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开展土壤科学实验，合理用土和改土，除了进行野外调查和鉴定土壤基础性状外，还要进行必要的室内常规分析测定。要获得可靠的科学数据，首先要正确地进行土壤样品（简称土样）的采集和制备。土样分析误差一般来自采样、分样和分析三个过程，而采样误差往往大于分析误差，如果采样缺乏代表性和典型性，即使室内分析人员的测定技术再熟练，分析仪器的精度再高，测定的数据再准确，也难以如实反映土壤的实际情况。本实验的目的就是学习如何正确采集和制备土样。
1．采样方法
采样方法因测定目的而异。剖面土样或盐碱土样需要分层采集，了解土壤肥力状况需要采集混合土样。混合土样多用于耕层土壤的化学分析，一般根据不同的土壤类型和土壤肥力状况，按地块分别采集混合土样。
（1）采样点应避免田边、路旁、沟侧、粪坑以及一些特殊的地形部位。
（2）一般选取 20～50 亩（1 亩≈667 平方米）的地块采集一个混合样，可根据实际情况酌情增加样品数量。
（3）采样深度一般以耕层（0 cm～20 cm）地表土为宜，取样点不少于 5 点。可用土钻或铁铲取样，特殊的微量元素分析改用竹片或塑料工具取样以防污染。
（4）每点取样深度和数量应相当，集中放入一土袋中，最后充分混匀碾碎，用四分法取对角二组，其余淘汰掉。混合土样重量以 0. 5 kg～1 kg为宜。
（5）采样线路通常采用棋盘式、对角线和蛇形（见图 1－1、图 1－2、图 1－3）。
（6）装好袋后，系好内外标签，标签上注明采样地点、采样深度、作物前茬、施肥水平、采集人和采样日期，带回室内风干处理。
图 1－1 棋盘式采样示意图
图 2－2 对角线采样示意图
图 1－3 蛇形采样示意图
2．土样的采集
（1）混合土样的采集。
以指导生产或进行田间试验为目的的土壤分析，一般都采集混合土样。采集土样时首先考虑土壤类型以及土壤的差异情况，同时也要向农民征求意见，然后把地块划分成若干个采样区，每个采样区称为采样单元。每一个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。一个采样单元需要包括多大面积的土地，由于分析目的不同，具体要求也不尽相同。每个采样单元再根据面积大小分成若干小单元，每个小单元的面积越小，则样品的代表性越可靠。但是面积越小，采样花的精力就越大，分析工作量也越大。
土壤的不均一性致使不同土体都存在着一定程度的变异。因此，采集样品必须遵循一定的采样路线和“随机”多点混合的原则。每个采样单元的样点数，一般为 5 ～ 10点或 11 ～ 20 点，可视土壤差异和面积大小适当增减，但不宜少于 5 点。混合土样一般采集耕层土壤（0 cm ～ 20 cm或 21 cm ～ 40 cm）；有时为了了解各土种肥力差异和自然肥力变化趋势，可适当地采集底土（20 cm～30 cm或 31 cm～60 cm）的混合样品。
采集混合样品的要求：
①每一点采取的土样厚度、深浅、宽狭应大体一致。
②各点都是随机选取。在田间观察、了解情况后，随机定点可以避免主观误差，提高样品的代表性，一般按S形线路采样，因为耕作、施肥等操作往往顺着一定的方向进行。
③采样地点应避免田边、路边、沟边和特殊地形的部位以及堆积肥料的地方。
④一个混合样品由均匀一致的许多点组成，各点的差异不能太大，否则就要根据土壤差异情况分别采集几个混合土样，使分析结果更有说服力。
⑤一个混合样品的质量在 1 kg左右，用“四分法”弃去多余土样，附上标签，用铅笔注明采样地点、采样深度、采样日期、采样人，标签一式两份，一份放在袋里，一份扣在袋上。与此同时，要做好采样记录。
（2）试验田土样的采集。
