土壤测试化验技术1
土壤测试可以了解某一地块的土壤供肥能力，监测土壤肥力变化的趋势；有的地方还把土壤环境监测工作纳入 土壤测试的范围，更扩大了它的应用。土壤测试主要是在实验室里的分析化验。但是，一个完整的土壤测试系统还应该包括：田间土壤取样技术，提取剂选择的实验 室相关研究和农田小区试验的校验研究。通过一系列的研究工作，获得各项参数，才可以用于施肥推荐。
（一）土壤调查 土壤测试主要是对某些土壤养分的有效性及含量进行测定，而影响这些养分元素有效性的各种土壤因子如土壤质地、阳离子交换量、容重、氧化还原电位等等，在土壤测试中并不测定。这些土壤因子的分析属于土壤基本性质的测定，要通过土壤调查来进行。
土壤调查的目的是清楚当地土壤类型、土地利用和质量评价以及各种障碍因素情况，提出土壤改良对策。编制土壤 图、土地利用与评价图、农化图和土壤改良图。以农户为服务对象时，应建立以农户为单位的地块档案，逐年记载农田面积、利用状况、产量水平、耕作措施、施肥 水平等项，作为土壤测试推荐施肥的基础资料。
土壤调查报告的内容除应有环境情况的说明外，应详细叙述调查地区土壤情况，如地形、坡度、排水、土壤质地、 土层厚度、表层与亚表层石砾性、一般肥力状况、土壤酸度与盐碱化状况等。与土壤风化程度及成土母质有关的阳离子交换量、盐基饱和度及有机质含量有反应土壤 自然肥力的最重要的土壤特征。
考虑到土壤水分对土壤供肥能力及肥料效应的巨大影响，在土壤调查中，重点测定一些有关土壤——水分相互作用的因子，如田间持水量、永久凋萎点、渗透速度等是很有必要的。
（二）田间土壤取样技术 土壤取样是土壤测试能否获得成功的关键，而又往往最易为人们所忽视。由于土壤异质性，田间取样的误差往往比实验室分析化验的误差要大得多。目前国内对田间 土壤取样还没有一套公认的方法，取样方法十分混乱，严重影响测土施肥的精确性。正确的田间土壤取样，是推荐施肥体系中一个首要的环节。
1 、田间土壤养分分布特征 陕西省农业科学院土壤肥料研究所吕殿青等人（ 1990 ）对扶风县西官村 100 公顷农田进行了方格法田间取样技术研究，方格面积 0.67 公顷，对方格内土壤全氮、有机质、碱解氮和有效磷进行了分析化验。研究结果表明，由于施肥量和施肥技术的提高， 20 世纪 70 年代提出的土壤养分含量以村落为中心的“同心圆分布规律”已不存在，离村不同距离的土壤 0~20 、 20~40 厘米各养分含量间无显著差异，相对均衡分布状态的存在为大面积测土施肥的可能性提供了科学依据。但是由于各种养分在土壤中存在的方式及形态不同，它们在土 壤中的移动性也不同，因而导致了养分在田间分布局部不均匀性。图 10-5 是土壤有效磷在该村一块农田中的分布，每个代表 0.67 公顷。
7.0 ○ | 5.7 ○ | 0.7 ○ | 14.3 ○ |
7.6 ○ | 4.3 ○ | 4.7 ○ | 8.5 ○ |
15.2 ○ | 4.1 ○ | 14.7 ○ | 4.9 ○ |
13.2 ○ | 10.9 ○ | 11.0 ○ | 20.8 ○ |
13.2 ○ | 22.8 ○ | 10.5 ○ | 8.7 ○ |
12.5 ○ | 28.8 ○ | 24.2 ○ | 12.1 ○ |
图 西官村土壤有效磷（ P 2 O 5 ）含量分布
（ 0~20 厘米，毫克 / 千克）
