土壤測試化驗技術2

來源：　類別：技術文章　更新時間：2007-03-05　閱讀次

（四）土壤有效養分測試的校驗分級土壤測試的相關研究決定了適用于某種類型土壤的有效養分提取劑，用這種提取劑提取出來的土壤有效養分測試值與農作物對該種養分的吸收量或相對吸收量之間有很好的相關性，或者反過來說它們兩者之間不存在良好的相關性時，這種提取劑就不能適用于這類土壤。由于這僅是一種相關性的研究，不能指出測試的土壤有效養分含量水平對農作物來說是足夠還是缺乏。后者要通過土壤有效養分測試的校驗研究來完成.

檢驗研究的目的是按照農作物在田間的實際產量反應，把土壤有效養分的提取測定值劃分為“高”、“中”、“低”等豐缺指標等級。這一工作的必需性也是與土壤有效養分含量的相對性概念有關的。對于同一種土壤，用不同的提取劑進行提取測定時（假定這幾種提取劑都是適用的），它們所提取出來的土壤有效養分含量很可能是不同的，有的提取劑測試值高一些，有的測試值低一些，這種差別當然不能反映這種土壤有效養分含量的高低，而只能認為它們是屬于同一含量水平而沒有差別的。與之相似，同一種土壤的有效養分測試值如果用不同的作物作為參比標準，則由于作物的生理特性，它們對同一種土壤養分的吸收能力不同時，同一測試養分含量水平對一種作物可能已足夠，而對另一種作物可能還不足。上述情況可以用表 10-10 的例子來說明。

表 10-10 京郊潮土土壤有效磷測試與豐缺程度

土樣號	測試值（ P 2 O 5 毫克 / 千克）		豐缺程度
土樣號	Olsen 法	Bray I 法	小麥	番茄
1 2 3 4 5	55 33 25 15 5	97 48 46 30 12	極高高中低極低	中中低極低 —

　　對于北京郊區潮土類土壤的有效磷提取， Bray I 法不如 Olsen 法，這里僅作為例子來應用。由于 Bray I 法提取的土壤有效磷量高于 Olsen 法，在這兩種方法之間比較時，沒有理由認為 1 號土壤樣本的 97 毫克 / 千克 P 2 O 5 高于 55 毫克 / 千克 P 2 O 5 ，它們之間的差別從土壤測試來看是沒有意義的。同樣， 1 號土樣有效磷含量水平對小麥來說已是極高而不需施肥了，但對于番茄來說卻還是中等的含量水平，施肥還是必要的。所以，任何一個土壤有效養分的提取測試值，如果不通過校驗研究進行分級，對于指導施肥來說是沒有用處的。

　　所謂土壤有效養分的豐缺是指土壤對某種作物在一定產量水平時的養分需要量的滿足程度。一般將土壤有效養分的豐缺程度劃分為“低”、“中”、“高”三級，或“極低”、“低”、“中”、“高”、“極高”五級。劃分的依據是作物的相對產量。當作物的相對產量在 75% 以下時，土壤中有效養分含量水平屬于“低”；作物相對產量在 75% － 95% 之間時，土壤有效養分水平屬于“中”；相對產量大于 95% 之間時，土壤有效養分水平即屬于高的等級。以五級劃分時，作物相對產量＜ 55% 為極低， 55%-75% 之間為低， 75%-95% 之間為中， 95%-100% 之間為高，＞ 100% 為極高。

　　土壤有效養分含量的相關研究一般用盆栽試驗方法進行，而土壤有效養分測試的校驗研究則必須在田間進行。在同一土壤類型范圍內選擇 20 個以上試驗點，試驗點之間的土壤肥力應有足夠大的差別。試驗設無氮、無磷、無鉀及全肥區四種處理（其他養分都應保持在足夠水平）， 3-4 次重復。以缺素區作物產量與全肥區產量之比為相對產量，其計算公式為：

