一种稻田施肥田间小区试验的构建方法
【专利摘要】本发明公开了一种稻田施肥田间小区试验的构建方法，通过选择试验田，采用稻田湿润泥土多次沉降筑建小区田埂和人行道，采用主沟连小沟的小区灌溉方式，增加各处理重复次数，对小区在区组中进行设置，确保各小区插秧密度和禾丛数完全相同。其步骤：A、试验田选择；B、小区设置；C、小区构建；D、小区施肥；F、育秧和插秧；G、小区灌溉；H、中耕和除草；I、病虫害防治；J、水稻收获；H、土壤和地下水采样。试验小区结构简单，构建成本低廉，有效的防止了水和养分在小区间串流，适合稻田进行短期和长期的施肥、农药、品种、灌溉、耕作、温室气体排放、氮磷养分径流和淋失多种田间小区试验。
【专利说明】一种稻田施肥田间小区试验的构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农业研究【技术领域】，更具体涉及一种稻田施肥田间小区试验的构建方法，它适合于在稻田进行各种田间小区试验中应用。
【背景技术】
[0002]田间试验是在田间自然条件下，以作物生长发育的各种性状、产量和品质等作指标，研究作物与环境之间关系的农业科学试验方法。田间试验按研究内容可分为品种试验、栽培试验、施肥试验和农药试验，按土地类型可分为旱地试验和稻田试验。田间试验可以在大田自然条件下研究新品种、新产品和新技术的增产效果，客观地评定具有各种优良特性的高产品种及其适应区域，评定新产品的增产效果及其对环境的反应，正确地评价最有效的增产措施及其适应范围，使农业研究的新品种、新产品和新技术适宜地应用推广于农业生产。同时，还可以研究各种农业生产措施对温室气体排放和水体富营养化等生态环境的影响。
[0003]最早的田间试验是英国洛桑试验站旱地小麦田间试验地，建于1843年，至今已有170年的历史，最 初的目的是研究比较不同有机、无机肥料对主要作物小麦等产量的效应。美国最早的田间定位试验是由伊利诺斯大学建于1876年的“玉米轮作与土壤肥力”定位试验，至今也有137年。由此可见，田间定位试验在农业科学研究中具有的重要科学价值和意义。但国外的这些田间试验多旱地田间试验，小区构建较为容易简单，如英国洛桑试验站的田间试验小区就是在地块中开沟，做成垄，每垄即为一个试验小区，是一种最古老田间小区试验方式，并一直保持至今。在我国也开展了很多田间定位试验，如1986年开始的我国10个省稻田肥力监测点田间定位试验，中国生态网络台站于20世纪80年代以来开始的旱地和稻田田间定位试验，以及2000年以来各省开展的耕地地力调查田间试验。对于旱地田间定位试验构建，在平原区开沟做垄即可得到试验小区，而在我国南方耕地主要以稻田为主，农业研究中以稻田田间定位试验占主要，由于稻田耕作和水肥管理与旱地有很大的区别，因此对于稻田田间定位试验小区的构建存在诸多困难，现有的稻田田间定位试验的小区大多是在小区四周开沟，在沟内筑建砖混结构隔墙将小区隔开，也有人在小区四周开沟，在沟内放入预制板，再在预制板两边涂混凝土构成小区隔墙，这些方法构建的稻田田间试验小区存在的问题，一是构建成本高，建设666.7平方米的田间试验小区，材料和人工总开支达6万多元；二是由于小区四周均为混凝土墙埂，不便于机械进入小区进行耕作；三是由于小区之间的墙埂顶部通常为25— 30厘米宽，不方便操作人员在小区间进行试验行走；四是由于小区间的隔墙伸入地下通常多为30厘米左右，而且小区与小区之间的距离很近只有30厘米，不利于防止地下水溶液和养分在小区间流动，影响肥料和养分田间试验开展；五是由于混凝土墙埂中重金属的释放，不利于田间试验作物生长，特别是不利于开展稻田重金属田间试验的研究。
