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实验五 不同种植方式效益评价17
实验六不同种植制度农田养分和水分平衡分析20
耕作学实验教案
实验一 农田小气候观测
一、实验目的
学习测定复合群体农田小气候的方法;
通过对复合群体及农田小环境的测定,进一步了解间套作增产的机理,并运用测定结果探讨间套作对资源利用的效果,为改进种植方式奠定基础。
二、实验内容
本实验包括:
(一)间套作复合群体的测定。
选择群体生长高产期或近收获期,在田间测定间套作与单作的生长发育与作物间的相互关系。
测定项目包括:
群体密度、带距、株行距、间距、植株高度差、宽度、叶片与根系交叉状况、发育过程、LAI、地上部分生物量等。
(二)复合群体内光照、温度、水分、风速的测定。
(三)分析单作与间套作的群体效益。
三、材料及用具
照度计、热球式电风速计、遥测通风干湿表、半导体温度计、地温表、烘箱、驭十钻、天平、铝盒、钢卷尺、皮卷尺、测杆、支架、木箱、细绳、记录纸等,并事先选定被测的田块。
四、观测方法
(一)观测地段的选择和测点设置
1.观测地段的选择。
要注意两点,首先必须是典型而有代表意义的。
其次,为了便于比较,必须在相同条件下研究某一问题的独特性。
2.测点设置。
无论是间作或套作与单作进行比较,还是间作或套作中不同作物间比较,以及带状间套作中同一作物不同行间(或株间)对比,都要按科学的要求选择观测点,测点要力求代表性,各测点的距离不宜太大,既能客观反映所测农田小气候特点,又不受周围环境所影响,特别要防止人为因素的干扰,测点的数目要根据观测的要求、人力和仪器设备等情况来确定。
测点高度要根据作物生长情况、待测气候要素特点和研究目的来确定。
通常农田温度和湿度观测取20cm、2/3株高和150cm三个高度。
20cm处代表贴地层情况,2/3株高处作为作物主要器官所在部位,也是叶面积指数最大的部位,150cm处目的是便于与大气候观测资料的比较。
高秆作物观测高度和层次应适当增加。
光照强度观测层次要多些,可等距离分若干层次,自上向下,再下而上往返一次。
但无论分几层测定,株顶高度一定要测定,以便取得自然光照,计算透光率。
风速测定可每隔一定距离均匀设点,在农田中一般测定20cm、150cm或200cm。
但应着重观测2/3株高处的风速,因为此处风速与叶面积蒸腾关系密切。
土壤温度观测一般取0、5、10、15、20cm5个深度,农田水温可取水面和水泥交界面2个部位测定。
一般依观测目的和作物生长阶段而定。
为观测间套作复合群体间的小气候变化,必须在不同作物的共存期进行观测。
具体观测的时期可结合作物生育期选择典型大气候(如晴天、阴天等)来确定。
如要了解间套作条件下小气候的日变化或某要素的变化特征,可在作物生育的关键时期,选择典型天气,每间隔1小时或2小时进行全日的连续观测,但为了能在短暂的观测时间内得出小气候的特征,也可采用定时观测(2、8、24、20小时四次观测值平均作为日平均值),以便于和气象台站观测进行比较。
在观测过程中,各处理、各项目、各高度的观测时间都要统一到一个平均时间上。
3.测定仪器安置。
各测点的仪器安置,应根据仪器特点,参照气象仪器安置的一般要求,高的仪器放在低的仪器北面,并按观测程序安排,仪器间应相互不影响通风和受光。
由于间套作条件下,不同行间的小气候也有较大的差异,因而仪器宜排列在同一行间。
安置仪器及观测过程中尽可能保持行间自然状态。
(二)观测方法与步骤
1.光照强度的测定光照强度的测定所用仪器是各种类型的照度计。
原理:
照度计通常是用光敏半导体元件的物理光电现象制成的测量仪器,用于测定单位面积上物体所截取的光通量——光照强度,又称照度,其单位是1×
。
仪器由受光元件和电流表组成。
当受光元件硒光电池受光后,产生一定电流,并通过电流表,直接反映出照度值。
