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關鍵詞：檢測；土壤；種苗場

中圖分類號：S151.9文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）02020302

1引言

烏魯木齊市種苗場于1960年建場，占地面積3434畝，年均育苗量可達50萬株，年均出圃綠化苗木30萬株，為烏魯木齊及全疆各城市綠化美化做出了積極的貢獻。長期以來，種苗場的苗木生產(chǎn)均采用城市生活污水澆灌，從不施肥。此次檢測的目的是為了了解土壤的養(yǎng)分含量和重金屬污染情況。

2土壤采樣

2.1林地土壤采樣

種苗場共36個條田，每個條田長300m，寬200m，大約100畝。每個條田用蛇形取樣法隨機選取樣點20個，在確定的采樣點上，先用小土鏟去掉表層3cm左右的土壤，然后傾斜向下取一片片的土壤，取土深度為30cm，將各采樣點土壤集中在一起混合均勻。36個條田土壤采集完成后混合樣品。

2.2菜地土壤采樣

2009年種苗場將405條田中的10畝地作為職工蔬菜種植基地，采用井水澆灌，每年施有機肥一次。菜地也采用蛇形取樣法，選取樣點10個，取土深度為30cm，混合樣品。

2.3灌溉支渠采樣

種苗場的污水灌溉模式分為干渠、支渠、斗渠。干渠、支渠采用混凝土預制板防滲，斗渠渠底采集土壤。種苗場36條斗渠每條選取樣點3個，樣點間距離60m，取土深度30cm，混合樣品。該樣品因常年受水沖蝕，呈沙粒狀。

3土壤測定

3.1土樣的制備

將全部樣品倒在塑料薄膜上或瓷盤內(nèi)進行風干，當達半干狀態(tài)時把土塊壓碎，除去石塊、殘根等雜物后鋪成薄層，經(jīng)常翻動，在陰涼處使其慢慢風干。

取風干樣品100～200g，放在木板上用圓木棍輾碎，經(jīng)反復處理使土樣全部通過2mm孔徑的篩子，將土樣混均儲于廣口瓶內(nèi)。全氮項目，取一部分已過2mm篩的土，用瑪瑙或有機玻璃研缽繼續(xù)研細，使其全部通過60號篩（0.25mm）。用原子吸收光度法測Cd、Cu等重金屬時，土樣必須全部通過100號篩（尼龍篩）。研磨過篩后的樣品混勻、裝瓶、貼標簽、編號、儲存。

3.2土壤測定方法

種苗場土壤采用的測定方法見表1。

參考文獻：

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[2]肖智，劉志偉，畢華.土壤重金屬污染研究述評[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38（33）：18812～18815.

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關鍵詞：土壤；樣品采集；樣品處理；檢測方法

中圖分類號 S151.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）12-0072-02

Collection and Detection Methods of Soil Samples

Liu Yang

（Central Station of Environment Monitoring，Xinjiang Production and Construction Corps，Urumqi 830011，China）

Abstract：Soil composition is very complex，its formation and evolution influenced by parent material，climate，biology，topography，time and other factors. It is necessary to measure the soil index，because human health and social development has been hindered by large area of soil pollution with the rapid development of social economy. Sampling and testing of different pollution in soil need different methods. In order to provide alternative methods for determination of samples under different experimental conditions，the paper introduced the process of soil sample collection and the way of soil treatment，focusing on the determination of organic matter，heavy metals and pesticides in soil ，and the advantages and disadvantages of each method were compared and analyzed in the paper.

Key words：Soil；Sample collection；Sample processing；Detection method

隨著城市化、工業(yè)化的快速發(fā)展，一方面建設用地面積的需求越來越大，另一方面土壤污染也越來越嚴重[1]。土壤是所有生物賴以生存的基礎資源，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本，土壤一旦污染，直接導致農(nóng)作物的減產(chǎn)，食物鏈中的動植物受到影響，尤其是人類的生命健康受到威脅[2]?；谏鲜銮闆r所以需要環(huán)境監(jiān)測部門對土樣進行采集并進行檢測。

養(yǎng)分、水分、空氣、不同分解程度的有機質(zhì)和不同大小的礦物顆粒等物質(zhì)構(gòu)成了一個復雜多相的物質(zhì)系統(tǒng)-土壤，其組成物質(zhì)相互作用、相互影響。分析土壤樣品對土壤的理化性質(zhì)、肥力都有著重大意義，為了更好地分析土壤成分基本質(zhì)量和性質(zhì)，土壤樣品的采集和檢測工作尤為重要。

1 土壤樣品的采集與處理

1.1 土壤樣品的采集 土壤樣品的采集是土壤研究分析的關鍵，采集具有代表性的樣品，是反映客觀條件、測土配方施肥的先決條件。因研究目的不同樣品的采集方式也不同，研究測定內(nèi)容包括大量和微量養(yǎng)分狀況、有機質(zhì)、pH以及一些土壤物理性質(zhì)等。土樣采集包括采樣前的準備工作、現(xiàn)場勘查點位選取工作、樣品采集工作及樣品的運送、制備與保存工作。

1.1.1 采樣前準備工作 因為土壤在時間和空間上存在差異，為保證代表性土樣的采取，應該制定一個可行的計劃。第一組成一支采樣專業(yè)隊伍，將采樣過程中的具體任務進行人頭上的分配，責任到人，保證采樣過程的質(zhì)量控制；第二經(jīng)過采樣前的調(diào)研工作后，確定好所需采集土樣的總數(shù)，把采樣點的方案細化，點位的布控做到均勻分布避免出現(xiàn)點位過于集中情況；第三在采樣出發(fā)前，準備好所需的物資，然后組織采樣隊員對其進行培訓，使其熟悉相關的采樣程序，并掌握采樣技術(shù)。

1.1.2 現(xiàn)場勘查及點位選取工作 到達采樣區(qū)，根據(jù)采樣點的位置，將隊伍分成小組，每個小組負責自己的區(qū)域，選擇最優(yōu)的采樣路線，合理安排每天的采樣點數(shù)。如果點位不符合采樣要求需做調(diào)整，盡量在代表區(qū)域做微調(diào)，如果能夠微調(diào)盡量微調(diào)，不能微調(diào)則需要取消原涉點位，調(diào)整到農(nóng)產(chǎn)品地區(qū)并做上相應的記錄，換點過程中采樣點嚴禁避讓污染區(qū)

1.1.3 樣品采集工作 利用GPS確定布設點的具置，根據(jù)已經(jīng)確定的采樣方法，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，進行土樣的采取。將采集好的土樣放入取樣袋，并在袋上寫明樣品名稱、采樣時間、采樣地點、采樣深度、采樣方法及采樣員姓名，并用相機拍攝采樣區(qū)現(xiàn)狀。樣品采集結(jié)束后，應核對樣品名稱、采樣地點、采樣工具等資料，確認無誤可撤離采樣區(qū)。

1.1.4 樣品的運送、制備與保存工作 土樣應按相應的順序放置、封裝，運送到指定的地點。

1.2 土壤樣品的處理 土壤樣品的處理一般包括三步：干燥、研磨、篩分。

1.2.1 干燥 因采集后的土樣大多是含有水分的，所以需要將采回的土樣進行干燥處理，需注意避免暴曬以受到其他因素影響，可選擇室內(nèi)自然風干或者烘箱烘干。

1.2.2 研磨、篩分 晾曬后選取合適的機會對土樣進行研磨、篩分，剔除雜體及不符合的顆粒，該過程中注意樣品和序號一一對應。樣品制備完畢后，將其按編碼有序擺放，并建立電子檔案。

2 土壤樣品的檢測

2.1 有機質(zhì)的測定 土壤有機質(zhì)是指存在于土壤中所有含碳有機物，它包括各種動植物殘體、微生物及其會分解合成的各種有機物質(zhì)[3]，主要成分是C、H、O、N，作為土壤固相的重要組分，對土壤肥力水平高低、土壤的形成、土壤結(jié)構(gòu)及土壤養(yǎng)分都有重要影響。土壤有機質(zhì)的經(jīng)典測定方法有灼燒法、重量法、容量法、比色法。

