生物要素采样和调查方法

生物要素采样和调查方法1 植物采样原则植株样品的采集原则有两条：样株必须有充分的代表性；采样时间和部位的统一性。土壤是一个不均一体，其不均一性会造成其上所生长植物生长状况的不均一。另外，施肥、灌水和种植等农事操作上的差异也会影响植物生长的均一性。因此，关于土壤采样中样品的不均一性及用统计学方法控制采样误差的原则，也同样适用于植株样品的采集。要使样品由充分的代表性，其采样须符合统计学原理，即按照“多点、随机”的方法采样。一个混合样最少应包括的采样点数(n),可以根据各采样点的变异系数(CV)和采样所允许的最大误差(m)计算出来，其公式为n=(CV/m)2。另外，同一株植物不同生育期、不同部位及同一天的不同时间，植株体内各种物质有显著差别。因此要有统一的采样时间和部位，这样分析结果才有可比性和应用价值。植物样品的采集，首先要在统一的时间选定有充分代表性的样株。其方法通常也象采集土壤样品一样，按照一定路线(如"S"型、"X"型)在采样区内多点采样，组成混合样品。每一个混合样品的样株数数目，应以作物种类、种植密度、株型大小、株龄或生育期以及要求的精密度而定。其目的是使此混合样有充分的代表性。选择样株时要注意群体密度、植株长相、长势、生育期等条件的一致;过大过小的株体，受病虫害或机械损伤的以及田边、路、建筑物、树木等旁的植株都不应采集。一般地，植物采样应注意以下几方面：典型性：针对生物要素监测的目的，采集能充分说明这一目的的典型样品。适时性：因为生物体组成成分不是一成不变的，生物体在不同环境条件下，不同季节、不同生长发育期，不同的生理状态下其组成成分有很大差异，所以应根据需要选择适当的采样时间。纯度：采样后，注意不要混入其它材料，特别要注意影响分析成分的污染物质，样品置于密闭的容器中保存。适量：根据所测样品中所测指标的含量、提取仪器的容量及测定仪器的灵敏度确定适合的采样量。2 农田植物样品的采集2.1. 仪器与用具 小铲；枝剪；剪刀；布口袋；标签；记录本；样品登记表（见表1）；烘箱；粉碎机；玛瑙研钵；尼龙筛；电动捣碎机。表7-1 样品采集登记表样品号样品名称采样地点采样时间采集部位植物物候期土壤类型分析项目采样人备注2.2植物样品的采集对农作物采样时事先准备好抽样袋(保鲜袋、纸箱、标签、封条)等抽样工具，并保证这些用具和容器洁净、干燥、无异味，不会对样品造成污染。采样过程不应受雨水、灰尘等环境污染，采样时间要根据作物不同品种在其种植区域的成熟期来确定。作物植株组织样品的采集，样株数应视作物种类、株间变异程度、株型大小等因素而定。一般在各采样小区内取一个代表样品，此代表样品是从此小区中不同地点的5个10个样品混合而成的。采集后需要立即将各不同器官（如：叶片、叶鞘、叶柄、茎、籽粒等部位）剪开，以避免养分转移，同时不能将各器官随意混合。籽粒样品的采集，按照植株组织样品的采集方法，选定样株后脱粒、混匀，四分法缩为250 g样品。大粒种子如花生、大豆、棉籽等可取500 g。采样时应选择完全成熟的种子，风干后去杂和挑去不完整粒。在采集植物样品的过程中应注意选择监测样地内具有代表性的植株，避免采集遭受病虫害或机械损伤以及监测小区边际的样品。在分析微量元素或植株上有肉眼可见的污染时，需要对植株样品进行洗涤，洗涤在植株新鲜状态下进行，避免易溶性养分从死亡的组织中洗出，影响测定结果。若采集的样品为根部，在取出根系时，应尽量保持根系的完整。2.2.1收获物样品的采集作物成熟后，将采样小区周围的边行除去，收获小区中央部分，然后在折算成全小区的产量。小麦、水稻等密集型禾本科作物，收获面积最小不能小于5m2。对于玉米等高秆稀播作物，采样小区收获面积不能小于10-20m2。收获时除去边行一来可以避免边行效应引起的误差，二来收割的面积减小，可节省大量劳动力，三可以方便收获物的正确称量。