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土壤養(yǎng)分速測技術(shù)及其應(yīng)用特點

來源：　類別：技術(shù)文章　更新時間：2013-11-23　閱讀次

1土壤養(yǎng)分速測技術(shù)及其應(yīng)用特點
1．1 土壤養(yǎng)分速測的意義
     土壤養(yǎng)分速測儀是基于土壤養(yǎng)分速測技術(shù)的先進農(nóng)業(yè)儀器，土壤養(yǎng)分速測是一種相對于常規(guī)分析，速度更快捷，成本更低廉，測試設(shè)備更簡便，而測試精度能滿足測土施肥要求的土壤養(yǎng)分測試技術(shù)與裝備。在之前的文章土壤養(yǎng)分速測技術(shù)詳解中對該技術(shù)已經(jīng)有過一次詳細的介紹，其應(yīng)具有快速、低廉、方便、準確等特點。速測的核心是降低土壤測試的成本。由于常規(guī)分析成本較高(每個項目一般要30～50元)，我國田塊通常很小，田塊肥力不均，測土代表的面積常常只有幾畝，測土的投入往往大大超過測土的產(chǎn)出，這已經(jīng)成為我國推廣測土施肥的制約因素。也正因如此，肥料廠家進行農(nóng)化服務(wù)t,ltⅢ4土投入往往超過售肥收益，根據(jù)我國土地狀況和我們的實踐，可以認為測土成本必須降到每個項目4～5元或以下，測土施肥才有內(nèi)在發(fā)展動力，這是經(jīng)濟規(guī)律。速測技術(shù)就是適應(yīng)這一經(jīng)濟規(guī)律而產(chǎn)生和發(fā)展的。農(nóng)業(yè)部范小建副部長在2007年4月舉辦的在全國測土施肥管理與技術(shù)培訓班上的講話中也明確指出：一些地方的農(nóng)民要求以戶為單位進行測土和制定配方，盡管當前難以做到，但這是未來發(fā)展的必然趨勢。各地要以快速、低廉、方便、準確為目標，進一步改進土壤測試方法和檢測技術(shù)，提高服務(wù)效率和服務(wù)水平，逐步滿足農(nóng)民個性化需求。只有方便、快捷、低廉、準確才能滿足個性化的需求、長效機制才能真正建立起來。
1．2土壤養(yǎng)分速測的應(yīng)用領(lǐng)域
    土壤速測技術(shù)部僅僅在土壤養(yǎng)分速測上得到應(yīng)用，在土壤水分速測儀等速測設(shè)備中也得到應(yīng)用，一些便攜式的土壤水分速測儀更是講速測技術(shù)應(yīng)用的淋漓盡致，速測的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：①縣、鄉(xiāng)農(nóng)技推廣站測土施肥服務(wù)；②化肥廠及其經(jīng)銷單位促銷農(nóng)化服；③土肥部門土壤肥力調(diào)查，指導宏觀施肥方針；④農(nóng)化服務(wù)部門制定測土施肥豐缺指標；⑤農(nóng)村基層如村、農(nóng)場、科技示范點自我測土服務(wù)；⑥莊稼醫(yī)院作物營養(yǎng)診斷；⑦復混肥生產(chǎn)廠對肥料養(yǎng)分含量進行監(jiān)控；⑧測土施肥科學研究中土壤養(yǎng)分測定；⑨鑒別真假化肥。由于速測是在滿足一定用途的測試精度要求前提下從經(jīng)濟性前提出發(fā)的，不是從盡可能提高精度技術(shù)前提出發(fā)的，其精度的檢驗和評定都要以常規(guī)分析為基礎(chǔ)，因此它不具備也不可能具備裁判權(quán)威。這使它的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。
    又由于速測是一種近些年才發(fā)展起來的技術(shù)，還沒有來得及建立自己完整的施肥豐缺指標和技術(shù)資料體系，在一些情況下還必須換算為常規(guī)數(shù)據(jù)，利用常規(guī)分析的技術(shù)指標和資料體系指導施肥。這也是速測技術(shù)推廣的制約因素。
2 土壤養(yǎng)分速測技術(shù)的技術(shù)內(nèi)涵
