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Innovation design and application prospects of fixed-point devices in herbicide efficacy trials

  • WANG Xinqun ,
  • WANG Qian
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  • Hefei Agricultural Economic and Technical Service Management Station, Hefei 230091, China

Received date: 2024-07-16

  Online published: 2025-05-13

Abstract

To address the partial issues of low positioning efficiency, cumbersome operations, and data inaccuracies in conventional herbicide efficacy field trials, this study developed a multifunctional plot marker to enhance experimental standardization and scientific rigor. The device comprises a square frame, support legs, signage poles, and counting panels, with key technical features including: an internal counting grid for sub-region division to minimize counting omissions; hinged support legs at four corners ensuring stability on complex terrain; telescopic sleeve structures for signage and counting poles allowing height adjustment according to crop growth and foldable for compact storage, improving portability. Furthermore, hinged frame connections and folding mechanisms enable flexible shape adjustments to accommodate diverse sampling requirements. This fixed-point device can shorten the field operation time to a certain extent, improve the accuracy and portability of counting, and has relatively high economic benefits. The device design builds on extensive field experience with solid practical foundation; it enhances trial efficiency and precision while being reusable with evident benefits; its applications extend beyond herbicide evaluation to agricultural pest and disease monitoring, fertilizer efficiency evaluation, and grassland resource surveys. This study provides a reference for the design and broader application of this multifunctional fixed-point device.

Cite this article

WANG Xinqun , WANG Qian . Innovation design and application prospects of fixed-point devices in herbicide efficacy trials[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(9) : 116 -118 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.09.025

根据《农药田间药效试验准则》[1],除草剂药效试验前期,须确定一个1 m2的定点位,并进行15、30、45、60、120 d的观察与计数,这是确保除草剂药效规范试验顺利进行的关键步骤。在进行除草剂药效试验时,至少设置3个处理,包括试验药剂、对照药剂和空白对照,每个处理组需设置3~4个重复,确保至少有12个调查样方,即需确定12个定点位。目前,在除草剂药效试验中通常采用临时自制的定点框或直接在田间测量出一个1 m2的正方形定点位,并进行四角标定,整个过程需2~3人协作完成,耗时约12 h[2]。周小刚等[3]在农林外来入侵杂草种类调查中指出,常规的除草剂药效试验过程耗费了农技人员大量的时间和精力,且实验内容多为简单重复性工作,试验效率较低。除了费时费力,这种试验操作方式还可能因农事操作不当或恶劣天气影响而产生不规范和不精准等问题。潘百红等[4]研究指出,在园林苗圃杂草种类调查试验期间,定点位可能会发生移位或毁损,特别是在作物生长后期,寻找定点位变得更加困难,这可能造成试验数据的缺失或误差,进而影响除草剂药效试验的准确性。王晓鹏等[5]研究表明,便携折叠式草本群落调查样方框及类似的技术存在如何避免定位点位移以确保边框定位的稳定性,以及如何便于试验人员识别目标、试验内容和便于现场完成统计工作等问题。此外,张晓庆等[6]设计了一种折扇式便携样方框,但其在水田或凹凸不平耕作面定点存在一定局限性。马晓渊[7]在农田草害调查方法研究中提出,需要克服常规制作方式存在的技术效果差以及现有技术功能单一的弊端。为此,创新设计了一种简单、适用、易操作、储运携带方便且兼具计数功能的除草剂田间药效试验多功能定点器,以确保药效试验的精确性和有效性,提高药效试验的效率。本文基于设计的一款多功能定点器,介绍了其基本构造及技术特点,技术优势与使用方法以及应用潜力,为该多功能定点器的推广应用提供参考。

