CN104569318B - 一种用于测定稻田钾素去向的样品收集方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测定稻田钾素去向的样品收集方法及装置，通过水稻种植池的建立，水稻土搬运与装池、水稻种植等步骤，从而可以根据需要对径流水、渗漏水、植株和土壤样品进行收集和用于检测。一种用于测定稻田钾素去向的样品收集装置，支架的中部设有层板将所述支架分割为上下两层，所述上层内侧设有防水层形成渗漏池，所述渗漏池内设有隔板将所述渗漏池隔离成多个大小相同的试验区，每个试验区内放置至少三个试验桶，本发明通过同位素标记方法对水稻种植中植物吸收、渗漏、径流中钾素去向的样品进行收集和用于检测，为水稻钾肥的合理利用提供科学数据，对促进水稻种植中钾肥的优化施用，减少损失、提高钾肥利用效率及农民增收，加快社会主义新农村建设和生态文明建设步伐等均具有重要意义。

Description

一种用于测定稻田钾素去向的样品收集方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于测定稻田钾素去向的样品收集方法与装置。

背景技术

钾素是水稻生长必须的三大营养元素之一，是作物体内60多种酶的活化剂，并对作物C、N代谢有明显的调节作用；钾素施用还对改善土壤肥力和提高水稻产量与品质有重要作用。但是，我国是一个钾肥资源相对匮乏的国家，近年来，由于作物单产和复种指数的提高，作物从农田带走的钾素远高于投入，农田钾素亏缺已成为制约我国农业生产和农民增收的主要问题。近二十年来，大量的研究和生产实践表明，我国耕作土壤钾素供应不足已严重制约农业生产的发展，因此，重视土壤钾素研究及钾肥科学施用技术研究仍将是我国土壤肥料工作者今后面临的一项长期而艰巨的任务。

因此，开展不同肥源钾素在农业中的高效利用对于我国农业可持续发展和我国农田土壤钾素肥力的维持和提高具有重要意义。但目前对于不同肥源钾素施入土壤后的转化和去向并不清楚，弄清这一问题，才能科学评价不同肥源钾肥对作物生长中的作用并确定钾素合理施用量和施用方法，也能为提高钾肥利用率、减少钾素损失提供重要理论依据。

钾的循环可分为“水系”、“植物”和“土壤”三个亚循环，它们之间互有联系。所有与农业生产和提高产量有关的活动，都会增加土壤亚循环的钾进入植物和水系的亚循环。钾在土壤-植物体系中不形成有机态，几乎不进入大气。钾随水的迁移流动比磷强，比氮弱，循环途径也比氮少。为了维持足够的钾素进入植物亚循环，只有通过回收从土壤携出的生物钾(如秸秆还田)和以施肥的方式重新把钾引入这个循环。钾进入水系循环，不会造成水体的富营养化，但钾从土壤溶液转入水系循环时，大部分将流失。因此，钾素施入土壤后有以下几种去向：一部分钾素被作物吸收，一部分以不同形态残留在土壤中，还有一部分通过径流和渗漏进入水体环境。以往研究中对于钾肥，尤其是不同种类钾肥施入土壤后的去向较为忽视，或者对作物-土壤-环境体系中肥料钾的转化、去向和损失途径不够系统，导致水稻种植中钾素养分的去向问题尚不清楚。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种收集渗漏水、径流水、土壤、植株样品的方法及其装置，以监测钾素在稻田中的去向。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种用于测定稻田钾素去向的样品收集方法，包括如下步骤：

a、水稻种植池的建立，

选面积不小于100平方米的无遮挡地块，向下挖形成高度为2米到3米的坑，并且设有可通入坑内的通道，然后在坑内砌多根支柱，在支柱上建立面积小于坑面积且高80-150cm的渗漏池，渗漏池的底部通过支柱支撑在坑底，顶部与坑口平齐，渗漏池内隔离成至少三个独立的试验区，每个试验区内放置至少三个试验桶，渗漏池底部设有与试验桶大小匹配的试验桶安装孔，所述试验桶放置在试验桶安装孔内，使得试验桶有一部分露出渗漏池，试验桶的底部设有渗漏孔，渗漏孔通过连接装置与导管连接，导管从通孔中穿过与坑底部放置的渗漏水收集桶连接，所述渗漏池内均要做防水，所述试验桶的上开口与渗漏池的开口平齐；

