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土壤分析在协助农业生产施肥中的重要作用

来源：　类别：技术文章　更新时间：2013-12-19　阅读次

　　一、前言
　　在科学发展的进程中，各个学科之间是相互关联和相互促进的。如化学、物理、生物科学促进了土壤肥料科学的发展，而土壤学和肥料学的研究，也丰富了化学、植物生理学和环境科学等的内容。
　　同样，科学的发展和工农业生产的提高，也是密切相关的。如我国人民早在四千多年前就知道有机肥（粪肥和种豆）肥田的作用，因而有机肥很早就在农业生产上应用了。又如化肥工业是在德国农业化学家李比希1840年发表“化学在农业和植物生理学上的应用”一书中，提出矿质营养学说后兴起的。随后，1842年英国开始生产过磷酸钙，1870年欧洲首次制取钾化肥，1919年开始大量生产合成氨。随着肥料的大量生产和应用，使化肥在提高土壤肥力、调节植物营养和增进农业产量及品质方面起着巨大作用。
　　因此，每当我们憧憬着农业现代化美好未来的时候，就会联想到如何加速化肥在农业生产上所起的作用，以加快农业的迅速发展。因此，我们就必须研究土壤、肥料、植物三者之间的相互关系。为了深入进行这方面的研究，掌握土壤分析仪的使用技巧，利用土壤分析的手段则是极其重要的。
　　二、土壤分析对化肥生产使用的重要性
　　随着世界人口不断增加，对粮食等产品的需要也与日俱增，过去二十年（]967、197T）中，全世界的耕地面积只增加一亿三千万公顷，大体相当于目前总耕地面积（十五亿公项）的9多，但同一时期中世界人口由二十八亿增加到四十亿，增加了40万，因此，扩大耕地面积增加的粮食只能养活四亿人口，另有八亿人口的粮食，有赖于提高单产。由于粮食等作物需要从上壤中吸收各种养分来进行生长和发育，所以就有必要了解土壤中养分状况，从而生产相应需要的化肥，业进行合理施肥，才能更好地利用、改造土壤，以满足作物高产的需要。但土壤中各种养分既摸不着，又看不见，这就需要使用化验手段来进行诊断。如日本农民在施肥前，要请土肥机构化验土壤，开处方到化肥公司去购买所需化肥。又如罗马尼亚，如果农业生产单位没有土壤养分图等资料，就得不到化肥的供应。
　　另一方面，化肥虽然可以补充土壤以植物需要的养料，是农业增产的一项重要措施，且近几十年来化肥生产和消费量都在迅速增长，发展速度差不多是十年翻一番，但根据长期田间试验，发现氮肥的利用率只有30~70%,磷肥和钾肥利用率（第一年）分别为6~25%和40~70%,差距很大。如果我们把1978年我国化肥（按有效成份计算）产量八百多万吨的利用率提高10拓，就等于增加八十多万吨化肥。若以每斤化肥多增产1、2斤粮食计算，就可为国家增产二、三百亿斤粮食，所以提高化肥的利用率已迫切地提上了议事日程。
　　我们知道，施肥于土中，需要经过在土壤中贮藏与转化，以供作物有效地吸收和利用，而这些过程的进行又与土壤性质和养分状况密切相关。所以通过土壤普查与化验，才能了解土壤情况，生产作物所需要的化肥，而后对“症”施治，因上施肥，这样就可提高化肥的利用率。
　　近年来，国际上对土壤普查和分析化验很为重视，如罗马尼亚对全国土壤每隔2、3年就要分析化验一次，一年进行化验土壤200、30D万标本次。朝鲜全国土壤普查已进行第三次，他们在普查中分析化验了土壤1000万标本次左右，业且动员有分析能力的单位都搞土壤化验。他们利用化验资料合理施肥，使不同上壤基本苗生长一致，达到大面积均衡增产。加之，他们通过土壤普查，摸清土壤资源，扩大耕地面积，达到改良土壤，使粮食产量迅速提高，由粮食不足，发展到自给有余。
