土壤理化性质分析

土壤理化分析••朱东海为何要做土壤和作物理化分析？我们都知道，影响作物生长发育的因素很多，包括温、光、气、热、土、肥、水等。土壤、水分是重要影响因素之一，我们所要做的作物灌溉试验主要从事作物与水分的关系研究，研究作物需水量、灌溉制度、灌水方法等。为了做好试验，首先要了解试验的土壤肥力和性状，做好土壤理化分析。土壤理化分析一、土壤样品的采集和制备二、土壤理化性质分析三、理化性质分级指标一、土壤样品的采集和制备(一)、土壤样品的采集(二)、土壤样品的制备和贮存(一)、土壤样品的采集•土壤样品的采集，是决定土壤分析结果是否可靠的重要环节。由于土壤，特别是耕作层土壤的差异很大，采样误差甚至要比分析误差大若干倍，因此必须十分重视采集具有代表性的样品。•土壤是不均一体必须有效地控制采样误差，否者任何精密的分析仪器和熟练的分析技术，都不可能使测定结果如实地反映客观情况。1、造成土壤的不均一性的原因影响土壤不均一性的因素很复杂，自然因素：包括地形和侵蚀等。地形（如高度、坡度）的变化可使局部土壤性质有很大变化，又如盐碱地上的盐碱斑，多数斑块分布没有一定的形状、方向和位置的，总的来说地貌是变化无穷的。人为因素：如耕作、施肥、开沟等等。例如不均匀的施肥、条施或穴施肥料、起垅种植、深耕等都能造成土壤的局部差异。2、土样的代表性“随机”与“等量”原则我们所研究的对象是试验土壤的“总体”，而不是局限于所采的样品。但是分析测定，又只可能是样品。也就是说，要求我们通过样品的分析，来达到以样品论“总体”的目的。因此，采集的样品对所研究的对象（总体），必须具有最大的代表性。为了达到这个目的，必须避免一切主观因素，使组成总体的各个体，有同样的机会被选入样品。亦即组成样品的个体应当是随机地取自总体，而不是凭主观因素决定的。另一方面，在一组需要相互之间进行比较的诸样品（样品1、样品2……样品n）,应当有同样的个体数组成，否则，多量个体所组成的样品，其代表性会大于少量个体组成的样品。所以，：“随机”和“等量”是决定样品具有同等代表性的重要条件。3、采样误差的控制•究竟如何控制采样误差，才能使所采集的土样具有较大的代表性？从理论上讲，每个样品的采样点数愈多，样品的代表性就愈大。但是,耗费的人力和物力也就越大。在一般情况下，采样点的多少，取决于所研究范围的大小、研究对象的复杂程度和试验研究所要求的精密度等因素。研究的范围愈大，对象愈复杂，采样点数必将增加。在理想情况下，应该使采样的点和量最少，而样品的代表性又是最大，使有限的人力和物力，得到最高的工作效率。为了使采样点减少，但仍要控制同样的采样误差，通常采用“X”形或“S”形两种采样形式。•在采集多点组成的混合样品时，采样点的分布，要做到尽量均匀和随机。均匀分布可以起到控制整个采样范围的作用；随机定点可以避免主观误差，提高样品的代表性。布点以锯齿形或蛇形（S形）较好，直线形布点或梅花形布点容易产生系统误差（右图）。4、土壤样品采集的原则和方法•一个代表性样品的可靠性与土壤差异的大小、采样方法、采样工具有关。•（1）现场勘查和搜集有关资料在实地采样之前，一般要根据现场勘查和搜集有关资料，考虑到土壤差异性——成土因素、地形、母质、耕作施肥等。将研究对象分为若干个采样单元。•（2）采样时间——土壤中有效养分的含量，随着季节的改变而有很大的变化。以速效磷和钾为例，最大差异可达一至二倍。分析土壤养分供应情况时，一般都在晚秋或早春采集土样。土壤盐分样采集时间，一般选择在返盐盛期末（5月底6月初）和主汛期结束后的9月底10月初。•（3）采样点数（8~10）•（4）采样量（1000克左右）•（5）采样工具（推荐管形土钻）5、混合土样的采集•由于土壤的不均匀性，在一个采样单元内任意选择若干点，把各点所采的土壤等量地均匀混合起来组成混合样品。混合样品实际上相当于一个平均数，可以减少土壤差异，提高样品的代表性，工作量就能大大减少。一般一个小区采集5至10个点，等量混合构成一个样本。