方法:
观测使用前调整电流表指针正确指在零位上,然后将罩上减光罩的减光控头接线插入电表插入孔内,把减光头水平放在测定部位,打开减光罩,即可从电流表上读出指示值。
由于田间透光率不匀,在每个观测部位上均应水平随机移动测量数次,以其平均值代表该部位的光照强度,测定时可用数台仪器,在各测点同一部位同时进行,可用其中一台测定自然光照,以便计算各测点的透光率。
注意事项:
(1)在任何情况下不得将感光探头直接暴露于强光下,以保持其灵敏度。
(2)光探头要准确水平地放置在测定位置,使光电池与入射光垂直,并将电流表放平,保证渎数可靠。
(3)每一次测定遵循从高档(×
100)到低档(×
10,×
1)的顺序。
(4)每次测定完毕应即将量程开关拨在“关”的位置,将光电池盖上。
2.温、湿度测定湿、温度观测常用的仪器有观测空气温、湿度的玻璃液体温度计、机动通风干湿表、遥测通风干湿表、自动记录温湿计,观测土壤温度的有直管和曲管地温表、遥测土壤温度表,测定植物温度的有半导体温度计等等。
一般常用烘箱法测定土壤水分含量。
本次重点介绍遥测通风干湿表测定空气温度、湿度的方法,其它参考农业气象学和土壤学实习指导。
遥测通风干湿表由三部分组成。
感应部分是两支铜电阻温度表,分别作为干球和湿球。
直流电动机带动通风器以进行通风,此外还附有水盒插座,指示箱上有湿度开关和通风开关。
测湿度的原理同干湿球温度表原理一样,观测时,首先测出干、湿球温度值,然后查表求得湿度,如调节测湿旋钮后,也可以测定相对湿度,其湿度比查表法偏低。
先把感应部分的保护盒取下,通过其底架上的固定孔,用螺针平衡地安装在被则部位的中心位置,随后把有防护罩一端的电缆线插好,引出与指示箱联接。
感应器的水盒中注入蒸馏水(若在负温时,测量湿度可在储水箱中用33%酒精和蒸馏水来保证)。
打开指示器盖,置电表锁紧器至各点位置(松开位置),再凋整零点平衡,将通风开关置于“接”的位置上,通风2~3分钟后即可进行读数。
读数前先将干湿球开关置于“干球”位置上,再按当时气温,估计拨动零上或零下开关,之后旋开关到“初测”位置,调节×
10℃、×
1℃的温度读数旋钮,使电表的指针在零附近摆动,此时“湿度”开关不打开。
在完成初测后,随即将“初测”开关置于“精测”位置上,再仔细调节×
1℃的温度读数旋钮,使电表指针完全平衡地指在零上,拨开“初测”、“精测”控制开关于中间空档位置,记下温度旋钮读数,则×
10℃+×
1℃+×
0.1℃加调整值即为欲测的空气温度值。
湿球温度测定操作方法同上,只是把“干球”开关扳至“湿球”位置上,根据观测的干湿球温度,再查表计算核对湿度。
(1)仪器使用前后,指示箱上的通风开关和控制开关都应还原。
(2)在观测数较多时,指示器电桥如发现拨动×
℃,偏转减少时,应立即更换电桥的电池。
(3)铜电阻温度表使用一年后或停用一阶段再使用时应重新鉴定和校正,以确保其测定精度。
3.风速测定风速测定使用的仪器为热球式电热风速计。
热球式电热风速计由热球式测头和测量仪表两部分组成。
测杆的顶部有一直径约0.8mm的玻璃球。
球内绕有加热玻璃球用的镍铬弹线圈和两个串联的热电偶。
热电偶的冷端连接在支柱上,直接暴露在气流中,当一定大小的电流通过加热线圈后,玻璃球的温度升高,升高的程度和气流的速度有关,流速小时升高的程度大,反之升高的程度小。
升高程度的大小通过热电偶产生的热电热在电表上指示出来,再通过查校正曲线,就可读出当时被测的风速。
观测方法:
(1)使用前观察电表的指针是否指于零点,如有偏移可轻轻调整电表上的机械零螺丝,使指针回到零点。
(2)“校正开关”置于“零位”的位置,慢慢调整“粗调”及“细调”两个旋钮,使电表指在零点的位置。
(3)将测杆插在插座上,上端的螺塞压紧使探头密封,“校正开关”旋至“满度”位置,慢慢调整“满度调节”旋钮,使电表针指在满刻度的位置上。