　　我国早在1958年就对全国土壤普查化验过一次，以后近二十年未进行过这项工作。有些地区由于对土壤情况不明，化肥用量不少，但品种单一，不能做到因土施肥，因土种植，施肥存在很大盲目性，因而不可能做到科学种田，甚至施肥不当，造成很大浪费和减产。最近我国正在全国范围内开展第二次土壤普查，这是搞农业现代化中一件大事，也是我们化肥工业战线上的同志必须关心协助的工作
　　三、土攘分析
　　在土壤普查和化肥生产应用中，要化验土壤那些理化性质呢？为什么要化验这些性质，这些氮、磷、钾等营养元素在土壤中的状况和动态如何？如何进行化验？现简单叙述如下。
　　（一）土壤质地
　　土壤的固体骨架，基本上是由大小不同的矿物质颗粒所组成。一般根据颗粒直径2毫米以下的土粒，从粗到细，分为砂粒（2、0.02毫米）、粉砂粒（0.02、0.002毫米）与粘粒（小于0.002毫米）三个粒组。通常即根据土壤中这些粒组的不同比例，划分土壤质地，如砂壤土、壤土或粘壤土等。土壤质地是土壤重要的农业生产性状，因为土粒大小不同，其理化性质也不一样。据计算，1立方厘米体积的物体，细分至1立方毫微米，其总面积可增加至6000平方米。因此，土壤颗粒愈细，它的表面积和表面能也愈大，吸收性能也愈强。所以上壤中粘粒含量多，它的粘结性、吸水性和保肥性也较强。如土壤中砂粒含量多，则质地较粗，它的粘结性、吸水性与保肥性就差，而通透性较强，养分易流失而引起缺肥，对作物生长后期不利，故需要及时增施适量化肥，以供作物利用。
　　下面简要介绍测定土壤质地的一种简易比重计法。
　　称取通过2毫米筛孔的干上50克，置瓷蒸发皿中，加0.6N草酸钠分散剂，搅动后静置半小时，用带橡皮头的玻棒研磨15分钟，使土粒充分分散，然后倒入1000毫升沉降筒中，用蒸馏水冲洗器皿及玻棒，使土粒全部洗入沉降筒，再用蒸馏水定容至1000毫升，用搅拌棒上下搅动一分钟，使悬液均匀分布，记录开始时间，选定比重计读数时间（见表1），将甲种比重计（土壤比重计），轻轻插入悬液中（在读数前10、15秒放入），每次读数皆以弯液面上缘为准。分别测出小于0.02毫米粒组的比重计读数A和小于0.002毫米粒组的读数B。

　　表1 测比重计读数时间表
　　计算：
　　粘粒%=比重计读数B/烘干土重×100
　　粉砂粒%=（比重计读数A-比重计读数B）/烘干土重×100
　　砂粒%=1-（粘粒%+粉砂粒%）
　　按各粒组含量%查图1,可以决定质地名称。如某土壤粘粒含量大于45%者属于粘土。
　　又如另一土壤含粘粒6%,砂粒41%,粉砂粒53%,则属于粉砂壤土。
　　（二）土壤有机质
　　有机质是土壤固相中除矿物质以外的一种有机化合物组成部分，它和矿物质紧密结合在一起。一般土壤中含有机质1~3%,其中约有85%的多为腐植质，它是土壤中动植物残体经过微生物分解合成作用而形成的特殊高分子化合物。

　　图1土城质地分类示意图
　　土壤中有机质数量虽不多，但它的作用却很大，是评价土壤肥力高低的一项重要指标，与生产化肥品种和施肥关系很大。它是作物养分的主要来源，也是土壤微生物活动的能量和营养的来源。它能提高土壤保水保肥性能，也能促进作物生长和缓冲土壤酸碱性的作用。业且它还能改善土壤的砂粘性和促进土壤团粒结构的形成。所以对缺少有机质的土壤，应施用有机肥（粪肥、绿肥）以及生产施用腐植酸类有机化肥，以增加土壤有机质，提高农作物产量。
　　现将重铬酸钾一硫酸氧化法测定土壤有机质含量的过程简述如下：
