种肥料在2水平施用时,均有利于第3种肥料肥效的发挥;最高产量和最高施肥利润的函数均为三元二次肥效函数,最高产量和最高施肥利润分别为8 567.92 kg/hm2和17 165.59元/hm2,对应的纯N、P2O5、K2O的比例分别为1∶0.51∶0.56和1∶0.52∶0.52;产量高于8 500kg/hm2的纯N、P2O5、K2O的推荐施肥量分别为151.11～185.43、75.65～96.65、81.81～108.12 kg/hm2,利润高于17 000元/hm2的纯N、P2O5、K2O推荐施肥量分别为120.97～157.24、62.12～83.95、59.01～86.52 kg/hm2。

关键词：肥效模型 Monte Carlo法水稻 “3414”试验

小麦氮磷钾超常量肥效模型及倒伏临界肥力指标的研究

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河南职业技术师范学院学报 1994年第1期22卷 5-9页

作者：陈翠玲陶建中蒋爱凤王小龙

小麦亩产４００ｋｇ超常量氮、磷、钾配比为亩施纯氮２０．５２～２２．０２ｋｇ，Ｐ２Ｏ５１０．６０～１２．２４ｋｇ，Ｋ２Ｏ１１．０５～１１．１１ｋｇ，Ｎ：Ｐ：Ｋ为２：１：１．倒伏临界肥力指标值为纯氮２２ｋｇ／亩。单因素及... 详细信息

小麦亩产４００ｋｇ超常量氮、磷、钾配比为亩施纯氮２０．５２～２２．０２ｋｇ，Ｐ２Ｏ５１０．６０～１２．２４ｋｇ，Ｋ２Ｏ１１．０５～１１．１１ｋｇ，Ｎ：Ｐ：Ｋ为２：１：１．倒伏临界肥力指标值为纯氮２２ｋｇ／亩。单因素及互作效应总趋势，以ｘ１取－１．６８２，ｘ２与ｘ３均取０水平，即亩施纯氮２０ｋｇ，Ｐ２Ｏ５１０ｋｇ，Ｋ２Ｏ１５ｋｇ，两者均可显示其增效。

关键词：小麦氮磷钾超常量肥效模型