[0004]邢丹英等2010年发明了一种稻麦作物田间试验效果的分段判断方法，根据稻麦类作物器官与产量相关的关系，在试验过程中分段收集作物生长阶段信息，判断试验处理的有效性。李鹏等2010年发明了转基因香石竹环境安全评价中间试验的田间试验设计及栽培管理方法，提出了有效的试验小区排列方式和农艺性状为主要指标的田间试验测定方法。张海伟等2013年发明了田间试验土壤采样方法，能够将田间土壤分为三类，包括根际土壤A、非根际土壤B和非根际土壤C。董合林等2013年发明了一种土壤养分分级指标的田间试验方法，是通过施肥将各小区土壤中某种养分调节到不同水平，建立该种养分与作物相对产量间的回归方程，按照相对产量法计算相对应土壤的该种养分分级指标。但这些方法均未涉及到稻田田间试验的小区构建。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是在于提供了一种稻田施肥田间小区试验的构建方法，该稻田田间试验小区结构简单，构建成本低廉，可有效的防止了水和养分在小区间串流，方便了使用小型机械对稻田小区土壤进行翻耕，便于在试验者在小区间行走进行试验研究，适合于在稻田中进行施肥、品种、农药、耕作管理等农学方面研究的田间试验，也适合于进行稻田不同处理的温室气体排放、氮磷迁移和淋失等环境学方面研究的田间试验。该田间试验方法即适合进行稻田短期田间试验，也可适合进行稻田长期田间试验。
[0006]为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施:
[0007]一种稻田施肥田间小区试验的构建方法，是针对中国水稻田土壤及水分和耕作管理方式的特征，通过选择区域具有较大面积的典型代表性水稻土为试验田，采用稻田湿润泥土多次沉降筑建小区田埂和人行道，以及采用加宽和防水材料覆盖小区田埂和人行道，以防止小区间养分和水分串流，并采用主沟连小沟的小区灌溉方式，增加各处理重复次数，对小区在区组中进行随机设置，确保各小区插秧密度和禾丛数完全相同，采用间隙灌溉的小区节水灌溉技术，采用麻 花口圆筒型土钻钻孔和注射器连接输液管取稻田地下水等措施。为中国稻田施肥和养分迁移田间小区短期和长期试验提供了有效的技术途径。
[0008]一种稻田施肥田间小区试验的构建方法，包括下列步骤:
[0009]A、试验田选择。首先用于进行田间试验的试验田其土壤类型应具有一定的区域代表性，为试验区的省域或县域等主要类型土壤；其次试验田应选择在总面积达5 —10公顷或10公顷以上的连片稻田之中；第三试验田要远离房屋、公路、古树和墓地等，但交通要便利，有利于试验材料和样品搬运进出试验田；第四试验田块的面积要求达到1000— 2000平方米，并要求排溉方便，光照条件好。
[0010]B、小区设置。根据试验处理数和重复数设置小区数量，通常田间试验处理数为5—9个，试验重复数为3— 4次，那么田间小区总数为15 — 36个。小区长5—6米，宽4一5米，小区面积为20— 30平方米。所有小区设置于稻田中间，区组外四周为保护行。小区与小区之间做高25— 35厘米、宽30— 50厘米的田埂，区组间设2个高25— 35厘米、宽30— 50厘米的田埂，2个田埂之间为深25— 35厘米、宽25— 30厘米的主沟，区组与保护行之间设高25—35厘米、宽0.5—1米的人行道，在主沟与小区之间开深25— 35厘米、宽20— 25厘米的小沟，主沟和小沟连通用于小区内灌溉和排水。