6、特殊土样的采集（1）剖面土样的采集（2）诊断土样的采集（3）养分动态土样的采集（4）盐分动态土样的采集（1）剖面土样的采集•为了研究土壤基本理化性状，除了研究表土外，还常研究表土以下的各层土壤。这种剖面土样的采集方法，一般可在主要剖面观察和记载后进行。必须指出，土壤剖面按层次采样时，必须自下而上（这与剖面划分、观察和记载恰恰相反）分层采取，以免采取上层样品时对下层土壤的混杂污染。为了使样品能明显地反映各层次的特点，通常是在各层最典型的中部采取（表土层较薄，可自地面向下全层采取）。这样可克服层次间的过渡现象，从而增加样品得典型性或代表性。样品重量也是1公斤左右，其他要求与混合样品相同。剖面土样的采集0~10cm10~20cm20~30cm30~40cm40~50cm50~60cm60~70cm70~80cm80~90cm90~100cm土壤深度地面取样点取样点取样点取样点取样点取样点取样点取样点取样点取样点（2）诊断土样的采集•有时在某一局部农田中发现各种特殊现象（例如局部死苗、失绿、病害等），要求分析土壤的某种成分，来判断造成此现象的原因和提供改良措施。在这种情况下，必须有针对性地采样，有时除了采取表土之外，还须采集底土。这类样品所控制的范围，常以某种特殊现象所布及、且有代表性的范围作为采样单元。在这个范围内混合10－30个样点，样点之间的距离，随面积大小而定。如果同一类现象在几个地方出现，而且相距较远者，一般须在每一邻近地段采一个混合样品，分别进行分析，以免被表面现象掩盖了问题的实质。为了帮助查明原因，可以采集附近正常地段的土样作为对比样品。诊断土样的采集蓝色区域表示采样区域，红色点表示采样点。（3）养分动态土样的采集•为研究土壤养分的动态而进行土壤采样时，可根据所研究问题的要求进行相应同位采样。例如，为研究过磷酸钙在某种土壤中的移动性，前述土壤混合样品的采法显然是不合适的。如果过磷酸钙是以条状集中施肥的，为研究其水平方向的移动距离，则应以施肥沟为中心，在沟的一侧或左右两侧按水平方向每隔一定距离，将同一深度所取的相应同位土样进行多点混合。同样，在研究其垂直方向的移动时，应以施肥层为起点，向下每隔一定距离作为样点，以相同深度者组成混合土样。什么是相应同位③①abc②④④②③①abc③①abc②④④②①abc③沟灌或施肥带数字表示采样点（4）盐分动态土样的采集•研究盐分动态时，常须定点采样，其要求与养分分析的采样要求不同，因为盐分移动的变化要比养分的变化大。淋溶和蒸发是盐分移动的主要原因，因此，盐碱土采样的一个特点应以垂直深度作为分层的主要依据。另一个特点是每层常用“段取”（全层取样）法采样，以便计算土壤储盐量或绘制土壤剖面盐分分布图。南方滨海盐土的底土含盐量较高，而内陆（干旱或半干旱地区）次生盐渍上的盐分一般都积聚在表层。研究盐分垂直分布特点时则可“点取”（在各层的中部取样）。盐土采样的第三个特点，应特别重视采样的时间和深度，因为盐分上下移动受不同时间的淋溶与蒸发作用的影响很大。虽然养分采样也要考虑采样季节和时间，但远不如对盐碱土的影响那样大。盐分样品段取取样0~10cm10~20cm20~30cm30~40cm40~60cm60~80cm80~100cm地面土壤深度土钻取样(二)、土样的制备和贮存•1、风干•2、磨细过筛•3、贮存1、风干•风干应在通风的室内进行自然风干，严禁曝晒。防止污染，尤其是供微量元素分析用的土样，绝对不能用旧报纸衬垫。当土样达到半干状态时，须将植物残根、侵入体和新生体进一步剔除干净;大土块捏碎，以免干后结成硬块，不易压碎，这对粘性土壤尤为重要。风干场所要防止酸、碱等气体及灰尘的污染。2、磨细过筛•风干后的土样平铺在平整木板或塑料板上，用木棍或塑料棍压碎，经过初步压碎的土样，如果数量太多，可以用四分法分取，并用1mm孔径的筛子过筛。未通过筛子的土粒，必须重新压碎过筛，直至全部通过筛孔为止；但石子切勿碾碎，应并入砾石中处理四分法对角取样3、贮存•过筛后的土样经充分混匀，然后装入玻璃塞广口瓶或塑料袋中，内外各具标签一张，写明编号、采样地点、土壤名称、深度、筛孔、采样日期和采样者等项目。