土壤分析在協(xié)助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施肥中的重要作用

　　一、前言
　　在科學發(fā)展的進程中，各個學科之間是相互關聯(lián)和相互促進的。如化學、物理、生物科學促進了土壤肥料科學的發(fā)展，而土壤學和肥料學的研究，也豐富了化學、植物生理學和環(huán)境科學等的內(nèi)容。
　　同樣，科學的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的提高，也是密切相關的。如我國人民早在四千多年前就知道有機肥（糞肥和種豆）肥田的作用，因而有機肥很早就在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應用了。又如化肥工業(yè)是在德國農(nóng)業(yè)化學家李比希1840年發(fā)表“化學在農(nóng)業(yè)和植物生理學上的應用”一書中，提出礦質(zhì)營養(yǎng)學說后興起的。隨后，1842年英國開始生產(chǎn)過磷酸鈣，1870年歐洲首次制取鉀化肥，1919年開始大量生產(chǎn)合成氨。隨著肥料的大量生產(chǎn)和應用，使化肥在提高土壤肥力、調(diào)節(jié)植物營養(yǎng)和增進農(nóng)業(yè)產(chǎn)量及品質(zhì)方面起著巨大作用。
　　因此，每當我們憧憬著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化美好未來的時候，就會聯(lián)想到如何加速化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上所起的作用，以加快農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展。因此，我們就必須研究土壤、肥料、植物三者之間的相互關系。為了深入進行這方面的研究，掌握土壤分析儀的使用技巧，利用土壤分析的手段則是極其重要的。
　　二、土壤分析對化肥生產(chǎn)使用的重要性
　　隨著世界人口不斷增加，對糧食等產(chǎn)品的需要也與日俱增，過去二十年（]967、197T）中，全世界的耕地面積只增加一億三千萬公頃，大體相當于目前總耕地面積（十五億公項）的9多，但同一時期中世界人口由二十八億增加到四十億，增加了40萬，因此，擴大耕地面積增加的糧食只能養(yǎng)活四億人口，另有八億人口的糧食，有賴于提高單產(chǎn)。由于糧食等作物需要從上壤中吸收各種養(yǎng)分來進行生長和發(fā)育，所以就有必要了解土壤中養(yǎng)分狀況，從而生產(chǎn)相應需要的化肥，業(yè)進行合理施肥，才能更好地利用、改造土壤，以滿足作物高產(chǎn)的需要。但土壤中各種養(yǎng)分既摸不著，又看不見，這就需要使用化驗手段來進行診斷。如日本農(nóng)民在施肥前，要請土肥機構(gòu)化驗土壤，開處方到化肥公司去購買所需化肥。又如羅馬尼亞，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位沒有土壤養(yǎng)分圖等資料，就得不到化肥的供應。
　　另一方面，化肥雖然可以補充土壤以植物需要的養(yǎng)料，是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的一項重要措施，且近幾十年來化肥生產(chǎn)和消費量都在迅速增長，發(fā)展速度差不多是十年翻一番，但根據(jù)長期田間試驗，發(fā)現(xiàn)氮肥的利用率只有30~70%,磷肥和鉀肥利用率（第一年）分別為6~25%和40~70%,差距很大。如果我們把1978年我國化肥（按有效成份計算）產(chǎn)量八百多萬噸的利用率提高10拓，就等于增加八十多萬噸化肥。若以每斤化肥多增產(chǎn)1、2斤糧食計算，就可為國家增產(chǎn)二、三百億斤糧食，所以提高化肥的利用率已迫切地提上了議事日程。
　　我們知道，施肥于土中，需要經(jīng)過在土壤中貯藏與轉(zhuǎn)化，以供作物有效地吸收和利用，而這些過程的進行又與土壤性質(zhì)和養(yǎng)分狀況密切相關。所以通過土壤普查與化驗，才能了解土壤情況，生產(chǎn)作物所需要的化肥，而后對“癥”施治，因上施肥，這樣就可提高化肥的利用率。
