農(nóng)業(yè)田間試驗(yàn)結(jié)果的影響因素及對(duì)策

辛忠民 姜 超 謝鴻蕓

（呼倫貝爾學(xué)院，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021008）

我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年都要開展大量的農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)，創(chuàng)造出了許多新成果、新技術(shù)，并成功轉(zhuǎn)化到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，從而促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在各種類型的農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)中，以露天條件下進(jìn)行的田間試驗(yàn)最主要。田間試驗(yàn)以各類作物為研究對(duì)象，而作物在田間生長發(fā)育過程中，受到土壤肥力、水分、空氣、光照、溫度、生物等環(huán)境和生物因素的影響，因而田間試驗(yàn)具有復(fù)雜性、季節(jié)性、難控性、周期長等特點(diǎn)。在各種環(huán)境和生物因素疊加影響試驗(yàn)結(jié)果的情況下，一般要應(yīng)用唯一差異的原則[1]，除了試驗(yàn)因素按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求有差異外，其他所有的非試驗(yàn)因素要力求一致，從而確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。安排田間試驗(yàn)時(shí)，要綜合考慮環(huán)境因素和生物因素等，選擇好試驗(yàn)地塊，以有效提高試驗(yàn)的可靠性、準(zhǔn)確度。

1 環(huán)境因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

1.1 土壤肥力

土地作為農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)的重要生產(chǎn)資料，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響不容忽視，是產(chǎn)生試驗(yàn)誤差最主要的原因。土壤肥力是否一致，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有很大的影響。因此，在進(jìn)行田間試驗(yàn)時(shí)，土壤肥力因素一定要充分考慮。

1.1.1 肥料的影響。肥料的影響包括肥料的種類（質(zhì)）和數(shù)量（量）2個(gè)方面。肥料類型除常規(guī)肥料外，還有生物有機(jī)肥、微生物菌肥等。田間試驗(yàn)過程中，各小區(qū)施肥量和施肥配比不同，可使原來土壤肥力相對(duì)均衡的試驗(yàn)地變成肥力差異呈塊狀分布的狀態(tài)，從而導(dǎo)致土壤差異的產(chǎn)生。

1.1.2 需肥特性的影響。我國農(nóng)作物種類繁多，同一生態(tài)區(qū)可以種植不同類型作物，同一地塊可以在不同年份、不同季節(jié)種植不同作物。不同作物在生長發(fā)育方面各具特點(diǎn)，在需肥種類與數(shù)量方面有所不同，吸收的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量、種類存在差異。例如，甘藍(lán)型油菜在產(chǎn)量為1 500～2 250 kg/hm2時(shí)，每生產(chǎn)100 kg菜籽需要吸收純 N 8～11 kg、P2O53～5 kg、K2O 8.5～12.8 kg；小麥每生產(chǎn) 100 kg 籽粒，需吸收純 N（3.1±1.1）kg、P2O5（1.1±0.3）kg、K2O（3.2±0.6）kg[2]。 因此，同一地塊種植不同作物后，土壤肥力也會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生肥力差異，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果。

1.1.3 作物茬口的影響。前作植株殘?bào)w返還土壤后對(duì)土壤也會(huì)產(chǎn)生影響，不同作物殘?bào)w產(chǎn)生的影響不同。土壤中存在大量的土壤酶，土壤酶是土壤中的生物催化劑，其是具有加速土壤生化反應(yīng)速率功能的一類蛋白質(zhì)，是表征土壤中物質(zhì)、能量代謝旺盛程度和土壤質(zhì)量水平的一個(gè)重要生物指標(biāo)，土壤中的一切生化過程都能在土壤酶的參與下進(jìn)行，而植物根茬對(duì)土壤酶的活性有一定的促進(jìn)效應(yīng)[3]。例如，將玉米、大豆、甜菜3種作物根茬分別加入土壤中，在不同溫濕度條件和不同氮素水平下培養(yǎng)，結(jié)果顯示：玉米和甜菜的根茬使過氧化氫酶活性相對(duì)較強(qiáng)，大豆根茬使過氧化氫酶的活性降低，最大降幅為36.5%；玉米和大豆的根茬使蔗糖酶活性提高，提高幅度可達(dá)20%～60%[4]。由此表明，不同根茬對(duì)土壤中的生物酶可以產(chǎn)生不同的影響，導(dǎo)致土壤肥力存在差異，如果一個(gè)試驗(yàn)安排在不同茬口的地塊上進(jìn)行，則可能導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。