从收割区割下的植株中多点、填机取样。小麦水稻等作物取出的样品随即将样品用口袋装好，不使籽粒和茎叶散落损失。取过祥的收获物全部称重，进行脱粒，籽粒扬净后称重。收获的总量扣除籽粒重，即为茎秆重量。采集的收获物样品，进行人工精细脱粒。籽粒和茎杆准确称重，重量应加入到收割区收获的总重量中去。籽粒样品风干后留作分祈之用，并从中取出部分测定籽粒含水量。茎秆样品风干后，用轧刀尽量轧碎，均匀，多点取出一部样品留作分祈之用，并另取一都分测定含水量。象玉米等作物的茎秆群品，取样量较大，茎秆又分茎、叶、果穗包叶，穗轴等不同部位，就是轧碎后取样, 也难于取样准确。为此尽可能用粉碎机将所取茎杆样品全部粉碎，混合均匀后用分样器或四分法采集所需数量的分析样品。2.2.2 棉苗样品的采集移栽进入小区的棉苗及土壤必须进行称重。并在移栽前从中多点、随机取出新鲜样品 500g,准确称重后，放入105 的鼓风烘箱中烘10-30分钟，进行杀青处理。然后再将样品放在布口袋或纸口袋重，在50 的鼓风烘箱中烘4-8小时，使其迅速干燥。干燥后的样品再次称重，测出棉苗含水量。干燥后的样品留作分析之用。土壤则自然风干后分析养分。根据棉苗及土壤的养分含量和移栽入小区的量，可计算出由棉苗带入土壤的养分。2.2.3 种子样品的采集采集经过精选，准备播种用的植物种子500克左右，取出部分测定含水量，其余留做分析之用。根据播种量和种子养分含量，可计算出由此自带入土壤的养分量。2.3 植物根系样品的采集2.4.1挖掘法挖掘法采集的根系样品可提供植物完整根系自然生长的清晰图象。对每条根的长度、体积、形状、颜色、分布、状态及养分对其影响均可进行测定或观测。采样时首先要选好有代表性的样株，然后进行掘沟挖掘。壕沟与植株茎部的距离对于禾本科或其它草本植物一般以2Ocm- 8Ocm距离为宜，具体按不同植物种类和生长阶段而定(W伯姆， 1985)。挖掘时尽量减少根系损失量。挖掘出的带泥土的根系故人盛有水的容器内进行冲洗，然后即可进行形态特征的观测。如果需要测定根系中养分含量，可将洗净的根系样品按植物组织样品处理方法进行烘干和粉碎。挖掘法的缺点是劳动强度大和消耗时间，另外对高大植物的根系研究误差较大。2.4.2土钻法土钻法是采集一定容积土壤根系样品的最适宜方法(用的工具包括手钻和机械钻。取根样的手钻一般钻筒高l5cm，内径7cm，钻筒上端固定一个中空的柄，长1OOcm，可采1OOcm深的根系样品。钻筒的外缘为锯齿形，钻柄的中央装有一个操纵杆，下部连着一个圆盘式筒塞，便于使钻筒内的土柱推出。田间采样路线和采样原则和植物组织样的采集相同。每个采样区的采样点数一般不少于5个。土钻法采集的根样可用于研究根系空间分布等。采集的土柱根系样品同样可放大盛有水的容器内进行冲洗，然后进行形态特征观测或经处理后进行养分分析测定。3 植物样品的制备和保存将植株样品装在布口袋或纸口袋中，风干或烘干处理，烘干后的样品放在植物粉碎机中研磨，全部通过0.3-0.5mm孔径的筛网。全部待分析的样品必须一起粉碎，然后用分样器或4分法取得适量的分析样品。植物籽粒样品则需风干、去杂和挑去不完整粒，用磨样机或研钵磨碎，使之全部通过0.5mm-lmm筛，贮于广口瓶中，贴好标签备用。3.1 植物样品的干燥擦净或洗净的样品要尽快在干燥处风干或用恒温烘箱烘干。烘干时要用适宜的温度，常用的烘干方法有：3.1.1 在不超过105温度下短时间（15 min30 min）干燥（或杀青），然后降温至6070烘干；籽粒等样品可直接在7080下，烘至样品干燥适于研磨或粉碎为止。3.1.2 为避免CO2、NH3及其他挥发性化合物的损失，则可用不低于40的低温长时间进行干燥。3.2 植物样品粉碎为使试样的组成更为均匀和易于进行分析，须将风干或烘干的样品研磨粉碎并均匀混合。