　　近年來，國際上對土壤普查和分析化驗很為重視，如羅馬尼亞對全國土壤每隔2、3年就要分析化驗一次，一年進行化驗土壤200、30D萬標本次。朝鮮全國土壤普查已進行第三次，他們在普查中分析化驗了土壤1000萬標本次左右，業(yè)且動員有分析能力的單位都搞土壤化驗。他們利用化驗資料合理施肥，使不同上壤基本苗生長一致，達到大面積均衡增產(chǎn)。加之，他們通過土壤普查，摸清土壤資源，擴大耕地面積，達到改良土壤，使糧食產(chǎn)量迅速提高，由糧食不足，發(fā)展到自給有余。
　　我國早在1958年就對全國土壤普查化驗過一次，以后近二十年未進行過這項工作。有些地區(qū)由于對土壤情況不明，化肥用量不少，但品種單一，不能做到因土施肥，因土種植，施肥存在很大盲目性，因而不可能做到科學種田，甚至施肥不當，造成很大浪費和減產(chǎn)。最近我國正在全國范圍內(nèi)開展第二次土壤普查，這是搞農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中一件大事，也是我們化肥工業(yè)戰(zhàn)線上的同志必須關心協(xié)助的工作
　　三、土攘分析
　　在土壤普查和化肥生產(chǎn)應用中，要化驗土壤那些理化性質(zhì)呢？為什么要化驗這些性質(zhì)，這些氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素在土壤中的狀況和動態(tài)如何？如何進行化驗？現(xiàn)簡單敘述如下。
　　（一）土壤質(zhì)地
　　土壤的固體骨架，基本上是由大小不同的礦物質(zhì)顆粒所組成。一般根據(jù)顆粒直徑2毫米以下的土粒，從粗到細，分為砂粒（2、0.02毫米）、粉砂粒（0.02、0.002毫米）與粘粒（小于0.002毫米）三個粒組。通常即根據(jù)土壤中這些粒組的不同比例，劃分土壤質(zhì)地，如砂壤土、壤土或粘壤土等。土壤質(zhì)地是土壤重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性狀，因為土粒大小不同，其理化性質(zhì)也不一樣。據(jù)計算，1立方厘米體積的物體，細分至1立方毫微米，其總面積可增加至6000平方米。因此，土壤顆粒愈細，它的表面積和表面能也愈大，吸收性能也愈強。所以上壤中粘粒含量多，它的粘結(jié)性、吸水性和保肥性也較強。如土壤中砂粒含量多，則質(zhì)地較粗，它的粘結(jié)性、吸水性與保肥性就差，而通透性較強，養(yǎng)分易流失而引起缺肥，對作物生長后期不利，故需要及時增施適量化肥，以供作物利用。
　　下面簡要介紹測定土壤質(zhì)地的一種簡易比重計法。
　　稱取通過2毫米篩孔的干上50克，置瓷蒸發(fā)皿中，加0.6N草酸鈉分散劑，攪動后靜置半小時，用帶橡皮頭的玻棒研磨15分鐘，使土粒充分分散，然后倒入1000毫升沉降筒中，用蒸餾水沖洗器皿及玻棒，使土粒全部洗入沉降筒，再用蒸餾水定容至1000毫升，用攪拌棒上下攪動一分鐘，使懸液均勻分布，記錄開始時間，選定比重計讀數(shù)時間（見表1），將甲種比重計（土壤比重計），輕輕插入懸液中（在讀數(shù)前10、15秒放入），每次讀數(shù)皆以彎液面上緣為準。分別測出小于0.02毫米粒組的比重計讀數(shù)A和小于0.002毫米粒組的讀數(shù)B。

　　表1 測比重計讀數(shù)時間表
　　計算：
　　粘粒%=比重計讀數(shù)B/烘干土重×100
　　粉砂粒%=（比重計讀數(shù)A-比重計讀數(shù)B）/烘干土重×100
　　砂粒%=1-（粘粒%+粉砂粒%）
　　按各粒組含量%查圖1,可以決定質(zhì)地名稱。如某土壤粘粒含量大于45%者屬于粘土。
　　又如另一土壤含粘粒6%,砂粒41%,粉砂粒53%,則屬于粉砂壤土。
　�。ǘ�）土壤有機質(zhì)
　　有機質(zhì)是土壤固相中除礦物質(zhì)以外的一種有機化合物組成部分，它和礦物質(zhì)緊密結(jié)合在一起。一般土壤中含有機質(zhì)1~3%,其中約有85%的多為腐植質(zhì)，它是土壤中動植物殘體經(jīng)過微生物分解合成作用而形成的特殊高分子化合物。

　　圖1土城質(zhì)地分類示意圖