相對產量=無氮（或無磷、無鉀）區作物產量/全肥區作物產量 × 100

　　以相對產量為縱半標，以有效養分提取測試值為橫坐繪制曲線，曲線的數學模式一般用 Y=a+blgX ，比較符合密氏產量曲線原理。李承緒等（ 1985 ）在河北省黑龍港流域的鹽化潮土地區進行了土壤有效磷（土壤 Olsen 法）測試的校驗研究，作物為冬小麥，獲得的校驗曲線如圖 10-7 ，根據校驗曲線即可對該地區的土壤有效磷含量水平劃分低、中、高的等級。

　　由于土壤有效養分的豐缺與作物的養分需要有關，因此不同作物對養分的需要量不同時，土壤有效養分的分級也應該是不同的。一套土壤有效養分的分級指標只針對一種指定的作物，其他作物的指標應另行試驗研究才得以確定。在校驗研究中供試作物是“目標”，而在相關研究中供試作物是“手段”。

　　用缺素處理與全肥處理之比的相對產量作為土壤有效養分校驗分級依據的試驗方法，優點是設計簡而易行，易于得出校驗結果；缺點是全肥處理不一定是應得的最高產量。有鑒于此，呂殿青（ 1987 ）提出用 3-5 個施肥量的多元肥料效應試驗來代替三要素試驗，通過肥料效應議程的建立，可以算出缺素處理產量和理論最高產量，用這些計算數據進行相對產量與土壤有效養分測試值的校驗分級。根據這種試驗數據可以得出較為理想的最高產量，但是必須注意試驗中肥料用量的選擇，防止過大地外推最高產量值。

　　另外一種校驗研究方法是臨界值法。在有效養分含量方法篩選之后，通過多點田間試驗獲得作物相對產量與測試值之間的點陣分布圖，在點陣分布圖中間劃一個十字，把幾乎所有的點子均劃入左下與右上兩個象限之中。此時，縱線與橫坐標的交點即為臨界值。

　　圖 10-8 即是紅壤旱耕地土壤有效磷與玉米籽粒相對產量反應間臨界值測定的一個例子。

　　陸允甫等（ 1987 ）根據圖 10-8 得出 Bray 1 法提取土壤撮有效磷對紅壤旱耕地玉米來說，其臨界值為 8 毫克 / 千克（ P ）。土壤測試時，低于此值的土壤都必須施用磷肥。

　　余存祖等人（ 1984 ）進行了黃土區土壤有效錳含量與小麥增產率之間的校驗研究。該地區土壤耕層有效錳含量在 1.4-32 毫克 / 千克之間（ DTPA 提�。�，平均 7.6 毫克 / 千克± 0.5 毫克 / 千克，若按 Lindsay 提出的土壤有效錳臨界值 1 毫克 / 千克為標準，則黃土區土壤基本上都不缺錳。但是，實際上該地區不少地塊施錳有良好的增產效果。校驗研究的的把土壤有效錳的臨界值定為 7 毫克 / 千克是較為合理的，對于每公頃產量低于 2250 千克的肥力水平低的土壤可定為 5 毫克 / 千克。這也證明各地區按當地的土壤、氣候、作物等條件進行校驗研究的必要性。

　　根據對黃土區 7 省（自治區）土壤微量元素含量狀況的調查和研究，余存祖等人（ 1984 ）提出適用于該地區土壤幾種微量元素含量的分級指標如表 10-11 。其中，土壤有效鋅、錳、銅、鐵的測試是用 DTPA 提取，原子吸收火焰光度法，土壤水溶性硼用沸水提取，姜黃素法比色，土壤有效鉬用草酸 - 草酸銨溶液提取，示波極譜法。

　　表 10-11 黃土區土壤微量元素含量分級指標（毫克 / 千克）

元素	極缺	缺	不足	適量	豐富	臨界值
鋅錳銅鉬鐵硼	＜ 0.3 ＜ 3 ＜ 0.2 ＜ 0.05 ＜ 2.5 ＜ 0.2	0.3-0.5 3-7 0.2-0.5 0.05-0.10 2.5 0.2-0.5	0.5-1.0 7-9 0.5-1.0 0.10-0.15 4.5 0.5	1-2 9-15 1-2 0.15-.20 4.5-10 1	＞ 2 ＞ 1.5 ＞ 2 ＞ 0.2 ＞ 10 ＞ 1	0.5 7 0.5 0.1 4.5 0.5

