便攜式土壤養(yǎng)分速測技術(shù)分析與應(yīng)用

1、便攜式土壤養(yǎng)分速測技術(shù)分析與應(yīng)用                        作者：杜森  江榮風  黃青青 李花粉摘要掌握土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力是進行科學(xué)施肥的基礎(chǔ)。近年來,隨著測土配方施肥推廣面積不斷擴大,便攜式土壤養(yǎng)分速測技術(shù)也得到了快速發(fā)展。通過分析便攜式土壤養(yǎng)分速測技術(shù)的概念和特點,總結(jié)了國內(nèi)外的研究和

2、應(yīng)用狀況,指出便攜式土壤養(yǎng)分快速診斷技術(shù)的開發(fā)應(yīng)當充分考慮我國農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況,適應(yīng)我國國情、適應(yīng)農(nóng)村基層環(huán)境條件。 關(guān)鍵詞便攜式土壤養(yǎng)分速測;概念;特點;研究與應(yīng)用;展望 AbstractMastering the supply ability of soil nutrient is the basis of scientific fertilization. Recently,with the increasing 

3、of extension acreage in soil determination and prescription fertilization,portable apparatus for quick test of soil nutrient is developing rapidly. The concept and characteristics of

4、60;portable apparatus for quick test of soil nutrient were analyzed,and their research and application at home and abroad was also summarized. Its pointed out that the ag

5、ricultural situation in our country should be considered in the development of quick test technology,which should be suitable for the rural environmental conditions. Key words 

6、;portable apparatus fo        r quick test of soil nutrient;concept;characteristics;research and application;prospect  土壤測試是了解土壤養(yǎng)分狀況,進行科學(xué)施肥的基礎(chǔ)。長期以來,土壤養(yǎng)分測試主要采用實驗室常規(guī)分析方法,需要將采集的土壤樣品在實驗室中進行處理,然后分析測定。這種方法適用于開展大

7、規(guī)模養(yǎng)分調(diào)查和推薦施肥工作的大批量樣品分析。在缺乏實驗室條件的基層鄉(xiāng)村,少量土壤樣品的養(yǎng)分診斷可采用便攜式的速測技術(shù)來完成。建立以常規(guī)分析為基礎(chǔ),適于農(nóng)村環(huán)境和人員條件,能保證測土施肥基本精度要求,以便攜式、低成本速測為主要特點的土壤養(yǎng)分速測技術(shù),是高效施肥技術(shù)體系的重要內(nèi)容之一。 1土壤養(yǎng)分速測技術(shù)的概念及特點 1(/).1土壤養(yǎng)分速測的概念 土壤養(yǎng)分速測,是指快速、方便的測試技術(shù)和方法,是相對于常規(guī)分析而言的。單就測試速度而言,在常規(guī)分析基礎(chǔ)上的自動化分析技術(shù)測試速度最快,其樣品處理和實驗室分析所需測試周期最短,是一種廣義上的速測,代表測試技術(shù)發(fā)展的方向,在技

8、術(shù)水平高、樣品收集、運輸和信息反饋系統(tǒng)發(fā)達的西方已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。本文討論的是近年來出現(xiàn)的小型化、便攜式的土壤速測設(shè)備和方法,適于在野外、田間進行測試和流動服務(wù),使用簡單方便,也就是通常所稱的便攜式土壤養(yǎng)分速測技術(shù)。 1.2便攜式土壤養(yǎng)分速測的特點及發(fā)展 便攜式土壤養(yǎng)分速測要求在基層鄉(xiāng)村甚至野外露天、田間地頭進行,環(huán)境條件相對較差,因此在以下方面有較高的要求:野外田間測定,儀器設(shè)備、試劑藥品集成度高,便于攜帶;鮮樣測定,樣品不需要風干、研磨的處理過程;測試速度快,成本低;操作簡單,容易掌握;測試精度滿足營養(yǎng)診斷、推薦施肥的基本要求1-2。 早在20世紀70年代末,

9、便攜式土壤速測就已經(jīng)開始在我國應(yīng)用,通常用化學(xué)試劑對土壤浸提液進行顯色(或產(chǎn)生混濁),采用比色卡肉眼比色的方法,確定樣品含量的高、中、低,基本上屬于半定量的診斷和判別。此后,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了光電比色儀、分光光度儀等比色分析的儀器,逐步替代了人工肉眼比色。測試分析逐步走向定量化和精確化。目前,便攜式土壤養(yǎng)分速測儀器基本上都是采用光電比色的原理,對常規(guī)方法進行適當簡化,應(yīng)用部分成品試劑藥品,以達到提高測試速度的目的。 2便攜式土壤速測技術(shù)研究和應(yīng)用概況 自從人們認識到土壤是作物的營養(yǎng)庫并可采用土壤測試的方法了解土壤對作物養(yǎng)分供應(yīng)的有效性之后,土壤測試新方法的研究一直沒