2.1.1 灼燒法 通過在350～400℃進行灼燒土樣，通過灼燒前后質(zhì)量的差值，就是灼燒過程中溶解掉的有機質(zhì)。該方法最重要的是精確的稱量及溫度的掌控，精度較低，且此方法僅適用砂性土壤，對于其他細密型土壤測定分析并不可行。

2.1.2 重量法 包括干燒法和濕燒法兩種，干燒法是利用高溫電爐灼燒，濕燒法利用重鉻酸鉀氧化，以此釋放出土樣中的CO2，用蘇打石灰或氫氧化鋇溶液吸收稱重，再用標準酸進行滴定。重量法能夠使土壤樣品所含有的有機碳全部分解，可以獲得較高精度的分析結(jié)果，但是該法需要特殊的儀器，時間花費也比較多。

2.1.3 容量法 該方法是分析土壤樣品中的有機質(zhì)比較普遍的方法，利用重鉻酸鉀在過量的硫酸存在情況下，來氧化土樣中的有機碳，用標準硫酸亞鐵對剩余的氧化劑進行回滴，氧化劑的消耗量的多少就是有機質(zhì)的含量。容量法操作簡單、沒有局限性且分析結(jié)果精度高。

2.1.4 比色法 用葡萄糖溶液作為標準物質(zhì)，利用重鉻酸鉀溶液氧化土樣的有機碳，有機質(zhì)濃度與溶液顏色的變化成線性關系，最后用光度的比色確定有機質(zhì)量，該方法準確度不高。

2.2 重金屬的測定 重金屬元素包括汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）、砷（As）、銻（Sb）和鉍（Bi）這十種元素。土樣中重金屬的測定一般可以采用原子吸收分光光度法、全分解法等，但是對于Cr、Pb的測定并不理想，張飛提出利用硝酸+氫氟酸+高氯酸全分解法消除土壤的重金屬元素，分析結(jié)果表明該方法操作簡單、方便可靠，滿足實際土樣測定要求[4]。為了實現(xiàn)現(xiàn)場直接測定，還可以選取x-射線熒光法，該裝置靈敏度和精度都很高，但是價格也高，測定花費的成本自然高。

2.3 農(nóng)藥的測定 農(nóng)藥的品種不同對土壤造成的污染類型也不同，農(nóng)藥的品種包括有機氯農(nóng)藥、有機磷農(nóng)藥及有機氮農(nóng)藥等，現(xiàn)階段主要針對有機氯和有機磷測定較多。

有機氯是持久性有機物的主要成分，具有難降解、高毒性等特點[5]，通常采用氣相色譜法進行測定。首先利用丙酮和石油醚在索氏提取器中提取土樣中的六六六和DDT，然后提取液用蒸餾水洗凈，用電子捕獲檢測器氣相測譜儀進行檢測，外標法測定有機氯含量。該方法高分離性能，高檢測性能，分析時間相對較快，但不能定性分析所得結(jié)果。

有機磷是一種能夠?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)造成紊亂的神經(jīng)毒素，所以有機磷的測定非常重要。有機磷測定分析法也是氣相色譜法，能夠檢測出有機磷的含量已經(jīng)達到納克級水平。在進行有機磷測定過程氣相色譜法結(jié)合一般是專用檢測器火焰光度檢測器，當然電子捕獲檢測器也很好。

3 結(jié)語

土壤樣品的檢測能夠反映出環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢，而土壤樣品的采集和處理是最基本的工作且是最重要的環(huán)節(jié)之一。土壤樣品的各項物質(zhì)的測定方法有優(yōu)點也有缺點，需要根據(jù)具體情況進行合適的選擇，更好地定量定性分析土壤環(huán)境狀況，為改善土壤環(huán)境提供指標依據(jù)。土壤環(huán)境保障了，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與安全就保證了，人民群眾生命健康不擔心了，我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展就實現(xiàn)了。

參考文獻

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關鍵詞：近紅外光譜技術(shù) 土壤成分 檢測 發(fā)展動向

中圖分類號：O657 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-01

在農(nóng)業(yè)中，土壤成分的含量直接影響農(nóng)作物的生長和豐收。但是，由于土壤污染、農(nóng)藥化肥違規(guī)使用，其中營養(yǎng)元素（如氮、磷、鉀等）的流失或過剩已成為當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可忽視的問題。對土壤成分的檢測，便于農(nóng)民了解土地的肥力，進行科學施肥，適當增加或減少微量元素與有機肥用量，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和單位面積產(chǎn)量，改善土壤肥力，提高農(nóng)業(yè)資源的利用率和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準作業(yè)水平具有重要意義。

傳統(tǒng)的土壤成分含量的檢測主要在化學實驗室進行。這種方法不僅費時費力，需要專門的工作人員進行化驗，而且檢測速度慢、實時性差，無法適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準施肥快速檢測化的要求。而近紅外光光譜技術(shù)是一種無損、高效、快速、準確的檢測技術(shù)，已經(jīng)成功在多個領域獲得應用，包括農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、煙草等行業(yè)。在近紅外光譜區(qū)域，一般有機物的吸收主要是由含某些官能團如C-H、O-H、N-H等的伸縮、振動、彎曲等一起的倍頻和合頻吸收譜帶的吸收。通過樣品的光譜吸收特性和樣品的組成結(jié)構(gòu)之間的關系，測得有機物的組成成分。

1 土壤成分NIRS檢測的重點

1.1 建立樣品庫

采集一定量具有代表性的土壤樣品，風干、磨碎，制成需要分析檢測的樣品。首先采用常規(guī)化學分析方法測定樣品的有機質(zhì)、氮、磷、鉀等含量，為預測提供標準數(shù)據(jù)；然后根據(jù)化學檢驗結(jié)果，盡可能獲取大量可靠數(shù)據(jù)，豐富和補充建模樣品庫中的數(shù)量，建立土壤成分NIRS預測的建模樣品庫。

1.2 建立NIRS數(shù)據(jù)庫

在同一實驗條件下測定土壤成分樣品庫中樣品的近紅外光譜，建立土壤成分含量預測的近紅外光譜庫。不同的近紅外光譜檢測儀器的精度不同，其光譜也有所差別。

1.3 建立數(shù)學模型

近紅外光譜分析技術(shù)是一種間接的分析技術(shù)，要想實現(xiàn)對未知樣品的定性或定量分析，首先要對樣品通過標定的方法建立校正模型。利用主成分分析的方法得到主要成分，利用聚類分析的方法得到光譜的類型，在模型建立過程中，通過主成分和光譜類型之間的關系，建立起光譜數(shù)據(jù)與化學值的相關關系，利用多元回歸的方法，建立基于近紅外光譜的有機質(zhì)測量模型。

1.4 光譜預處理技術(shù)

為了建立穩(wěn)定定標模型，得到可靠、準確的特征波長，去除掉有各種干擾噪聲。如散射干擾、儀器噪聲等、其他組分吸收對待測組分吸收造成的干擾等，這些干擾噪聲的存在必然會影響光譜數(shù)據(jù)的分析及定標模型的分析精度和穩(wěn)定性，以便降噪、減少各種干擾。因此，對采集的土壤樣品進行多元散射校正有利于光譜預處理和定標模型的建立。

2 土壤成分NIRS檢測的難點

2.1 樣品庫的準確性

在近紅外光譜分析中，由于光譜數(shù)據(jù)中的異常光譜嚴重影響定標模型的質(zhì)量。因此還需要剔除異常樣品，保證定標模型的穩(wěn)定性。樣品的基體（如含水量）的影響，雖然經(jīng)過處理后，基體情況基本一致，但不能排除個別樣品基體不同的情況；樣品顆粒大小及均勻度對光的漫反射強度的影響；由于裝樣時樣品量的多少，裝樣的厚度，樣品表面的平整性及密實程度都對入射光在樣品表面有一定的影響，進而影響所測得的光譜。

