预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤原位ec的方法
阅读说明：本技术 预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤原位ec的方法 (Method for predicting in-situ EC (soil EC) of soil in different plough layers of main growth period of rice in soda saline-alkali soil ) 是由 梁正伟 刘淼 王明明 杨昊谕 冯钟慧 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤原位EC的方法,它涉及一种预测苏打盐碱土壤指标的方法。本发明是为了解决快速准确获取苏打盐碱地水稻主要生育期耕层原位EC费事费力的技术问题。本方法如下：一、测量得到返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期和乳熟期5cm耕层土壤原位EC；二、再将步骤一所得数值带入EC回归预测方程,即得到10cm、15cm、20cm耕层土壤原位EC。本发明通过回归方程,基于水稻主要生育期5cm耕层土壤原位EC,预测苏打盐碱地稻田相应主要生育期10cm、15cm和20cm耕层土壤原位EC。本发明测定方法省时省力,可简单快速、科学准确的获取水稻主要生育期不同耕层土壤原位EC。属于水稻生育期不同耕层土壤原位EC的预测领域。(A method for predicting in-situ EC of soil in different plough layers of main growth periods of rice in soda saline-alkali soil relates to a method for predicting indexes of soda saline-alkali soil. The method aims to solve the technical problem that the rapid and accurate acquisition of the plough layer in-situ EC in the main growth period of the rice in the soda saline-alkali soil is time-consuming and labor-consuming. The method comprises the following steps: measuring to obtain plough layer soil in-situ EC of 5cm in a seedling turning stage, a tillering stage, an elongation stage, a booting stage, a heading stage, a flowering stage and a milk stage; and secondly, substituting the numerical value obtained in the step one into an EC regression prediction equation to obtain the in-situ EC of the plough layer soil of 10cm, 15cm and 20 cm. According to the method, the in-situ EC of the plough layer soil of 10cm, 15cm and 20cm in the corresponding main growth period of the soda saline-alkali soil rice field is predicted based on the in-situ EC of the plough layer soil of 5cm in the main growth period of the rice through a regression equation. The determination method is time-saving and labor-saving, and can simply, quickly, scientifically and accurately obtain the in-situ EC of the soil in different plough layers in the main growth period of the rice. Belonging to the field of prediction of soil in-situ EC of different plough layers in the rice growth period.)
技术领域
本发明涉及一种预测苏打盐碱土壤指标的方法。
背景技术
松嫩平原是世界三大苏打盐碱地集中分布区之一，苏打盐碱土壤成分以NaHCO3与Na2CO3为主，pH多在8.5以上，呈强碱性，碱化度高达70％以上，理化性质恶劣，治理难度大、时间长、见效慢。实践证明，开发种稻是苏打盐碱地边改良边利用的有效方式。土壤电导率(EC)是测定土壤水溶性盐的指标，判断苏打盐碱土壤轻重程度的重要参考。同时，水稻不同耕层土壤EC是判定苏打盐碱土中盐类离子是否限制水稻生长，影响矿质营养吸收利用的重要因素。因此，对苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤盐分的监测是必不可少的措施。长期以来，盐碱土壤耕层EC测定多为土壤取样风干后配置土壤浸提液进行室内测定，随着技术的发展，土壤原位EC计作为一种便携式土壤盐分测定仪器广泛应用。在原位EC计使用测试之前，首先需要用研磨布清洁土壤原位EC计的金属探头表面，以防影响其测量精度。在用于测定不同耕层土壤EC时，在测定完一个耕层深度土壤原位EC后，需及时将EC计金属探头表面土壤清洁干净，用蒸馏水冲洗后再测定其他深度土壤原位EC。但由于苏打盐碱地土壤理化性质恶劣，粘重的土壤均粘在探头表面，清洗过程费事费力，苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤原位EC的快速准确获取存在一定困难。
发明内容
本发明的目的是为了解决快速准确获取苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤原位EC费事费力的技术问题，提供了一种预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤原位EC的方法。
预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层EC的方法按照以下步骤进行：
一、用研磨布清洁土壤原位EC计的金属探头表面后，用土壤原位EC计标准液校正探头精度；
