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试验于2012年在内蒙古河套灌区坝楞示范区进行，采用当地常规作物小麦（永良4号）、玉米（西蒙168）为供试材料，种植方式为小麦玉米套作。试验肥料采用含N46%的尿素、含P 2 O 5 16%的过磷酸钙。采用“3414”最优回归设计，只考虑氮、磷的部分实施方案，试验设9个处理，3次重复，小区面积6m×12m=72m 2 。在试验开始之前平整土地，小区四周用埋深1.2m的聚乙烯塑料膜隔开，顶部留30cm，防止各小区肥水互窜，田间管理与当地农户管理一致。小麦于3月21日施底肥、播种，7月13日收获；玉米于4月18日施底肥、播种，9月22日收获，小麦玉米套作共生期87天。小麦播种机宽1.3m，种二个小麦带，玉米一膜宽1.1m，种三膜玉米，一膜 2 行，株距约35cm，行距45cm，小麦玉米种植比例3∶4，小麦种植密度为675万株/hm 2 ，玉米种植密度为 6 万株/hm 2 。小麦玉米套作全生育期灌 6 水，灌溉定额750m 3 /hm 2 ，灌水时间为一水5月13日，二水5月24日，三水6月19日，四水7月15日，五水8月2日，六水8月28日。
氮肥施用参考精准农业最佳推荐施肥量，磷肥施量参考精准农业中土壤平衡施肥量。施肥水平：0水平=不施肥、1水平=2水平×0.5、2水平=设计最优施肥量、3水平=2水平×1.5；施肥方式：小麦带中氮肥的50%与全部的磷肥在播种前基施，其余50%氮肥在一水前追施，施肥方式为撒施；玉米试验中氮肥的 40%及全部的磷肥在播种前基施，其余氮肥的 20%、20%、20%分别在三水、四水、五水追施，施肥方式为用点播器穴施于玉米根部四周。试验设计施肥水平见表2.3。