从图 中可以看出，同一块农田土壤有效磷含量的变幅可从 0.7 到 28.8 毫克 / 千克，局部差异很大。以全村 100 公顷农田为单位，土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷的变异性可见表 10-4 。表 10-4 的数据说明，土壤中各种养分含量均有不同程度变异性。其中尤以有效磷变异性最大，变异系数高达 60% 以上。有机质含量为异性最小，为 7.9%~11% ，其他养分则介于此两者之间。随着取样面积的增大，各养分含量的变异系数均有明显增高的趋势。
表 10-4 农田土壤养分分布的变异性
土层 ( 厘米 ) | 养分类型 | 13.3 公顷 n ＝ 20 | 33.3 公顷 n ＝ 50 | ||
X | CV （ % ） | X | CV （ % ） | ||
0~20 | 有机质（ % ） 全氮（ % ） 碱解氮（ mg/kg ） 有效磷（ mg/kg ） | 1.1709 0.0799 58.172 9.120 | 7.90 9.06 21.80 50.7 | 1.1460 0.0810 62.48 9.193 | 8.20 9.90 21.90 53.40 |
20~40 | 有机质（ % ） 全氮（ % ） 碱解氮（ mg/kg ） 有效磷（ mg/kg ） | 0.8810 0.0667 50.15 2.76 | 4.20 10.50 10.7 33.8 | 0.9067 0.0692 49.11 3.03 | 7.5 13.0 11.2 41.2 |
土层 ( 厘米 ) | 养分类型 | 66.6 公顷 n ＝ 90 | 100 公顷 n ＝ 148 | ||
X | CV （ % ） | X | CV （ % ） | ||
0~20 | 有机质（ % ） 全氮（ % ） 碱解氮（ mg/kg ） 有效磷（ mg/kg ） | 1.1440 0.0830 62.944 9.935 | 11.1 10.9 22.1 63.8 | 1.1370 0.0840 61.97 10.663 | 10.2 11.9 22.9 64.9 |
20~40 | 有机质（ % ） 全氮（ % ） 碱解氮（ mg/kg ） 有效磷（ mg/kg ） | 0.8936 0.0703 47.65 3.185 | 9.4 12.8 13.9 69.25 | 0.8851 0.0681 45.86 2.943 | 9.4 11.3 14.4 74.7 |
2 、不同面积土壤取样点数的确定 取样点数的合理确定，是以土壤养分变异程度为依据的。因此，他们按照误差分析原理，分别对不同面积的采样分析结果进行统计和分析。土壤全氮、有机质、碱解 氮、速效磷的标准差（ S ）均随取样点数增加而降低，其变化规律服从于 y ＝ ae b/x ，图 10-6 为 33.3 公顷面积田块各养分标准差与取样点数的关系，根据误差分布规律，从图上即可估算出不同养分在不同面积上所需要的采样点数。
根据上述研究，关中平原灌区土壤的取样点数可见表 10-5 。
表 10-5 不同面积标准差估算的取样点数
面积（公顷） | 0.13~0.26 | 13.3 | 33.3 | 66.6 | 100 |
取样点数 | 8~12 | 15~20 | 20~25 | 25~30 | 30~40 |
* 各养分的取样点数相同。
在华北平原地区，若以 13.3 公顷作为一个测土施肥土壤取样单位，则在这个单位里用土钻取 15~20 点的土壤样本，混合后从中取 1 千克土壤进行分析化验即可。若以 33.3 公顷面积作为一个取样单位，则取样点数应增至 25~30 个。
冯恭衍（ 1983 ）对长江下游的潴育型水稻土的土壤取样技术进行了研究，在 2124 米 2 的田块中按长方形格子取 88 个样点，进行全量养分和有效养分的分析，结果见表 10-6 。
