土壤测试化验技术2

（四）土壤有效养分测试的校验分级 土壤测试的相关研究决定了适用于某种类型土壤的有效养分提取剂，用这种提取剂提取出来的土壤有效养分测试值与农作物对该种养分的吸收量或相对吸收量之间有很好的相关性，或者反过来说它们两者之间不存在良好的相关性时，这种提取剂就不能适用于这类土壤。由于这仅是一种相关性的研究，不能指出测试的土壤有效养分含量水平对农作物来说是足够还是缺乏。后者要通过土壤有效养分测试的校验研究来完成.
检验研究的目的是按照农作物在田间的实际产量反应，把土壤有效养分的提取测定值划分为“高”、“中”、“低”等丰缺指标等级。这一工作的必需性也是与土壤有效养分含量的相对性概念有关的。对于同一种土壤，用不同的提取剂进行提取测定时（假定这几种提取剂都是适用的），它们所提取出来的土壤有效养分含量很可能是不同的，有的提取剂测试值高一些，有的测试值低一些，这种差别当然不能反映这种土壤有效养分含量的高低，而只能认为它们是属于同一含量水平而没有差别的。与之相似，同一种土壤的有效养分测试值如果用不同的作物作为参比标准，则由于作物的生理特性，它们对同一种土壤养分的吸收能力不同时，同一测试养分含量水平对一种作物可能已足够，而对另一种作物可能还不足。上述情况可以用表 10-10 的例子来说明。

表 10-10 京郊潮土土壤有效磷测试与丰缺程度

土样号	测试值（ P 2 O 5 毫克 / 千克）		丰缺程度
	Olsen 法	Bray I 法	小麦	番茄
1 2 3 4 5	55 33 25 15 5	97 48 46 30 12	极高 高 中 低 极低	中 中 低 极低 —

　　对于北京郊区潮土类土壤的有效磷提取， Bray I 法不如 Olsen 法，这里仅作为例子来应用。由于 Bray I 法提取的土壤有效磷量高于 Olsen 法，在这两种方法之间比较时，没有理由认为 1 号土壤样本的 97 毫克 / 千克 P 2 O 5 高于 55 毫克 / 千克 P 2 O 5 ，它们之间的差别从土壤测试来看是没有意义的。同样， 1 号土样有效磷含量水平对小麦来说已是极高而不需施肥了，但对于番茄来说却还是中等的含量水平，施肥还是必要的。所以，任何一个土壤有效养分的提取测试值，如果不通过校验研究进行分级，对于指导施肥来说是没有用处的。
　　所谓土壤有效养分的丰缺是指土壤对某种作物在一定产量水平时的养分需要量的满足程度。一般将土壤有效养分的丰缺程度划分为“低”、“中”、“高”三级，或“极低”、“低”、“中”、“高”、“极高”五级。划分的依据是作物的相对产量。当作物的相对产量在 75% 以下时，土壤中有效养分含量水平属于“低”；作物相对产量在 75% － 95% 之间时，土壤有效养分水平属于“中”；相对产量大于 95% 之间时，土壤有效养分水平即属于高的等级。以五级划分时，作物相对产量＜ 55% 为极低， 55%-75% 之间为低， 75%-95% 之间为中， 95%-100% 之间为高，＞ 100% 为极高。
　　土壤有效养分含量的相关研究一般用盆栽试验方法进行，而土壤有效养分测试的校验研究则必须在田间进行。在同一土壤类型范围内选择 20 个以上试验点，试验点之间的土壤肥力应有足够大的差别。试验设无氮、无磷、无钾及全肥区四种处理（其他养分都应保持在足够水平）， 3-4 次重复。以缺素区作物产量与全肥区产量之比为相对产量，其计算公式为：