　　在中國南方酸性土壤上進行的微量元素臨界值研究證明“以柑橘為供試作物時，土壤 DTPA 提取鋅的臨界值為 0.46 毫克 / 千克、銅為 0.2 毫克 / 千克，錳為 1 毫克 / 千克，鐵為 4.6 毫克 / 千克（潘安堡， 1987 ）”

根據“六五”期間全國協作研究的結果，中國主要農田土壤類型的土壤有效養分豐缺分級指標列于表 10-12 、表 10-13 、表 10-14 。

表 10-12 不同土壤類型土壤解氮分級指標（氮，毫克 / 千克）

（堿解氮用 1.6 個摩 / 升 NaOH 堿解擴散法測定）

土壤類型	低（＜ 75% ）	中（ 75%-95% ）	高（＜ 95% ）	備
黑土草甸土潮土（北京）鹽化潮土灰漠土灌淤土黃綿土紫色土棕壤褐土潮土（山東）紅壤（廣西）紅壤水稻土 ( 福建 ) 紅壤水稻土 ( 廣西 ) 青紫泥水稻土 ( 上海 ) 草甸水稻土（吉林）成都平原水稻土杭嘉湖水稻土湖南中酸性水稻土	＜ 120 ＜ 130 ＜ 80 ＜ 30 ＜ 70 ＜ 90 ＜ 60 ＜ 170 ＜ 55 ＜ 55 ＜ 70 ＜ 170 ＜ 150 ＜ 160 ＜ 200 ＜ 70 ＜ 90 ＜ 175 ＜ 100 ＜ 120	120-250 130-240 80-130 30-50 70-100 90-120 60-80 170-260 55-90 55-100 70-90 170-380 150-260 160-200 200-400 70-220 90-250 175-280 100-190 120-210	＞ 250 ＞ 240 ＞ 130 ＞ 50 ＞ 100 ＞ 120 ＞ 80 ＞ 260 ＞ 90 ＞ 100 ＞ 90 ＞ 380 ＞ 260 ＞ 200 ＞ 400 ＞ 220 ＞ 250 ＞ 280 ＞ 190 ＞ 210	小麥玉米小麥小麥小麥小麥小麥小麥小麥小麥玉米玉米水稻水稻小麥水稻水稻水稻 ( 淹育法 ) 早稻晚稻

表 10-13 不同土壤類型土壤有效磷分級指標 ( 磷，毫克 / 千克 )

土壤類型	低（＜ 75% ）	中（ 75%-95% ）	高（＜ 95% ）	備
黑土草甸土潮土（北京）鹽化潮土灰漠土灌淤土黃綿土紫色土棕壤褐土潮土（山東）紅壤（浙江）紅壤（廣西）紅壤水稻土 ( 福建 ) 紅壤水稻土 ( 廣西 ) 青紫泥水稻土 ( 上海 ) 草甸水稻土（吉林）成都平原水稻土杭嘉湖水稻土湖南中酸性水稻土	＜ 4 ＜ 2 ＜ 2 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 10 ＜ 2 ＜ 6 ＜ 8 ＜ 4 ＜ 6 ＜ 2 ＜ 4 ＜ 5.5 ＜ 2 ＜ 2 ＜ 3 ＜ 1	4-10 2-25 2-12 4-9 4-8 4-9 4-7 4-10 10-25 2-9 6-19 8-20 4-10 6-17 2-10 4-16 5 ． 5-17 2-8 2-11 3-10 1-14	＞ 10 ＞ 25 ＞ 12 ＞ 9 ＞ 8 ＞ 9 ＞ 7 ＞ 10 ＞ 25 ＞ 9 ＞ 19 ＞ 20 ＞ 10 ＞ 17 ＞ 10 ＞ 16 ＞ 17 ＞ 8 ＞ 11 ＞ 10 ＞ 14	小麥玉米小麥小麥小麥小麥小麥小麥小麥小麥玉米玉米 Bray-1 玉米水稻水稻小麥水稻水稻水稻早稻晚稻