1.1.4 耕作方式的影響。深松與淺松、平作與壟作是生產(chǎn)中常用的土壤耕作方式。深松和壟作可提高土壤溫度，如深松秋整地可為第2年春播爭取有效積溫200℃以上，同時(shí)可疏松土壤，改善土壤的通水、透氣性能，利于作物根系深扎，促進(jìn)根系發(fā)育，增強(qiáng)根系的抗逆能力[5]。在較高的地溫條件下，土壤有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化程度較高，供下季作物生長的養(yǎng)分含量也較多。平作地溫較低，土壤中有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化緩慢，養(yǎng)分釋放少，供第2年使用的速效性養(yǎng)分含量低。因此，不同的耕作類型可導(dǎo)致土壤肥力產(chǎn)生差異。同時(shí)，深松整地后，耕地田間保水量增加，秋深松30 cm和40 cm、春深松30 cm和40 cm土壤液相較CK分別增加9.76%和4.48%、17.7%和21.61%[6]，抗旱能力提高。深松土壤容重下降，與CK相比，秋深松40 cm土壤固相略有升高，而秋深松30 cm、春深松30 cm和40 cm處理的土壤固相分別降低1.22%、21.14%和13.84%[6]，土壤板結(jié)程度降低，土壤空隙度增加，土壤透氣性變好，耕作層的疏松程度適宜作物生長。

1.2 水分

在露天條件下，試驗(yàn)地的土壤水分主要來自降雨，田間土壤水分呈均衡的狀態(tài)。導(dǎo)致土壤水分不均衡的原因主要包括灌溉及水利設(shè)施的影響。

1.2.1 灌溉的影響。在干旱年份，為了確保作物生長，會(huì)采取人工灌溉的方式補(bǔ)充土壤水分，如果存在試驗(yàn)地勢(shì)不平坦、水壓力不平衡、設(shè)施設(shè)計(jì)有缺陷、灌溉量有差別等情況，都會(huì)導(dǎo)致灌溉水分布不均衡。水作為作物生長發(fā)育的重要物質(zhì)，對(duì)作物的生長發(fā)育影響很大，在作物的生育期、產(chǎn)量性狀、農(nóng)藝性狀、抗性等方面產(chǎn)生較大的影響。比如，油菜作物土壤墑情好的地塊較墑情差的地塊早3 d出苗，其他生育期也會(huì)有所不同。此外，水對(duì)土壤肥力的釋放也有一定影響，土壤墑情好，則養(yǎng)分利用率高，作物長勢(shì)良好。因此，試驗(yàn)地土壤墑情差異顯著會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。

1.2.2 溝渠、水井設(shè)施的影響。為了方便試驗(yàn)地的管理，可能要配備滲水井、排水溝等水利設(shè)施，如果這些水利設(shè)施距離試驗(yàn)地較近，滲水井和排水溝內(nèi)的水會(huì)逐漸從地下土壤滲透到試驗(yàn)地，造成試驗(yàn)地水分分布不均衡，從而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

1.3 光照、空氣和溫度

試驗(yàn)地的光照強(qiáng)弱、空氣流通與否、溫度高低等環(huán)境差異會(huì)形成農(nóng)田小氣候，對(duì)作物的生長有一定影響，表現(xiàn)在遮蔽效應(yīng)和生長競(jìng)爭2個(gè)方面。

1.3.1 遮蔽效應(yīng)的影響。試驗(yàn)地外圍的高大樹木與建筑物因影響陽光照射和空氣流通而產(chǎn)生的遮蔽效應(yīng)使試驗(yàn)地局部空間的光照、水分、溫度和空氣分布不均衡，對(duì)試驗(yàn)地作物生長發(fā)育產(chǎn)生較大影響，表現(xiàn)為距離樹木和建筑物較近的作物生長發(fā)育受到抑制，株高和產(chǎn)量較低，而遠(yuǎn)離樹木和建筑物的植株長勢(shì)較好，株高和產(chǎn)量較高。

1.3.2 生長競(jìng)爭的影響。相鄰種植的不同作物在株高、株型等方面存在明顯差異時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)生長競(jìng)爭現(xiàn)象，高大的作物表現(xiàn)出生長競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，而矮小的作物則表現(xiàn)出生長競(jìng)爭劣勢(shì)。試驗(yàn)地的作物如果與高大的其他作物相鄰種植，就會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。

2 生物因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

2.1 雜草

雜草是威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生物災(zāi)害之一，兼具野生植物特點(diǎn)和栽培作物習(xí)性，通常對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和抗逆性均較強(qiáng)[7]，與作物爭奪空間、水分、陽光、養(yǎng)分等資源。例如，在小麥田，田間雜草不僅與小麥植株?duì)帄Z養(yǎng)分、空間、光照資源等，部分雜草還是一些病蟲害的中間寄主，從而降低小麥產(chǎn)量、品質(zhì)，雜草危害嚴(yán)重的可造成小麥減產(chǎn)20%～30%，甚至可超過50%[8]。有的試驗(yàn)從防止藥害的角度出發(fā)，未進(jìn)行化學(xué)除草，因草荒嚴(yán)重而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.2 稆生植物