首先，找一个肥力比较均匀的土壤，使试验中的各个“处理”尽可能地少受土壤不均一性的干扰。肥料试验的目的是要明确推广的范围，因此必须知道试验是布置在什么性质的土壤上。其次，在布置肥料试验时所采集的土壤样品，通常只采集表土。试验田的取样，不仅在于了解土壤的一般肥力情况，还要能更好地了解土壤肥力差异情况，这就要求采样单元的面积不能太大。
（3）大田土样的采样。
对土壤肥力进行诊断时，先要调查访问，了解土壤、地形、作物生长、耕作施肥等情况，再拟定采样计划。就一个乡来讲，土壤类型、地形部位、作物布局等都可能有所不同，确定采样区（采样单元）后，再采集混合土样。村的面积较小，土壤种类、地形等比较一致，群众常根据作物产量的高低，把自己的田块分成上、中、下三类，可以作为村土壤采样的依据。
（4）水田土样的采集。
水稻生长期间，在地表淹水情况下采集土样，要注意地面要平，只有这样采样深度才能一致，否则会因为土层深浅的不同而使表土速效养分含量产生差异。一般可用具有刻度的管形取土器采集土样，将管形取土器（土钻）垂直钻到一定深度的土层，取出土钻时，上层水即流走，剩下潮湿土壤，装入塑料袋中，多点取样，组成混合样品，其采样原则与混合样品采集原则相同。
（5）特殊土样的采集。
①剖面土样的采集。
为了研究土壤基本理化性状，除了研究表层土外，还需要经常研究表土以下的各层土壤。这种剖面土样的采集方法，一般可在主要剖面观察和记载后进行。需要指出，土壤剖面按层次采样时，必须自下而上（这与剖面划分、观察和记载正好相反）分层采取，以免采取上层样品时对下层的土壤造成污染。为了使样品能明显地反映各层的特点，通常是在各层最典型的中部取样（表土层较薄，可自地面向下全层采样），这样可克服层次间的过渡部分，从而增加样品的典型性或代表性。样品质量也是 1 kg左右，其他要求与混合样品相同。
②土壤盐分动态样品的采集。
盐碱土中盐分的变化比土壤养分含量的变化还要大。土壤盐分分析不仅要了解土壤中盐分的多少，还要了解盐分的变化情况。盐分的差异性是有关盐碱土的重要资料。在此情况下，就不能采用混合样品。
盐碱土中盐分的变化在垂直方向更为明显。由于淋洗作用和蒸发作用，土壤剖面中的盐分随季节变化很大，而且不同类型的盐土，其盐分在剖面中的分布又不一样。如南方滨海盐土，底土含盐量较重，而内陆次生盐渍土，盐分一般都积聚在表层。根据盐分在土壤剖面中的变化规律，应分层采取土样。
分层采集土样，不必按发生层次采样，而是自地表起每隔 10 cm或 20 cm采集一个土样，取样方法多用“段取”，即在该取样层内，自上而下、整层地均匀取土，这样有利于计算储盐量。研究盐分在土壤剖面中分布的特点时，则多用“点取”，即在该取样层的中部位置取土。根据盐土取样的特点，应特别重视采样的时间和深度，因为盐分上下移动受不同时间的淋溶与蒸发作用影响很大。虽然土壤养分分析的采样也要考虑采样季节和采样时间，但其影响远不如对盐碱土的影响那样大。鉴于花碱土碱斑分布的特殊性，必须增加采样点的密度和采样点的随机分布，或将这种碱斑占整块田地面积的百分比估计出来，按比例分配斑块上应取的样点数，组成混合样品；也可以将这种斑块另外组成一个混合样品，与正常地段土壤进行比较。
③养分动态变化测定实验土样的采集。
为研究土壤养分的动态而进行土壤采样时，可根据研究的要求进行布点采样。例如，为研究过磷酸钙在某种土壤中的移动性，前述土壤混合样品的采法显然是不合适的。如果过磷酸钙是以条状集中施肥的，为研究其水平移动距离，则应以施肥沟为中心，在沟的一侧或左右两侧按水平方向每隔一定距离，将同一深度所取的相同位置土样进行多点混合。同样，在研究其垂直移动距离时，应以施肥为起点，向下每隔一定距离作为样点，以相同深度土样组成混合土样。
（6）其他特殊土样的采集。
群众经常送来有问题的植株和土壤，要求我们分析和诊断。这类植株和土壤大多是因为某些营养元素不足，包括微量元素，或酸碱问题，或存在某种有毒物质，或土中水分过多，或底土层有坚硬不透水层存在等。为了查明作物生长不正常的土壤原因，就要采集典型土壤样品。在采集典型土壤样品时，应同时采集正常的土壤样品，植株样品也是如此，以便进行比较。在这种情况下，不仅要采集表土样品，而且要采集底土样品。