注：土壤有效磷用 0.5 摩 / 升 NaHCO 3 提�。� Olsen 法）

表 10-14 不同土壤類型土壤有效鉀分級指標 (K ，毫克 / 千克 )

土壤類型	低（＜ 75% ）	中（ 75%-95% ）	高（＜ 95% ＝	備
黑土草甸土潮土（北京）棕壤褐土潮土（山東）黃綿土紫褐土紅壤（浙江）紅壤（廣西）紅壤水稻土（福建）紅壤水稻土（廣西）土青紫泥水稻土（上海）草甸水稻土（吉林）成都平原水稻土杭嘉湖水稻土湖南中酸性水稻土	＜ 70 ＜ 95 ＜ 60 ＜ 50 ＜ 30 ＜ 40 ＜ 80 ＜ 135 ＜ 80 ＜ 60 ＜ 60 ＜ 20 ＜ 60 ＜ 50	70-150 95-180 60-180 50-85 30-85 40-115 110 65 80-180 135-280 80-180 60-150 100 60-150 35 20-150 60-105 50-80	＞ 150 ＞ 180 ＞ 180 ＞ 85 ＞ 85 ＞ 115 ＞ 180 ＞ 280 ＞ 140 ＞ 150 ＞ 170 ＞ 150 ＞ 105 ＞ 80	小麥玉米小麥小麥小麥小麥玉米小麥小麥玉米玉米水稻水稻小麥水稻水稻水稻早稻晚稻

注：土壤有效鉀用 1Mol 中性 NH 4 OHC 提取。

（五）田間校驗試驗中幾項參數的計算

　　土壤有效養分的田間校驗試驗不僅用于有效養分測試值的分級，而且可能通過試驗獲得一系列推薦施肥參數。

1 、試驗設計最簡單，而又比較實用的設計是氮磷鉀三要素肥力測定試驗，即在本地區主要農田范圍內選擇土壤肥力不同的試驗點（至少 20 個），在這些點上布置如下的：

氮磷鉀三要素肥力測定試驗：

處理 1 空白區（不施肥）

處理 2 無氮區（不施氮，其他肥料施足）

處理 3 無磷區（不施磷，其他肥料施足）

處理 4 無鉀區（不施鉀，其他肥料施足）

處理 5 全肥區（氮磷鉀肥料均施足）

　　試驗區不施有機肥料，以免干擾化肥的效應，化肥用量應力爭全肥區能獲得高產。在試驗點足夠多時可不設重復，其他要求與常規試驗相同。

　　前作收獲后或施肥前取基礎土樣�；A土樣的分析化驗除常規項目外，應測定所選用土的土壤有效氮、磷、鉀含量。

　　試驗結束時，按小區測定產量，考種并取植株樣本，折算成公頃產量和公頃生物量（總千量）。全肥區和空白區植株樣本分析植株測全氮磷鉀量，無氮區植株測全氮含量，無磷區植株測全磷含量，無鉀區植株測全氮含量。植株分析測定的氮 % 、磷 % 、鉀 % 含量×每公頃總千重，即為每公頃植株氮磷鉀吸收量。

2 、校驗分級的劃定為了對本地區土壤有效養分含量進行高中低的劃分，首先計算相對產量（ % ）。把 20 個試驗點的基礎土樣土壤有效氮（或磷、鉀）測試值與無氮（或磷、鉀）處理相對產量在方格紙上作圖，縱坐標為相對產量（ % ），橫坐標為土測值（毫克 / 千克）。根據圖上散點分布趨勢，用對數或其他曲線議程進行擬合，并按議程計算數值在圖上作出曲線。有經驗的工作人員也可根據曲線走向，直接在圖上隨手畫出曲線。從圖上相對產量 100% 、 95% 、 75% 、 55% 處平行于橫坐標用尺畫線與校驗曲線相交，從相交點垂直于橫座標，用尺劃線與橫坐標上土測值相交。以＜ 55% 相對產量為“極低”的土壤有效養分含量值，同量，相對產量 55%-75% 為“低”， 75%-95% 為“中”， 95%-100% 為“高，” ＞ 100% 相對產量為“極高”，它們所對應的土測值即為該級肥的土壤有效養分含量。表 10-15 是京郊大白菜土壤肥力的分級。