[0011]C、小区构建。选择好合适的试验田后，对稻田灌水深3— 5厘米，3— 4天后用翻耕机犁田和耙田各2—3次，使整块稻田土壤均匀。然后放水使稻田水深I一2厘米。根据区组和小区大小和数量，在各区组、小区、田埂、主沟和人行道的顶角处各打入直径3— 4厘米、高0.8 — 1.2米的桩，在桩与桩之间拉纱线，线距地面20—40厘米，标记出小区、田埂、主沟和人行道的位置。沿田埂和人行道线人工用锄头将泥做第一次小田埂，第一次做完后让泥土沉降0.5— I天后再人工用锄头进行第二次加宽，第二次加宽后再使泥土沉降0.5— I天，然后进行第三次加宽，如此循环3— 6次，直到新做的小区田埂和人行道达到宽度为0.3-1.0米、高度为25— 35厘米。在做田埂和人行道时，同时开挖主沟，将开挖主沟的泥土正好用于做田埂和人行道。然后在主沟与小区之间挖小沟。做好后的田埂高高25— 35厘米、宽30—50厘米，主沟深15 — 25厘米、宽25— 30厘米，人行道高25— 35厘米、宽0.5— I米，主沟深25— 35厘米、宽25— 30厘米，小沟深25— 35厘米、宽20— 25厘米。待新做的小区田埂和人行道干后5— 7天，在田埂和人行道上铺彩条布或者塑料膜，以防止各小区间水肥串流，同时可保护田埂和人行道，避免杂草滋生，便于操作人员在小区间行走和进行试验。
[0012]D、小区施肥。田间试验小区建好后，各小区灌水深度达到2— 4厘米后，关闭小区与主沟之间的小沟。根据随机原则，将处理随机分设每个区组的小区中，每个小区插标识牌，处理分别包括不施肥或者施NPK化肥或者NK+猪粪或者施I倍猪粪或者2倍猪粪等,施肥后将肥料和土壤适当混合。
[0013]E、育秧和插秧。田间试验水稻品种选择超级杂交稻H1518或者Y两优3218，浸种、催芽后播种于育秧田中，待秧龄长至30— 35天时移植至试验小区。调节小区田面水深至I—2厘米,米用牵线后插秧的方法，使株行距为11—13厘米X 18—21厘米,每丛I—2苗，每个小区的株行距和从数相同，整齐一致。
[0014]F、小区灌溉。小区需要灌溉时打开小区与主沟之间的小沟，即可向小区灌水，灌水后关闭小沟。水稻生长期的灌溉方式为:插秧后至分蘖后期采样间隙灌溉法，分蘖后期排水晒田控制分蘖，孕穗期至抽穗期和灌浆期灌水，成熟后期排水晒田以便收获。
[0015]G、中耕和除草。插秧后15 — 25天人工进行中耕，结合中耕除去小区内杂草，此后15 — 20天再中耕除草一次。试验中要特别注意除去禾丛中的稗草，经常检查和观察，随时发现稗草随时除去，以免影响水稻的生长。
[0016]H、病虫害防治。根据小区水稻生长期虫害发生情况，每666.7平方米稻田用70—90毫升40.7%毒死蜱乳剂兑水40— 50公斤后茎叶喷雾、或者每666.7平方米稻田用20—24毫升25%吡呀酮悬浮剂兑水40— 50公斤后茎叶喷雾、或者3000— 5000倍2%阿维菌素乳油茎叶喷雾，防治二化螟或者稻飞虱或者稻纵卷叶螟等害虫。根据水稻病害发生情况，每666.7平方米稻田用50—100克20%三环唑可湿性粉剂兑水40— 50公斤后茎叶喷雾、或者每666.7平方米稻田用100—150克5%井冈霉素可湿性粉剂兑水50— 75公斤喷雾，防治穗颈痕或者纹枯病。
[0017]1、水稻收获。水稻成熟时，选择晴天进行收获，人工将各小区水稻分别割下，用小型脱粒机脱粒，得到每个小区的毛稻，分别装袋并放入标签，然后按小区毛谷分别置于晒谷场晒3— 4天，用FC — 01型电动稻谷风车除去空扁谷，对所得精谷称重，得到每个小区的稻
谷产量。
[0018]J、土壤和地下水采样。小区水稻收割后，用直径为2 - 4厘米的园筒型土钻采集0-20厘米的表层土壤，每个小区采8 —11钻土样，所有土样混装入塑料袋中并用记号笔编号，采集的表层土样带回室内，风干，粉碎，过20目或者60目筛，用于测定土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等含量。再在每个小区中央，用直径4.5厘米的麻花口圆筒型土钻钻至地下0.8-1.2米处，用固定在0.8-1厘米直径塑料管上的连接输液管的注射器抽取地下水样，装入200— 300毫升的乐扣塑料杯中并编号，采集的地下水样带回实验室，用于分析水样中全氮、全磷、氨态氮、硝态氮和有效磷等含量。