2.2 溫度的影響

溫度的穩(wěn)定性是保證測量系統(tǒng)分析精度及重復性的重要環(huán)節(jié)。因此要采用信噪比與溫度成反比的探測器，并對其進行致冷控溫。近紅外分析法對儀器和樣品的溫度十分敏感，溫度變化在10～20 ℃就可以使得吸光度發(fā)生變化，而且溫度影響不呈規(guī)律性。所以分析測試前要求室溫相對穩(wěn)定，儀器要預熱一段時間，樣品也須置于儀器同一環(huán)境下放置一段時間，以達到與室溫、儀器相接近的溫度。

2.3 儀器的分辨率

近紅外光譜儀的工作狀態(tài)和掃描時各種參數(shù)的設置，特別是儀器的分辨率會嚴重影響近紅外光譜的質(zhì)量，對測量過程和分析結(jié)果產(chǎn)生很大影響。分辨率越高，近紅外光譜就越粗糙，光譜所含噪聲越多，吸光度也越大。

要減少預測引起的誤差，除了要避免以上幾種情況外，還必須保證定標樣品能充分代表所分析對象的總體，其收集范圍應包括將來測定未知樣品可能出現(xiàn)的待測成份含量水平和不同產(chǎn)地的情況，使各不同水平的定標樣品數(shù)目盡可能均勻分布。

3 結(jié)語

從近年近紅外光譜技術(shù)在土壤領域應用研究的進展看，它既可以分析農(nóng)業(yè)及土壤方面的有機成分樣品，還可以分析土壤礦質(zhì)成分，預測土壤質(zhì)地、土壤酸堿度等。因此近紅外光譜技術(shù)作為土壤測試技術(shù)具有巨大潛力。其關鍵問題在于定標樣品集的選擇、光譜處理、定標模型的建立與所測成分標準方法關聯(lián)度的好與壞。在配以判別軟件和分類軟件的前提下，還可以進行土壤類型的

分類。

近紅外光譜技術(shù)是一種快速方便的無損檢測技術(shù)，通過近紅外光譜技術(shù)對土壤成分檢測的研究開發(fā)具有較高的可行性。通過這項技術(shù)，能夠及時了解土壤成分含量在不同地段的分布，間接了解農(nóng)作物生長狀況，指導農(nóng)民合理使用化肥，提高土地利用率。

當前，NIRS在土壤成分檢測方面的儀器設備還處于開發(fā)階段，便攜式的、可在田間應用的還不多，相應的軟件還不成熟，需要解決的難點還很多，距離推廣還有很多的路要走?？傊?，近紅外光譜技術(shù)在土壤學研究、土壤測試、精準農(nóng)業(yè)及數(shù)字土壤等方面具有極大的發(fā)展前景，今后應該加強這一領域的研究。

參考文獻

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關鍵詞：土壤中；重金屬檢測；樣品前處理技術(shù)

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.081

在樣品化學分析技術(shù)中，導致分析產(chǎn)生最大誤差的是樣品前處理，因為儀器本身產(chǎn)品誤差的可能性相對較小。不同前處理技術(shù)在對同一樣品進行操作時，所獲取的最終結(jié)果也會有一定區(qū)別。所以，在樣品前處理技術(shù)中提出一個更加快速、簡單的操作方法是當務之急。

1 濕法消解

濕法消解是將氧化性強酸加入到樣品中，通過對有機物的加熱破壞，達到待測無機成分的釋放，最終形成穩(wěn)定的無機化合物用于實際分析。濕法消解是目前較為簡單的一種操作技術(shù)，故被廣泛用于土壤中重金屬檢測樣品前處理。

1.1 濕法消解的試劑選擇

在實際操作中，濕法消解主要使用幾種試劑，第一是鹽酸；第二是硝酸；第三是高氯酸；第四是氫氟酸。首先，鹽酸是一種效果較強的試劑，其在高溫高壓下的多種物質(zhì)，如硫酸鹽和硅酸鹽等都能和鹽酸形成可溶的鹽酸鹽。其次，硝酸是一種強氧化劑，實驗室通常對其應用重金屬元素的釋放樣品中，并形成可溶性的硝酸鹽。再次是高氯酸，其也具有很強的氧化性，不僅能形成金屬反應，還能對有機物進行消解，但需要注意的是高氯酸在熱濃條件下，很容易與氧化過的無機物產(chǎn)生爆炸。最后是氫氟酸，其是一種有效溶劑，能對硅基物料進行有效溶解，并將其轉(zhuǎn)化為能揮發(fā)的SiF，之后需要對相關元素加以檢測。

1.2 濕法消解技術(shù)現(xiàn)狀

總的來說，濕法消解是一種操作簡單的技術(shù)，幾乎所有實驗室都能通過其進行樣品前處理，但其中還是存在一些需要化的問題。第一，濕法消解主要是一種氧化法應，其在過程中需要消耗大量時間，通常需要五到十小時左右，主要根據(jù)檢測樣品的成分來決定。濕法消解所常用的四種酸實際都屬于相對危險的物質(zhì)，其中的高氯酸更有可能產(chǎn)生爆炸的可能，氫氟酸的缺陷在于會腐蝕玻璃，如果操作不當會對儀器造成損害。電熱板加熱消解，石墨消解儀加熱時間在十個小時左右，時間長，消解不徹底，消解后的溶液常有殘渣，用儀器進行分析測試時容易堵塞進樣的毛細管，全自動石墨消解，自動設定升降溫，加酸，定容，搖勻等程序，消解時間在五六個小時，時間短，消解也徹底，消解后的溶液澄清明亮，解放了人力，適合批量樣品的消解，一批最多可消解60個樣品。

2 干灰化法消解

2.1 干灰化法消解的原理

高溫灼燒是干灰化法的主要方式，以利于分解氧化有機物，再測定所剩下的無機物。在利用干灰化法進行樣品前處理時，溫度需要及時調(diào)整，其能對不同元素產(chǎn)生影響。為了提升干灰化法的灰化時間，實驗中通常會加入一些試劑，第一是HNO3；第二是Mg（NO3）2等灰助劑，由于加入試劑的不同對元素產(chǎn)生的作用也會有相應的區(qū)別。

2.2 干灰化法的現(xiàn)狀

干灰化法是通過高溫氧化樣品中的有機質(zhì)，其操作方法容易，需要使用的試劑也較小，不會形成太大的樣品污染。同時，干灰化法要實現(xiàn)分析樣品準確度的提高，還可以通過稱樣量的增加來實現(xiàn)。但是干灰化法也有需要優(yōu)化的問題，通常，灰化需要持續(xù)六小時以上，如果最終灰化效果不理想還可能需要及時進行降溫，然后將混酸加入繼續(xù)灰化。

3 微波消解

3.1 微波消解的操作原理

根據(jù)各自應用方法的情況來看，微波消解操作技術(shù)在實踐操作中具有如下幾個特點：第一，消解能力強；第二，樣品污染少；第三，分析結(jié)果準確，也是其擁有的獨特優(yōu)勢，從而是土壤中重金屬檢測樣品前處理的一種常用方法。微波消解技術(shù)和傳統(tǒng)加熱有一定的區(qū)別，其是屬于內(nèi)加熱，通過微波能達到快速的深層加熱，微波的變交磁場會隨機產(chǎn)生并極化介質(zhì)分子，高頻磁場促使極性分子交替進行排列，最終分子高速震蕩。同時，震蕩因為分子的分子間和熱運動受到影響，以此獲取很高的能量。這種相互作用導致樣品表面層產(chǎn)生破裂，形成酸反應和新的表面層，以達到快速溶解樣品的效果。