相对产量=无氮（或无磷、无钾）区作物产量/全肥区作物产量 × 100

　　以相对产量为纵半标，以有效养分提取测试值为横坐绘制曲线，曲线的数学模式一般用 Y=a+blgX ，比较符合密氏产量曲线原理。李承绪等（ 1985 ）在河北省黑龙港流域的盐化潮土地区进行了土壤有效磷（土壤 Olsen 法）测试的校验研究，作物为冬小麦，获得的校验曲线如图 10-7 ，根据校验曲线即可对该地区的土壤有效磷含量水平划分低、中、高的等级。
　　由于土壤有效养分的丰缺与作物的养分需要有关，因此不同作物对养分的需要量不同时，土壤有效养分的分级也应该是不同的。一套土壤有效养分的分级指标只针对一种指定的作物，其他作物的指标应另行试验研究才得以确定。在校验研究中供试作物是“目标”，而在相关研究中供试作物是“手段”。
　　用缺素处理与全肥处理之比的相对产量作为土壤有效养分校验分级依据的试验方法，优点是设计简而易行，易于得出校验结果；缺点是全肥处理不一定是应得的最高产量。有鉴于此，吕殿青（ 1987 ）提出用 3-5 个施肥量的多元肥料效应试验来代替三要素试验，通过肥料效应议程的建立，可以算出缺素处理产量和理论最高产量，用这些计算数据进行相对产量与土壤有效养分测试值的校验分级。根据这种试验数据可以得出较为理想的最高产量，但是必须注意试验中肥料用量的选择，防止过大地外推最高产量值。
　　另外一种校验研究方法是临界值法。在有效养分含量方法筛选之后，通过多点田间试验获得作物相对产量与测试值之间的点阵分布图，在点阵分布图中间划一个十字，把几乎所有的点子均划入左下与右上两个象限之中。此时，纵线与横坐标的交点即为临界值。
　　图 10-8 即是红壤旱耕地土壤有效磷与玉米籽粒相对产量反应间临界值测定的一个例子。
　　陆允甫等（ 1987 ）根据图 10-8 得出 Bray 1 法提取土壤撮有效磷对红壤旱耕地玉米来说，其临界值为 8 毫克 / 千克（ P ）。土壤测试时，低于此值的土壤都必须施用磷肥。
　　余存祖等人（ 1984 ）进行了黄土区土壤有效锰含量与小麦增产率之间的校验研究。该地区土壤耕层有效锰含量在 1.4-32 毫克 / 千克之间（ DTPA 提取），平均 7.6 毫克 / 千克± 0.5 毫克 / 千克，若按 Lindsay 提出的土壤有效锰临界值 1 毫克 / 千克为标准，则黄土区土壤基本上都不缺锰。但是，实际上该地区不少地块施锰有良好的增产效果。校验研究的的把土壤有效锰的临界值定为 7 毫克 / 千克是较为合理的，对于每公顷产量低于 2250 千克的肥力水平低的土壤可定为 5 毫克 / 千克。这也证明各地区按当地的土壤、气候、作物等条件进行校验研究的必要性。
　　根据对黄土区 7 省（自治区）土壤微量元素含量状况的调查和研究，余存祖等人（ 1984 ）提出适用于该地区土壤几种微量元素含量的分级指标如表 10-11 。其中，土壤有效锌、锰、铜、铁的测试是用 DTPA 提取，原子吸收火焰光度法，土壤水溶性硼用沸水提取，姜黄素法比色，土壤有效钼用草酸 - 草酸铵溶液提取，示波极谱法。
　　表 10-11 黄土区土壤微量元素含量分级指标（毫克 / 千克）

元素	极缺	缺	不足	适量	丰富	临界值
锌 锰 铜 钼 铁 硼	＜ 0.3 ＜ 3 ＜ 0.2 ＜ 0.05 ＜ 2.5 ＜ 0.2	0.3-0.5 3-7 0.2-0.5 0.05-0.10 2.5 0.2-0.5	0.5-1.0 7-9 0.5-1.0 0.10-0.15 4.5 0.5	1-2 9-15 1-2 0.15-.20 4.5-10 1	＞ 2 ＞ 1.5 ＞ 2 ＞ 0.2 ＞ 10 ＞ 1	0.5 7 0.5 0.1 4.5 0.5