[0019]所述的稻田施肥田间小区试验包括:试验田选择，小区设置，小区构建，育秧和插秧，小区灌溉，中耕和除草，病虫害防治，水稻收获，土壤和地下水采样。
[0020]本发明具有以下优点:
[0021]1.该稻田小区试验方法构建成本很低，其筑建不需要任何钢筋、水泥和砖头等建筑材料，其设计简单，施工方便，不需要特殊施工人员而一般技术人员即可进行施工。
[0022]2.由于小区间田埂和人行道设计宽并采用彩条布等材料覆盖，不仅可有效地防止土壤养分和水分在不同处理小区间的上层及下层串流，而且可有效防止杂草滋生，便于试验人员在小区间行走开展试验观察和田间管理。
[0023]3.主沟与小区小沟的设计便于对小区进行间隙灌溉，适合于进行稻田节水灌溉田间试验的研究。
[0024]4.小区间的土质田埂和土质人行道，有利用小型耕田机等农机具在试验小区间运行和进行机械化耕作。
[0025]5.该方法不采用砖混结构墙或者预制板混凝土墙分开小区，适合于开展有关稻田重金属田间试验研究，同时该田间试验方法不会对试验田留下混凝土疤痕，有利用生态环境保护。
[0026]6.实用性广，适合稻田进行短期和长期的施肥、农药、品种、灌溉、耕作、温室气体排放、氮磷养分径流和淋失等多种田间小区试验。
【专利附图】
【附图说明】`
[0027]图1为一种稻田施肥田间小区试验的构建方法的示意图
[0028]图2为一种稻田田间小区试验施肥对土壤有效磷含量的影响。
[0029]相同的字母表示处理间差异不显著(ρ〈0.05)
[0030]图3为一种稻田田间小区试验施肥对地下水(80厘米处)有效磷含量的影响。
[0031]相同的字母表示处理间差异不显著(ρ〈0.05)
[0032]图4为一种稻田田间小区试验施肥对地下水(80厘米处)氨氮含量的影响。
[0033]相同的字母表示处理间差异不显著(ρ〈0.05)
[0034]图5为一种稻田田间小区试验施肥对水稻产量的影响。
[0035]相同的字母表示处理间差异不显著(ρ〈0.05)
【具体实施方式】
[0036]实施例1:
[0037]一种稻田施肥田间小区试验的构建方法，包括下列步骤:
[0038]Α、试验田选择I。根据试验稻田选择要求，实例选择的试验稻田位于湖南省湘阴县白泥湖乡夹河村I组，地理坐标为北纬28° 44' 41.6"、东经112° 50' 51.5"，试验田周围有连片稻田20公顷以上，试验田面积为1200平方米，距离公路500米，距离农户住房200米，排灌条件好，光照充分。土壤为湖积物母质形成的潴育性水稻土，为洞庭湖区典型代表性水稻土类型。
[0039]B、小区设置2。实例稻田田间试验处理数为9个，试验重复数为3次。小区长5米，宽4米，小区面积为20平方米。所有小区设置于稻田中间，区组外四周为保护行。小区与小区之间做高25— 35厘米、宽30— 50厘米的田埂，区组间设2个高25或28或32或35厘米、宽30或33或50厘米的田埂，2个田埂之间为深25或28或33或35厘米、宽25或28或30厘米的主沟，区组与保护行之间设高25或27或31或33或35厘米、宽0.5或0.8或I米的人行道,在主沟与小区之间开深25或28或32或35厘米、宽20或23或25厘米的小沟，主沟和小沟连通用于小区内灌溉和排水。
