[发明专利]一种田间微域试验模型的构建和样品采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业、生态环境领域，具体涉及一种田间微域试验模型的构建方法和样品采集方法。

背景技术

现代平衡施肥理论是建立在李比希(Justus von Liebig)“养分归还学说”理论指导下的一种科学施肥方法，是土壤中矿质养分损耗与归还之间的平衡。在“土壤-作物”这一生态体系中，土壤为作物生长提供着必需的矿质营养和微生态环境。研究表明，肥料在土壤水分的作用下溶解释放出养分，少部分被作物直接吸收利用，大部分在土壤中会发生一系列物理的、化学的、生物的各种变化，并在土壤团聚体中通过土壤溶液建立养分的动态平衡。尤其是植物的根际，以作物根系为中心的数毫米之内聚集了大量微生物，形成了一个特殊的生物群落，此区域内的许多化学条件和生物化学过程都是在根际土壤中进行的，且不同于土体土壤。研究土壤肥力与作物根际土壤的生理、生化及生物学特性以及矿质养分在根系土壤中的运移平衡规律，均需要建立科学的、可实际操作的田间微域试验模型和与其对应的样品采集方法，这对于优化作物施肥技术、作物栽培技术、提高养分利用率、提高作物的产量与质量都具有重要意义。

传统的研究土壤与肥料的方法多是采用土钻采集根系周围的土壤或者是把根系周围的土壤混匀后作为样品进行分析，该方法相对可行，但过于粗放，不能深入揭示植物生长过程中根际土壤、根表附近发生的生理生化反应以及矿质养分在土壤中的运移平衡规律。

田间微域试验一般是在模拟渗漏池中进行，采用长、宽、高为70cm×70cm×150cm(或100cm×100cm×150cm)的水泥池，结构为无底、砖混结构，内表面水泥砂浆抹平。试验土壤从预备地中挖取，再按土壤原有层次分层装入试验池。虽然避免了池间的相互扰动，如窜水窜肥，但土壤样品仍需用土钻采集。这种采集方法受人为因素影响，土样的真实性、可靠性一旦打折扣，就会造成整个试验失败和人力、物力的损失。另外，植株样品由地上部和地下部共同构成生物量。地下部要在供试土壤水分含量为55～65％时采集，给采样在时间和空间上受到限制，按以下步骤进行：第一，清理根基部周围表层土壤的杂物；第二，环绕根系扩展范围的边缘挖根；第三，用双手轻轻拍打根系土壤，小心、轻轻抖动根系，避免根系断裂；第四，用柔软的毛刷将黏在植株根表上的土壤轻轻刷下。

经检索发现，公开号为CN102087173B，发明名称为“一种用于根际微域研究的根箱实验装置”，公开了一种根箱实验装置，包括根箱、根际隔层、隔板、倾斜板、取样板以及渗漏管，倾斜板和隔板设于根箱的上部，渗透管铺设在根箱底部，倾斜板设于根箱的箱壁与隔板之间，呈水平倾斜30°放置，倾斜板上开有用于定植作物的定植口，隔板上开有出根缝，根际隔层由塑料板、尼龙网和斜片构成，取样板与塑料板尺寸相同，取样板的中间挖空。这种装置避免了非根际土壤的影响，不仅能进行根系周围不同毫米级别的根际微域研究，而且可以用于研究根系不同部位的区域分异特征。但是，不能用于研究根系土壤的肥力特征和土壤对肥料养分的响应，以及土壤养分的供应机制。

因此，需要构建一种新的田间微域试验模型和供试土壤、植株的采集方法，克服当前存在的布置试验繁琐、耗时长、试验精确度低等问题，为研究作物根系和土壤的相互作用、根际效应以及土壤养分的供应机制提供更为精确的研究方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种田间微域试验模型的构建方法。

本发明的另一目的在于提供一种田间微域试验的样品采集方法。

本发明的技术方案：一种田间微域试验模型的构建方法，包括如下步骤：

(1)选择匀整的地块，取出耕层土壤，将供试材料与耕层土壤混合均匀，得混合物；

(2)将中空管垂直插入取出耕层土壤后的土体，以取出耕层土壤后的地面为分界面，将步骤(1)的混合物填充至分界面以上的中空管内，构成10～30cm的耕层土柱；耕层土柱与分界面以下的管内土柱共同构成试验土柱；

(3)将供试作物播种或移栽于耕层土柱，构建得田间微域试验模型。

本发明田间微域试验模型的构建方法能克服以往田间微域试验设计存在的各种技术缺陷，减少人为因素的干扰和时间、空间的限制，可随时、随地建立田间微域(或微区)，整体取样。

本发明的技术方案，所述步骤(1)耕层土壤的取用范围按照本领域的常规选择，一般为地面至地面以下10～30cm；步骤(2)中将步骤(1)的混合物填充至分界面以上的中空管内，步骤(2)中，耕层土柱与中空管顶部的距离为3～5cm。