土壤样品的采集和制备

×代表样点位置图1土壤采样点的方式土壤样品的采集和制备一、土壤样品的采集土壤样品的采集是土壤分析工作中一个最重要最关键的环节，它是关系到分析结果是否正确的一个先决条件，特别是耕作土壤，由于差异较大，若采样不当，所产生的误差（采样误差）远比土壤称样分析发生的误差大，因此，要使所取的少量土壤能代表一定土地面积土壤的实际情况，就得按一定的规定采集有代表性的土壤样品。如何采样？这要根据分析的目的，要求来决定采样的方法。（一）土壤样品的采集方法、种类和注意事项：1．混合样品的采集由于土壤是一个不均匀的体系，为了要了解它的养分状况，物理性、化学性，我们不能把整块土都搬进实验室进行分析，因此，就必须选取若干有代表性的点子取样混合后成为混合样品，混合样品实际上就是一个平均样品，这个平均样品就要具有代表性。要使样品真正有代表性，首先要正确划定采样区，找出采样点，划采样区（采样单元或采样单位）时是根据土壤类别、地形部位、排水情况、耕作措施、种植栽培情况、施肥等等的不同来决定的。每一个采样区内，再根据田块面积的大小及被测成分的变异系数，来确定采样点的多少，当然，取的点子越多，代表性越强，那就越好，但它会造成工作量的增多，因此一般人为的定为5-10，10-20点或根据计算应取多少点。（1）试验田土壤样品的采集：一般试验小区为一采样区。（2）大田（旱地）土壤样品的采集：在进行土壤养分状况的调查时，一般是根据土壤类别、地形、排水、耕作、施肥等不同来划分采样区；也有的是根据土壤肥力情况按上、中、下来划分采样区。（3）水田土壤样品的采集。它和大田土壤样品的采集基本一致（4）采样点的布置（参见P276-277）在采集多点组成的混合样品时，采样点的分布，要尽量做到均匀和随机，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，直线布点或梅花形布点容易产生系统误差（图1），因为耕作，施肥等农业技术措施一般都是顺着一定方向进行的，如果土壤采样与农业操作的方向一致，则采样点落在同一条件的可能性很大，易使混合土样的代表性降低。（5）采样方法和注意事项采取的深度是根据我们的要求而决定。采取耕作层时，一般取0~15或0~20cm，其具体方法是在布置好的取样点上，先将表层0-3mm左右的表土刮去，然后再用土铲斜向或垂直按要求深度切取一片片的土壤（图2）。各点所取的深度、土铲斜度，上下层厚度和数量都要求一致，大致相图2土壤采样图等。将各点所取的土壤在塑料布或木盘中混匀，同时去除枯枝落叶，草根、虫壳、石砾等杂质，然后按四分法（图3）取其适量（1公斤）的土壤装入布袋或塑料袋中，同时用铅笔写好标签，一式二张，一张放入袋内，一张系于袋口，在标签上记好田号，采样地点，深度、日期和采样人，同时在记录本上详细记载前作，当季作物、施肥及作物生长等情况。图3四分法取样步骤图在布置采样点时，必须具有代表性。因此，就得避免在田边、地角、路旁、堆肥等没有代表性的地方设点取样。（6）采样时间土壤的化学性质，有效养分的含量，不仅随土壤垂直方向和土壤表面延伸的方向有所不同，而且随季节、时间也很大的变化，特别是温度和水分的影响，如象冬季土壤中有效磷钾往往增高，在一定程度上是由于温度的降低，土壤有机酸有所积累，由于有机酸能与铁、铝、钙等离子络合，降低这些阳离子的活性，而增加了磷的活性，同时也有部分非交换性钾，转变成交换性钾，另外，由于一天当中，早、中、晚太阳幅射热的影响的不同，土壤胶体活化强度有所不同，而导致土壤有效养分含量的变化。