3.2 微波消解技術(shù)的現(xiàn)狀

在先進技術(shù)應用越來越廣泛的情況下，微波消解技術(shù)的合理應用，是提高其檢測結(jié)果準確性的重要途徑。當前，通過其實踐操作，可以總結(jié)出如下幾個方面的優(yōu)勢，第一是，快速加熱且具有高溫，并具有很強的消解功能，使樣品溶解時間有效縮短。同時，微波的加熱是直接實施到樣品，能使高溫高壓在罐內(nèi)快速形成，要對樣品進行消解只需要十分鐘左右即可完成，比干灰化法和濕法消解都效率很多。第二是，所需耗費的酸較少，空白值低。通常情況下，微波消解所需要的酸溶劑只需10ml就能完成一個樣品，不僅降低試劑的使用率，還能降低由于試劑所形成的干擾，并有效減小空白值。第三是，樣品揮發(fā)得到有效控制，濕法消解加熱是通過電熱板，其缺點是揮發(fā)性極易損失，而微波消解是在密封的罐內(nèi)進行，在消解過程中不會出現(xiàn)樣品的揮發(fā)，并能使結(jié)果準確性有效提高。

4 結(jié)束語

總而言之，土壤中重金屬檢測樣品前處理技術(shù)是一個十分重要的環(huán)節(jié)，其能對分析結(jié)果的準確性產(chǎn)生很大影響。要達到統(tǒng)一重金屬樣品前處理技術(shù)還需要大量分析人員們進一步探索和研究，將幾種方法的優(yōu)勢進行綜合，并有效避免其存在的弊端，以提出一種高效、簡單且不會對樣品產(chǎn)生污染的處理方法。

參考文獻 ：

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關鍵詞：高光譜 土壤 氮素 BP神經(jīng)網(wǎng)絡

中圖分類號：S127 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0135-02

林地土壤肥力檢測是林業(yè)發(fā)展中必不可少的環(huán)節(jié)，而氮則是土壤肥力的重要指標。氮元素的豐缺直接影響著林業(yè)發(fā)展，因此需要及時檢測土壤養(yǎng)分并快速獲取土壤信息從而及時作出反應。目前我國土壤的氮素信息檢測大多采用傳統(tǒng)的化學測定法，該法有著方法繁瑣、測量速度較慢、有污染等諸多不利之處。 高光譜圖像是光譜分辨率

1 實驗準備

樣本采集自北京林業(yè)大學苗圃，去除地表的浮土后，利用取土器按照五點取樣法取5個點的樣品，作為一份樣品。取土深度在20 cm以下，充分混合后，挑除較大的石塊、殘根葉等雜志，不斷進行四分法直至土壤質(zhì)量約為100 g，作為一份土樣。所有土樣經(jīng)室外風干、研磨、過50目篩進行過篩最后均分成兩份，分別進行高光譜檢測和化學法測量。所有實驗樣本共50份，隨機抽取其中35份作為訓集，其余15份作為檢驗集。筆者使用SOC710-VP高光譜成像儀，儀器相關數(shù)據(jù)：光譜帶：0.4～1.0 μm，共有128個波段，每行包含像素：520或者1392。

利用化學法測定，采用北京睿信龍電子技術(shù)研究所研發(fā)的土壤養(yǎng)分測試儀。所得結(jié)果如表1所示。

2 光譜法測定

利用高光譜軟件自帶程序進行校正為對校正后的圖像的數(shù)據(jù)進行采集，并只保留土壤部分，以實驗皿中心作為圓心，取半徑為20的圓形區(qū)域作為實驗采集數(shù)據(jù)區(qū)域，計算其平均值作為該波段下土壤氮素含量。最后得到的高光譜譜段是從370 ～1 042 nm共128個波段。由光譜曲線觀察可以得到，光譜在370～470 nm這個波段的信噪比較低，因此我們最后只選用470 ～1 042 nm波段進行研究，得到圖1光譜圖像。

3 預處理

由于利用高光譜成像儀采集到的光譜信息受到樣品背景信息、噪音信息、光譜散射以及種種人為因素的影響，采集到的原始光譜的準確性受到干擾，從而影響到建立預測模型準確性，因此在使用光譜數(shù)據(jù)前需要對其進行相關處理。對選擇的預處理方法：S-G平滑濾波、小波去噪、多元散射分析、微分變換等進行篩選組合，使用偏最小二乘法（PLS）進行建模，對不同預處理方法處理后的數(shù)據(jù)進行建模進行比較分析，利用決定系數(shù)R2（determination coefficients）和均方根誤差RMSEC（root mean squared error）作為模型評價指標，R2能夠反映模型的穩(wěn)定性，R2越趨向于1，說明模型的越趨于穩(wěn)定，預測能力越穩(wěn)定。均方根誤差RMSEC可以反映模型的預測能力，RMSE越小模型估算能力越強，將測得的決定系數(shù)和均方根誤差列入表2。

4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法

在進行建模之前，由于高光譜譜段較多，經(jīng)過篩選有108個波段，維數(shù)較高，而BP神經(jīng)網(wǎng)絡沒有降維步驟，所以先進行主成分分析（Principle Component Analysis，PCA）進行降維。經(jīng)過主成分分析法計算后，前5個主成分累計貢獻率分別為：69.295 8%，79.951 7%，84.621 6%，87.868 3%，90.660 0%，圖像表示為圖2，前5個主成分累計起來達到90%包含了光譜大部分的特征信息，因此以這5個主成分作為輸入變量進行建模。利用35個樣本作為實驗樣本，15個樣本作為預測樣本對BP神經(jīng)網(wǎng)絡的預測能力進行檢測，最終得到預測值和化學法得到的實際值比較如圖2所示。

經(jīng)計算BP神經(jīng)網(wǎng)絡的決定系數(shù)R2為0.920 4，均方根誤差RMSEC為0.835 3。該方法穩(wěn)定性高于之前預處理方法時利用偏最小二乘法建立的模型（R2=0.891 7），而均方根誤差較低，為0.835 3，比利用偏最小二乘法建立的模型的均方根誤差（RMSE C=0.961 4）稍小，可以應用于氮含量的初步預測。

5 結(jié)語

高光譜技術(shù)在農(nóng)林業(yè)領域的應用為國內(nèi)外農(nóng)林業(yè)的發(fā)展提供一種新的思路和方法，快速獲取林業(yè)土壤相關信息以對林業(yè)發(fā)展進行觀測、維護對于當代林業(yè)發(fā)展有極為重要意義。該文研究了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的高光譜技術(shù)在林業(yè)土壤信息檢測方面的預處理和建模方法。在該研究中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型的決定系數(shù)為0.920 4，均方根誤差為0.835 3，比利用PLS建立的模型評價指標更優(yōu)，說明該模型有較好的穩(wěn)定性和預測能力。

參考文獻

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篇6

    1材料和方法

    1.1試驗區(qū)概況

    試驗分為室內(nèi)和田間試驗二部分,均在國家節(jié)水灌溉北京工程技術(shù)研究中心大興試驗基地(東經(jīng)116°15′,北緯39°39′)進行,屬于暖溫帶半濕潤大陸季風氣候,多年平均溫度11.6℃,多年平均降水量556mm。土柱試驗土壤取自田間試驗保護區(qū)內(nèi)的10~60cm深度土樣,自然風干后,磨細、過2mm篩,充分混合均勻以備用。據(jù)國際制土壤質(zhì)地分類標準,試驗田塊0~100cm剖面土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土,平均土壤密度為1.47g/cm3[6]。

    1.2ECH2O-TE傳感器工作原理

    選用Decagon Devices公司的ECH2O-TE傳感器和EM50土壤多參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)(Decagon DevicesInc.,Pullman,Washington,USA)實時監(jiān)測土壤的含水率νs、溫度Ts和電導率ECb。傳感器長、寬、厚分別為10、3.2、0.7cm,探針長度為5.2cm[7]。土壤多參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)通過測量土壤介電常數(shù),利用含水率與介電常數(shù)的關系輸出土壤含水率;通過鑲嵌在傳感器里的熱敏電阻測量土壤溫度;三探針ECH2O-TE傳感器的2個探針上排放的4條金屬絲(電極)組成電路,利用電流-電壓4端法測定土壤電導率,這種方法的測試系統(tǒng)包括2個電流端和2個電壓端,作為測量激勵信號的恒定電流經(jīng)過2個電流端流入大地,通過檢測2個電壓端的電勢差,根據(jù)歐姆定律和電阻定律就可換算出介電材料(土壤)的電導率[8]。

