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，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)試驗中，以露天條件下進行的田間試驗最主要。田間試驗以各類作物為研究對象，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，因而田間試驗具有復(fù)雜性、季節(jié)性、難控性、周期長等特點。在各種環(huán)境和生物因素疊加影響試驗結(jié)果的情況下，一般要應(yīng)用唯一差異的原則[1]，除了試驗因素按照試驗設(shè)計要求有差異外，其他所有的非試驗因素要力求一致，從而確保試驗結(jié)果的準確性。安排田間試驗時，要綜合考慮環(huán)境因素和生物因素等，選擇好試驗地塊，以有效提高試驗的可靠性、準確度。

1 環(huán)境因素對試驗結(jié)果的影響

1.1 土壤肥力

土地作為農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗的重要生產(chǎn)資料，對試驗結(jié)果的影響不容忽視，是產(chǎn)生試驗誤差最主要的原因。土壤肥力是否一致，對試驗結(jié)果有很大的影響。因此，在進行田間試驗時，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個方面。肥料類型除常規(guī)肥料外，還有生物有機肥、微生物菌肥等。田間試驗過程中，各小區(qū)施肥量和施肥配比不同，可使原來土壤肥力相對均衡的試驗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，在需肥種類與數(shù)量方面有所不同，吸收的養(yǎng)分數(shù)量、種類存在差異。例如，甘藍型油菜在產(chǎn)量為1 500～2 250 kg/hm2時，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，土壤肥力也會發(fā)生變化，產(chǎn)生肥力差異，進而影響試驗結(jié)果。

1.1.3 作物茬口的影響。前作植株殘體返還土壤后對土壤也會產(chǎn)生影響，不同作物殘體產(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)量水平的一個重要生物指標，土壤中的一切生化過程都能在土壤酶的參與下進行，而植物根茬對土壤酶的活性有一定的促進效應(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較強，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20%～60%[4]。由此表明，不同根茬對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，如果一個試驗安排在不同茬口的地塊上進行，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，促進根系發(fā)育，增強根系的抗逆能力[5]。在較高的地溫條件下，土壤有機質(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，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，會采取人工灌溉的方式補充土壤水分，如果存在試驗地勢不平坦、水壓力不平衡、設(shè)施設(shè)計有缺陷、灌溉量有差別等情況，都會導(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，其他生育期也會有所不同。此外，水對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，作物長勢良好。因此，試驗地土壤墑情差異顯著會導(dǎo)致試驗結(jié)果的不準確。

1.2.2 溝渠、水井設(shè)施的影響。為了方便試驗地的管理，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)施距離試驗地較近，滲水井和排水溝內(nèi)的水會逐漸從地下土壤滲透到試驗地，造成試驗地水分分布不均衡，從而對試驗結(jié)果造成影響。

1.3 光照、空氣和溫度

試驗地的光照強弱、空氣流通與否、溫度高低等環(huán)境差異會形成農(nóng)田小氣候，對作物的生長有一定影響，表現(xiàn)在遮蔽效應(yīng)和生長競爭2個方面。

1.3.1 遮蔽效應(yīng)的影響。試驗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)使試驗地局部空間的光照、水分、溫度和空氣分布不均衡，對試驗地作物生長發(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，而遠離樹木和建筑物的植株長勢較好，株高和產(chǎn)量較高。

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

2 生物因素對試驗結(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，兼具野生植物特點和栽培作物習(xí)性，通常對環(huán)境的適應(yīng)性和抗逆性均較強[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爭奪養(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)，雜草危害嚴重的可造成小麥減產(chǎn)20%～30%，甚至可超過50%[8]。有的試驗從防止藥害的角度出發(fā)，未進行化學(xué)除草，因草荒嚴重而導(dǎo)致試驗結(jié)果不準確。

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，會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)致生長競爭，這些都會降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)，導(dǎo)致試驗結(jié)果不準確。

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強于栽培大豆。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對加性基因控制，每個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，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 對策

為了降低環(huán)境因素與生物因素對田間試驗產(chǎn)生的不良影響，需要采取科學(xué)合理的應(yīng)對措施。在安排田間試驗時，加強試驗地非試驗因素的一致性設(shè)計與管理，可以有效提高試驗結(jié)果的可靠性。

3.1 細化試驗地使用檔案

建立較為翔實的土地使用檔案，記載歷年來在同一塊地上進行的各項試驗有關(guān)數(shù)據(jù)，如試驗地的長寬和面積、作物種類和品種、試驗類型、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。安排試驗時，要根據(jù)試驗地長、寬等數(shù)據(jù)設(shè)計小區(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)前試驗類型，判斷土地肥力差異是否較大，若較大，則不宜進行肥料試驗；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當(dāng)季作物有藥害。

3.2 科學(xué)合理規(guī)劃試驗小區(qū)

試驗地安排試驗項目后，需要認真做好小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計。由于試驗地本身存在一定的差異性，通過合理的小區(qū)設(shè)計可以在一定程度上減少試驗的誤差，提高試驗的準確性。小區(qū)規(guī)劃應(yīng)遵循局部控制、設(shè)置重復(fù)、隨機排列3個基本原則[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，達到減小誤差、提高試驗準確性的目的。小區(qū)規(guī)劃要忌試驗地內(nèi)茬口不同、肥力差異大、草荒嚴重、重茬種植、臨近樹木與建筑溝渠等。試驗田周圍要種植同一種作物的保護行，避免生長競爭現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 做好空白試驗與勻田種植

對于土壤肥力狀態(tài)不明的地塊，應(yīng)進行空白試驗[1]?？瞻自囼灱丛谡麄€試驗地上種植單一品種的作物，全田進行同質(zhì)化的栽培管理，收獲時，將整個試驗劃分成面積相同的若干個區(qū)域，進行編號、單打單收、測定產(chǎn)量數(shù)據(jù)。根據(jù)各個區(qū)域的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行誤差分析，如果誤差低于容許值，則可以用作試驗地安排試驗；如果誤差值較大，則需要進行勻田種植。勻田種植的做法與空白試驗相同，通過多次種植單一品種的作物，達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。

3.4 嚴把栽培管理關(guān)

試驗地作物栽培管理過程中，整地、播種、除草、收獲等各個環(huán)節(jié)的各項栽培技術(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。