因此，当其了解土壤肥力，养分供应情况时，一般都在早春采集土样，若是研究作物生长期中土壤养分的变化供应情况，就必须根据作物的不同生长期，分期采集土壤样品，总之，采样必须注意时间因素，同一个季节时间内，采的土壤分析结果才能相互进行比较。2、特殊样品的采集寻找作物生长失常的原因，有的是营养元素或微量元素的不足，有的是某种元素的过剩而产生中毒或造成生理机能的失调，有的是土壤过酸或过碱，或某些有毒物质如还原性的S、H2S、低铁等过多的存在，还有当其土壤水分过多，也会引作物的受害；由于这些局部受害的现象，在采样时，就得注意它的典型性。当其一整块土壤都受害时，要了解有害物质在土壤中的含量，也得进行混合样品的采集。可见，采样方法是根据我们的目的要求来确定的。在进行典型样品的分析工作中，一般也要和正常样品进行对照分析。在寻求作物生长与土壤关系时，在采集植株的同时，也要采集它的根际土壤同时进行分析。3、剖面样品的采集研究土壤的基本理化性能，土壤的分类，土壤的生存发育，必须按土壤的发生层次取样，它是根据地形部位、成土母质、植被类型和土类来确定取样点，挖掘剖面(一般深为1～2米)，再根据土壤剖面的颜色、土壤结构、质地、松紧度、湿度、植物根系的分布情况等划分层次，然后自下而上采集各发生层次中中部位置的土壤。4、物理性质样品的采集了解土壤的某些物理性质如土壤容重，孔隙等等。得需用特制的取土器（如钢环刀），第一步第二步第三步采集能保持原田间自然状况的土体来进行分析测定。5、盐分动态样品的采集：盐分在土壤中的变化，以垂直方向(上下变化)更为明显，因此，不仅要了解土壤中盐分的多少，而且还要了解盐分的分布和变化情况。因此，我们不是按发生层次采样，而是自地表每10cm或20cm采集样品。(二)采集养分土壤样品的工具进行土壤养分分析时，一般常用以下三种取土工具：1、小土铲利用小土铲来根据采样深度，采取上下一致均匀的土片，将各点相等的土片混合成一个混合样品。它的适用性较强，除淹水土外，可适合任何条件下样品的采集，特别是混合样品的采集。2、管形土钻下部为一园柱形开口钢管，上部系柄架，将土钻钻入土中一定土层深度处，采得一个均匀的土柱。管形土钻取土迅速。混杂少，但它不适用于铄质土壤，干硬的粘重土壤或砂性较重的砂土。3、普通土钻使用方便，能取较深层的土壤，但需土壤较湿润，对较砂的土壤也不很适用。它取出的土壤易混杂，对有机质和有效养分的分析结果，往往是低于用其它工具所取的土壤，其原因是表土易掉落。二、土壤样品的制备和保存从田间取回的土壤样品，首先进行风干、磨细、过筛、混匀、装瓶等过程后，即成为分析测定样品。处理样品的目的：1、是挑选出非土壤部分，使样品能代表土壤真正的组成部分；2、是磨细混匀，使称取少量样品，也有较高的代表性，以减少称样误差；3、将土粒磨细，增大表面积，使测定成分便于溶解，浸提；4、使样品能较长期保存，不致受微生物的作用而变质；5、便于工作使用。(一)风干除了某些项目(例如硝态氮、铵态氮、亚铁，还原性硫等)需要新鲜样品测定外，一般项目都用风干样品进行分析。样品的风干，可在通风橱中进行，也可摊在木板或白纸、塑料布上，放在晾土架上风干。在土样半干时，须将大块土壤分碎，以免完全干后，结成硬块，难以打碎磨细，风室内要求干燥通风严防SO2、NH3、H2S等各种酸、碱蒸气和灰尘等其它东西的浸蚀和污染。