(4)然后再拨动“校正开关”置于“零位”的位置,慢慢调整“零位粗调”和“零位细调”旋钮,使电表针回到零点位置上。
(5)经以上步骤后,轻轻拉动螺塞,测杆探头露出,即可进行观测。
测定时,使探头上的红点面对风向,从电表上读出风速的大小。
因风是阵性的,指针左右摆动,所以定出所需测定的时间内读数次数(一般在1~2分钟内读十个数),再取平均数,最后根据所得的平均数值查仪器所附的校正曲线,得出被测风速。
(6)在测定若干分钟(10分钟)后必须重复以上(3)、(4)步骤使仪器内的电流得到标准化。
(1)在风速测定中,无论测杆如何放置(垂直向上,倒置或水平位置),探头上的红点一边必须面对风向,在进行“满度”、“零位”调整时,测杆必须处于向上放置。
(2)测杆引线不能随意加长或缩短,如导线有变动,仪器须重新校对后方可使用。
(3)如果敏感部件——热球上有粉尘,可将探头在无水乙醇中轻轻摆动,去掉粉尘,切不可用刷以及其它用具清洗,以免损坏热球及使热球位置改变,影响测量的准确性。
4.土壤湿度测定用取土法或目测法。
(三)、观测资料的整理
在完成各个测点及各项观测内容后,首先将多项观测记录进行误差订正和查算,并检查观测记录有无陡升或陡降的现象,找出其原因并决定取舍,然后计算读数的平均值,最后查算出各气象要素的值。
为了从测点的小气候特征中寻找它们的差异,必须根据实验任务进行各测点资料的比较分析。
在资料统计中,对较稳定的要素(如温度或湿度)可用差值法进行统计,而对易受偶然因素影响或本身变化不稳定的要素(如光照强度和风速)宜用比值法进行统计。
这样得出的数据既便于说明问题,又利于揭示气象要素本身的变化规律。
此外,应根据资料情况用列表法将重点项目反映在图表上。
当平行资料不多或时间又不连续的时候,用列表法比较适合,但在资料多且时间的连续性又显著的情况下,应力求用图示法来反映重要的变化特征。
五、思考题
1.取实测中的时间、测定位置(高度或深度)作出间套作模式、单作条件下一天内的光强变化曲线或模拟方程(列表亦可)及空气温度、湿度、土壤湿度、风速的差异。
2.根据测定资料,对单作与间套作复合群体的植株状况与农田小气候作出综合评价。
实验二 耕层构造的测定
学习不同耕层下土壤坚实度与耕层构造的测定方法。
(一)土壤坚实度的测定土壤坚实度的测定使用土壤硬度计。
1.原理
当土壤硬度计在柱塞压入土壤时,可以直接显示出土壤的阻力。
这个土壤阻力值是柱塞压入土壤的剪切压缩及土壤与金属磨擦的一个综合指标。
土壤坚实度的测定值受柱塞的形状、锥体的角度及作用速度所制约。
因此,在测定不同土壤耕作条件下各个土壤深度的土壤坚实度时,必须使用同一种仪器和测头,以利于相互比较。
2.方法
(1)将土壤硬度计放在待测的土壤部位上,反时针摇把,使测杆上升,直至螺旋杆刻度的零线与记录盘顶端相平为止。
(2)将记录盘上插销插入螺旋杆的螺槽中,然后用脚踏往踏板顺时针摇动摇把,即进行测定。
(3)直至螺旋杆上顶头螺针与记录盘相碰为止,再将记录笔翻到向下位置(与记录纸脱离)反向摇动摇把,使螺旋杆返回,此时一个测点的观测完成。
一般每一测定部位需重复测定3~4次。
3.结果计算计算某一深度的硬度,可在曲线上找出该深度的弹簧变形量,再参照仪器标定曲线,查得测定阻力,一般应用弹簧变形量的平均值,算出测点的平均阻力。
(二)耕层构造的测定
1.原理 通过取得耕作层的原状土样,使其毛管水达到饱和,然后测定毛管水饱和状态下的含水量以及土壤容重、土壤比重,计算三相各自占有的体积。
固相体积为土壤容重除以土壤比重,总孔隙度为土样总体积减固体体积,毛管孔隙度为毛管水饱和后的含水量,非毛管孔隙度为总毛管孔隙度减毛管孔隙度。
(1)室内称重。
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