　　准确称取通过6D号筛孔的风干土0.1~0.5克于硬质试管中，加入0.5N重铬酸钾5毫升，再加6毫升浓硫酸，小心摇匀，管口加小漏斗，将试管插入180℃左右的油浴中加热，使溶液沸腾6分钟，稍冷后擦净外壁油液，冷却后将试管内溶物以水洗入250毫升三角瓶中，加水使瓶内总体积在70毫升左右（溶液酸度2、3N），然后加邻啡呷琳指示剂3~5滴，用0.2N硫酸亚铁溶液滴定，溶液由黄色经过绿色突变到棕红色，即为终点。测样品时，必须做空自试验，即用纯砂或灼烧过的土壤以代替土样，其它手续均与上。述步骤相同。
　　计算：
　　有机质%=（V。一V）N×0.003/烘干土重×1.724×1.1×100
　　式中：
　　V。一为滴定空白试验所用去硫酸亚铁毫升数
　　V一为滴定土壤样液所用去硫酸亚铁毫升数
　　N一为硫酸亚铁当量浓度
　　0.003一为1毫克当量碳的克数
　　1.724一由土壤有机碳换算成有机质的经验常数
　　1.1一由此法测得的有机质只为实际含量的90%,故应乘以1.1以校正之。
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　　作物体中氨基酸、蛋自质、维生素、叶绿素、酶以及许多代谢化合物中均含有氮，故氮有生命元素之称，为各种作物所必需。如氮肥用量不足，将影响作物生长发育，但是用量过多也不宜，这将会使作物体内纤维素、果胶等物质减少，而引起组织柔软，容易倒伏，抗病抗逆性减弱，所以氮肥施用要合理。
　　土壤中全部氮称为全氮，在土壤中约占0.1~0.2%,其中以有机氮为主，约占全氮的98%~99%。在有机氮中，腐植质和蛋自质中氮为迟效氮，需要经过微生物分解转化后，作物才能利用。土壤中无机氮只占全氮的1~2%,主要包括氨态氮和硝态氮，它们含量虽少，却是作物最易吸收的。另外，把短期内可以被作物利用的有机氮中的氨基酸和酞胺中氮与速效氮合讲起来，称为碱解氮，它的含量多少，能较好地反映供氮水平。
　　土壤中的氮很重要，一般情况，上壤中有机质多，全氮含量也相应较多，因此有机质台量多少，也可作为全氮含鼠的参考。另外，山于土壤中碱解氮含量能一般地反映供氮水平，可以作为参考，以下简单介绍一种化验碱解氮的扩散吸收法。
　　称取通过60号筛孔风干土2克和硫酸亚铁粉剂1克，均匀铺在扩散皿外室中（水稻土不必加硫酸亚铁），在扩散皿内室中加2毫升2拓硼酸溶液，并加1滴定氮混合指示剂，然后在皿的外室边缘，涂上特制胶水，盖上毛玻璃，使与皿边完全粘合，再慢慢转开毛玻璃，露一狭缝，迅速加入10毫升1.5N氢氧化钠溶液（水稻土加1.2N氢氧化钠）于皿的外室中，立即盖严。以水平方向轻轻地旋转扩散皿，使溶液与土样混匀，放入40℃烘箱中，24小时后取出，再以0.01N盐酸标准溶液，用半微量滴定管滴定内室硼酸中所吸收的氨量，由兰滴到微红色。
　　计算：
　　碱解氮（毫克/100克土）一N×V×14/土样重×100
　　式中：
　　N一标准盐酸的当量浓度
　　V一滴定样品时用去盐酸毫升数
　　14-1毫克当量氮的毫克数
　　（四）磷
　　磷是组成作物细胞核的主要成分，如核酸、磷脂与核蛋白中均含有磷。其中核酸是作物中很重要物质，没有核酸就不能形成蛋白质，它不仅参与原生质及细胞器的组成，而且和代谢作用各个环节都有密切关系。又如核蛋白，它是生活细胞中极其重要的组成，它存在于细胞核和原生质中，与细胞分裂和生长的关系极为密切。另外，作物体巾贮存和调节能量的三磷酸腺普（ATP）中含有磷，其它许多重要的酶类也含有磷。所以作物休中蛋白质、碳水化合物的合成与运转，能量的贮存与传递等，如果没有磷参与是不能完成的。只有充足供应磷、核酸、核蛋白等才能正常形成，细胞分裂与生长才能正常进行。
