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目前,国家农业部为解决农民在追求蔬菜产量和效益的种植过程中盲目施肥,造成化肥浪费和环境污染等问题,在全国范围内实施了测土配方施肥项目,主要是通过检测土壤和田间试验得出施肥模型,确定最佳施肥量,制定配方,指导农民合理施肥,节约成本,提高产量。
本文为了模型的简洁以及可行性,根据主成分分析法选择了速效氮、速效磷、速效钾作为主要研究对象。根据测土配方施肥的需要,本研究采用了bootstrap方法对土壤肥力主要因子的均值和施肥模型的回归系数进行了估计。
1.介绍了bootstrap方法的概念、原理、应用与计算bootstrap统计量的三种方法。
2.介绍了主成分分析的主要概念以及性质,用来确定土壤养分中的主要因子。
3.应用了bootstrap方法对土壤中主要养分因子进行均值估计。分别从不同抽样次数,不同样本容量来进行比较分析。还利用bootstrap方法对达到目标产量需要施加的肥料的均值进行了估计,用四种不同方法对需要施加氮肥的均值的置信区间进行了估计,并进行了比较分析。
4.应用最小二乘估计法求出土壤中施肥模型的回归系数,然后把残差进行中心化,重抽样,进行bootstrap估计,估计的结果与最小二乘估计得出的结果进行比较。
5.根据得到的模型确定黄瓜和番茄的最佳施肥量。
根据3414试验建立的番茄的施肥模型如下:y=62210.5164+128.7023x1+260.9727x2+208.3202x3-1.6148x12-1.919x22~0.5193x32+3.215lx1x2+1.1802x1x3-3.2108x2x3根据3414试验建立的黄瓜的施肥模型如下:y=68003.5438+123.2681x1+496.0481x2+604.0166x3-0.5315x12-3.8035x22-2.4482x32+2.2613x1x2-9.3815x2x3根据得到的模型分析出氮、磷、钾肥的施入量与蔬菜产量之间呈抛物线关系。番茄的最佳施肥量组合是:若达到每公顷100839.5千克的番茄产量,则需施N176.18千克,P20575.46千克,K20167.49千克。黄瓜的最佳施肥组合是:若达到每公顷107161.4千克的黄瓜产量,则需施N171.89千克,P20526.29千克,K2072.99千克。综合对土壤养分主要因子的均值以及施肥模型的回归系数进行bootstrap估计后,得出以下结论:
1.bootstrap方法能对均值进行很好的估计,但是在估计过程中要注意根据样本的特征来确定bootstrap抽样次数、bootstrap样本量以及置信区间的计算方法的选择。
2.bootstrap方法对施肥模型回归系数能进行很好的估计。估计的结果比最小二乘估计得出的结果要精确,得出的标准误也比最小二乘估计得出的小。
3.根据bootstrap方法估计的模型,确定最佳施肥量,更为合适和准确,可以为测土配方施肥提供理论依据。