所有样品都须按编号用专册登记。制备好的土样要妥善贮存，避免日光、高温、潮湿和有害气体的污染。一般土样保存半年至一年，直至全部分析工作结束，分析数据核实无误后，才能弃去。二、土壤理化性质分析（一）土壤有机质的测定（二）土壤氮的测定（三）土壤磷的测定（四）土壤钾的测定（五）土壤盐分测定（一）土壤有机质的测定土壤有机质是土壤的重要组成部分,它的含量虽然很少，但在土壤肥力上的作用却很大,土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的源泉，又是土壤中异养型微生物的能源物质,是形成土壤结构的重要因素，是鉴别土壤肥力的重要标志。因此，土壤有机质直接影响着土壤的理化性状，其含量是土壤肥力高低的重要指标之一。•测定方法重铬酸钾——硫酸氧化法，操作简便，设备简单，快速，再现性较好，目前被广泛采用。•测定原理本法是用过量的K2Cr2O7－H2SO4溶液在电热板或油浴加热170—180℃条件下使土壤有机质中的C氧化成CO2，而Cr6+等当量地被还原成Cr3+，剩余的Cr2O72-再用Fe2+标准溶液滴定。根据有机C被氧化前后Cr2O72-数量的变化，就可算出有机质的含量。由于此法不是根据CO2的重量来推导有机质含量的，此法可以消除样品中碳酸盐存在的影响。土壤有机质的测定方法与原理我国耕地土壤耕层有机质含量标准级别一级二级三级四级五级六级有机质(g/kg)4030~4020~3010~206~106我国第二次土壤普查有机质含量分级（二）土壤氮的测定1、土壤全氮量得测定2、土壤水解性氮得测定1、土壤全氮量的测定氮素是植物营养中最重要得元素之一，土壤中氮素绝大部分呈有机结合态，无机态氮一般不超过5%。土壤全氮量是土壤基础肥力的主要指标，常用于衡量土壤氮素供应状况，测定土壤全氮量可为合理施用氮肥提供重要参考依据。土壤全氮量的测定方法与原理•测定方法：测定土壤、植株及其他有机体中全氮的含量通常用开氏（J．Kjedahl）消煮法。用K2SO4-CuSO4-Se为加速剂的消煮法的消煮时间虽较长，但只要控制好加速剂用量。不易导致氮素损失，消化程度容易掌握，测定结果稳定，准确度较高，适用于常规分析，因而我们只介绍这一方法。土壤全氮量的测定方法与原理•测定原理：样品中的含氮有机化合物在加速剂的参与下，经浓H2SO4消煮分解，有机氮转化为铵态氮，碱化后即可把NH3蒸馏出来。用H3BO3吸收，以标准酸滴定，求出全氮含量。•K2SO4在消煮过程中起提高H2SO4溶液沸点的作用，其浓度一般应控制在0.35—0.45g／ml。•CuSO4在消煮过程中起催化作用，加速有机氮的转化。当有机质全部消化完后，消煮液呈清澈的蓝绿色。Se粉是一种高效催化剂，但用量不宜过多。否则会引起氮素损失。全氮的含量指标•全氮含量可以作为土壤氮素的丰缺指标.为了解土壤氮素含量并使土壤保持肥力，定期测定土壤氮素含量是十分必要的。全氮含量0.05%0.05~0.09%0.1~0.19%0.2~0.29%0.3%土壤严重缺氮，作物生长细弱，叶片呈浅绿色土壤氮素水平氮素丰富，其作物生长粗壮，叶色深绿2、土壤水解性氮的测定•土壤有效氮包括无机的矿物态氮和部分易分解的、比较简单的有机态氮、铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和，通常也称之为水解性氮。实验证明，水解性氮测定结果与作物氮素的吸收量具有一定的相关性。一般认为用碱解扩散法测定土壤水解性氮较为理想，它不仅能测出土壤中的氮得供应强度，也能反映氮的供应容量和释放效率，对于了解土壤肥力状况，指导合理施肥具有一定的实际意义。碱解扩散法的原理•在密封的扩散皿中，用氢氧化钠溶液水解土壤样品，在恒温条件下，硝态氮经硫酸亚铁作用还原成铵态氮，铵态氮和易水解的有机态氮又碱解转化为NH3，NH3扩散后由硼酸吸收，再用标准酸滴定，即可计算出水解氮的含量。硼酸-指示剂扩散皿示意图土样、硫酸亚