10、有停止過3-5。但是,新方法的提出必須經(jīng)過大量的相關(guān)研究和田間校驗,并建立土壤養(yǎng)分豐缺指標體系和施肥指標體系,這個過程需要做相當多的研究工作,也需要大量的經(jīng)費投入。因此,主要的土壤測試方法是美國、前蘇聯(lián)、英國、德國等國家研究建立起來的,并已形成了比較完善的土壤測試推薦施肥體系。其他國家都是應(yīng)用這些方法進行適應(yīng)性的條件研究和校驗研究,建立適合本國的指標體系。 2.1國外便攜式土壤速測技術(shù)研究和應(yīng)用 國外土壤速測技術(shù)已有較多研究,主要集中在大量元素養(yǎng)分測定和作物氮素營養(yǎng)診斷方面6。速測儀器設(shè)備一般都是由公司開發(fā),并與農(nóng)業(yè)研究應(yīng)用機構(gòu)合作開展相關(guān)研究工作,建立和完善配套的方法7-

11、9。如美國HACH公司生產(chǎn)的NPK-kit、德國Merck公司生產(chǎn)的RQflex、英國HORIBA公司        生產(chǎn)的CARDY(硝酸根、鉀離子)養(yǎng)分離子計和日本Minolta公司生產(chǎn)的SPAD-502等。這些儀器已被廣泛應(yīng)用于土壤養(yǎng)分速測或作物營養(yǎng)狀況診斷,有其配套的定量方法。 美國已建立了比較完善的土壤測試與推薦施肥體系,每個州都有規(guī)范的實驗室,開展測土配方施肥工作。因此,應(yīng)用便攜式速測方法進行土壤養(yǎng)分測定和指導(dǎo)施肥不是很多。其中,美國HACH公司生產(chǎn)研發(fā)的一套用于土壤氮磷鉀養(yǎng)分速測的速測箱(N

12、PK-Kit),在美國家庭農(nóng)場應(yīng)用較普遍。它采用常規(guī)的浸提方法,研制了用于硝態(tài)氮和有效磷定量的硝酸鹽試粉和圓盤連續(xù)色階,通過常規(guī)方法浸提試劑顯色圓盤連續(xù)色階目測比色讀數(shù)等操作步驟,完成土壤硝態(tài)氮和有效磷含量的測定,而鉀的定量則是采用簡化的比濁法。該方法的特點是完全采用常規(guī)的浸提方法,土壤浸出液中養(yǎng)分的定量精度雖然低于化驗室分析,但比早期的簡單目測比色法精度高,可滿足一般田間土壤養(yǎng)分測定的要求。美國的家庭農(nóng)場住房條件比較好,可在家中辟出空間進行操作,測定自家農(nóng)場的土壤(一般10個樣品左右)。因此,在美國,農(nóng)場主可送樣到州化驗室分析化驗,還可在自己的家中完成土壤氮磷鉀、pH值和鹽分的測定。

13、0; 德國便攜式土壤養(yǎng)分速測技術(shù)研究主要集中在氮素的快速檢測,以進行合理的土壤氮素管理和硝酸鹽污染控制。研制了土壤硝態(tài)氮快速簡便的測定儀器,并建立了測試方法與評價指標。德國默克(Merck)公司將用于水分析的小型儀器反射儀(RQflex)應(yīng)用于土壤、植株氮營養(yǎng)的快速診斷,其優(yōu)點是測定范圍寬、反應(yīng)速度快(1 min),硝態(tài)氮測定的精度較高,因而被廣泛應(yīng)用于土壤、水、作物氮素營養(yǎng)分析、診斷以及蔬菜中硝酸鹽含量的測定中。德國科學(xué)家通過研究,建立了蔬菜生產(chǎn)體系氮素管理技術(shù)體系,以及田間土壤硝態(tài)氮快速測試為核心的土壤氮素養(yǎng)分實地管理技術(shù),并逐步用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。默克公司生產(chǎn)的加強型反

14、射儀(RQflex plus),增加了比色皿適配器,不僅可以用RQ試紙條系統(tǒng),更可以使用RQ plus試劑系統(tǒng),可以測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、磷酸鹽、鉀等項目。反射儀的體積很小,重量只有250 g左右,采用干電池供電,適合隨身攜帶,且操作簡單。 英國主要應(yīng)用HORIBA公司生產(chǎn)的CARDY硝酸鹽離子計、鉀離子計進行植株氮、鉀營養(yǎng)診斷(蔬菜作物、果樹等),以及應(yīng)用日本MINALTA公司生產(chǎn)的葉綠素儀進行葉色診斷,以判斷作物體內(nèi)的氮素營養(yǎng)狀況。這些方法被一些美國蔬菜生產(chǎn)企業(yè)用于蔬菜的營養(yǎng)管理中。 2.2我國便攜式土壤速測技術(shù)研究和應(yīng)用 我國便攜

