便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)分析與應(yīng)用

1、便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)分析與應(yīng)用                        作者：杜森  江榮風(fēng)  黃青青 李花粉摘要掌握土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力是進(jìn)行科學(xué)施肥的基礎(chǔ)。近年來(lái),隨著測(cè)土配方施肥推廣面積不斷擴(kuò)大,便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)也得到了快速發(fā)展。通過(guò)分析便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)的概念和特點(diǎn),總結(jié)了國(guó)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(kāi)發(fā)應(yīng)當(dāng)充分考慮我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r,適應(yīng)我國(guó)國(guó)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(cè);概念;特點(diǎn);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(cè)試是了解土壤養(yǎng)分狀況,進(jìn)行科學(xué)施肥的基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來(lái),土壤養(yǎng)分測(cè)試主要采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)分析方法,需要將采集的土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行處理,然后分析測(cè)定。這種方法適用于開(kāi)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(shí)驗(yàn)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(cè)技術(shù)來(lái)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(cè)土施肥基本精度要求,以便攜式、低成本速測(cè)為主要特點(diǎn)的土壤養(yǎng)分速測(cè)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(cè)技術(shù)的概念及特點(diǎn) 1(/).1土壤養(yǎng)分速測(cè)的概念 土壤養(yǎng)分速測(cè),是指快速、方便的測(cè)試技術(shù)和方法,是相對(duì)于常規(guī)分析而言的。單就測(cè)試速度而言,在常規(guī)分析基礎(chǔ)上的自動(dòng)化分析技術(shù)測(cè)試速度最快,其樣品處理和實(shí)驗(yàn)室分析所需測(cè)試周期最短,是一種廣義上的速測(cè),代表測(cè)試技術(shù)發(fā)展的方向,在技

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

9、便攜式土壤速測(cè)就已經(jīng)開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用,通常用化學(xué)試劑對(duì)土壤浸提液進(jìn)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(cè)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(cè)儀器基本上都是采用光電比色的原理,對(duì)常規(guī)方法進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化,應(yīng)用部分成品試劑藥品,以達(dá)到提高測(cè)試速度的目的。 2便攜式土壤速測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用概況 自從人們認(rèn)識(shí)到土壤是作物的營(yíng)養(yǎng)庫(kù)并可采用土壤測(cè)試的方法了解土壤對(duì)作物養(yǎng)分供應(yīng)的有效性之后,土壤測(cè)試新方法的研究一直沒(méi)

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

11、9。如美國(guó)HACH公司生產(chǎn)的NPK-kit、德國(guó)Merck公司生產(chǎn)的RQflex、英國(guó)HORIBA公司        生產(chǎn)的CARDY(硝酸根、鉀離子)養(yǎng)分離子計(jì)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(cè)或作物營(yíng)養(yǎng)狀況診斷,有其配套的定量方法。 美國(guó)已建立了比較完善的土壤測(cè)試與推薦施肥體系,每個(gè)州都有規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)展測(cè)土配方施肥工作。因此,應(yīng)用便攜式速測(cè)方法進(jìn)行土壤養(yǎng)分測(cè)定和指導(dǎo)施肥不是很多。其中,美國(guó)HACH公司生產(chǎn)研發(fā)的一套用于土壤氮磷鉀養(yǎng)分速測(cè)的速測(cè)箱(N

12、PK-Kit),在美國(guó)家庭農(nóng)場(chǎng)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(pán)連續(xù)色階,通過(guò)常規(guī)方法浸提試劑顯色圓盤(pán)連續(xù)色階目測(cè)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(cè)定,而鉀的定量則是采用簡(jiǎn)化的比濁法。該方法的特點(diǎn)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(yàn)室分析,但比早期的簡(jiǎn)單目測(cè)比色法精度高,可滿足一般田間土壤養(yǎng)分測(cè)定的要求。美國(guó)的家庭農(nóng)場(chǎng)住房條件比較好,可在家中辟出空間進(jìn)行操作,測(cè)定自家農(nóng)場(chǎng)的土壤(一般10個(gè)樣品左右)。因此,在美國(guó),農(nóng)場(chǎng)主可送樣到州化驗(yàn)室分析化驗(yàn),還可在自己的家中完成土壤氮磷鉀、pH值和鹽分的測(cè)定。