[0040]C、小区构建3。选择好合适的试验田后，对稻田灌水深3或4或5厘米，3或4天后用翻耕机犁田和耙田各2或3次，使整块稻田土壤均匀。然后放水使稻田水深I或2厘米。根据区组和小区大小和数量，在各区组、小区、田埂、主沟和人行道的顶角处各打入直径3或4厘米、高I米的桩，在桩与桩之间拉纱线，线距地面20或25或30或35或40厘米，标记出小区、田埂、主沟和人行道的位置。沿田埂和人行道线人工用锄头将泥做第一次小田埂，第一次做完后让泥土沉降0.5或I天后再人工用锄头进行第二次加宽，第二次加宽后再使泥土沉降0.5或I天，然后进行第三次加宽，如此循环，直到新做的小区田埂和人行道达到所需的宽度和高度。在做田埂和人行道时，同时开挖主沟，将开挖主沟的泥土正好用于做田埂和人行道。然后在主沟与小区之间挖小沟。做好后的田埂高高25或28或33或35厘米、宽30或33或37或42或46或50厘米，主沟深15或18或23或25厘米、宽25或28或30厘米，人行道高25或28或32或35厘米、宽0.5或0.8或I米，主沟深25或28或33或35厘米、宽25或28或30厘米，小沟深25或28或32或35厘米、宽20或23或25厘米。待新做的小区田埂和人行道干后5或6或7天，在田埂和人行道上铺彩条布或者塑料膜，以防止各小区间水肥串流， 同时可保护田埂和人行道，避免杂草滋生，便于操作人员在小区间行走和进行试验。
[0041]D、小区施肥4。田间试验小区建好后，各小区灌水深度达到2— 4厘米后，关闭小区与主沟之间的小沟。根据随机原则，将处理随机分设每个区组的小区中，每个小区插标识牌，处理分别包括不施肥(CK)或者施NPK化肥(NPK)或者NK+猪粪(NK+M)或者施I倍猪粪(1M)或者2倍猪粪(2M)或者4倍猪粪(4M)或者6倍猪粪(6M)或者8倍猪粪(8M)，具体施肥处理见表1。其中，氮肥采用尿素，磷肥采用过磷酸钙，钾肥采用氯化钾；猪粪采自规模化养殖场，以烘干猪粪重量计，猪粪全氮(N)含量为4.22%、全磷(P)含量为3.67%、全钾(K)含量为1.56%。施肥后将肥料和土壤充分混合。
[0042]表1稻田施肥小区试验处理
[0043]
【权利要求】
1.一种稻田施肥田间小区试验的构建方法，其步骤是: A、试验田选择:首先用于进行田间试验的试验田土壤类型，试验区的省域或县类型土壤；其次试验田应选择在总面积达5 —10公顷的连片稻田之中；第三试验田要远离房屋、公路、古树和墓地；第四试验田块的面积达到1000— 2000平方米，排溉方便，光照条件好； B、小区设置:根据试验处理数和重复数设置小区数量，通常田间试验处理数为5—9个，试验重复数为3— 4次，田间小区总数为15— 36个，小区长5— 6米，宽4一5米，小区面积为20—30平方米，小区设置于稻田中间，区组外四周为保护行，小区与小区之间做高25—35厘米、宽30— 50厘米的田埂，区组间设2个高25— 35厘米、宽30— 50厘米的田埂，2个田埂之间为深25— 35厘米、宽25— 30厘米的主沟，区组与保护行之间设高25— 35厘米、宽0.5—1米的人行道，在主沟与小区之间开深25— 35厘米、宽20— 25厘米的小沟，主沟和小沟连通用于小区内灌溉和排水； C、小区构建:选择试验田后，对稻田灌水深3—5厘米，3— 4天后用翻耕机犁田和耙田各2— 3次，使整块稻田土壤均匀，然后放水使稻田水深I一2厘米，根据区组和小区大小和数量，在各区组、小区、田埂、主沟和人行道的顶角处各打入直径3—4厘米、高0.8 — 1.2米的桩，在桩与桩之间拉纱线，线距地面20— 40厘米，标记出小区、田埂、主沟和人行道的位置，沿田埂和人行道线人工用锄头将泥做第一次田埂，第一次做完后让泥土沉降0.5-1天后再人工用锄头进行第二次加宽，第二次加宽后再使泥土沉降0.5— I天，然后进行第三次加宽，循环3—6次，直到新做的小区田埂和人行道达到宽度为0.3—1.0米、高度为25 — 35厘米，在做田埂和人行道时，同时开挖主沟，将开挖主沟的泥土用于做田埂和人行道，然后在主沟与小区之间挖小沟，做好后的田埂高高25— 35厘米、宽30— 50厘米，主沟深15 — 25厘米、宽25— 30厘米，人行道高25— 35厘米、宽0.5— I米，主沟深25— 35厘米、宽25—30厘米，小沟深25— 35厘米、宽20— 25厘米，待新做的小区田埂和人行道干后5— 7天，在田埂和人行道上铺彩条布或`者塑料膜； D、小区施肥:田间试验小区建好后，各小区灌水深度达到2—4厘米后，关闭小区与主沟之间的小沟，将处理随机分设每个区组的小区中，每个小区插标识牌，处理分别包括不施肥或者施NPK化肥或者NK+猪粪或者施I倍猪粪或者2倍猪粪，施肥后将肥料和土壤混合； F、育秧和插秧:田间试验水稻品种选择超级杂交稻H1518或者Y两优3218，浸种、催芽后播种于育秧田中，待秧龄长至30—35天时移植至试验小区，调节小区田面水深至I一2厘米，采用牵线后插秧的方法，使株行距为11一 13厘米X 18 — 21厘米，每丛I一2苗，每个小区的株行距和从数相同，整齐一致； G、小区灌溉:小区灌溉时打开小区与主沟之间的小沟，向小区灌水，灌水后关闭小沟，水稻生长期的灌溉方式为:插秧后至分蘖后期采样间隙灌溉法，分蘖后期排水晒田控制分蘖，孕穗期至抽穗期和灌浆期灌水，成熟后期排水晒田以便收获； H、中耕和除草:插秧后15— 25天人工进行中耕，结合中耕除去小区内杂草，此后15—20天再中耕除草一次，试验中要除去禾丛中的稗草； 1、病虫害防治:根据小区水稻生长期虫害发生情况，每666.7平方米稻田用70—90毫升40.7%毒死蜱乳剂兑水40— 50公斤后茎叶喷雾、或者每666.7平方米稻田用20— 24毫升25%吡呀酮悬浮剂兑水40— 50公斤后茎叶喷雾、或者3000— 5000倍2%阿维菌素乳油茎叶喷雾，防治二化螟或者稻飞虱或者稻纵卷叶螟等害虫，根据水稻病害发生，每666.7平方米稻田用50—100克20%三环唑可湿性粉剂兑水40— 50公斤后茎叶喷雾、或者每666.7平方米稻田用100—150克5%井冈霉素可湿性粉剂兑水50—75公斤喷雾，防治穗颈瘟或者纹枯病； J、水稻收获:水稻成熟，选择晴天进行收获，人工将各小区水稻分别割下，用脱粒机脱粒，得到每个小区的毛稻，分别装袋并放入标签，然后按小区毛谷分别置于晒谷场晒3— 4天，用电动稻谷风车除去空扁谷，对所得精谷称重，得到每个小区的稻谷产量； H、土壤和地下水采样:小区水稻收割后，用直径为2 — 4厘米的园筒型土钻采集O — 20厘米的表层土壤，每个小区采8 —11钻土样，所有土样混装入塑料袋中并用记号笔编号，采集的表层土样带回室内，风干，粉碎，过筛，用于测定土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量，再在每个小区中央，用直径4.5厘米的麻花口圆筒型土钻钻至地下0.8— I.2米处，用固定在0.8-1厘米直径塑料管上的连接输液管的注射器抽取地下水样，装入200—300毫升的乐扣塑料杯中并编号，采集的地下水样带回实验室，用于分析水样中全氮、全磷、氨态氮、硝态氮和有效磷含量。
【文档编号】A01G16/00GK103766183SQ201410051533
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】肖和艾, 任可爱, 吴翔宇, 刘九洪, 黄凤球, 纪雄辉, 孙玉桃, 官迪, 葛体达, 王娟, 吴昊, 杨楚贤, 谢多云, 谭德明 申请人:中国科学院亚热带农业生态研究所