15、式土壤速測技術(shù)可追溯到20世紀60年代,當時,以目視比色為主的土壤養(yǎng)分田間快速測定技術(shù)得到了很大的發(fā)展,含水量的測定主要為酒精燃燒法;硝態(tài)氮用硝酸試粉或二苯胺比色法;銨態(tài)氮用納氏試劑比色法;有效磷用磷鉬藍(氯化亞錫還原)比色法;速效鉀采用亞硝酸鈷鈉或四苯硼鈉比濁法;土壤pH值用比色法2,10-11。20世紀80年代以來,隨著光電比色技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了以光電比色為主要分析方法的田間土壤養(yǎng)分快速測定技術(shù),其測試的方法與目視比色的方法基本相同,但采用了光電比色,使分析的精度大為提高,并開發(fā)出了速測設(shè)備(一般均為光電比色計),并將有關(guān)土壤參數(shù)、施肥參數(shù)輸入速測儀或計算機軟件中,可以簡便地獲得施肥量數(shù)據(jù)

16、。這些速測儀器以提高儀器設(shè)備的田間測試能力和加快測試速度為目標,其精度基本可以滿足定量的要求。隨著測土配方施肥技        術(shù)研究和推廣的不斷深入,便攜、快速的土壤測試技術(shù)越來越受到人們的重視,成為研究開發(fā)的重點之一。近幾年來,許多速測方法和速測儀器相繼問世。如中國農(nóng)科院土肥所、中科院南京土壤所等單位都研究開發(fā)過土壤速測儀,河南農(nóng)大機電技術(shù)開發(fā)中心研制了YN型集成式土壤肥料養(yǎng)分速測儀,北京強盛分析儀器制造中心生產(chǎn)了TFC型土壤化肥速測儀,山東萊州市無線電一廠與山東農(nóng)大聯(lián)合研制了TY型直讀式土壤養(yǎng)分速測儀等。這些

17、儀器設(shè)備都以便攜式、快速測試為目標,其應(yīng)用與化驗室分析形成了互補,推進了高效施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用。 3展望 目前,開發(fā)應(yīng)用的便攜式土壤養(yǎng)分快速測試技術(shù),大多以實驗室分析方法為基礎(chǔ),雖然在儀器的便攜性方面有所提高,但面向現(xiàn)場診斷測試方面的針對性不足,如很多技術(shù)方法仍然要求測定過2 mm孔徑篩的風干土樣,這在田間情況下是難以做到的。同時,便攜式土壤養(yǎng)分速測需要攜帶測試工作所需的操作用具和試劑藥品,特別是有些試劑要提前配制溶液,以方便應(yīng)用和提高測試速度,因此在儀器設(shè)備、實驗室裝備集成以及配套成品試劑方面應(yīng)進一步加強研究。此外,快速測試技術(shù)對各地土壤的針對性、適應(yīng)性較差,特

18、別是田間校驗研究不足,沒有建立較為完善的基于便攜式速測技術(shù)的養(yǎng)分豐缺指標體系和推薦施肥體系,對這項技術(shù)在實際工作的應(yīng)用中也造成了一定影響。 研究開發(fā)便攜式土壤養(yǎng)分快速診斷技術(shù),應(yīng)當充分考慮當前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況,要適應(yīng)我國國情、適應(yīng)農(nóng)村基層環(huán)境條件,并綜合考慮測土施肥的要求。儀器設(shè)備向高度集成化發(fā)展,儀器性能向精確化發(fā)展,基本測試項目向提高針對性、相對齊全化發(fā)展,綜合測試速度向快速簡便發(fā)展,速測儀向便攜化、配套化方向發(fā)展,使儀器便于流動服務(wù)、現(xiàn)場服務(wù),能脫離實驗室獨立工作。 4參考文獻 1 段鐵城,胡建東,肖建軍,等.土壤養(yǎng)分的低成本速測技術(shù)J.土壤肥料,

19、1999(4):40-43(理學(xué)/農(nóng)林學(xué) 論文 /). 2 王晶.硝酸鹽快速測定方法(試粉和試紙)的研究D.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),1999. 3 陳新平,周金池,王興仁,等.應(yīng)用土壤無機氮測試進行冬小麥氮肥推薦的研究J.土壤肥料,1997(5):19-21. 4 陳新平,李志宏,王興仁,等.土壤、植株快速測試推薦施肥技術(shù)體系的建立與應(yīng)用J.土壤肥料,1999(2):6-10. 5 張書華,石曉燕,朱紅.土壤養(yǎng)分速測法的篩選與應(yīng)用J.耕作與栽培,1999(6):30-34. 6 ROTH 

20、G W,BEEGLE D B,FOX R H,et al. Development of a quick test kit method to measure soil nitrateJ.Commun Soil Sci Plant Anal,1991,22(3-4):191-200. 7 SCHAEFER N L.Evaluation of a hand held reflectometer for rapid&n        bsp;quantitative-determination of nitrateJ.Commun Soil Sci Plant Anal,1986,17(9):937-951. 8