实验方案

实验方案设计

实验方案设计

一、

实验目的

土壤养分损失一般有三个主要途径，一是随土壤下渗水迁移进入水体，称为土壤养分淋失；二是随地表径流和土粒（或土块）移动，迁出耕地，进入河流水网的自然输出，称为土壤养分流失；三是通过气态挥发或粉尘进入大气。为研究天然降雨条件下坡面泥沙颗粒迁移规律与土壤养分流失的相关关系, 按照不同的耕作模式, 在野外标准径流小区进行试验。 二、 试验区状况

试验在沈阳农业大学水利学院综合试验基地水土保持室外径流小区进行，地处沈阳市东陵区，位于北纬41°44′，东经123°27′，海拔44.7m。气候属于受季风影响的半湿润温带大陆性气候，四季分明，降水集中，日照充足。年平均气温80℃，7月最热，平均气温24.6℃，l月最冷，平均气温零下11.8℃。无霜期150天。年平均降水量722mm，7月最多，平均降水量183mm，1月最少，平均7mm。 三、 实验测定项目及所需仪器 （一）气象资料；风速仪；

（二）土壤样品的采集：密封袋；记号笔；铲子

（1） 土壤含水量的测定：土钻；土壤筛：孔径1mm；铝盒：小型的直径约40 mm，

高约20mm；分析天平：感量为0.001g和0.01g；小型电热恒温烘箱；干燥器：内含变色硅胶或无水氯化钙

（2） 土壤PH测定：PH记 （3） 土壤全氮的测定：采用标准开氏法——分析天平；100孔筛；混合加速剂

K2SO4 10g、CuSO4 1g、Se 0.1g；浓硫酸30ml，小漏斗；开氏瓶；蒸馏水；变温电炉；蒸馏器；锥形瓶；

（4） 土壤全磷的测定：HCLO4-H2SO4法 721型分光光度计；LNK-872型红

外消化炉；

（5） 土壤全钾的测定：NaOH熔融法 分析天平；无水酒精；固体NaOH 2g;

蒸馏水；容量瓶；喷雾器； 茂福电炉；镍钳埚；火焰光度计

（6） 土壤机械组成分析：土壤比重计；沉降桶；搅拌棒；天平；土筛；洗筛；

漏斗；温度计；电热板；烘箱；铝盒；三角瓶；洗瓶；玻璃棒；秒表

( 三)花生栽培：米尺；花生1公斤；铁锨2把；镐1把；锄头2把；镰刀1把

植株全氮、全磷、全钾的测定：开氏瓶；控温消化炉子；721分光光度计 植物覆盖度测定： 株高测定：尺子

秸秆覆盖：剪刀一把；尺子；

（四）雨样测定：滤纸；秒表；集流桶；烘箱；分析天平；铝盒；量筒；密封袋；雨量计

（五）沙洋测定：测针；桶；铝盒；烘箱；

（六）粒径分析：比重计；沉降桶；搅拌棒；洗筛；漏斗；温度计；电热板；三角瓶；洗瓶；带皮头玻璃棒；秒表 四、实验小区设计

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室外径流小区水平投影长8m，宽为1m，四周边埂采用砖砌，并用水泥抹面。径流小区底端设置集流槽，以采集坡面径流。试验小区坡面为裸坡，坡面朝向为西，坡度设计10°和15°两个水平，每个坡度的小区布设一重复。本试验为雨强和耕作方式的两因素两水平一个重复随机区组试验。耕作方式有免耕、旋耕(成垄不种植作物)、旋耕+秸秆，为目前生产上农民习惯的耕作方式和推荐的保护性耕作方式。小区平面布置图如下：

10° 10° 10° 10° 15° 15° 15° 15°

供试作物花生：双垄种植，行距80厘米，穴距40厘米。2012 年5月5 日～5月15日播种，9月下旬收获。本实验不做施肥处理。 五、实验方案 （一）实验过程

每次天然降雨过程中，利用风速仪测定风向和风速并记录，用自记雨量计记录雨强数据，对降雨类型进行简单的描述。并记录每次降雨过程中植被的长势，每一株均做记录，其中包括植被株高、叶面积、覆盖率。

在坡面产生径流时，用秒表记录产流时间，并用桶每1min接取一个水沙样，直至降雨结束；将收集的径流泥沙样静置72h，待泥沙沉淀后滤出泥沙，同时用量筒测量水体积；把滤出的沙样放到盒内，然后置于烘干箱内在105℃烘干8～12h称重。这样可以获取坡面径流量数据。