　　在中国南方酸性土壤上进行的微量元素临界值研究证明“以柑橘为供试作物时，土壤 DTPA 提取锌的临界值为 0.46 毫克 / 千克、铜为 0.2 毫克 / 千克，锰为 1 毫克 / 千克，铁为 4.6 毫克 / 千克（潘安堡， 1987 ）”
根据“六五”期间全国协作研究的结果，中国主要农田土壤类型的土壤有效养分丰缺分级指标列于表 10-12 、表 10-13 、表 10-14 。
表 10-12 不同土壤类型土壤解氮分级指标（氮，毫克 / 千克）
（碱解氮用 1.6 个摩 / 升 NaOH 碱解扩散法测定）

土壤类型	低 （＜ 75% ）	中 （ 75%-95% ）	高 （＜ 95% ）	备
黑土 草甸土 潮土（北京） 盐化潮土 灰漠土 灌淤土 黄绵土 紫色土 棕壤 褐土 潮土（山东） 红壤（广西） 红壤水稻土 ( 福建 ) 红壤水稻土 ( 广西 ) 青紫泥水稻土 ( 上海 ) 草甸水稻土（吉林） 成都平原水稻土 杭嘉湖水稻土 湖南中酸性水稻土	＜ 120 ＜ 130 ＜ 80 ＜ 30 ＜ 70 ＜ 90 ＜ 60 ＜ 170 ＜ 55 ＜ 55 ＜ 70 ＜ 170 ＜ 150 ＜ 160 ＜ 200 ＜ 70 ＜ 90 ＜ 175 ＜ 100 ＜ 120	120-250 130-240 80-130 30-50 70-100 90-120 60-80 170-260 55-90 55-100 70-90 170-380 150-260 160-200 200-400 70-220 90-250 175-280 100-190 120-210	＞ 250 ＞ 240 ＞ 130 ＞ 50 ＞ 100 ＞ 120 ＞ 80 ＞ 260 ＞ 90 ＞ 100 ＞ 90 ＞ 380 ＞ 260 ＞ 200 ＞ 400 ＞ 220 ＞ 250 ＞ 280 ＞ 190 ＞ 210	小麦 玉米 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 玉米 玉米 水稻 水稻 小麦 水稻 水稻 水稻 ( 淹育法 ) 早稻 晚稻

表 10-13 不同土壤类型土壤有效磷分级指标 ( 磷，毫克 / 千克 )

土壤类型	低 （＜ 75% ）	中 （ 75%-95% ）	高 （＜ 95% ）	备
黑土 草甸土 潮土（北京） 盐化潮土 灰漠土 灌淤土 黄绵土 紫色土 棕壤 褐土 潮土（山东） 红壤（浙江） 红壤（广西） 红壤水稻土 ( 福建 ) 红壤水稻土 ( 广西 ) 青紫泥水稻土 ( 上海 ) 草甸水稻土（吉林） 成都平原水稻土 杭嘉湖水稻土 湖南中酸性水稻土	＜ 4 ＜ 2 ＜ 2 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 4 ＜ 10 ＜ 2 ＜ 6 ＜ 8 ＜ 4 ＜ 6 ＜ 2 ＜ 4 ＜ 5.5 ＜ 2 ＜ 2 ＜ 3 ＜ 1	4-10 2-25 2-12 4-9 4-8 4-9 4-7 4-10 10-25 2-9 6-19 8-20 4-10 6-17 2-10 4-16 5 ． 5-17 2-8 2-11 3-10 1-14	＞ 10 ＞ 25 ＞ 12 ＞ 9 ＞ 8 ＞ 9 ＞ 7 ＞ 10 ＞ 25 ＞ 9 ＞ 19 ＞ 20 ＞ 10 ＞ 17 ＞ 10 ＞ 16 ＞ 17 ＞ 8 ＞ 11 ＞ 10 ＞ 14	小麦 玉米 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 小麦 玉米 玉米 Bray-1 玉米 水稻 水稻 小麦 水稻 水稻 水稻 早稻 晚稻