　　土壤中有機質(zhì)數(shù)量雖不多，但它的作用卻很大，是評價土壤肥力高低的一項重要指標，與生產(chǎn)化肥品種和施肥關系很大。它是作物養(yǎng)分的主要來源，也是土壤微生物活動的能量和營養(yǎng)的來源。它能提高土壤保水保肥性能，也能促進作物生長和緩沖土壤酸堿性的作用。業(yè)且它還能改善土壤的砂粘性和促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成。所以對缺少有機質(zhì)的土壤，應施用有機肥（糞肥、綠肥）以及生產(chǎn)施用腐植酸類有機化肥，以增加土壤有機質(zhì)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。
　　現(xiàn)將重鉻酸鉀一硫酸氧化法測定土壤有機質(zhì)含量的過程簡述如下：
　　準確稱取通過6D號篩孔的風干土0.1~0.5克于硬質(zhì)試管中，加入0.5N重鉻酸鉀5毫升，再加6毫升濃硫酸，小心搖勻，管口加小漏斗，將試管插入180℃左右的油浴中加熱，使溶液沸騰6分鐘，稍冷后擦凈外壁油液，冷卻后將試管內(nèi)溶物以水洗入250毫升三角瓶中，加水使瓶內(nèi)總體積在70毫升左右（溶液酸度2、3N），然后加鄰啡呷琳指示劑3~5滴，用0.2N硫酸亞鐵溶液滴定，溶液由黃色經(jīng)過綠色突變到棕紅色，即為終點。測樣品時，必須做空自試驗，即用純砂或灼燒過的土壤以代替土樣，其它手續(xù)均與上。述步驟相同。
　　計算：
　　有機質(zhì)%=（V。一V）N×0.003/烘干土重×1.724×1.1×100
　　式中：
　　V。一為滴定空白試驗所用去硫酸亞鐵毫升數(shù)
　　V一為滴定土壤樣液所用去硫酸亞鐵毫升數(shù)
　　N一為硫酸亞鐵當量濃度
　　0.003一為1毫克當量碳的克數(shù)
　　1.724一由土壤有機碳換算成有機質(zhì)的經(jīng)驗常數(shù)
　　1.1一由此法測得的有機質(zhì)只為實際含量的90%,故應乘以1.1以校正之。
　�。ㄈ�）氮
　　作物體中氨基酸、蛋自質(zhì)、維生素、葉綠素、酶以及許多代謝化合物中均含有氮，故氮有生命元素之稱，為各種作物所必需。如氮肥用量不足，將影響作物生長發(fā)育，但是用量過多也不宜，這將會使作物體內(nèi)纖維素、果膠等物質(zhì)減少，而引起組織柔軟，容易倒伏，抗病抗逆性減弱，所以氮肥施用要合理。
　　土壤中全部氮稱為全氮，在土壤中約占0.1~0.2%,其中以有機氮為主，約占全氮的98%~99%。在有機氮中，腐植質(zhì)和蛋自質(zhì)中氮為遲效氮，需要經(jīng)過微生物分解轉(zhuǎn)化后，作物才能利用。土壤中無機氮只占全氮的1~2%,主要包括氨態(tài)氮和硝態(tài)氮，它們含量雖少，卻是作物最易吸收的。另外，把短期內(nèi)可以被作物利用的有機氮中的氨基酸和酞胺中氮與速效氮合講起來，稱為堿解氮，它的含量多少，能較好地反映供氮水平。
　　土壤中的氮很重要，一般情況，上壤中有機質(zhì)多，全氮含量也相應較多，因此有機質(zhì)臺量多少，也可作為全氮含鼠的參考。另外，山于土壤中堿解氮含量能一般地反映供氮水平，可以作為參考，以下簡單介紹一種化驗堿解氮的擴散吸收法。
　　稱取通過60號篩孔風干土2克和硫酸亞鐵粉劑1克，均勻鋪在擴散皿外室中（水稻土不必加硫酸亞鐵），在擴散皿內(nèi)室中加2毫升2拓硼酸溶液，并加1滴定氮混合指示劑，然后在皿的外室邊緣，涂上特制膠水，蓋上毛玻璃，使與皿邊完全粘合，再慢慢轉(zhuǎn)開毛玻璃，露一狹縫，迅速加入10毫升1.5N氫氧化鈉溶液（水稻土加1.2N氫氧化鈉）于皿的外室中，立即蓋嚴。以水平方向輕輕地旋轉(zhuǎn)擴散皿，使溶液與土樣混勻，放入40℃烘箱中，24小時后取出，再以0.01N鹽酸標準溶液，用半微量滴定管滴定內(nèi)室硼酸中所吸收的氨量，由蘭滴到微紅色。
　　計算：
　　堿解氮（毫克/100克土）一N×V×14/土樣重×100
　　式中：
　　N一標準鹽酸的當量濃度
　　V一滴定樣品時用去鹽酸毫升數(shù)
　　14-1毫克當量氮的毫克數(shù)
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　　磷是組成作物細胞核的主要成分，如核酸、磷脂與核蛋白中均含有磷。其中核酸是作物中很重要物質(zhì)，沒有核酸就不能形成蛋白質(zhì)，它不僅參與原生質(zhì)及細胞器的組成，而且和代謝作用各個環(huán)節(jié)都有密切關系。又如核蛋白，它是生活細胞中極其重要的組成，它存在于細胞核和原生質(zhì)中，與細胞分裂和生長的關系極為密切。另外，作物體巾貯存和調(diào)節(jié)能量的三磷酸腺普（ATP）中含有磷，其它許多重要的酶類也含有磷。所以作物休中蛋白質(zhì)、碳水化合物的合成與運轉(zhuǎn)，能量的貯存與傳遞等，如果沒有磷參與是不能完成的。只有充足供應磷、核酸、核蛋白等才能正常形成，細胞分裂與生長才能正常進行。