根据地表径流产生多少，每次降雨分5～6 个时段在地表径流出口取样，3～15 min 换一次径流桶。降雨结束后收集每个径流桶中的浑水样，采用烘干法测定含沙量，并计算全部产沙量。同时，对所接的径流过程样进行过滤，分析每个水样养分含量。每个小区只取一个混合沙样测定泥沙养分含量，另取0～20 cm 土层土壤样作为径流泥沙的对照。

每次降雨前后，还需取0～20㎝全层土壤进行土壤颗粒分析。分析方法采用简易比重计法。 （二）研究方法 1、测定土样：

① 土样采集：取样深度为0-20 cm。新鲜土样自然风干，去除样品中砂粒、植物

根和秸秆碎片等杂物，测定土样部分理化性质

取试验小区0-20、20-40、40-60cm不同土层土壤，每个小区按照坡度上、中、下各取2点，每个小区取6点土样放入密封袋中供含水量测定及养分分析。

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②土壤测定：土壤含水量，土壤PH土壤全氮、全磷、全钾，土壤有机质。每降雨一次进行一次取样，并进行所有指标的测定。 1.1土壤样品中总氮的测定（全自动凯式定氮法） 测定方法：在分析天平上精密称取过200目（孔径为0.25mm）的土壤0.5g—0.51g，移入干燥的消化管中，加少量水湿润加入2g左右的硫酸铜和硫酸钾（1:15）混合催化剂，并加入10ml硫酸，匀后将消化管小心的放入消化炉中并在消化管上盖上冷凝装置，加热380℃体呈蓝绿色澄清透明后，再继续加热0.5h。取下放冷。放冷后，将消化管全自动定氮仪中，全自动定氮仪连有四种试剂，硼酸吸收液、40%的氢氧化液、0.1mol/L的盐酸标准溶液和蒸馏水。定氮仪会自动进行分析，通过盐酸的量全自动定氮仪会自动得出土壤全氮含量。同时按同一方法做空白。 1.2土壤样品中总磷的测定（酸溶—钼锑抗比色法）

测定方法：在分析天平上准确称取通过100目筛(孔径为0.25mm)的土品0.5g(精确到0.0001)置于消化管中，以少量水湿润，并加入浓硫酸H2SO4摇动后再加入70—72%的高氯酸(HClO4)10滴摇匀。在消化管口盖上冷凝管于消化炉上加热消煮至瓶内溶液开始转白后，继续消煮20分钟，全部消煮约为45—60分钟。将冷却后的消煮液用水小心地洗入100ml容量瓶中，冲用水应少量多次。轻轻摇动容量瓶，待完全冷却后，用水定容，用干燥漏斗磷定量滤纸将溶液滤入干燥的100ml三角瓶中。同时做空白试验。吸取滤液于50ml容量瓶中，用水稀释至30ml，加2，6---二硝基酚指示剂2滴，用4的氢氧化钠(NaOH)溶液和2mol/L硫酸(H2SO4)溶液调节pH至溶液刚呈微黄加入钼锑抗显色剂5ml，摇匀，用水定容至刻度。在室温高于15℃的条件下30分钟后，在分光光度计上以880nm的波长比色，以空白试验溶液为参比零点，读取吸收值，在工作曲线上查出显色液的P—mg/L数。工作曲线的绘制分别吸取5mg/L标准溶液0，1，2，3，4，5，6ml于50ml容量瓶中，稀释至约30ml，加入钼锑抗显色剂5ml,摇匀定容。即得0，0.1，0.2，0.3，140.5，0.6mg/LP标准系列溶液，与待测溶液同时比色，读取吸收值。在方格纸上以吸收值为纵坐标，P mg/L数为横坐标，绘制成工作曲线。 计算公式：从标准曲线上查得待测液的磷含量后，按照下式进行计算； P%=ρ待测液磷含量×V×V2×10-4/ωV1 其中：V-----样品制备溶液的毫升数 V1-----吸取滤液的毫升数 V2-----显色的溶液体积 ω-----土样重 10-4-----转化系数

1.3土壤样品中总钾的测定（NaOH熔融法）

测定方法：称取烘干土样（100目）约0.2500g于镍坩埚底部，用无水酒精稍稍润湿样品，然后加固体NaOH2.0g，平铺于土样的表面。将坩埚加盖留一小缝放在高温电炉内，先以低温加热，然后逐渐升高温度至450℃，保持此温度15min，融化完毕。停止加热，转动坩埚使熔融物均匀地附在坩埚壁上。将坩埚冷却后，加入10ml水，加热至80℃左右，待熔块溶解后，再煮5min ，转入50ml容量瓶内，然后用少量0.2mol·L-1H2SO4溶液清洗数次，一起倒入容量瓶内，使总体积至约40ml，再加HCl（1:1）5滴和H2SO4 （1:3）5ml，用水定容，过滤。吸取上述待测液5.00或10ml于50ml容量瓶中，用水定容，直接在火焰光度计上测定，记录检流计的读数，然后从工作曲线上查得待测液的K浓度（ug·mL-1）。测定完毕后，用蒸馏水在喷雾器下继续喷雾5min，洗去多余的盐或酸，使喷雾