注：土壤有效磷用 0.5 摩 / 升 NaHCO 3 提取（ Olsen 法）
表 10-14 不同土壤类型土壤有效钾分级指标 (K ，毫克 / 千克 )

土壤类型	低 （＜ 75% ）	中 （ 75%-95% ）	高 （＜ 95% ＝	备
黑土 草甸土 潮土（北京） 棕壤 褐土 潮土（山东） 黄绵土 紫褐土 红壤（浙江） 红壤（广西） 红壤水稻土（福建） 红壤水稻土（广西） 土青紫泥水稻土（上海） 草甸水稻土（吉林） 成都平原水稻土 杭嘉湖水稻土 湖南中酸性水稻土	＜ 70 ＜ 95 ＜ 60 ＜ 50 ＜ 30 ＜ 40 ＜ 80 ＜ 135 ＜ 80 ＜ 60 ＜ 60 ＜ 20 ＜ 60 ＜ 50	70-150 95-180 60-180 50-85 30-85 40-115 110 65 80-180 135-280 80-180 60-150 100 60-150 35 20-150 60-105 50-80	＞ 150 ＞ 180 ＞ 180 ＞ 85 ＞ 85 ＞ 115 ＞ 180 ＞ 280 ＞ 140 ＞ 150 ＞ 170 ＞ 150 ＞ 105 ＞ 80	小麦 玉米小麦 小麦 小麦 小麦 玉米 小麦 小麦 玉米 玉米 水稻 水稻 小麦 水稻 水稻 水稻 早稻 晚稻

注：土壤有效钾用 1Mol 中性 NH 4 OHC 提取。
（五）田间校验试验中几项参数的计算
　　土壤有效养分的田间校验试验不仅用于有效养分测试值的分级，而且可能通过试验获得一系列推荐施肥参数。
1 、试验设计 最简单，而又比较实用的设计是氮磷钾三要素肥力测定试验，即在本地区主要农田范围内选择土壤肥力不同的试验点（至少 20 个），在这些点上布置如下的：
氮磷钾三要素肥力测定试验：
处理 1 空白区（不施肥）
处理 2 无氮区（不施氮，其他肥料施足）
处理 3 无磷区（不施磷，其他肥料施足）
处理 4 无钾区（不施钾，其他肥料施足）
处理 5 全肥区（氮磷钾肥料均施足）
　　试验区不施有机肥料，以免干扰化肥的效应，化肥用量应力争全肥区能获得高产。在试验点足够多时可不设重复，其他要求与常规试验相同。
　　前作收获后或施肥前取基础土样。基础土样的分析化验除常规项目外，应测定所选用土的土壤有效氮、磷、钾含量。
　　试验结束时，按小区测定产量，考种并取植株样本，折算成公顷产量和公顷生物量（总千量）。全肥区和空白区植株样本分析植株测全氮磷钾量，无氮区植株测全氮含量，无磷区植株测全磷含量，无钾区植株测全氮含量。植株分析测定的氮 % 、磷 % 、钾 % 含量×每公顷总千重，即为每公顷植株氮磷钾吸收量。
2 、校验分级的划定 为了对本地区土壤有效养分含量进行高中低的划分，首先计算相对产量（ % ）。把 20 个试验点的基础土样土壤有效氮（或磷、钾）测试值与无氮（或磷、钾）处理相对产量在方格纸上作图，纵坐标为相对产量（ % ），横坐标为土测值（毫克 / 千克）。根据图上散点分布趋势，用对数或其他曲线议程进行拟合，并按议程计算数值在图上作出曲线。有经验的工作人员也可根据曲线走向，直接在图上随手画出曲线。从图上相对产量 100% 、 95% 、 75% 、 55% 处平行于横坐标用尺画线与校验曲线相交，从相交点垂直于横座标，用尺划线与横坐标上土测值相交。以＜ 55% 相对产量为“极低”的土壤有效养分含量值，同量，相对产量 55%-75% 为“低”， 75%-95% 为“中”， 95%-100% 为“高，” ＞ 100% 相对产量为“极高”，它们所对应的土测值即为该级肥的土壤有效养分含量。表 10-15 是京郊大白菜土壤肥力的分级。
表 10-15 京郊大白菜土壤有效养分含量分级（毫克 / 千克）