1 多功能定点器的基本构造与技术特点

1.1 基本构造

本研究设计了一款除草剂田间药效试验多功能定点器,其构造如图1所示,由正方形边框、支脚、标志牌及计数板等组成。边框尺寸的确定基于概率论中的大数定律和中心极限定理。根据标准GB/T 17980.45—2000《农药田间药效试验准则》,试验小区的总面积设定为20 m2,由上述定律计算出调查样本面积在0.25~1.00 m2,进而确定正方形边框的长度0.5~1.0 m。边框内侧设有平行延伸的计数网格(图1-12),计数网格与边框共面,便于计数操作并确保计数的准确性;边框四角向下延伸出支脚(图1-20),支脚与边框垂直,以确保定点器稳固插入田间;左上角支脚沿边框向右延伸出标志牌铰链,标志牌铰链垂直向上延伸出标志杆(图1-31),标志杆与边框垂直,由标志杆顶部平行延伸出标志牌(图1-30),标志牌与标志杆呈90°角,标志牌上记录除草剂药效试验的处理设计信息;标志牌铰链沿边框向右平行延伸出计数板铰链,计数板铰链向上垂直延伸出计数杆,计数杆与边框垂直,计数杆顶部平行延伸出计数板(图1-40),计数板与计数杆呈90°角,用于记录不同时间段内杂草的种类及数量,以便于试验人员在田间完成杂草的计数与统计工作[8]
图1 多功能定点器的构造

10-边框;11-边框铰链;12-计数网格;20-支脚;21-支脚铰链;30-标志牌;31-标志杆(套管结构);32-标志牌铰链;40-计数板;41-计数杆(套管结构);42-计数板铰链。

此外,考虑到实际使用、携带、保管的便捷性,在边框的中间位置及四角处设计铰链连接点,通过压缩或拉伸,实现多功能定点器的收放;在上方边框与标志牌、计数板的连接处同样采用了铰链设计,同时标志杆与计数杆设计为套管结构,以便于折叠和携带(图1)。

1.2 技术特点

1.2.1 确保边框定位稳定

定点器边框内侧平行延伸出计数网格,计数网格与边框在同一平面;边框四角向下延伸出四个支脚,能稳固插入田间;左上方支脚沿边框垂直向上延伸出标志牌。该结构避免了边框定位点发生位移,确保了边框定位的稳定性。

1.2.2 满足灵活伸缩和折叠需求

定点器边框设计为正方形,其中部和四角由铰链相连,使得边框具有伸缩和折叠功能。该结构设计可根据不同的耕作地形需求,灵活调整边框至正方形、平行四边形、菱形或不规则形,以精确框选满足试验条件的特定杂草及作物样本数量。

1.2.3 实现标志牌上下伸缩功能

定点器标志牌由标志杆顶部平行延伸,再由铰链与边框相连,实现了标志牌可上下伸缩功能。在展开状态下,标志杆与边框呈直角,同时标志牌与标志杆也呈直角。该结构设计便于试验人员识别目标、查看试验内容以及现场完成统计工作。

1.2.4 实现计数板收放功能

定点器的计数板由计数杆顶部平行延伸,由铰链与边框相连,实现计数板的收放功能;展开时,计数杆与边框呈直角,计数板与计数杆也呈直角[9]。该设计便于试验记录人员准确无误地采集并记载试验数据。

2 多功能定点器的优势与使用方法

2.1 主要优势

2.1.1 可操作性

该定点器由正方形边框、支脚、标志牌及计数板等部件组成,这些部件通过铰链相互连接,通过简单拉合即可实现对杂草样本的快速定位、计数与装置收放,操作过程简便快捷。

2.1.2 时效性

本设计摒弃了常规除草剂药效试验中的田间现场制作模式,转而采用后台制作方式。定点器边框内径围合面积在0.25~1.00 m2,确保满足除草剂田间药效试验规范对定点位面积的要求。该方法省略了田间定点位测量与制作的过程,缩短了时间,从而显著提高了田间作业效率。

2.1.3 准确性

边框内侧平行延伸出的计数网格,将定位器框定的面积细分为9个大小均等的小区域,有效避免了整块面积进行定点计数时易造成的遗漏或重复计数问题,从而确保了杂草计数的准确性。