表 10-6 稻田土壤中各类养分水平分布的变异（ n ＝ 88 ）
项目 | 全氮 （ % ） | 分磷 （ % ） | 全钾 （ % ） | 有机质 （ % ） | pH | 水解氮 ( 毫克 / 千克 ) | 有效磷 ( 毫克 / 千克 ) | 有效钾 ( 毫克 / 千克 ) |
X S CV(%) | 0.15 0.01 6.67 | 0.0710 0.0045 6.3400 | 2.070 0.18 7.09 | 2.54 0.18 7.09 | 7.790 0.061 0.790 | 105.4 12.2 11.6 | 17.1 6.9 40.5 | 127.0 13.8 10.9 |
注： X ——平均值， S ——标准差， CV （ % ）——变异系数。
表 10-6 中数据说明，在作物生长均匀的地块里，有效养分含量值的变异系数都在 10% 以上，其中尤以有效磷的变异系数为大（ 40.5% ），这与磷在土壤中的移动性弱有关。由此可见，不正确地取样将导致土壤测试的失误，一个没有代表性的土壤样本还不如不取样。
土壤取样技术包括取样面积、取样深度、混合土样的样点数、取样时间等。各地应按当地条件决定取样面积，一般 说来，地块面积大，土壤类型比较一致，肥力水平比较均匀，田间管理相对一致的地方，取样面积可以大一些，否则就应该小一些。凡是作物长势有较大差异、地块 坡度不一、排水条件、耕作类型不同的地段以及土壤类型变化的地方均应单独取样。
取样深度视作物根系密集层次置而异，大田作物一般取样深度为 0~20 厘米，有时可到 30 厘米，水稻田一般取 0~15 厘米，牧草地取样深度在 0~15 厘米左右。
混合土样的样点数与取样单元内土壤肥力差异程度有关，在上述冯恭衍的研究中，作者得出结论认为，在其试验的潮沙泥稻田土壤上，土壤水解氮、有效磷和有效钾的测试用混合土样，一般要用 10 个样点组成，测定土壤有效磷的混合土样样点数还应多一些。
取样时间基本上决定于化验室的工作进度，要保证在取样、分析化验和提出推荐施肥方案之后，有足够的时间整备肥料和施肥。在一年两熟或三熟制地区，土壤取样往往要在上茬作物生长期间进行，此时应注意避开追肥时期，取样期至少应在追肥后 20 天。
由于农田土壤养分的含量水平有一定的稳定性，所以并不需要也不可能年年取样分析化验。一般土壤有效养分的测 试 3 年进行 1 次，微量元素养分含量测定为 5 年 1 次。但是不能把上茬作物的土壤测试数据用于下茬作物，因为它们虽是在同一年内分析化验的，然而由于取样季节不同，上茬作物残留土壤养分不同，土壤养分测试 值将有很大的差别。
（三）土壤有效养分提取剂的选择与相关研究 土壤测试系统中把土壤有效养分提取剂的筛选称为相关研究，这是因为根据有效养分相对性的概念，用各种不同浸提剂测定土壤有效养分量只有在与作为参比标准的 农作物养分吸收量（土壤实际有效养分量）之间进行相关分析，经严格的数理统计证明存在高度相关之后，才能确定某种类型土壤上测定土壤有效养分的合适的提取 剂。可以认为，任何未经生物鉴定相关研究的土壤有效养分提取方法都是不能在土壤测试中应用的。
一季作物生长全过程中吸收的土壤养分数量作为土壤中“实际”有效养分数量，可以用不施该养分的土壤中（施足 其它养分），一季作物所吸收该养分的量来测定。它是提取剂筛选相关研究的最基本的参比标准。另外可用作参比标准的还有相对吸收量、相对产量等，它们是不施 该养分小区的农作物养分吸收量或产量与全肥区农作物养分吸收量或产量之比值。用同位素 A 值法测定土壤有效养分 A 值，因为与作物吸收量之间一般都存在着很好的相关性，所以 A 值有时也用作某种土壤养分的参比标准。