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器保持良好的使用状态。

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土壤全钾量（K,g·kg-1）=（ρ×测读液的定容体积×分取倍数）×1000/(m×10) 式中 ρ——从标准曲线上查得待测液中K的质量浓度（ug·mL-1） M——烘干样品质量（g） 106——将ug换算成g的除数 2、花生处理

（1）花生栽培：

①整地改土：将地耙细耢平，使土壤上层疏松，保水保墒，做好垄。

②播种：花生的适宜播种深度一般为3～5厘米，种植密度每亩6000～7500穴，每穴3株。

③播种方法：镐开沟-在已做好的垄上，用镐开沟，然后播种，这种方法播种浅，垄沟有坐土出苗快。

④双垄种植,行距30厘米，株距30厘米；为避免植株之间相互遮挡,每垄之间的种子错开种植,每穴2粒种子.本实验不做施肥处理.

（2）花生测定：采集收获期花生样本，采用H2SO4-H2O2消煮法测定花生氮、磷、钾养分含量。

花生植株养分测定（H2SO4-H2O2消煮法原理）

分别取花生植株上、中、下三个部分，磨细烘干，称取0.1000～0.2000g，置于100ml的开氏瓶中，先用水润湿样品，然后加浓H2SO45ml使样品历经脱水碳化、氧化等一系列作用，而氧化剂H2O2在浓H2SO4溶液中分解出的新生态氧具有强烈的氧化作用，分解H2SO没有破坏的有机物和碳。使有机氮、磷等转化为无机铵盐和磷酸盐等，因此可以在同一消煮液中分别测定N、P、K元素的联合测定。 3、雨样测定

降雨开始时，用滤纸色斑法测定雨滴的大小及组成；待坡面产生径流时，用秒表记录产流时间，并用集流桶每1min接取一个水沙样，直至降雨结束。用烘干法测定产沙量；测定雨前坡面含水量。降雨过程中观察并记录细沟产生的时间及位置，记录每场降雨后侵蚀沟的沟深、沟长的变化过程。另外还要测定不同坡度不同时间段植被坡的植被覆盖度。

降雨结束以后，把集流桶中的泥沙样封盖静置24h，让泥沙沉淀并防止水分蒸发。24h后把集流桶内澄清的水倒进容器，然后用量桶测出水的体积并做好记录；把集流桶下部沉淀下来的泥沙挖出，放入铝盒内称重并记录，然后放入烘箱烘干。将烘干的泥沙样称重并记录，取大约60～70g泥沙样放入密封性好的自封袋并编号供泥沙的养分分析。 4、沙样处理

①用测针量测接沙样的桶内水深，以便换算成水沙样的体积；

②把沙样桶内上层的清水倒掉，剩下的沙样放到盒内，然后放入烘干箱内烘干，测定各个样品的泥沙量；

③取适量的样品进行有机质流失量测定。

坡面养分损失量（泥沙中的养分含量）=玉米秸秆中养分含量+原土样中的养分含量－花生植株吸收的养分含量

5、土壤机械组成分析：用天平称取100g过1㎜筛，供分散处理用。另称10g土样，测定土壤含水量，一边换算呈烘干土重。根据不同土壤的特点，选用不同的分散剂进行分散。本实验采用研磨法—将称好的样品置于瓷蒸发皿中，加一部

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分分散剂使之呈稠糊状，静止半小时，使分散剂充分利用，然后用带橡皮头的玻璃棒研磨。研磨时间20分钟。然后进行砂粒筛分及悬液制备，最后测定悬液比重。按照上述步骤，可以分别测出＜0.05、＜0.01、＜0.005、＜0.001㎜等各级土粒的比重读数。 （三）技术路线

试验小区布设 试验处理 土样 雨样 土壤粒径测定 土壤养分含量测定 土壤PH及含水量测定 植物养分含量测定 测定 雨滴与 雨强 测定径流量 测定泥沙中的养分 采集径流泥沙样，测定养分含量 土壤养分损失量 坡面泥沙颗粒迁移规律与土壤养分流失的相关关系

六、实验安排

2012年4月份围绕研究内容搜集资料，查阅文献，细化试验方案； 2012年5月份购买作物种子，准备试验器材、实验工具和试剂； 2012年6—9月份开始试验；

2012年12月份整理试验数据并撰写论文

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vzc7.html