肥力等级	碱解氮（ N ）	有效磷（ P 2 O 3 ）	有效钾（ K 2 O ）
极低 低 中 高 极高	＜ 75 75-100 101-145 146-170 ＞ 170	＜ 10 10-45 46-95 96-125 ＜ 125	＜ 80 80-140 141-200 201-240 ＞ 240

有效磷用 Olsen 法，有效钾用醋酸铵法。
3 、百千克作物产量的养分吸收量
全肥区植株吸氮量（千克 / 公顷） = 全肥区植株含氮量（ % ）×全肥区植株总干重（千克 / 公顷）
全肥区植株吸磷量（千克 / 公顷） = 全肥区植株含磷量（ % ）×全肥区植株总干重（千克 / 公顷）
全肥区植株吸钾量（千克 / 公顷） = 全肥区植株含钾量（ % ）×全肥区植株总干重（千克 / 公顶）
百千克作物产量的吸氮量（千克） = 全肥区植株吸氮量（千克 / 公顷）÷全肥区作物产量（千克 / 公顷）× 100
百千克作物产量的吸磷量（千克） = 全肥区植株吸磷量（千克 / 公顷）÷全肥区作物产量（千克 / 公顷）× 100
百千克作物产量的吸钾量（千克） = 全肥区植株吸钾量（千克 / 公顷）÷全肥区作物产量（千克 / 公顷）× 100
　　根据 20 个试验点全肥区作物的不同产量即可获得不同产量水平的百千克作物产量氮磷钾养分吸收量。农作物形成一定产量时，从土壤吸收的氮磷钾等各种养分的数量决定于作物的遗传特性，了受到各种环境因素的影响。
　　刘伟等人（ 1985 ）在吉林省进行的研究表明，在一定的品种和栽培条件范围内，百千克产量的养分吸收量的变幅不大，接近一个常数。他们在水稻上所获得的资料列于表 10-16 、表 10-17 、表 10-18 表 10-16 水稻不同品种百千克产量养分吸收量（千克）

养分	长白 6 号	松前	吉醒 60	旭	早锦	京引 127
氮 磷 钾	1.8 1.0 2.3	1.7 0.9 2.0	1.7 0.9 2.3	1.8 1.1 2.6	1.8 1.1 2.3	1.8 1.0 2.2

表 10-17 不同肥力土壤上水稻百千克产量养分（千克）

养分	低	中	高
氮 磷 钾	1.6 1.0 2.3	1.8 1.0 2.3	1.9 1.0 2.5

表 10-18 不同年份水稻百千克产量养分吸收量（千克）

养分	京引 217		松前
	1983	1984	1983	1984
氮 磷	1.96 1.00	2.00 0.94	1.89 0.94	1.69 0.86

　　但是严格来说，百千克产量的养分吸收量不是常数，特别在产量提高时其百千克产量的养分吸收量有所提高。例如：浙江省水稻百千克吸氮量，在公顷产 4500 千克时为 1 .6 千克，公顷产 7500 千克以上时则为 2.1 千克（周鸣铮， 1987 ）。
　　黄德明等（ 1985 ）测定了北京郊区不同产量水平小麦的氮磷钾养分吸收量， 86 个小麦样本的分组平均值列于表 10-19 。

产量水平	氮	磷	钾
150-200 200-250 250-300 300-350 350-400	2.95 2.99 3.19 3.52 3.98	0.90 0.89 0.93 1.00 1.10	3.58 3.56 3.73 4.05 4.51