稆生是指不種自生，也就是通常所說的“野生”。作物收獲過程中撒落在田間的籽粒具有發(fā)芽能力，在條件適宜時(shí)，會(huì)自行生長而形成野生植物，如稆生油菜、稆生大豆、稆生小麥等。稆生植物的形態(tài)特征、生物學(xué)習(xí)性與相應(yīng)的作物相同，因而對(duì)作物的生長發(fā)育有一定影響。稆生植物因數(shù)量較多導(dǎo)致作物群體結(jié)構(gòu)和種植密度發(fā)生變化，農(nóng)產(chǎn)品因混有稆生作物的籽粒而導(dǎo)致品種純度降低，稆生植物因出苗早、生長較快而產(chǎn)生遮蔽效應(yīng)，稆生植物因成為田間特殊類型雜草與作物爭奪空間、水分、陽光、養(yǎng)分等資源而導(dǎo)致生長競(jìng)爭，這些都會(huì)降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

例如，野生大豆與栽培大豆同科同屬，但由于其具有野生性，所以適應(yīng)性、抗逆性和繁殖能力遠(yuǎn)強(qiáng)于栽培大豆。近年來，野生大豆自生自長成為東北地區(qū)旱田主要雜草，常用除草劑無法選擇性防除大豆田野生大豆，導(dǎo)致其在很多田塊成為難以防除的問題雜草[9]。此外，食用油型油菜要求菜籽油芥酸含量不超過脂肪酸組成的3%，而野生油菜芥酸含量受2對(duì)加性基因控制，每個(gè)芥酸基因控制的芥酸量為5%左右[10]，高芥酸稆生油菜與低芥酸油菜混生時(shí)，種間雜交導(dǎo)致油菜籽粒芥酸含量升高，從而降低菜籽油的品質(zhì)。

3 對(duì)策

為了降低環(huán)境因素與生物因素對(duì)田間試驗(yàn)產(chǎn)生的不良影響，需要采取科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)措施。在安排田間試驗(yàn)時(shí)，加強(qiáng)試驗(yàn)地非試驗(yàn)因素的一致性設(shè)計(jì)與管理，可以有效提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

3.1 細(xì)化試驗(yàn)地使用檔案

建立較為翔實(shí)的土地使用檔案，記載歷年來在同一塊地上進(jìn)行的各項(xiàng)試驗(yàn)有關(guān)數(shù)據(jù)，如試驗(yàn)地的長寬和面積、作物種類和品種、試驗(yàn)類型、采取的耕作措施、除草劑種類與數(shù)量以及其他相應(yīng)的管理措施等內(nèi)容。安排試驗(yàn)時(shí)，要根據(jù)試驗(yàn)地長、寬等數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)小區(qū)種植方案；根據(jù)前茬作物種類和品種，確定供試作物品種的類型；根據(jù)前試驗(yàn)類型，判斷土地肥力差異是否較大，若較大，則不宜進(jìn)行肥料試驗(yàn)；根據(jù)前耕作措施判斷小區(qū)方向；根據(jù)除草劑種類與數(shù)量判斷土壤藥劑殘留是否對(duì)當(dāng)季作物有藥害。

3.2 科學(xué)合理規(guī)劃試驗(yàn)小區(qū)

試驗(yàn)地安排試驗(yàn)項(xiàng)目后，需要認(rèn)真做好小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。由于試驗(yàn)地本身存在一定的差異性，通過合理的小區(qū)設(shè)計(jì)可以在一定程度上減少試驗(yàn)的誤差，提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。小區(qū)規(guī)劃應(yīng)遵循局部控制、設(shè)置重復(fù)、隨機(jī)排列3個(gè)基本原則[11]，確定科學(xué)合理的區(qū)組、重復(fù)次數(shù)、小區(qū)排列方式，達(dá)到減小誤差、提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性的目的。小區(qū)規(guī)劃要忌試驗(yàn)地內(nèi)茬口不同、肥力差異大、草荒嚴(yán)重、重茬種植、臨近樹木與建筑溝渠等。試驗(yàn)田周圍要種植同一種作物的保護(hù)行，避免生長競(jìng)爭現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 做好空白試驗(yàn)與勻田種植

對(duì)于土壤肥力狀態(tài)不明的地塊，應(yīng)進(jìn)行空白試驗(yàn)[1]?？瞻自囼?yàn)即在整個(gè)試驗(yàn)地上種植單一品種的作物，全田進(jìn)行同質(zhì)化的栽培管理，收獲時(shí)，將整個(gè)試驗(yàn)劃分成面積相同的若干個(gè)區(qū)域，進(jìn)行編號(hào)、單打單收、測(cè)定產(chǎn)量數(shù)據(jù)。根據(jù)各個(gè)區(qū)域的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，如果誤差低于容許值，則可以用作試驗(yàn)地安排試驗(yàn)；如果誤差值較大，則需要進(jìn)行勻田種植。勻田種植的做法與空白試驗(yàn)相同，通過多次種植單一品種的作物，達(dá)到減小和平衡土壤肥力差異的目的，當(dāng)誤差減小到一定的程度后，再安排試驗(yàn)。

3.4 嚴(yán)把栽培管理關(guān)

試驗(yàn)地作物栽培管理過程中，整地、播種、除草、收獲等各個(gè)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)栽培技術(shù)措施要一致，特別是收獲過程，要最大限度地減少農(nóng)產(chǎn)品損失，從而降低稆生植物的發(fā)生概率。