测定土壤微量元素的土样采集，采样工具包括不锈钢土钻、土刀、塑料布、塑料袋等，忌用报纸包土样，以防污染。
3．采集土样的工具
采样方法随采样工具而不同。常用的采样工具有 3 种类型：小土铲、管形土钻和普通土钻。
（1）小土铲。
小土铲用于在切割的土面上根据采土深度用土铲采集上下一致的一个薄片。这种土铲在任何情况下都可使用，但比较费工，多点混合采样时，往往嫌它费力而不用。
（2）管形土钻。
管形土钻下部系一圆柱形开口钢管，上部系柄架，根据工作需要可采用不同管径的土钻。将土钻钻入土中，在一定土层深度处，取出一均匀土柱。管形土钻取土速度快，又少混杂，特别适用于大面积多点混合样品的采集。但它不太适用于采集砂性土壤，或干硬的黏重土壤。
（3）普通土钻。
普通土钻使用起来比较方便，一般只适用于采集湿润土壤，不适用于干土，也不适用于砂土采集。另外，普通土钻的缺点是容易使土壤混杂。
用普通土钻采取的土样，分析结果往往比其他工具采取的土样要低，特别是有机质、有效养分等的分析结果较为明显。这是因为用普通土钻取样，容易损失一部分表层土样。由于表层土较干，容易掉落，而表层土的有机养分、有机质的含量又较高。
不同取土工具带来的差异主要是由上下土体不一致造成的。这也说明采样时应注意采土深度，上下土体应保持一致。
土样制备过程中的要求：
（1）土样处理过程中，理论上不能发生任何物理变化和化学变化，以免造成分析误差。
（2）土样要均一化，使测定结果能代表整个土壤和田间状态。
（3）土样制备过程包括：风干—分选—去杂—磨碎—过筛—混匀—装样—保存—登记。
风干——将取回的土样放在通风、干燥和无阳光直射的地方，或摊放在油布、牛皮纸、塑料布上，尽可能铺平并把大土块捏碎，以便快速风干。
分选——若取的土样太多，可在土样匀摊开后，用“四分法”去掉一部分（见图 1－4），留下 300 g～500 g供分析用。
图 1－4 土样分取“四分法“示意图
去杂、磨碎和过筛——将风干后的土样先用台秤称出总质量，然后将土样倒在橡皮垫上，碾碎土块，并用镊子尽可能挑出样品中的石砾、新生体、侵入体、植物根等杂质，分别放入表面皿或其他容器中；将土样铺平，用木棒轻轻碾压，将碾碎的土壤用带有盖和底盘的 1 mm筛孔全部过筛（过筛时要盖好盖，防止细土飞扬）。不能过筛的部分，去杂、铺开、再次碾压过筛，直至所有的土壤全部过筛，只剩下石砾和新鲜有机物质为止。一般化学分析常用通过 1mm的筛孔的样品（样品通过多大筛孔应依不同分析要求而定）。但必须指出，进行土壤pH值、交换性能、速效养分等测定时，样品不能研磨得太细，太细容易破坏土壤矿物晶粒，使分析结果偏高。在进行土壤有机质，土壤全氮、全磷、全钾养分分析时需选取通过 0. 25 mm孔径的土样。
同时要注意，土壤研细主要使团粒或结构颗粒破碎，这些结构颗粒是由土壤黏土矿物或腐殖质胶结起来的，而不能破坏单个的矿物晶粒。因此，研碎土样时，只能用木棍滚压，不能用榔头捶打。因为晶粒破坏后，暴露出新的表面，会增加有效养分的溶解。将小于 1mm的土样和挑选出的石砾、新生体分别称重，记载样品处理结果填入表 1－1。
表 1－1 土壤组成成分统计表
混匀、装样——将筛过的土壤全部倒在干净的纸上，充分混匀后装入 500 ～1 000 mL磨口瓶中保存。每个样品瓶上应贴两个标签，大标签贴在瓶盖上。书写标签用HB铅笔或黑墨水自来水笔，并在外面涂上一薄层石蜡，以供长期保存。
保存、登记——大量样品必须编号，建立样品总账，放在干燥的地方，按一定顺序排列保存。样品登记记录在总账时，应详细记载剖面号数、采样详细地点、采样人、处理日期以及石砾、新生体含量等，以便随时查询。
1．在采集土样过程中，为什么要强调土样的代表性、典型性，这与室内分析数据可靠性有何关系？
2．土壤样品制备包括哪些过程，你认为哪一个过程最重要？