二、在苏打盐碱地水稻返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期和乳熟期，将土壤原位EC计的金属探头垂直顺时针插入稻田耕层土壤中，插入土壤5cm深度时停止，使土壤与探头金属表面完全均匀接触，响应时间为10-20秒，仪器所显示的数字，即为返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期和乳熟期的5cm耕层土壤EC测量值；
三、将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(1)：
Y＝-0.001x3+0.04x2+0.62x+0.681，R2＝0.965(1)，即得返青期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(2)：
Y＝-0.001x3+0.033x2+0.700x+0.748，R2＝0.927(2)，即得返青期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(3)：
Y＝-0.001x3+0.005x2+1.052x+0.324，R2＝0.914(3)，即得返青期的20cm耕层土壤原位EC；
四、将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(4)：
Y＝3.953E-05x3-0.014x2+1.272x-0.910，R2＝0.992(4)，即得分蘖期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(5)：
Y＝0.980x0 . 993，R2＝0.916(5)，即得分蘖期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤EC原位测量值作为x值代入EC回归预测方程(6)：
Y＝3.755E-05x3-0.013x2+1.191x-0.159，R2＝0.979(6)，即得分蘖期的20cm耕层土壤原位EC；
五、将步骤二所得拔节期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(7)：
Y＝0.065x3+0.508x2–0.521x+1.882，R2＝0.488(7)，即得拔节期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得拔节期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(8)：
Y＝-0.027x3+0.161x2+0.190x+1.916，R2＝0.131(8)，即得拔节期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得拔节期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(9)：
Y＝0.057x3-0.546x2+2.495x-0.817，R2＝0.031(9)，即得拔节期的20cm耕层土壤原位EC；
六、将步骤二所得孕穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(10)：
Y＝0.005x3-0.135x2+0.853x+2.021，R2＝0.590(10)，即得孕穗期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得孕穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(11)：
Y＝2.105x0 . 434，R2＝0.158(11)，即得孕穗期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得孕穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(12)：
Y＝0.314x3–3.076x2+9.856x-6.375，R2＝0.069(12)，即得孕穗期的20cm耕层土壤原位EC；
七、将步骤二所得抽穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(13)：
Y＝-0.196x3+1.500x2-2.897x+3.786，R2＝0.450(13)，即得抽穗期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得抽穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(14)：
Y＝-0.353x3+2.287x2-3.978x+4.321，R2＝0.188(14)，即得抽穗期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得抽穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(15)：
Y＝-0.173x3+0.996x2-0.956x+2.611，R2＝0.082(15)，即得抽穗期的20cm耕层土壤原位EC；
八、将步骤二所得扬花期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(16)：
Y＝1.350x0 . 768，R2＝0.598(16)，即得扬花期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得扬花期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(17)：
Y＝1.444x0 . 765，R2＝0.433(17)，即得扬花期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得扬花期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(18)：
Y＝0.156x3-1.511x2+5.330x-2.902，R2＝0.336(18)，即得扬花期的20cm耕层土壤原位EC；
九、将步骤二所得乳熟期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(19)：
Y＝-0.095x3+0.893x2-1.759x+3.150，R2＝0.635(19)，即得乳熟期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得乳熟期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(20)：
Y＝-0.068x3+0.636x2-1.263x+3.383，R2＝0.384(20)，即得乳熟期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得乳熟期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(21)：
Y＝-0.117x3+1.028x2-2.344x+4.725，R2＝0.170(21)，即得乳熟期的20cm耕层土壤原位EC。
