在水稻生育期间,对稻田水分动态、水稻生育动态、气象因子、气体样品、产量、土壤及植株样品等因素进行观测、采集和测定。
(1)土壤水分观测。田面有水层时,观测水层深度变化;田面无水层时,采用土壤水分速测仪测定。
(2)水层观测。用毫米刻度的水尺准确记录各生育期小区内水层深度变化情况,每个小区用标记牌标记6个观测点,取其平均值。
(3)试验用水量。用水表精确记录每次灌水量及灌水时间。
(1)基本苗量。水稻返青期结束后,对每隔小区调查苗量。
(2)分蘖动态。移栽时大田每穴3株。从分蘖期开始至黄熟阶段,定点观测每穴苗数,考察分蘖增减动态、最高分蘖数、有效分蘖数。
(3)株高。每个生育期观测。抽穗前为土面至每穴最高叶尖的高度,抽穗后为土面至最高穗顶(不计芒)的高度。
(4)叶面积指数。采用冠层仪测定。干物质:每10d各处理取2株有代表性的植株利用烘箱进行干物质测定。每个小区用标记牌标记12个观测点,取其平均值。
采样同时,同步测定每个小区的水层深度及土壤10cm温度。气象数据由试验站DZZ2型自动气象站(天津气象仪器厂)自动记录。
(1)田间气体采样。按照生育期划分时段,采集气样的时刻选择气体排放最能代表当日气体排放平均水平的时刻。将采集时间灵活安排在每日的10:00—14:00。
采用人工静态箱法定位观测CO 2 、CH 4 和N 2 O气体通量。静态箱由透明有机玻璃制成,玻璃厚度5mm,包括箱体及不锈钢底座两部分。CH 4 和N 2 O气体采集时,采用不透光静态箱体,CO 2 气体采集时采用透明箱体。不锈钢底座顶端留有宽2cm、深5cm的密封槽,用于气体采集时与箱体密封,当田面有水层时用水封,田面无水层时用土封。箱内顶部安装微型电风扇1个,顶部开2个小孔,采气管从箱体侧面打孔接入,采气管进入箱内长度为20cm。气样用60mL采样器抽取,气体转入釆气袋内。在样品采集过程中,为减少由于太阳辐射导致的箱内气体温度变化,箱体外层覆盖锡纸进行绝热。为适应水稻生育期内株高的变化,采样箱箱体高度分为60cm和110cm 2种,水稻生育前期采用60cm高箱体,生育后期采用110cm高箱体。静态箱设计示意图 [1] 如图2.2所示。
图2.2 静态箱设计示意图
采样时,将采样箱密封放置于采样点上,静止2~3min,使箱内气体混合均匀。采样开始后,同时记录时间及采样箱内温度,分别在第0min、第10min、第20min、第30min各采集1次样品。
收获后至土层冻结前气样采集:每7d为一个时段,选择晴朗天气进行采样,水稻生长旺盛阶段进行加测,如遇强降雨天气则推迟取样时间;气体采集时间为每日的10:00—14:00,日变化测定的气体采集每隔3h采样一次;土层冻结冰雪覆盖期气体采集时间为每15d进行一次。该试验站位于黑龙江省第四积温带,昼夜温差较大。因此,将采样时间安排在每日的10:00—14:00进行,此时采样最能代表当日气体排放平均水平的时刻 [2、3] 。采样同时记录田面水层深度、地温和天气状况。
(2)气体样品测定。采集到的气样须及时带回实验室进行化验,用气相色谱检测其浓度。检测前,选择合适的气相色谱仪并配置好各项色谱条件。气体浓度采用岛津GC-17A气相色谱仪(日本)手动进样测定,CO 2 及CH 4 浓度检测时采用氢火焰离子化检测器(FID),N 2 O气体浓度检测时采用气相色谱检测器(ECD)。气相色谱配置和分析条件见表2.2,标准气体由国家标准物质中心提供。
表2.2 气相色谱配置和分析条件
在水稻收获期,每小区选1m 2 进行收获测产;每个测产小区随机选取20株长势中等的水稻植株,用于测定各处理水稻生物量、有效穗数、实粒数、空壳率、千粒重和计算水稻理论产量,同时测定水稻稻米品质及植物养分含量。
每个生育期及施肥后的第 7天,试验小区选取 3个点采集土壤冷冻,带回实验室测定土壤指标。小区所取土壤样品测定指标为土壤的含水量、pH值、无机态氮(铵态氮和硝态氮)。植株样品测定指标为植物养分含量及稻米品质。土样测定5项基础指标。土壤含水量采用烘干称重法测定;土壤pH值测定采用蒸馏水(土水比为1∶2.5)浸提30min,用Mettler-toledo320 pH值计测定;土壤Eh值应用便携式氧化-还原电位仪原位测定;铵态氮采用滴定法测定;硝态氮采用比色法测定 [4] 。
基础土样基本理化指标测定方法:采用消煮法测定土壤全氮含量;采用钼锑抗比色法测定土壤全磷含量;全钾采用火焰光度计测定。
植株样品的茎叶及籽粒分别测定植物养分含量。在水稻成熟期将植株地上部分茎叶和子粒分别烘干称干重,并测其总氮含量,以估算各项氮肥利用效率指标。采用凯氏定氮法测定植株总氮。