2.1.4 可靠性

边框四角垂直向下延伸出4个支脚,平稳地扎入土壤,有效避免了定点位移位和丢失现象;此外,连接边框与标志牌的标志杆采用套管结构,能够随作物高度进行调节,便于试验人员及时准确地标定和发现目标,从而保证了试验的可靠性。

2.1.5 便携性

标志牌上记载的试验内容便于试验人员快速识别目标内容;标志牌沿边框向右平行延伸出计数板,便于试验人员在现场即可完成计数与统计工作;标志杆和计数杆采用套管设计,便于在保管、储运及使用的过程中实现整个定点器的灵活收放,从而有效提升了其便携性。

2.1.6 经济性

该定点器采用新型生产工艺,其结构坚固耐用,能实现重复利用,具有较高的经济价值。

2.2 使用方法

在实际使用过程中,操作者需双手握住装置边框,左右拉合操作定点器,直至其展开至所需形状。随后,从套管中拔出标志杆和计数杆,竖起标志牌和计数板;接着打开支脚,将支脚稳固插入预先选定的地块中,完成定点器的安装。每次完成对杂草样本的计数与统计工作后,确保标志牌和计数板保持直立状态,以便下一次的计数与统计工作。完成试验任务后,应妥善收起定点器。

3 多功能定点器的应用前景

3.1 应用基础

在除草剂田间药效试验中,多功能定点器的设计建立在科学规范基础上,其功能特点符合除草剂药效试验的技术参数要求,且定点器的设计源于试验人员长期的科学实践,具有良好的应用基础。

3.2 效益

在除草剂田间药效试验中,多功能定点器的应用,极大缩短了试验人员在田间的作业时间,提高了试验效率,具有高准确性、可靠性等特点,加之能够反复利用,降低了试验成本[10]

3.3 应用领域

多功能定点器应用范围较广,在植物保护领域,可用于日常杂草监测、防除效果观察以及病虫害的定点观测;也可应用于肥料新技术的试验示范以及肥料利用率评估试验中;此外,其在森林、草原病虫害监测,以及草原资源调查等领域也展现出应用潜力。自2022年推广应用以来,在合肥市范围的除草剂试验示范及杂草防治工作中被广泛应用。
综上,本文基于实践设计的一款多功能定点器,介绍了其基本构造及技术特点,技术优势与使用方法以及应用潜力。该多功能定点器具备操作简便快捷、准确、可靠等特点,极大提高了药效试验的效率和精确性,具有广阔的应用前景。
1
中华人民共和国农业农村部. 农药田间药效试验准则(一)除草剂防治水稻田杂草:GB/T 17980.40—2000 [S]. 北京:国家质量技术监督局,2000.

2
卢向阳. 对除草剂田间药效试验准则的几点建议[J]. 农药科学与管理200627(3):42-43,55.

3
周小刚, 陈庆华, 张辉, 等. 四川农林外来入侵杂草种类的调查[J]. 西南农业学报200821(3):852-858.

4
潘百红, 向理超, 吴际友, 等. 长、株、潭园林苗圃杂草种类及防治方法[J]. 北方园艺2010(4):154-156.

5
王晓鹏, 余凡, 宋琬泠, 等. 便携折叠式草本群落调查样方框:201720739071.2[P].2018-01-30.

6
张晓庆, 万其号, 吴玉成, 等. 折扇式便携样方框:201720920738.9[P].2018-04-27.

7
马晓渊. 农田草害调查方法的商榷[J]. 江苏杂草科学19831(1):22-24.

8
王信群, 张俊, 吴玉成, 等. 一种除草剂田间药效试验的多功能定点器:201811233064.0[P].2019-03-08.

9
阳任峰, 夏海, 贺家兵, 等. 一种除草剂田间药效试验的多功能定点器:202021998479.X[P].2021-04-20.

10
江荣昌. 农田草害调查资料分析方法的探讨[J]. 江苏杂草科学19831(1):25-30.

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