本发明的方法通过回归方程，可以基于水稻主要生育期的5cm耕层土壤原位EC，预测苏打盐碱地稻田相应主要生育期的10cm、15cm和20cm耕层土壤原位EC。
本发明的测定方法省时省力，可以简单快速、科学准确的获取水稻主要生育期不同耕层土壤原位EC。
附图说明
图1是实验一中苏打盐碱地水稻返青期10cm耕层土壤原位EC预测值与实测值相关性图；
图2是实验一中苏打盐碱地水稻返青期15cm耕层土壤原位EC预测值与实测值相关性图；
图3是实验一中苏打盐碱地水稻返青期20cm耕层土壤原位EC预测值与实测值相关性图；
图4是实验二中苏打盐碱地水稻分蘖期10cm耕层土壤原位EC预测值与实测值相关性图；
图5是实验二中苏打盐碱地水稻分蘖期10cm耕层土壤原位EC预测值与实测值相关性图；
图6是实验二中苏打盐碱地水稻分蘖期10cm耕层土壤原位EC预测值与实测值相关性图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层土壤原位EC的方法按照以下步骤进行：
一、用研磨布清洁土壤原位EC计的金属探头表面后，用土壤原位EC计标准液校正探头精度；
二、在苏打盐碱地水稻返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期和乳熟期，将土壤原位EC计的金属探头垂直顺时针插入稻田耕层土壤中，插入土壤5cm深度时停止，使土壤与探头金属表面完全均匀接触，响应时间为10-20秒，仪器所显示的数字，即为返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期和乳熟期的5cm耕层土壤原位EC测量值；
采用SPSS软件对水稻返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期和乳熟期的5cm耕层土壤的原位EC和相应生育期10cm、15cm和20cm耕层土壤的原位EC进行相关性分析；
采用SPSS软件分别对水稻返青期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期和乳熟期的5cm耕层土壤的原位EC和相应生育期10cm、15cm和20cm耕层土壤的原位EC构建回归方程；
三、将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(1)(根据834个样本实测值得出)：
Y＝-0.001x3+0.04x2+0.62x+0.681，R2＝0.965(1)，即得返青期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(2)(根据834个样本实测值得出)：
Y＝-0.001x3+0.033x2+0.700x+0.748，R2＝0.927(2)，即得返青期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(3)(根据834个样本实测值得出)：
Y＝-0.001x3+0.005x2+1.052x+0.324，R2＝0.914(3)，即得返青期的20cm耕层土壤原位EC；
四、将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(4)(根据1080个样本实测值得出)：
Y＝3.953E-05x3-0.014x2+1.272x-0.910，R2＝0.992(4)，即得分蘖期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(5)(根据1080个样本实测值得出)：
Y＝0.980x0 . 993，R2＝0.916(5)，即得分蘖期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(6)(根据1080个样本实测值得出)：
Y＝3.755E-05x3-0.013x2+1.191x-0.159，R2＝0.979(6)，即得分蘖期的20cm耕层土壤原位EC；
五、将步骤二所得拔节期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(7)(根据460个样本实测值得出)：
Y＝0.065x3+0.508x2–0.521x+1.882，R2＝0.488(7)，即得拔节期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得拔节期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(8)(根据460个样本实测值得出)：
Y＝-0.027x3+0.161x2+0.190x+1.916，R2＝0.131(8)，即得拔节期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得拔节期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(9)(根据460个样本实测值得出)：
Y＝0.057x3-0.546x2+2.495x-0.817，R2＝0.031(9)，即得拔节期的20cm耕层土壤原位EC；
六、将步骤二所得孕穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(10)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝0.005x3-0.135x2+0.853x+2.021，R2＝0.590(10)，即得孕穗期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得孕穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(11)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝2.105x0 . 434，R2＝0.158(11)，即得孕穗期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得孕穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(12)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝0.314x3–3.076x2+9.856x-6.375，R2＝0.069(12)，即得孕穗期的20cm耕层土壤原位EC；
七、将步骤二所得抽穗期的5cm耕层土壤原位EC值作为x值代入EC回归预测方程(13)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝-0.196x3+1.500x2-2.897x+3.786，R2＝0.450(13)，即得抽穗期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得抽穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(14)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝-0.353x3+2.287x2-3.978x+4.321，R2＝0.188(14)，即得抽穗期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得抽穗期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(15)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝-0.173x3+0.996x2-0.956x+2.611，R2＝0.082(15)，即得抽穗期的20cm耕层土壤原位EC；