    1.3室內(nèi)試驗

    室內(nèi)試驗于2009年8月15日—10月20日進行,自制內(nèi)徑40cm、高40cm的PVC土柱,在土柱側(cè)面20cm高度處沿周長等間距預留4個直徑3cm的孔,分別用于安裝3支ECH2O-TE傳感器和1個土壤溶液提取器。根據(jù)土壤密度分層(每5cm一層)裝填至土柱30cm高度,裝填完畢后,穩(wěn)定24h,使土壤水分均勻分布。土壤初始含水率控制在0.07cm3/cm3左右。試驗選用NH4NO3分析純?yōu)槿苜|(zhì),共進行了7個溶液質(zhì)量濃度(0、0.2、0.5、1、2、5、10g/L)的土柱試驗。通過預試驗可知土壤電導率和含水率穩(wěn)定時間大概在灌水后90min,此后二者慢慢呈遞減趨勢。為使土柱內(nèi)土壤水分達到飽和狀態(tài),按7.54L(60mm)灌水量瞬時注入土柱,試驗計時開始,約90min后,用真空泵抽取土壤抽提液(≥30mL),用便攜式電導率計(Sension5,Hach)測量溶液的電導率(ECw)。抽取溶液停止后,迅速將探頭上部的土壤除去,在探頭埋置處取土樣,一部分用烘干法測量土壤含水率,另一部分土樣用濃度1mol/L的KCl溶液浸提,然后用流動分析儀(Auto Analyzer-Ⅲ,Bran+Luebbe,Germany)測量土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)。試驗中數(shù)據(jù)采集器的取樣間隔設為5min,試驗過程中準確記錄抽取溶液的起始和結(jié)束時間及取土時間。

    1.4田間試驗

    田間試驗于2009年4月26日—8月24日和2010年5月3日—8月28日春玉米生育期內(nèi)進行。試驗設置3個小區(qū),每小區(qū)的尺寸為32m×3m,每小區(qū)種植6行春玉米,行距50cm,株距40cm,小區(qū)間預留50cm寬的觀測通道。灌水方式采用滴灌,灌水器流量為1.65L/h(0.1MPa),間距為40cm(Super Typhoon,Netafim,Israel)。每小區(qū)沿春玉米行向安裝3條間距100cm的毛管(滴灌帶),每條毛管控制2行春玉米(圖1)。每小區(qū)沿中間毛管按均勻分布的原則水平安裝5支ECH2O-TE傳感器(總計15支),埋設深度35cm,數(shù)據(jù)采集間隔設置為30min。當監(jiān)測的土壤體積含水率達到田間持水率60%~70%時進行灌溉,3個小區(qū)的灌水量分別采用灌溉需水量(生育階段作物需水量(ET)扣除有效降雨量(P0))的50%(I1)、75%(I2)和100%(I3)。生育期內(nèi)2009年共灌水4次(5月20日、6月14日、6月29日和7月14日),最大總灌水量為85mm,施氮量為180kg/hm2(25%作為基肥施入,其余75%隨灌水施入);2010年共灌水4次(6月22日、7月1日、7月23日和8月8日),最大總灌水量為100mm,施氮量為162kg/hm2(全部隨灌水施入)。肥料選用尿素,利用水動比例式施肥泵(Mis Rite Model 2504,Tefen)采用“1/4W—1/2N—1/4W”的模式(前1/4時間灌清水,中間1/2時間施肥,后1/4時間灌清水沖洗管網(wǎng))注入[9]。每個試驗小區(qū)首部均單獨安裝水表和閥門,用以監(jiān)控灌水量。在播種前、灌溉、施肥后2d和收獲后(2009年4月27日、5月23日、6月16日、7月16日、7月20日、8月28日;2010年5月3日、6月24日、7月25日和8月30日)在距傳感器約1m、在20~40cm深度土層取土,一部分土樣用以測量土壤含水率(烘干法),另一部用來測試硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù),土樣處理、浸提及測試方法與室內(nèi)試驗相同。

    1.5統(tǒng)計分析

    利用PASW Statistics 18.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析,對同一土柱不同傳感器測量的數(shù)據(jù)進行方差分析,檢驗傳感器之間是否存在顯著差異(P=0.05),用多元回歸尋求土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)與電導率、含水率和溫度之間的定量關系,并對回歸方程進行F檢驗和對回歸系數(shù)進行t檢驗(P=0.05)。

    2結(jié)果與分析

    2.1室內(nèi)試驗

    土壤電導率隨硝酸銨溶液質(zhì)量濃度和硝酸銨溶液電導率線性增加,斜率和截距分別為4.58、4.81和-1.51、0.93,判定系數(shù)分別為0.99和0.96,這與文獻[4]室內(nèi)試驗的結(jié)論相同。說明在假定其他條件不變的情況下(例如溫度和含水率),通過正確的校正,土壤電導率能較好的反映土壤溶液質(zhì)量濃度的變化,但是在實際應用時,土壤電導率受土壤水分、溫度、質(zhì)地和鹽分等因素的影響。不同硝酸銨溶液質(zhì)量濃度下的土壤電導率隨土壤含水率的變化情況繪于圖2。硝酸銨溶液質(zhì)量濃度較低時,土壤電導率隨含水率呈明顯的非線性變化特征,先隨含水率的增大而增大,但當含水率超過0.3cm3/cm3左右時,電導率隨含水率的繼續(xù)增加而減小。當硝酸銨溶液中的硝態(tài)氮質(zhì)量濃度低于土壤溶液的初始硝態(tài)氮質(zhì)量濃度時,隨灌水的進行,含水率不斷增加的同時,會對土壤中的硝態(tài)氮產(chǎn)生淋洗作用,致使土壤電導率有所降低,這是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因。按照Rhoades線性經(jīng)驗模型(式1)對土壤電導率與土壤含水率和提取液電導率的關系進行擬合[2,10],結(jié)果列于表1,表1中S為剩余標準差。由表1可知,不同傳感器的回歸方程的偏回歸系數(shù)相差不大,說明在此土壤結(jié)構(gòu)條件下傳感器不需要特殊校正;不同傳感器的回歸方程的判定系數(shù)均大于0.99,且所有傳感器數(shù)據(jù)聯(lián)合的回歸方程的判定系數(shù)也大于0.99,說明式(1)能較好地反映試驗條件下土壤電導率和土壤溶液電導率的關系,且統(tǒng)計分析結(jié)果表明回歸方程達到了極顯著水平(P≤0.01,下同)。土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)與提取液電導率具有很強的線性關系(0.997),以式(1)為基礎,對土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)與土壤含水率和電導率的關系也進行擬合,得出:由式(2)可知,當含水率一定時,土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)隨土壤電導率的增加而線性增加;對式(2)變量的統(tǒng)計檢驗結(jié)果指出,土壤電導率對硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)的影響達到極顯著水平,說明土壤電導率是表征土壤硝態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)的一個重要指標。

    2.2田間試驗結(jié)果

篇7

關鍵詞 土壤墑情；監(jiān)測；現(xiàn)狀；效果；吉林梨樹

中圖分類號 S152.7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）15-0250-01

當前，隨著氣候和環(huán)境的變化，干旱已成為擺在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面前的首要難題[1-5]，而作為以雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為主的吉林省梨樹縣，如何在此條件下做好全縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務，更是重中之重。而有效地做好土壤墑情工作，發(fā)展旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，提高旱地土壤水分利用率，從而探討梨樹縣旱作地區(qū)土、肥、水資源的優(yōu)化配置的主要技術(shù)參數(shù)及優(yōu)化模式，以更好地指導旱作區(qū)水分利用動態(tài)管理模式科學施肥技術(shù)與科學施肥技術(shù)研究。因此，做好土壤墑情的監(jiān)測工作尤為重要。

1 梨樹縣土壤墑情監(jiān)測工作現(xiàn)狀

1.1 加強組織管理工作

為搞好此項監(jiān)測工作，梨樹縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站專門成立了領導小組和技術(shù)指導小組，領導小組組長由站長擔任，主要負責組織、協(xié)調(diào)、督促和檢查工作。技術(shù)指導小組由副站長擔任組長，設3名以上成員主要負責監(jiān)測點定位及取土、測試與數(shù)據(jù)采集分析工作。