　　土壤中全部磷的含量称为全磷，它在土壤中约占0.1~0.2万。其中有机磷约占全磷的25%左右，它必须经过微生物分解、转化后，才能被作物吸收利用，故属于迟效磷。另外，土壤中无机磷约占全磷的75%左右，其中大多数是难溶性磷，作物不能吸收利用，也属于迟效磷。在无机磷中只有弱酸溶性磷和水溶性磷作物才能吸收利用，称为速效磷，这种磷在土壤中含量虽很少，但作物易于吸收，所以能反映土壤供磷水平。土壤中迟效磷在各种酸和微生物作用下，也可分解转化为速效磷。
　　土壤磷的供应水平，主要取决于速效磷的含量，所以对它的化验更为重要。现简单介绍一种测定速效磷的钥兰比色法。
　　取2克风干土放入三角瓶中，加10毫升0.6N碳酸氢钠浸提液，再加小半匙活性炭（起脱色作用），塞紧，用力摇动10分钟，过滤，取滤液4毫升放入试管，加1毫升铂酸钱一盐酸溶液，与标准溶液显色同时，再加1~2滴氯化亚锡甘油溶液，摇匀，3~5分钟显色后，与标准色阶比色读数�；蛴霉獾缂票壬ü庠床ǔ�660毫微米，或用红色滤光片）。
　　计算：土壤速效磷（ppm）=读数（ppm）×稀释倍数
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　　钾在作物体中一般呈离子态或可溶性盐，是原生质和细胞液中主要阳离子，大部分集中在作物生长活跃的分生组织中。钾对作物中很多酶反应起活化剂作用，能增强光合作用。与蛋白质、碳水化合物合成和运转密切相关。另外，还能增强作物机械组织，使作物抗倒伏和抗病虫害。
　　因此，钾肥可使块根块茎作物提高淀粉含量，使油料作物增加油脂含量，使糖料作物增加蔗糖含量，使纤维作物产量和品质提高。近年来，随着作物单位面积产量和复种指数不断提高，土壤中可供作物利用的钾已渐感不足。
　　土壤中全部钾含量称为全钾，在土壤中含量占1~3%,其中矿物质钾占全钾的98%以上，它不溶于水，作物不能直接利用，属迟效性钾。土壤中还有代换性钾和水溶性钾，约占全钾的1~2%,它可以供作物直接利用，属速效性钾，它一般能反映土壤供钾水平。因此，现介绍一种四苯硼钠法化验速效钾的简单过程。
　　称风干土2克于三角瓶中，加10%硝酸钠浸提液10毫升，塞紧，振荡10分钟，过滤，吸取滤液5毫升放试管中，加5滴甲醛一EDTA混合掩蔽剂及10滴甘油，摇匀，加入四苯硼钠液1毫升，溶液在PH5左右，摇匀（亦可稀释5倍摇匀），放置6分钟后，产生白色沉淀，与标准色阶比浊，读数�；蛟诓ǔ�420、450毫微米或兰色滤光片下，用光电比色，读数。
　　计算：土壤有效钾（ppm）=读数（ppm）×稀释倍数
　　除了以上介绍的分析项目外，还可根据当地需要，测定土壤的酸碱度（PH）、盐分以及其它营养元素。近年来，随着分析技术的不断进展，对土壤和作物营养状况的深入分析，引起人们对微量元素（硼、铜、镁、锰、铂、铁、锌等）肥料的生产和应用愈来愈重视。与施氮、磷、钾肥一样，微量元素肥料是否有效，关键也在于及时对土壤和植株进行诊断，找出缺素后，选择生产适当品种的肥料，亚进行施肥补缺。另外，微量元素肥料也要在土壤中氮、磷、钾等供应充足的基础上应用，才能有增产效果。
　　四、结束语
　　根据以上所述，化肥与土壤分析化验工作密切相关，在农业现代化进程中是很重要的一环。我们必须加强这方面的密切配合工作，结合土壤情况，结合农作物需要，发展化肥，生产化肥，合理施肥，从而为我国农业现代化创造有利的条件。