1 、土壤有效氮的提取测定 由于土壤中氮素的转化是一个生物学过程，所以各种化学测试方法对土壤氮素释放的模拟都不太成功。到目前为止，世界各国的常规土壤测试技术中都不包含土壤氮 素的测试，氮肥施用量基本上还是靠经验决定。但是在短期的作物氮素需要量诊断中，土壤有效氮的测试还是很有用的。
（ 1 ）土壤全氮 土壤中的氮素基本上都是有机氮，无机氮如硝态氮只占很小一部分，土壤有机氮的矿化受土壤质地、水分状况、湿度和 pH 等的影响，所以土壤全氮含量只能一般地反映土壤氮素肥力。近年来的研究证明，在旱地土壤，全氮在 0.15% 以下时，全氮与土壤供氮间有很好的相关性（周鸣铮， 1987 ），故在常规分析中仍然分析全氮，土壤水分状况的一致性是利用全氮作为指标的条件。
（ 2 ）土壤水解氮 土壤水解氮可分为酸水解氮和碱水解氮两种测试方法，研究工作证明它与作物吸氮量的相关性一般高于土壤全氮。对于南方水稻土，碱解氮是一个很好的指标；对于 北方土壤，由于硝态氮的存在，碱解扩散时要加还原剂，所以称为还原碱解氮，还原剂种类有硫酸铁 + 硫酸银（李酉开等， 1983 ）、锌 + 硫酸钾（周祖澄， 1985 ）、达氏合金等。
根据高家骅（ 1981 ）对土壤碱解氮馏出物的鉴定，明确了碱解氮所含土壤含氮物主要是交换性铵态氮，酰胺态氮和氨基酸态氮等较易分解的含氮物质，约占全氮 10% ，陈秋舲（ 1987 ）在福建三明地区水稻土上进行的土壤有效氮测试相关研究中证明，土壤碱解扩散法测出土壤有效氮与水稻相对产量或植株吸氮量之间均有极显著的相关， r 值分别达到 0.8595** 和 0.7558** 。吉林省刘成祥等（ 1985 ）用还原碱解法测定了黑土、黑钙土、白浆土等土壤有效氮素含量，测定值与玉米相对产量和吸氮量之间的相关性很高， r 值分别达到 0.805** 与 0.714** ，十分显著。该法已在土壤测试推荐施肥中大规模应用，并已证明是一种简便、可靠的测试方法。
（ 3 ）土壤培养矿化氮 少量土壤（ 5~10 克）放在最适温度（ 30 ℃或 35 ℃）恒温箱培育 1~2 周，淋洗出所生成的铵态氮和硝态氮，就是土壤培养矿化氮，它可分为好气培养法和淹水培养法两种，其中以淹水培养法更为成熟。张守敬（ 1978 ）认为，水稻土吉氮素有效性的估测方法最好是把初始的铵态氮加上淹水 1 周培养后释出的铵态氮量。周鸣铮等（ 1976 、 1986 ）的工作也证明，淹水培养法对水稻土的有效氮素测试十分可靠。但是，此法在实际指导大面积土壤施肥时受到测试时间长和操作繁琐的限制而应用不广。
（ 4 ）土壤硝态氮与土壤深层无机氮（ Nmin ） 北方旱地土壤的有效氮测试方法中，硝态氮和深层无机氮是较好的指标。杨堤（ 1982 ）在山西旱地小麦上研究了 120 厘米土层硝态氮含量与小麦产量的相关，认为可用于小麦需氮量的估测。田远任（ 1979 ）在河北农田小麦生长期间分三次测定 50 厘米土层间硝态氮含量，以拟定氮肥用量，效果良好。
深层无机氮（ Nmin ）法在德国部分地区应用于小麦和玉米追肥量诊断，中国一些科研单位和大学正在开展这方面的研究。
由于硝态氮和 Nmin 测定都需要较大的取样深度，其中硝态氮法要求测出 120~180 厘米土层土壤内铵态氮和硝态氮的含量，在目前中国的技术条件下尚难推广。
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