1.2 完善基礎設施設備

經(jīng)過多年的建設，現(xiàn)在全縣范圍內(nèi)已建成6個自動氣象監(jiān)測點，可通過網(wǎng)絡遠程控制，隨時取所需要的數(shù)據(jù)，包括水分、溫度等多項指標。為有效運用和實施管理，專門配備了土壤水分速測儀和筆記本電腦。同時每位監(jiān)測人員均具有相關的專業(yè)知識和實踐工作經(jīng)驗，工作認真負責，熟悉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和計算機應用等相關知識，并建有基礎檔案，保證農(nóng)田墑情監(jiān)測的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

1.3 農(nóng)田監(jiān)測點的布設

根據(jù)氣候、地形地貌、土壤類型劃分為3個農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測類型區(qū)，即西北部風沙鹽堿區(qū)、中部平原區(qū)和南部半山區(qū)，并在不同類型區(qū)選擇主導農(nóng)作物和種植模式一致的連片、有代表性的地塊設立農(nóng)田土壤墑情監(jiān)測點，每個監(jiān)測點面積不小于2 000 m2，共設5個監(jiān)測點，即林海鎮(zhèn)1個、萬發(fā)鎮(zhèn)1個、梨樹鎮(zhèn)高家村1個（玉米寬窄行栽培及對照）、梨樹鎮(zhèn)泉眼溝科技示范園區(qū)1個、金山鄉(xiāng)1個。每個監(jiān)測點都落實到當?shù)乜萍际痉稇舻牡貕K上，以便管理，監(jiān)測點應用GPS儀定位，設立保護標志，并保持長期穩(wěn)定，同時代表以當?shù)丶Z食作物為主導，兼顧大田經(jīng)濟作物、旱地和水澆地，及種植制度、種植結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施基本一致的地塊。

1.4 探索新的工作模式

前幾年每逢取土日都是科技人員下鄉(xiāng)取土，存在著局限性，人力物力耗費大，取土時間長。近年來，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)推廣體系逐漸完善，鄉(xiāng)鎮(zhèn)站的基礎設施得到改觀，從2010年起，以各鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位進行監(jiān)測，取土日縣站集中通知各監(jiān)測點，按操作規(guī)程測量后將數(shù)據(jù)上報匯總，這樣既節(jié)省了人力、物力和財力，又調(diào)動了技術(shù)指導員的積極性，加大了土壤墑情與旱情工作的宣傳力度。

2 墑情與旱情監(jiān)測效果

根據(jù)測定基礎數(shù)據(jù)，及時土壤墑情與旱情信息，并提出農(nóng)事建議。從初春開始根據(jù)天氣等情況進行土壤墑情與旱情監(jiān)測，根據(jù)梨樹縣實際情況各監(jiān)測點累計監(jiān)測9次，全縣逾200點次，整理監(jiān)測結(jié)果見表1。從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，總體墑情較好，根據(jù)作物需水規(guī)律和土壤墑情監(jiān)測指標體系、5月，西北部林海鎮(zhèn)風沙土含水量小，相對濕度不足50%，山區(qū)孟家?guī)X屬于輕旱外，其余地方墑情適宜，有利于春播及保苗，6—7月總體墑情適宜，8月全縣普遍輕旱，9月墑情適宜。2012年向中國農(nóng)業(yè)節(jié)水墑情網(wǎng)上傳簡報9期，在《梨樹農(nóng)技簡報》上及梨樹總站農(nóng)網(wǎng)上農(nóng)田墑情與旱情通報9次。每次測定后都及時總結(jié)分析，以照片、簡報、以及登載總站農(nóng)網(wǎng)等各種形式通過媒體或網(wǎng)絡向政府、農(nóng)民土壤墑情與旱情信息，并提出相應的農(nóng)技措施，加強監(jiān)測成果的應用。每期簡報都要上傳到土壤墑情監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

通過適時監(jiān)測，墑情信息，2013年春季搶墑播種，出苗率提高了3%，作物生長期根據(jù)墑情及時提出抗旱排澇，有利于作物生長，僅此項為梨樹縣糧食增產(chǎn)5%左右，通過項目鄉(xiāng)鎮(zhèn)輻射帶動周邊農(nóng)民科學種田的積極性，改變他們靠天吃飯、等靠的思想，打井、坐水種、旱時澆、澇時排均列入耕作工作日程上。建議加強交流，更好地利用監(jiān)測數(shù)據(jù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務。

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篇8

關鍵詞 堿解蒸餾法；土壤水解性氮；凱式定氮儀

中圖分類號 S132 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2014）12-0237-02

土壤水解性氮的測定通常采用堿解擴散法，通常做法是在擴散皿中，用1.8 mol/L氫氧化鈉（水稻土和經(jīng)常淹水的土壤用1.2 mol/L氫氧化鈉）水解土壤，然后將其放置在40 ℃恒溫箱中（24±0.5） h后取出滴定[1]。但該法有如下缺點：擴散時間長，操作繁瑣，玻璃板和擴散皿之間有時密封不嚴使氨氣逸出，且內(nèi)外室之間容易污染。而堿解蒸餾法則能避免這些問題，且可提高速度和檢測數(shù)據(jù)的精準度[2]。現(xiàn)將凱式定氮儀堿解蒸餾法介紹如下，以為土壤水解性氮測定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗原理

將土壤樣品放在消化管中，用氫氧化鈉和鋅-硫酸亞鐵還原劑進行水解，使易水解氮和硝態(tài)氮在堿性條件下還原成氨逸出，蒸餾出的氨被吸收在2%硼酸溶液中，后用標準酸進行滴定[3]。

1.2 試劑與儀器

（1）化學試劑。4 mol/L的氫氧化鈉溶液；1∶5的鋅-硫酸亞鐵還原劑；0.01 mol/L鹽酸標準溶液；定氮混合指示劑；2%硼酸溶液；甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑。

（2）儀器。福斯特卡托公司的2200型凱式定氮儀；250 mL消化管；250 mL三角瓶。

1.3 分析步驟

（1）稱取過60號篩的風干土樣1 g（精確到0.001 g）置于消化管中，加入1 g鋅-硫酸亞鐵還原劑，加入4 mol/L氫氧化鈉10 mL。同時做空白試驗。

（2）接通電源，打開冷凝水，將沒有樣品的消化管放入蒸餾器上，關上安全門，把空的三角瓶放到接收臺上，空蒸管道4 min，2次。

（3）將裝有樣品的消化管放入蒸餾器，再將裝有10 mL硼酸的250 mL三角瓶放到蒸餾器的接收座上，開始蒸餾，蒸餾時間4 min。

（4）蒸餾完成后取下接收瓶，用0.01 mol/L鹽酸標準溶液滴定，溶液由藍色至微紅色。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氫氧化鈉的濃度對測定結(jié)果的影響

使用空蒸餾管蒸餾4 min后，測定管中水量，10次測量水量分別為11.5、13.5、13.0、12.0、13.2、11.5、12.4、11.8、10.8、12.5 mL，平均為12.22 mL。

取國家的標準土樣GBW07142a和GBW07458 2個樣品，在消化管中加入4 mol/L氫氧化鈉10 mL后，一種是加入25 mL水，使氫氧化鈉濃度為0.85 mol/L，一種是不加入水，氫氧化鈉濃度為1.8 mol/L，后分別用堿解蒸餾法進行測定，測定結(jié)果見表1?？梢钥闯觯瑲溲趸c的濃度對測定結(jié)果的影響很大，氫氧化鈉的濃度過低時，水解不完全，檢測結(jié)果低；氫氧化鈉的濃度過高時，某些難水解的蛋白質(zhì)發(fā)生部分水解，檢測結(jié)果偏高[2]。堿解蒸餾法測定時，氫氧化鈉濃度為4 mol/L[3]，不加水的情況下，消化管中氫氧化鈉的濃度為1.8 mol/L，符合堿解擴散法中氫氧化鈉濃度，并且檢驗結(jié)果在標物標準值范圍內(nèi)。