4 、土壤养分供应量
土壤氮供应量（千克 / 公顷× 1/15 ） = 土壤有效氮测试值× 0.15 ×土壤有效氮利用系数
土壤磷供应量（千克 / 公顷× 1/15 ） = 土壤有效磷测试值× 0.15 ×土壤有效磷利用系数
土壤钾供应量（千克 / 公顷× 1/15 ） = 土壤有效钾测试值× 0.15 ×土壤有效钾利用系数
　　迄今为止的各种土壤测试方法都还很难测出土壤对一季作物所能供应养分的绝对数量，土壤有效养分测试值只是表示土壤供肥能力的一个相对值。需肥量计算所用的土壤养分供应量参数不能直接应用土壤养分测试值，而必须通过田间试验进行校验，从与农作物产量及吸肥量的关系中求得土壤有效养分利用系数，才能使土壤测试值获得定量的意义。
　　必须指出，这个利用系数也是变量，它随着土壤有效养分测试值的变化而改变。土壤有效养分测试值高时，利用系数较小，有效养分测试值低时，利用系数较大，有时甚至会超过 100% 。黄德明等（ 1985 ）在北京地区土壤上进行的试验表明，土壤有效养分利用系数与土壤有效养分测试值之间有一定的相关性，利用这种相关性可以算得不同土壤有效养分测试值时的利用系数。图 10-9 、 10=10 、 10 、 11 是北京地区土壤碱解氮、有效磷、有效钾利用系数与各自的土测值之间的相关性及其函数议程。
　　土壤养分利用系数随土测值变动而有很大的变化。以碱解氮为例，当土壤碱解氮测试值从 40 毫克 / 千克提高到 140 毫克 / 千克时，利用系数从 100% 降至 20% ，不仅变幅大，而且呈曲线下降。所以，土壤有效养分利用系数用平均值是不可靠的，当然在土壤肥力相对均匀，土测值变化不大的地方，用一个平均的利用系数也是可以的。
　　在农田土壤有效养分供应量和利用系数的计算中，经常用 0.15 这个转换系数。土壤有效养分测试值的单位均是毫克 / 千克，即每千克土中有几个毫克的养分，而土壤养分供应量应以千克 / 公顷× 15 -1 为单位，两者之间用× 0.15 来换算。 ]
每 1/15 公顷土地的面积为 666.7 平方米，土壤取样深度为 20 厘米，则每 666.7 平方米土地的体积为：
666.7 × 0.2=133.34 平方米
　　单位体积土壤的重量称为容重，以克 / 厘米 3 表示，等于千千克 / 米 3 。若以土壤容量为 1.12 克 / 厘米 3 ，计算每 666.7 平方米地 0-20 厘米土层的重量即为：
133.34 米 3 × 1.12 千千克 / 米 3 =149340.8 千克
　　土壤有效养分测试值以毫克 / 千克来表示，换算成千克 / 千克时，则为千克 1/1000000 千克
　　设土测值为 1 毫克 / 千克，换算成每 666.7 平方米地的养分含量时，即为： 1/1000000 × 149340.8=0.1493 ≈ 0.15
　　转换系数 0.15 是一个约定俗成数，大家都通用。实际上，它将依取样土层深度而变，也依土壤容重而变。如果取样深度改为 15 厘米，则此系数将变成 0.112 ，如果土壤容量是 1.4 克 / 厘米 3 ，这种土壤容重在华北平原常见，则转换系数将变成 0.187 。转换系数值不同，计算出来的土壤有效养分含量也会有变化。如土测有效磷含量为 10 毫克 / 千克，换算成每公顷地含量为：
15 × 10 × 0.15=22.5 千克 / 公顷
15 × 10 × 0.187=28.1 千克 / 公顷

　　表 10-20 取样深度、土壤容重与转换系数

取样深度 （厘米）	容 重
	.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6
10 15 20 25 30 40	0.07 0.11 0.15 0.18 0.22 0.29	0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.32	0.09 0.13 0.17 0.22 0.26 0.35	0.09 0.14 0.19 0.23 0.28 0.37	0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40	0.11 0.16 0.21 0.27 0.32 0.42

两者相差达 24.7% ，所以各地在具体应用上列计算公式时，应加以考虑。为了使用方便，表 10-20 列出不同取样深度和不同土壤容重时的转换系数。