八、将步骤二所得扬花期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(16)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝1.350x0 . 768，R2＝0.598(16)，即得扬花期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得扬花期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(17)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝1.444x0 . 765，R2＝0.433(17)，即得扬花期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得扬花期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(18)(根据320个样本实测值得出)：
Y＝0.156x3-1.511x2+5.330x-2.902，R2＝0.336(18)，即得扬花期的20cm耕层土壤原位EC；
九、将步骤二所得乳熟期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(19)(根据250个样本实测值得出)：
Y＝-0.095x3+0.893x2-1.759x+3.150，R2＝0.635(19)，即得乳熟期的10cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得乳熟期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(20)(根据250个样本实测值得出)：
Y＝-0.068x3+0.636x2-1.263x+3.383，R2＝0.384(20)，即得乳熟期的15cm耕层土壤原位EC；
将步骤二所得乳熟期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(21)(根据250个样本实测值得出)：
Y＝-0.117x3+1.028x2-2.344x+4.725，R2＝0.170(21)，即得乳熟期的20cm耕层土壤原位EC。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
2019年，对吉林大安农田生态系统国家野外科学观测研究站苏打盐碱地水稻返青期耕层土壤进行预测。
预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层EC的方法按照以下步骤进行：
一、用研磨布清洁土壤原位EC计的金属探头表面后，用土壤原位EC计标准液校正探头精度；
二、在苏打盐碱地水稻返青期，将土壤原位EC计的金属探头垂直顺时针插入稻田耕层土壤中，插入土壤5cm深度时停止，使土壤与探头金属表面完全均匀接触，响应时间为10-20秒，仪器所显示的数字，即为返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值，原位EC为9.10、8.94和9.59mS/cm；
三、将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(1)：
Y＝-0.001x3+0.04x2+0.62x+0.681，R2＝0.965(1)，即得返青期的10cm耕层土壤原位EC分别为8.88、8.71和9.42mS/cm；
将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(2)：
Y＝-0.001x3+0.033x2+0.700x+0.748，R2＝0.927(2)，即得返青期的15cm耕层土壤原位EC别为9.10、8.93和9.61mS/cm；
将步骤二所得返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(3)：
Y＝-0.001x3+0.005x2+1.052x+0.324，R2＝0.914(3)，即得返青期的20cm耕层土壤原位EC分别为9.56、9.41和9.99mS/cm。
进一步应用回归方程对返青期10cm、15cm和20cm耕层土壤原位EC实测值与预测值进行拟合(图1-图3)，拟合优度分别为R2＝0.981，R2＝0.962，R2＝0.952(P＜0.0001)，说明该方程具有统计学意义，本发明的方法实现了对苏打盐碱地水田返青期10cm、15cm和20cm耕层土壤原位EC的预测。
实验二：
2019年，对吉林大安农田生态系统国家野外科学观测研究站苏打盐碱地水稻分蘖期耕层土壤进行预测。
预测苏打盐碱地水稻主要生育期不同耕层EC的方法按照以下步骤进行：
一、用研磨布清洁土壤原位EC计的金属探头表面后，用土壤原位EC计标准液校正探头精度；
二、在苏打盐碱地水稻分蘖期，将土壤原位EC计的金属探头垂直顺时针插入稻田耕层土壤中，插入土壤5cm深度时停止，使土壤与探头金属表面完全均匀接触，响应时间为10-20秒，仪器所显示的数字，即为返青期的5cm耕层土壤原位EC测量值，原位EC分别为4.43、3.53和2.66mS/cm；
三、将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(4)：
Y＝3.953E-05x3-0.014x2+1.272x-0.910，R2＝0.992(4)，即得分蘖期的10cm耕层土壤原位EC分别为4.45、3.41和2.38mS/cm；
将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(5)：
Y＝0.980x0 . 993，R2＝0.916(5)，即得分蘖期15cm耕层土壤原位EC分别为4.30、3.43和2.59mS/cm；
将步骤二所得分蘖期的5cm耕层土壤原位EC测量值作为x值代入EC回归预测方程(6)：
Y＝3.755E-05x3-0.013x2+1.191x-0.159，R2＝0.979(6)，即得分蘖期20cm耕层土壤原位EC分别为4.87、3.38和2.92mS/cm。
进一步应用回归方程对分蘖期10cm、15cm和20cm耕层土壤原位EC实测值与预测值进行拟合(图4-图6)，拟合优度分别为R2＝0.992，R2＝0.457，R2＝0.989(P＜0.0001)，说明该方程具有统计学意义，本发明的方法实现了对苏打盐碱地水田分蘖期10cm、15cm和20cm耕层土壤原位EC的预测。
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