13、0; 德國(guó)便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)技術(shù)研究主要集中在氮素的快速檢測(cè),以進(jìn)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(jiǎn)便的測(cè)定儀器,并建立了測(cè)試方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)。德國(guó)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(yíng)養(yǎng)的快速診斷,其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定范圍寬、反應(yīng)速度快(1 min),硝態(tài)氮測(cè)定的精度較高,因而被廣泛應(yīng)用于土壤、水、作物氮素營(yíng)養(yǎng)分析、診斷以及蔬菜中硝酸鹽含量的測(cè)定中。德國(guó)科學(xué)家通過(guò)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(cè)試為核心的土壤氮素養(yǎng)分實(shí)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(qiáng)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(cè)定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、磷酸鹽、鉀等項(xiàng)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(jiǎn)單。 英國(guó)主要應(yīng)用HORIBA公司生產(chǎn)的CARDY硝酸鹽離子計(jì)、鉀離子計(jì)進(jìn)行植株氮、鉀營(yíng)養(yǎng)診斷(蔬菜作物、果樹(shù)等),以及應(yīng)用日本MINALTA公司生產(chǎn)的葉綠素儀進(jìn)行葉色診斷,以判斷作物體內(nèi)的氮素營(yíng)養(yǎng)狀況。這些方法被一些美國(guó)蔬菜生產(chǎn)企業(yè)用于蔬菜的營(yíng)養(yǎng)管理中。 2.2我國(guó)便攜式土壤速測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用 我國(guó)便攜

15、式土壤速測(cè)技術(shù)可追溯到20世紀(jì)60年代,當(dāng)時(shí),以目視比色為主的土壤養(yǎng)分田間快速測(cè)定技術(shù)得到了很大的發(fā)展,含水量的測(cè)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(lán)(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(jì)80年代以來(lái),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(cè)定技術(shù),其測(cè)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(kāi)發(fā)出了速測(cè)設(shè)備(一般均為光電比色計(jì)),并將有關(guān)土壤參數(shù)、施肥參數(shù)輸入速測(cè)儀或計(jì)算機(jī)軟件中,可以簡(jiǎn)便地獲得施肥量數(shù)據(jù)

16、。這些速測(cè)儀器以提高儀器設(shè)備的田間測(cè)試能力和加快測(cè)試速度為目標(biāo),其精度基本可以滿足定量的要求。隨著測(cè)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(cè)試技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視,成為研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)之一。近幾年來(lái),許多速測(cè)方法和速測(cè)儀器相繼問(wèn)世。如中國(guó)農(nóng)科院土肥所、中科院南京土壤所等單位都研究開(kāi)發(fā)過(guò)土壤速測(cè)儀,河南農(nóng)大機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)中心研制了YN型集成式土壤肥料養(yǎng)分速測(cè)儀,北京強(qiáng)盛分析儀器制造中心生產(chǎn)了TFC型土壤化肥速測(cè)儀,山東萊州市無(wú)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(cè)儀等。這些

17、儀器設(shè)備都以便攜式、快速測(cè)試為目標(biāo),其應(yīng)用與化驗(yàn)室分析形成了互補(bǔ),推進(jìn)了高效施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用。 3展望 目前,開(kāi)發(fā)應(yīng)用的便攜式土壤養(yǎng)分快速測(cè)試技術(shù),大多以實(shí)驗(yàn)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(chǎng)診斷測(cè)試方面的針對(duì)性不足,如很多技術(shù)方法仍然要求測(cè)定過(guò)2 mm孔徑篩的風(fēng)干土樣,這在田間情況下是難以做到的。同時(shí),便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)需要攜帶測(cè)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(cè)試速度,因此在儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室裝備集成以及配套成品試劑方面應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究。此外,快速測(cè)試技術(shù)對(duì)各地土壤的針對(duì)性、適應(yīng)性較差,特

18、別是田間校驗(yàn)研究不足,沒(méi)有建立較為完善的基于便攜式速測(cè)技術(shù)的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系和推薦施肥體系,對(duì)這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際工作的應(yīng)用中也造成了一定影響。 研究開(kāi)發(fā)便攜式土壤養(yǎng)分快速診斷技術(shù),應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r,要適應(yīng)我國(guó)國(guó)情、適應(yīng)農(nóng)村基層環(huán)境條件,并綜合考慮測(cè)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(cè)試項(xiàng)目向提高針對(duì)性、相對(duì)齊全化發(fā)展,綜合測(cè)試速度向快速簡(jiǎn)便發(fā)展,速測(cè)儀向便攜化、配套化方向發(fā)展,使儀器便于流動(dòng)服務(wù)、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù),能脫離實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立工作。 4參考文獻(xiàn) 1 段鐵城,胡建東,肖建軍,等.土壤養(yǎng)分的低成本速測(cè)技術(shù)J.土壤肥料,

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