2.2 蒸餾時間對測定結(jié)果的影響

選擇不同蒸餾時間（3、4、5 min）對取國家的標準土樣GBW07142a和GBW07458 2個樣品進行測定，結(jié)果見表2?？梢钥闯?，當蒸餾時間為4、5 min時，檢驗結(jié)果在標物標準值范圍內(nèi)，蒸餾時間為3 min時結(jié)果偏低，說明，蒸餾時間為4 min水解就已經(jīng)完全，所以，在以后的試驗過程中蒸餾時間可選擇4 min。

2.3 2種測定方法對比試驗

用林業(yè)行業(yè)標準LY/T1229-1999堿解擴散法和堿解蒸餾法對隨機抽取的20個土壤樣品進行試驗（n=5），結(jié)果見表3?？梢钥闯?，2種方法測定土壤水解性氮，結(jié)果完全在分析誤差范圍內(nèi)，所有相對差值均低于5%，沒有顯著性的差異。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，用堿解蒸餾法測定土壤水解性氮，達到了林業(yè)行業(yè)標準LY/T1229-1999堿解擴散法的效果，使水解時間由24 h降低到了4 min，真正達到了節(jié)時高效的目的，且操作簡便，準確度高，適合于批量檢測水解性氮的過程中選用[4-11]。

4 參考文獻

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[2] 孫又寧，保萬魁，余梅玲.自動定氮儀堿解蒸餾法測定土壤中堿解氮含量[J].中國土壤與肥料，2007（5）：64-66.

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篇9

墑，指的是植物生長過程中適宜的土壤濕度。墑情反映的是土壤濕度的情況，即土壤中的水分狀況，是表示土壤水分含量的一個數(shù)據(jù)。土壤濕度通常用土壤的實際含水量表示，即土壤的干濕程度，也可以用相對含水量表示。計算公式:土壤水分重/(烘)干土重×100%，為土壤實際含水量;計算公式:土壤含水量/田間持水量×100%或土壤含水量/飽和水量×100%，為土壤相對含水量。

2墑情重要性

土壤墑情是最基本、最主要也是最常用的土壤信息之一。土壤墑情的好壞，直接影響農(nóng)作物的生長發(fā)育。好的墑情土壤干濕程度適中，能夠供應作物生長充足的水分，不僅有利于播種期種子的發(fā)芽和成活，還能促進土壤水、肥、氣、熱協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)土壤溫度、田間氣候，促進土壤微生物活動和養(yǎng)分分解，提高土壤通氣性。墑情不佳土壤濕度差，不利于種子發(fā)芽和生長，干旱嚴重會導致作物枯死，甚至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減產(chǎn)。特別在干旱半干旱水源不足的地區(qū)，土壤墑情顯得尤為重要，及時準確的對土壤墑情進行監(jiān)測和預報，掌握春旱和伏旱墑情狀況，為各農(nóng)業(yè)部門領導和農(nóng)民合理用水提供依據(jù)和參考，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供準確的墑情信息，為農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)豐收提供重要的技術(shù)支持。

3土壤墑情監(jiān)測預報的必要性

3.1應對氣候變化的要求

隨著全球氣候變化加劇，以及近年來氣候不確定性日益明顯，旱澇災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動帶來的威脅日益增多增強，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響越來越大，干旱缺水問題比洪澇災害問題更加突出，亟待解決。因此進行土壤墑情的監(jiān)測預報勢在必行，為做出相應的抗旱應對措施，降低頻發(fā)、突發(fā)的旱澇災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的威脅和對農(nóng)作物生長的破壞，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，最終保障國家糧食安全提供保障。

3.2節(jié)水農(nóng)業(yè)新要求

農(nóng)業(yè)灌溉用水占我國用水量的50%以上，是主要的用水大戶。據(jù)統(tǒng)計，面對干旱現(xiàn)狀，大多選擇灌溉，但由于灌溉技術(shù)落后、管理水平不高，長期以來，導致農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率低，還不到50%，水資源浪費十分嚴重。土壤水分是作物生長的關鍵性限制因素，土壤墑情信息的準確采集及預報是推廣節(jié)水灌溉、科學用水、高效灌溉、最優(yōu)調(diào)控的關鍵環(huán)節(jié)和基礎支撐，是防止干旱，控制干旱，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵性保證。

3.3精準農(nóng)業(yè)發(fā)展要求

21世紀世界主流農(nóng)業(yè)發(fā)展方向是精準農(nóng)業(yè)。在一些農(nóng)業(yè)發(fā)達國家，如美國、加拿大、意大利等國家的農(nóng)業(yè)，是以高新技術(shù)為指導的精準農(nóng)業(yè)。而我國作為發(fā)展中國家，先進技術(shù)的應用和普及程度，遠不如發(fā)達國家。目前，高新技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機結(jié)合的精準農(nóng)業(yè)，是實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。因此，土壤墑情的及時監(jiān)測預報勢在必行，不僅對農(nóng)作物播種、產(chǎn)量預測和節(jié)水灌溉等都有重要的意義，同時也為精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供必不可少的依據(jù)。

4如何做好土壤墑情監(jiān)測和預報

4.1墑情監(jiān)測方法

墑情監(jiān)測是通過一定的方法來獲得土壤的水分數(shù)據(jù)資料，目前國內(nèi)外墑情的監(jiān)測方法主要有3種:移動式測墑、遙感監(jiān)測、固定點監(jiān)測。以下對這3種測定方法進行介紹與分析。

4.1.1移動式測墑監(jiān)測監(jiān)測原則:不定期、不定點。即在不同采樣點進行不定期的監(jiān)測，監(jiān)測儀器為便攜式儀表，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計分析和實地統(tǒng)計分析得到區(qū)域內(nèi)的土壤墑情數(shù)據(jù)。其土壤含水量的測量采用土鉆法和張力計法，屬于傳統(tǒng)的測量方法。土鉆法是將土鉆取出的土樣稱重后，放入烘箱，烘至恒重后再稱重，從而計算出土壤含水量。張力計法即使用張力計測定土壤水分張力，通過對土壤水分張力的測定得出土壤的水分狀況。土鉆烘干法操作簡單，應用廣泛，是最經(jīng)典、最精確的測量方法，但存在一定的局限性。張力計法只有已知土壤水分特征，才能計算出土壤含水量，且只能測定土壤的基質(zhì)勢。

4.1.2固定墑情站監(jiān)測固定墑情站監(jiān)測基本原則:定點、定期。對監(jiān)測方法進行統(tǒng)一規(guī)范，通過連續(xù)監(jiān)測固定點的墑情情況，計算出監(jiān)測區(qū)域的墑情。監(jiān)測站點的選擇:對墑情監(jiān)測點的選取進行實地調(diào)查和指導，按照墑情監(jiān)測的要求，應選擇當?shù)赝练仕A好、重視度高、具有代表性的崗地、平地、洼地進行布點。要充分考慮區(qū)域內(nèi)的環(huán)境因素，結(jié)合當?shù)貐^(qū)域內(nèi)的土壤條件、植被類型、主要作物、水源條件等綜合因素合理布局，建立長期定點監(jiān)測站，對監(jiān)測點進行統(tǒng)一編號，拍照留檔，建立完善固定監(jiān)測點管理檔案。

4.1.3遙感測墑方法遙感監(jiān)測是區(qū)域旱情監(jiān)測的主要途徑。遙感測墑即從高空利用衛(wèi)星遙感和機載傳感器遙感探測地面上土壤水分情況的方法。遙感測定能夠同時監(jiān)測大面積區(qū)域的土壤墑情情況，由于在不同波段土壤水分特性產(chǎn)生不同的反應，依據(jù)土壤特性和土壤輻射理論，通過不同遙感波段的反應資料，以及地貌、植被等環(huán)境因素對遙感呈現(xiàn)的不同反應，來監(jiān)測土壤水分情況。