　　土壤中全部磷的含量稱為全磷，它在土壤中約占0.1~0.2萬。其中有機磷約占全磷的25%左右，它必須經(jīng)過微生物分解、轉(zhuǎn)化后，才能被作物吸收利用，故屬于遲效磷。另外，土壤中無機磷約占全磷的75%左右，其中大多數(shù)是難溶性磷，作物不能吸收利用，也屬于遲效磷。在無機磷中只有弱酸溶性磷和水溶性磷作物才能吸收利用，稱為速效磷，這種磷在土壤中含量雖很少，但作物易于吸收，所以能反映土壤供磷水平。土壤中遲效磷在各種酸和微生物作用下，也可分解轉(zhuǎn)化為速效磷。
　　土壤磷的供應水平，主要取決于速效磷的含量，所以對它的化驗更為重要。現(xiàn)簡單介紹一種測定速效磷的鑰蘭比色法。
　　取2克風干土放入三角瓶中，加10毫升0.6N碳酸氫鈉浸提液，再加小半匙活性炭（起脫色作用），塞緊，用力搖動10分鐘，過濾，取濾液4毫升放入試管，加1毫升鉑酸錢一鹽酸溶液，與標準溶液顯色同時，再加1~2滴氯化亞錫甘油溶液，搖勻，3~5分鐘顯色后，與標準色階比色讀數(shù)�；蛴霉怆娪嫳壬�（光源波長660毫微米，或用紅色濾光片）。
　　計算：土壤速效磷（ppm）=讀數(shù)（ppm）×稀釋倍數(shù)
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　　鉀在作物體中一般呈離子態(tài)或可溶性鹽，是原生質(zhì)和細胞液中主要陽離子，大部分集中在作物生長活躍的分生組織中。鉀對作物中很多酶反應起活化劑作用，能增強光合作用。與蛋白質(zhì)、碳水化合物合成和運轉(zhuǎn)密切相關。另外，還能增強作物機械組織，使作物抗倒伏和抗病蟲害。
　　因此，鉀肥可使塊根塊莖作物提高淀粉含量，使油料作物增加油脂含量，使糖料作物增加蔗糖含量，使纖維作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高。近年來，隨著作物單位面積產(chǎn)量和復種指數(shù)不斷提高，土壤中可供作物利用的鉀已漸感不足。
　　土壤中全部鉀含量稱為全鉀，在土壤中含量占1~3%,其中礦物質(zhì)鉀占全鉀的98%以上，它不溶于水，作物不能直接利用，屬遲效性鉀。土壤中還有代換性鉀和水溶性鉀，約占全鉀的1~2%,它可以供作物直接利用，屬速效性鉀，它一般能反映土壤供鉀水平。因此，現(xiàn)介紹一種四苯硼鈉法化驗速效鉀的簡單過程。
　　稱風干土2克于三角瓶中，加10%硝酸鈉浸提液10毫升，塞緊，振蕩10分鐘，過濾，吸取濾液5毫升放試管中，加5滴甲醛一EDTA混合掩蔽劑及10滴甘油，搖勻，加入四苯硼鈉液1毫升，溶液在PH5左右，搖勻（亦可稀釋5倍搖勻），放置6分鐘后，產(chǎn)生白色沉淀，與標準色階比濁，讀數(shù)。或在波長420、450毫微米或蘭色濾光片下，用光電比色，讀數(shù)。
　　計算：土壤有效鉀（ppm）=讀數(shù)（ppm）×稀釋倍數(shù)
　　除了以上介紹的分析項目外，還可根據(jù)當?shù)匦枰�，測定土壤的酸堿度（PH）、鹽分以及其它營養(yǎng)元素。近年來，隨著分析技術的不斷進展，對土壤和作物營養(yǎng)狀況的深入分析，引起人們對微量元素（硼、銅、鎂、錳、鉑、鐵、鋅等）肥料的生產(chǎn)和應用愈來愈重視。與施氮、磷、鉀肥一樣，微量元素肥料是否有效，關鍵也在于及時對土壤和植株進行診斷，找出缺素后，選擇生產(chǎn)適當品種的肥料，亞進行施肥補缺。另外，微量元素肥料也要在土壤中氮、磷、鉀等供應充足的基礎上應用，才能有增產(chǎn)效果。
　　四、結(jié)束語
　　根據(jù)以上所述，化肥與土壤分析化驗工作密切相關，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中是很重要的一環(huán)。我們必須加強這方面的密切配合工作，結(jié)合土壤情況，結(jié)合農(nóng)作物需要，發(fā)展化肥，生產(chǎn)化肥，合理施肥，從而為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化創(chuàng)造有利的條件。