(二)磨细、过筛和保存样品风干后，再次挑选出非土壤部分动植物残体(根、茎、叶虫体)和石块、结核(石灰、铁、锰)，然后在木盘或硬橡胶板上压碎、磨细(不能用铁棒及矿物粉碎机磨细，以防压碎石块或样品沾污铁质)使之全部通过2mm孔径的筛子，均匀后分成二分，一分用作机械分析和水溶性盐的测定，另一分再度进行磨细，使之全部通过1mm的筛子，用作其它项目的化学分析。(近年来，由于很多分析项目采用半微量法，称样减少，则要求样品的细度增加，采用0.5mm的土粒进地分析)。但是，在进行土壤全量分析，测定Si、AL、Fe和有机质，全氮、全磷、全钾时，样品又应研得很细，便于处理样品，分解完全，这时将全部1mm化学分析样品倒出，铺平成薄层，划成许多小方格用角匙在每一小方格中取出大致相等的一定量样品，共约20克左右，再度磨细，并全部通过100号筛（0.149mm筛孔）的筛子。在测定Si、Al、Fe时，样品应放在玛瑙乳钵中研细，以免瓷乳钵影响Si的测定。最后将以上磨细、过筛、混匀的土样，分别装入磨口塞的广口瓶中，写好标签(一式两张)，一张同土样装入瓶中，另一张贴于瓶壁；标签上注明田块号(或样号)，土壤名称，采取地点，采样深度，日期和采样人和孔径(或筛号)等。然后将样品保存在样品架或橱柜中，应壁免日光、高温、潮湿和酸碱气体的影响。思考题1．采集土壤样品应注意些什么？2．土壤化学分析的主要误差来源？3．采集一个代表性的混合样品有哪些要求？4．土壤在制备过程中应该注意哪些事项？为什么磨细过筛时必须使土壤全部通过筛子，不得弃去未过筛部分？附：土壤含水量的测定（酒精燃烧法）一、目的意义进行土壤含水量的测定有两个目的：一是为了解田间土壤的实际含水情况，以便及时进行播种、灌排、保墒措施，以保证作物的正常生长；或联系作物长相长势及耕作栽培措施，总结丰产的水肥条件。二是风干土样水分的测定，是各项分析结果计算的基础。土壤含水量的测定方法很多，如烘干法、酒精燃烧法和中子测量法等，其中酒精燃烧法是田间采样最快速测定含水量的方法。二、土壤自然含水量的测定（酒精燃烧法）1．方法原理本方法主要是利用酒精和水互相溶解和酒精在土中燃烧，使其水分蒸发，由燃烧前后土样的减重算出土壤含水量。酒精在土面上燃烧，在未达到燃点之前即将气化，使火焰与土面保持2~3cm的距离，此时土样温度约在70~80℃之间。但是，在火焰将熄灭前的几秒钟，火焰与土面接触，使土温上升到180~200℃以后温度很快地下降到85~90℃，并缓慢地冷却。即使再度燃烧，土样最高温度也不会超过200~220℃，并且高温阶段的时间甚短，所以土样中的有机质及盐类损失甚微（有机质含量高于50g·kg-1的样品不适用本方法）。据研究，本法较用烘干法测定土壤含水率的差值一般在0.5~0.8%左右。用酒精燃烧法测定土壤含水量，全过程只需20分钟，它是一种快速测定方法，很适合于田间进行。2．操作步骤（1）将烘干冷却的铝盒用1/100分析天平称重（A）。（2）用铝盒称土样10g左右，注意操作迅速，取样均匀。称重（B）。（3）用滴管向铝盒滴加酒精，至盒中呈现自由液面时为止（约用7mL酒精）稍加振荡，使土样均匀分布于盒中。（4）点燃酒精（注意勿使火柴屑掉入土样中），经数分钟后熄灭，待土样冷却后，再滴加酒精（2~3mL）进行第二次燃烧。一般情况下，样品经3~4次燃烧后，即可达恒重。然后称重（C），精确到0.01g。3．结果计算土壤含水量（水分%）=100ACCB式中：A——铝盒重（g）；B——湿土加铝盒重（g）；C——干土加铝盒重（g）。4．仪器与试剂天平（感量0.01g）、蒸发皿、酒精（纯度96%以上）、火柴、滴管、量筒（10mL）。