b、水稻土搬运与装池

首先在试验桶底部铺设与试验桶底部大小相匹配的20-100目尼龙网，然后在尼龙网上铺一层1-2cm高的细沙，再在细沙上铺2-4cm高的石块，所述尼龙网、细沙和石块铺设的总高度使得试验桶内的高度与渗漏池底部平齐，选择需测定的水稻土，将水稻原状土按土壤层次整体搬迁到渗漏池内，在渗漏池和试验桶的上端距离表层土壤8-10cm处设置排水口，并且将试验桶的上端的排水口通过导管与设置在坑内的径流水收集桶连接；

c、水稻种植

在渗漏池内包括试验桶内进行水稻常规种植，插秧前施入肥料，并且在试验桶内施用有同位素标记的肥料替代钾肥，然后根据试验需要对径流水、渗漏水、植株和土壤样品进行收集和用于试验室检测。

步骤c中所采用的同位素为⁸⁶Rb或¹³⁷Cs。

一种测定钾素在稻田中去向的装置，包括支架，所述支架的中部设有层板将所述支架分割为上下两层，所述上层内侧设有防水层形成渗漏池，所述渗漏池内设有隔板将所述渗漏池隔离成多个大小相同的试验区，每个试验区内放置至少三个试验桶，渗漏池底部设有与试验桶大小匹配的试验桶安装孔，所述试验桶放置在试验桶安装孔内，使得试验桶有一部分露出渗漏池，试验桶的底部设有渗漏孔，所述试验桶的底部从下往上依次铺设有尼龙网层、细沙层和石块层，铺设后的所述试验桶内的高度与渗漏池底部平齐，渗漏孔通过连接装置与导管连接，导管从通孔中穿过与坑底部放置的渗漏水收集桶连接，所述试验桶的上开口与渗漏池的开口平齐，所述渗漏池和试验桶的上端距离土壤表层8-10cm处设置排水口，所述试验桶的排水口通过导管与设置在坑内的径流水收集桶连接。

所述试验桶的内径为20-60cm。

采用上述方法，本发明通过建立渗漏池通过将水稻原状土按层次整体搬迁到渗漏池内，保证不改变原有外部环境，并且在渗漏池中设置试验桶，试验桶内通过铺设尼龙网、细沙和石块防止土壤的流失，而且试验桶向下沉降安装在渗漏池内，使得铺设尼龙网、细沙和石块后的试验桶底部高度与渗漏池底部高度一致，保证试验桶内土壤环境与试验桶外的土壤环境一致，在渗漏池内包括试验桶内种植水稻，在施肥过程中，用同位素标记的肥料替代钾肥对试验桶内的水稻进行施肥，通过在试验桶高于土壤表层8-10cm处设置排水口对径流水进行收集，和在试验桶底部设置渗漏孔对渗漏水进行收集，从而可以对不同时期径流水、渗漏水进行收集和检测，对成熟后的水稻的植株和土壤样品进行采集，达到对水稻种植中植物吸收、渗漏、径流中钾素的去向进行监测的目的。

综上所述，本发明通过同位素标记方法对水稻种植中植物吸收、渗漏、径流、土壤中钾素的去向进行监测，明确钾素在水稻作物-土壤-环境生态系统中的转移、转化和分配规律。为水稻钾肥的合理利用提供科学数据，对促进水稻种植中钾肥的优化施用，减少损失、提高钾肥利用效率及农民增收，加快社会主义新农村建设和生态文明建设步伐等均具有重要意义。