谷类的果实样品必须先脱壳再进行粉碎。植物试样过筛一般没有标准筛孔规定，但不能磨得过细，以免灰化时引起微粒飞失。对多数分析要求来说，过0.5 mm 1 mm筛即可；若称样仅1 g 2 g者，宜用0.5 mm筛；称样小于1 g者，须用筛孔为0.25 mm或0.1 mm的筛子。若测定试样中的微量元素，研磨分析样品的细度亦相当重要，至少过0.8 mm筛子，并混合均匀。用于微量元素测定的样本在制备时应该特别防止可能引起的污染。在干燥箱中烘干时，应该防止金属粉末的污染；在研磨时，为防止金属器械对样本的污染，最好使用玛瑙研钵并过尼龙筛。也可选用特制的不锈钢磨或瓷研钵。如果要准确的分析铁元素含量，必须在玻璃或者玛瑙研钵上研磨。3.3 样品的保存及时有效的对野外采集的样品进行正确保存，是保证样品室内化验分析取得准确结果的前提条件，也是长期生态监测和研究的需要。样品的保存方法和保存时间，随实验、监测目的不同而不同，也因样品特性不同而不同。3.3.1新鲜样品的保存在烘干过程中样品可能发生化学变化，如糖焦化或淀粉被酸性汁液水解等，因此最好用新鲜样品测定这类成分。若不能立即分析，样品应冷藏。新鲜样品是指那些从刚从野外采集的活的植物体，如植物的叶、花、果、根等，也包括整棵植株。这些活的植物体采集后，如不及时正确保存，可能会因失水和呼吸代谢等原因而萎蔫，体内各成分含量也会发生变化，影响分析结果。对于新鲜样品的保存，一般采取冷冻法保存。某些新鲜样品（如打碎的瓜果样品）也可用酒精保存；将已称量的新鲜样品加入足够量的沸热的中性95乙醇，使其最后浓度达80±20，再在水浴上回馏30 min。 需要进行生化分析的样品或需要保存较长时间再进行分析的样品，可用液氮罐保存或超低温冰箱保存，对一般要进行养分、热量或矿物质分析的样品可用一般冰箱进行常规冷冻保存。在野外采样时，应携带内加冰块的保温瓶或小型液氮罐，将采集的植物样品及时放入保温瓶（罐）中，回到实验室后对样品进行适当处理后在放入冰箱或大的液氮罐中保存。 新鲜样品保存前，应根据需要进行适当处理，如剪成小段，捆扎、装如信封或用塑料膜包装等，并挂上标签，写明样品名称、采样地点和编号等。 对保存的新鲜样品应定期进行检查，防止混淆拿错或散失。3.3.2干燥样品的保存 干燥样品是指经过自然干燥或烘干后的样品。干燥样品的保存一般较新鲜样品容易，在正常室温下，只要保持干燥、僻光和防止霉变、虫蛀等，就能使样品保持较长时间。干燥样品保存前，为避免占用较大空间，可在烘干后及时将其粉碎。粉碎后，将其装入透气的纸袋或信封内，写明样品名称、采样地点和编号等，然后放入干燥皿中保存，也可置于自然干燥通风处保存。或储存于有磨口的广口玻璃瓶或广口塑料瓶中，内外贴上标签备用。对于已烘干的试样，在研磨或储存过程中，仍会吸收一些水分，因此在精密分析工作时，称样前须在65 下烘12 h24 h或90 下烘2 h。称样时应充分混匀后多点采取，在称样量少而样品相对较粗时更应该注意。分析后剩余的试样若需长期保存，则需再次烘干样品，然后进行灭菌处理（如用射线），再瓶装并用石蜡密封保存。保存的干燥样品，要定期进行检查，防止霉变、虫鼠危害。4野外调查方法 4.1农田环境要素 灌溉方式及作物布局为农户调查。其中，灌溉方式包括漫灌、畦灌、沟灌、低压管道灌溉、喷灌、滴灌、渗灌等；作物布局包括作物种类、品种组成、面积比例，以及种植的空间配置。4.2 耕作制度的调查耕作制度, 也称农作制度，是指一个地区或生产单位的农作物种植制度以及与之相适应的养地制度的综合技术体系；以种植制度为中心，养地制度为基础。种植制度是指一个地区或生产单位的作物组成、配置、熟制与种植方式的综合。包括确定种什么作物（粮食作物、经济作物、饲料作物、蔬菜、果树、牧草等），各种什么，种在哪里，即作物布局问题；作物在耕地上一年种一