4.2數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計、評價分析、加強指導

土壤墑情監(jiān)測調(diào)查內(nèi)容詳實、評價結(jié)論科學，調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)要做到及時、快速、可靠。在農(nóng)作物播種期、關鍵生育期和旱澇災情發(fā)生期，應增加監(jiān)測頻率，旱澇災情不遲報、不漏報;日常監(jiān)測工作，堅持定期采樣，關鍵農(nóng)時季節(jié)，應及時匯總、快速分析，編寫墑情簡報，對墑情、旱情評價。重大農(nóng)事活動前，及時預報，根據(jù)墑情信息，提出合理對策措施，及時向上級和農(nóng)民匯報墑情情況，為各級農(nóng)業(yè)部門領導作出正確及時的應對措施提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。廣泛利用多媒體等多種形式，最大限度的向社會公眾公布墑情信息。根據(jù)墑情情況，指導測墑灌水，使農(nóng)民更好的利用墑情，幫助農(nóng)民確定什么時候墑情最適合播種、什么時候補灌、補灌多少合理，進而指導大面積適時適量灌水，推行節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)用水生產(chǎn)力。

篇10

[關鍵詞]土壤電阻率；接地電阻；四極法

中圖分類號： TM54 文獻標識碼： A 文章編號：

接地電阻，就是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠處擴散所遇到的電阻，它包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無限遠處的大地電阻。接地電阻大小直接體現(xiàn)了電氣裝置與“地”接觸的良好程度，是衡量接地系統(tǒng)泄放雷電流能力的重要參數(shù)。

對于接地裝置而言，要求其接地電阻越小越好，因為接地電阻越小，散流越快，跨步電壓、接觸電壓也越小。而影響接地電阻的主要因素有土壤電阻率，接地體的尺寸、形狀及埋入深度，接地線與接地體的連接等。其中土壤電阻率對接地電阻的大小起著決定性作用。土壤電阻率是接地工程計算中一個常用的參數(shù)，直接影響接地裝置接地電阻的大小，以及地網(wǎng)地面的電位分布。因此，研究影響土壤電阻率的主要因素，有效地改善土壤電阻率，以及正確地測量土壤電阻率，對接地裝置的正確設計具有重要的意義。

1 影響土壤電阻率的主要因素

土壤電阻率不是一個恒定的值，影響因素有很多，主要受以下幾個方面的影響：

（1）土壤中導電離子的濃度和土壤中的含水量的影響

土壤電阻率ρ的大小主要取決于土壤中導電離子的濃度和土壤中的含水量。土壤中所含導電離子濃度越高，土壤的導電性就越好，ρ就越??；反之就越大。土壤越濕，含水量越多，導電性能就越好，ρ就越?。环粗驮酱?。

（2）土質(zhì)的影響

不同土質(zhì)的土壤電阻率不同，甚至相差幾千到幾萬倍。表1 為幾種不同土質(zhì)在不同含水量時的ρ值。

表1 不同土質(zhì)的土壤電阻率ρ

（3）溫度的影響

溫度對土壤電阻率的影響也較大。一般來說，土壤電阻率隨溫度的升高而下降。

（4）土壤致密性的影響

土壤的致密與否對土壤電阻率也有一定的影響。試驗表明，當粘土的含水量為10%，溫度不變，單位壓力由1961Pa增大10倍到19610Pa時，ρ可下降到原來的65%。因此，為了減少接地電極的流散電阻，必須將接地體四周的回填土夯實，使接地極與土壤緊密接觸，從而達到減小土壤電阻率的效果。

（5）土壤致密性的影響

季節(jié)因素的影響季節(jié)的變化也將引起土壤電阻率的變化。季節(jié)不同，土壤的含水量和溫度也就不同，影響土壤電阻率最明顯的因素就是降雨和冰凍.在雨季，由于雨水的滲入，地表層土壤的ρ降低，低于深層土壤；在冬季，由于土壤的冰凍作用，地表層土壤的ρ升高，高于深層土壤。這樣，使土壤由原來的均勻結(jié)構(gòu)變成了分層的不均勻結(jié)構(gòu)，引起ρ的變化。多年凍土的ρ極高，可達沒有凍土時的幾十倍。

2 減小土壤電阻率的主要措施

由于土壤電阻率的大小直接關系到接地裝置接地電阻的大小，而出于安全要求，接地電阻必然是越小越好，因而要求土壤電阻率也要越小越好。當接地點的土壤（如巖石、碎石沙和長期冰凍的土壤）電阻率較高時，為了滿足接地電阻的要求，須采取措施來降低土壤的電阻率，這些措施包括：

（1）換土 用電阻率較低的黑土、粘土和砂質(zhì)粘土等替換電阻率較高的土壤。一般換掉接地體上部約三分之一長度、周圍0.5米以內(nèi)的土壤。

（2）深埋 如果接地點的深層土壤電阻率較低，可適當增加接地體的埋入深度。深埋還可以不考慮土壤凍結(jié)和干枯所增加電阻率的影響。

（3）外引接地 通過金屬引線將接地體埋設在附近土壤電阻率較低的地點。

（4）化學處理 在接地點的土壤中混入爐渣、木炭粉、食鹽等化學物質(zhì)，以及采用專用的化學降阻劑，可以有效地降低土壤電阻率。

（5）保土 采取措施保持接地點土壤長期濕潤。

3 測量土壤電阻率的主要方法

3.1 測量方法

土壤電阻率的影響因子有：土壤類型、含水量、含鹽量、溫度、土壤的緊密程度等化學和物理性質(zhì)，同時土壤電阻率隨時深度變化較橫向變化要大很多。因此，對測量數(shù)據(jù)的分析應進行相關的校正。

土壤電阻率的測量方法很多，如地質(zhì)判定法、雙回路互感法、三極法以及四極電測深法等。其中四極電測深法通過實踐檢驗，其準確性完全能滿足工程計算要求，這種測量方法所需儀表設備少，操作簡單。

3.2 四極電測深法的原理

四極法是通過接地電極將直流電供入地下，建立穩(wěn)定的人工電場，在地表觀測某點在垂直方向的電阻率變化。如圖1所示:

圖1 四極法測試原理圖

測量的時候先在地面插入四個電極A、B、C、D，埋入深度一致，使用穩(wěn)壓電源E 向外側(cè)電極A和B施加電流I，電流由電極A流入，由電極B返回電源。這時電流場將在電極上產(chǎn)生電勢，可以用電位差計或者高電阻電壓表測量電極C和電極D間的電位差。

用四極法測量土壤電阻率時，應注意電流極之間的距離不宜太大，一般不超過300m，否則引線間互感將對測量結(jié)果造成較大的影響。

3.3 測量方法

（1）打開儀表電源，先機械調(diào)零，使指針指在零點。

（2）把四根導線一端插在儀器端鈕上，另一端連接好極棒。

（3）將四根極棒插入土壤中，布設在一條直線上，插入深度相同，插入間距相等為 a。

（4）按START鍵開始測量并查看結(jié)果。

3.4 測量結(jié)果計算

（Ω·m） （1）

式中：ρ — 土壤電阻率（Ω·m） ；

R — 測得電阻值（Ω） ；

a — 測試電極間距（m） ；

b— 測試電極入地深度（m） 。

一般測試電極入地深度b不超過 0.1a時，可假定b＝0，則計算公式可簡化為：

（Ω·m） （2）

3.5測量結(jié)果修正

土壤電阻率應在干燥季節(jié)或天氣晴朗多日后進行，因此土壤電阻率應是所測的土壤電阻率數(shù)據(jù)中最大的值，為此應按下列公式進行季節(jié)修正：

表2根據(jù)土壤性質(zhì)決定的季節(jié)修正系數(shù)表

4 結(jié)論

本文介紹了土壤電阻率的影響因素、改良措施和主要測量方法。土壤電阻率的大小直接關系到接地裝置接地電阻的大小，而接地電阻又直接關系到所連接生產(chǎn)設備的安全運行。及時測得土壤電阻率，有助于采取相應措施改良接地電阻，從而保證生產(chǎn)設備的安全運行。

參考文獻

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