附图说明

图1为本装置的正视图。

图2为本装置的俯视图。

图3为本装置试验桶的结构示意图。

具体实施方式

下面进一步详细说明本专利的具体实施方式。

实施例：本发明选择一块≥100平方米左右的无遮挡地块，挖深2-3米，建立2-3米高的水泥柱子或红砖柱子6-8根，柱子上建立水泥渗漏池(长600-900cm，宽200-300cm，高80-150cm)，渗漏池用水泥砖块隔开分成个以上不会互相串水渗漏池小区。渗漏池下部为1.5-2.2米高的架空层。每个渗漏池小区下开3个以上直径为20-60cm的圆孔。按每个圆孔制作一个试验桶，所述试验桶可以采用聚乙烯材料制作，桶底开一个2cm左右的渗漏孔且接一根直径为2cm左右、长为10-20cm的圆形导管，导管下部连接渗漏水收集桶，渗漏水收集桶为密闭容器用于渗漏水的收集。所有渗漏池均做好防水，渗漏池中所有墙壁均不会产生侧渗和下渗。渗漏池上方每边开一个直径为5-10cm的排水口，用等直径的导管通到渗漏池外，在试验桶上等高度也开一个直径为3-6cm的排水口用导管平行通到渗漏池外与径流水收集桶连接，用于径流水的收集。选择一种水稻土，将水稻原状土按层次整体搬迁到渗漏池内，具体搬迁可以采用将原有水稻土按10-20cm为一层土进行搬移并且进行标记，然后按照标记将原水稻土的最下层土铺设到渗漏池的最下层，最上层土铺设到渗漏池的最上层的方式依次对应搬迁，在搬迁前，在试验桶底部铺设与试验桶底等大小的20-100目尼龙网，然后在尼龙网上铺一层1-2cm厚细沙，细沙上铺2-4cm厚小石块，搬迁后使得表层土壤顶层离排水口距离8-10cm。在渗漏池内进行水稻常规种植，水稻插秧前一个月进行淹水，插秧前按面积对渗漏池进行施肥，仅仅在试验桶内施用有⁸⁶Rb(铷)或¹³⁷Cs(铯)同位素标记肥料，替代有机肥源钾肥或化学钾肥。按水稻生长季节规律，进行径流水、渗漏水以及植株和土壤等钾素测定样品的收集和检测，通过⁸⁶Rb(铷)或¹³⁷Cs(铯)同位素标记的钾肥检测结果在各种样品中所占的丰度，查明钾素在水稻种植土壤-植株-环境体系中的去向及分配规律。

如图1至3所示，一种用于测定稻田钾素去向的样品收集装置，包括支架1，所述支架1的中部设有层板将所述支架分割为上下两层，所述上层内侧设有防水层形成渗漏池，所述渗漏池内设有隔板将所述渗漏池隔离成多个大小相同的试验区，每个试验区内放置至少三个试验桶2，渗漏池底部设有与试验桶2大小匹配的试验桶安装孔，所述试验桶2放置在试验桶安装孔内，使得试验桶2有一部分露出渗漏池，试验桶2的底部设有渗漏孔，所述试验桶2的底部从下往上依次铺设有尼龙网层10、细沙层9和石块层8，铺设后的所述试验桶2内的高度与渗漏池底部平齐，渗漏孔通过连接装置与导管3连接，导管3从通孔中穿过与坑底部放置的渗漏水收集桶4连接，所述试验桶2的上开口与渗漏池的开口平齐，所述渗漏池和试验桶2的上端距离土壤表层8-10cm处设置排水口，所述试验桶2的排水口通过导管5与设置在坑内的径流水收集桶6连接。所述试验桶2的内径为20-60cm。本装置可以放置在深坑内使用，使用时保证本装置的渗漏池与坑口平齐。

Claims (2)

1.一种用于测定稻田钾素去向的样品收集方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、水稻种植池的建立，

选面积不小于100平方米的无遮挡地块，向下挖形成高度为2米到3米的坑，并且设有可通入坑内的通道，然后在坑内砌多根支柱，在支柱上建立面积小于坑面积且高80-150cm的渗漏池，渗漏池的底部通过支柱支撑在坑底，顶部与坑口平齐，渗漏池内隔离成至少三个独立的试验区，每个试验区内放置至少三个试验桶，渗漏池底部设有与试验桶大小匹配的试验桶安装孔，所述试验桶放置在试验桶安装孔内，使得试验桶有一部分露出渗漏池，试验桶的底部设有渗漏孔，渗漏孔通过连接装置与导管连接，导管从通孔中穿过与坑底部放置的渗漏水收集桶连接，所述渗漏池内均要做防水，所述试验桶的上开口与渗漏池的开口平齐；

b、水稻土搬运与装池

首先在试验桶底部铺设与试验桶底部大小相匹配的20-100目尼龙网，然后在尼龙网上铺一层1-2cm高的细沙，再在细沙上铺2-4cm高的石块，所述尼龙网、细沙和石块铺设的总高度使得试验桶内的高度与渗漏池底部平齐，选择需测定的水稻土，将水稻原状土按层次整体搬迁到渗漏池内，在渗漏池和试验桶的上端距离表层土壤8-10cm处设置排水口，并且将试验桶的上端的排水口通过导管与设置在坑内的径流水收集桶连接；

c、水稻种植

在渗漏池内进行水稻常规种植，插秧前施入肥料，并且在试验桶内施用有同位素标记的肥料替代钾肥，然后根据试验需要对径流水、渗漏水、植株和土壤样品进行收集和检测。

2.根据权利要求1所述用于测定稻田钾素去向的样品收集方法，其特征在于，步骤c中所采用的同位素为⁸⁶Rb或¹³⁷Cs。