表 10-15 京郊大白菜土壤有效養分含量分級（毫克 / 千克）

肥力等級	堿解氮（ N ）	有效磷（ P 2 O 3 ）	有效鉀（ K 2 O ）
極低低中高極高	＜ 75 75-100 101-145 146-170 ＞ 170	＜ 10 10-45 46-95 96-125 ＜ 125	＜ 80 80-140 141-200 201-240 ＞ 240

有效磷用 Olsen 法，有效鉀用醋酸銨法。

3 、百千克作物產量的養分吸收量

全肥區植株吸氮量（千克 / 公頃） = 全肥區植株含氮量（ % ）×全肥區植株總干重（千克 / 公頃）

全肥區植株吸磷量（千克 / 公頃） = 全肥區植株含磷量（ % ）×全肥區植株總干重（千克 / 公頃）

全肥區植株吸鉀量（千克 / 公頃） = 全肥區植株含鉀量（ % ）×全肥區植株總干重（千克 / 公頂）

百千克作物產量的吸氮量（千克） = 全肥區植株吸氮量（千克 / 公頃）÷全肥區作物產量（千克 / 公頃）× 100

百千克作物產量的吸磷量（千克） = 全肥區植株吸磷量（千克 / 公頃）÷全肥區作物產量（千克 / 公頃）× 100

百千克作物產量的吸鉀量（千克） = 全肥區植株吸鉀量（千克 / 公頃）÷全肥區作物產量（千克 / 公頃）× 100

　　根據 20 個試驗點全肥區作物的不同產量即可獲得不同產量水平的百千克作物產量氮磷鉀養分吸收量。農作物形成一定產量時，從土壤吸收的氮磷鉀等各種養分的數量決定于作物的遺傳特性，了受到各種環境因素的影響。

　　劉偉等人（ 1985 ）在吉林省進行的研究表明，在一定的品種和栽培條件范圍內，百千克產量的養分吸收量的變幅不大，接近一個常數。他們在水稻上所獲得的資料列于表 10-16 、表 10-17 、表 10-18

表 10-16 水稻不同品種百千克產量養分吸收量（千克）

養分	長白 6 號	松前	吉醒 60	旭	早錦	京引 127
氮磷鉀	1.8 1.0 2.3	1.7 0.9 2.0	1.7 0.9 2.3	1.8 1.1 2.6	1.8 1.1 2.3	1.8 1.0 2.2

表 10-17 不同肥力土壤上水稻百千克產量養分（千克）

養分	低	中	高
氮磷鉀	1.6 1.0 2.3	1.8 1.0 2.3	1.9 1.0 2.5

表 10-18 不同年份水稻百千克產量養分吸收量（千克）

養分	京引 217		松前
養分	1983	1984	1983	1984
氮磷	1.96 1.00	2.00 0.94	1.89 0.94	1.69 0.86

　　但是嚴格來說，百千克產量的養分吸收量不是常數，特別在產量提高時其百千克產量的養分吸收量有所提高。例如：浙江省水稻百千克吸氮量，在公頃產 4500 千克時為 1 .6 千克，公頃產 7500 千克以上時則為 2.1 千克（周鳴錚， 1987 ）。

　　黃德明等（ 1985 ）測定了北京郊區不同產量水平小麥的氮磷鉀養分吸收量， 86 個小麥樣本的分組平均值列于表 10-19 。

產量水平	氮	磷	鉀
150-200 200-250 250-300 300-350 350-400	2.95 2.99 3.19 3.52 3.98	0.90 0.89 0.93 1.00 1.10	3.58 3.56 3.73 4.05 4.51

4 、土壤養分供應量

土壤氮供應量（千克 / 公頃× 1/15 ） = 土壤有效氮測試值× 0.15 ×土壤有效氮利用系數

土壤磷供應量（千克 / 公頃× 1/15 ） = 土壤有效磷測試值× 0.15 ×土壤有效磷利用系數

土壤鉀供應量（千克 / 公頃× 1/15 ） = 土壤有效鉀測試值× 0.15 ×土壤有效鉀利用系數

　　迄今為止的各種土壤測試方法都還很難測出土壤對一季作物所能供應養分的絕對數量，土壤有效養分測試值只是表示土壤供肥能力的一個相對值。需肥量計算所用的土壤養分供應量參數不能直接應用土壤養分測試值，而必須通過田間試驗進行校驗，從與農作物產量及吸肥量的關系中求得土壤有效養分利用系數，才能使土壤測試值獲得定量的意義。

　　必須指出，這個利用系數也是變量，它隨著土壤有效養分測試值的變化而改變。土壤有效養分測試值高時，利用系數較小，有效養分測試值低時，利用系數較大，有時甚至會超過 100% 。黃德明等（ 1985 ）在北京地區土壤上進行的試驗表明，土壤有效養分利用系數與土壤有效養分測試值之間有一定的相關性，利用這種相關性可以算得不同土壤有效養分測試值時的利用系數。圖 10-9 、 10=10 、 10 、 11 是北京地區土壤堿解氮、有效磷、有效鉀利用系數與各自的土測值之間的相關性及其函數議程。

　　土壤養分利用系數隨土測值變動而有很大的變化。以堿解氮為例，當土壤堿解氮測試值從 40 毫克 / 千克提高到 140 毫克 / 千克時，利用系數從 100% 降至 20% ，不僅變幅大，而且呈曲線下降。所以，土壤有效養分利用系數用平均值是不可靠的，當然在土壤肥力相對均勻，土測值變化不大的地方，用一個平均的利用系數也是可以的。

　　在農田土壤有效養分供應量和利用系數的計算中，經常用 0.15 這個轉換系數。土壤有效養分測試值的單位均是毫克 / 千克，即每千克土中有幾個毫克的養分，而土壤養分供應量應以千克 / 公頃× 15 -1 為單位，兩者之間用× 0.15 來換算。 ]

每 1/15 公頃土地的面積為 666.7 平方米，土壤取樣深度為 20 厘米，則每 666.7 平方米土地的體積為：

666.7 × 0.2=133.34 平方米

　　單位體積土壤的重量稱為容重，以克 / 厘米 3 表示，等于千千克 / 米 3 。若以土壤容量為 1.12 克 / 厘米 3 ，計算每 666.7 平方米地 0-20 厘米土層的重量即為：

133.34 米 3 × 1.12 千千克 / 米 3 =149340.8 千克

　　土壤有效養分測試值以毫克 / 千克來表示，換算成千克 / 千克時，則為千克 1/1000000 千克

　　設土測值為 1 毫克 / 千克，換算成每 666.7 平方米地的養分含量時，即為： 1/1000000 × 149340.8=0.1493 ≈ 0.15

　　轉換系數 0.15 是一個約定俗成數，大家都通用。實際上，它將依取樣土層深度而變，也依土壤容重而變。如果取樣深度改為 15 厘米，則此系數將變成 0.112 ，如果土壤容量是 1.4 克 / 厘米 3 ，這種土壤容重在華北平原常見，則轉換系數將變成 0.187 。轉換系數值不同，計算出來的土壤有效養分含量也會有變化。如土測有效磷含量為 10 毫克 / 千克，換算成每公頃地含量為：

15 × 10 × 0.15=22.5 千克 / 公頃

15 × 10 × 0.187=28.1 千克 / 公頃

　　表 10-20 取樣深度、土壤容重與轉換系數

取樣深度（厘米）	容重
取樣深度（厘米）	.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6
10 15 20 25 30 40	0.07 0.11 0.15 0.18 0.22 0.29	0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.32	0.09 0.13 0.17 0.22 0.26 0.35	0.09 0.14 0.19 0.23 0.28 0.37	0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40	0.11 0.16 0.21 0.27 0.32 0.42