    速測技術(shù)應(yīng)包含哪些技術(shù)內(nèi)容，目前學術(shù)界還沒有一個說法，從已開發(fā)的速測技術(shù)看，大體有以下一些方面。
2.1 土壤水分速測技術(shù)
    由于速測要求能在現(xiàn)場實時測定，常不能等待一天以上的土樣風干時間，所以速測儀必須配備水分速測裝置，應(yīng)該說沒有測水分裝置就不是速測儀。水分快速測定技術(shù)有多種，但價格多很昂貴，如時域反射水分儀(TDR)約1．5萬美元，中子水分儀約9 000美元，且測定所要求的土樣體積較大，多用于農(nóng)田土體含水量測定。不適于速測。速測過去常用的方法是酒精燃燒法，此法成本低但速度較慢，且要隨儀器配備小型天平。最近新發(fā)展的電容測量法、電導測量法等提高了測量的效率，價格約人民幣1 000
2 000元之間，測量范圍在6％～22％之間，較適于土樣測定。
2．2土壤養(yǎng)分聯(lián)合浸提技術(shù)
    土壤分析最大的工作量在于前處理，要提高測試速度，必須實現(xiàn)多種養(yǎng)分的同時快速浸提�？梢哉f聯(lián)合浸提技術(shù)是速測技術(shù)的基礎(chǔ)。速測的聯(lián)合浸提必須同速測的分析體系相容，必須同植株對土壤養(yǎng)分的吸收顯著相關(guān)。為了共享使用常規(guī)分析的技術(shù)資料，還需要同常規(guī)分析顯著相關(guān)。
2．3分析方法快捷化技術(shù)
    有許多常規(guī)分析方法需要的設(shè)備或價格昂貴或無法便攜或分析過程繁瑣不能用于速測，為此必須另辟蹊徑。例如堿解氮開發(fā)了簡易蒸餾法取代需要烘箱的堿解擴散法；有機質(zhì)發(fā)展了重鉻酸鉀氧化比色法取代重鉻酸鉀氧化容量法；土壤氮磷鉀測試儀使用速測技術(shù)對土壤氮磷鉀含量進行測試等等。
2．4藥劑配方的抗干擾技術(shù)
    土壤養(yǎng)分速測分析中時常遇到與常規(guī)分析不同的干擾問題，如測鉀時由于浸提劑酸堿度不同，常規(guī)掩蔽劑不能應(yīng)用，必須研究開發(fā)新的掩蔽方法和掩蔽劑。再如常規(guī)方法測定微量元素通常需要經(jīng)過萃取來達到提高待測液濃度和減少干擾的目的，速測為了簡化操作，提高便攜性通常不通過萃取，因此就必須開發(fā)抗干擾能力更強的掩蔽技術(shù)。
2．5成品藥劑的耐儲存技術(shù)
    供應(yīng)成品藥劑，使用戶開瓶就用，是提高測試速度的重要途徑，也是國內(nèi)外速測技術(shù)的發(fā)展方向。藥劑的保存期首先決定于分析方法的選擇和藥劑配方設(shè)計，如常規(guī)測定速效磷多采用鉬銻抗法，但抗壞血酸不易保存，所以不宜采用。有的藥劑成分易氧化需加添抗氧化成分或其他措施；藥劑保存期還與藥劑配制工藝和包裝工藝技術(shù)有關(guān)。
2．6光電比色儀設(shè)計制造技術(shù)
    作為專用儀和便攜式儀器，為了降低成本減少重量，比較普遍地采用濾光式光電比色計，但濾光器單色性較差，導致線行誤差較大，許多產(chǎn)品線性誤差在4％～8％，在測定總誤差中所占比重過大，目前較好的儀器多采用干涉式或薄膜式濾光片，或采用智能軟件進行誤差修正，其線性誤差可達2％～3％以內(nèi)，基本達到光柵式二類分光光度計水平。另外，為了提高紫藍光區(qū)域的靈敏度和穩(wěn)定性要在光源和檢測器方面進行優(yōu)化并采用光源穩(wěn)定技術(shù)。
2．7便攜性技術(shù)
    開發(fā)一些輕便的附屬設(shè)備，如便攜式恒溫浸提器，便攜式消解儀等，此外，還要器皿、用具、材料齊全化，以提高配套性，使尺寸小型化，重量輕型化，包裝集成化以提高便攜性。
2．8 速測值與常規(guī)分析值的相關(guān)性關(guān)系研究
    這方面技術(shù)難度不大，但在當前缺乏速測自己的豐缺指標情況下÷也是速測技術(shù)必不可少的內(nèi)涵。例如比濁法鉀必須換算為火焰光度法鉀，稀釋熱法有機質(zhì)需換算為油浴加熱有機質(zhì)，聯(lián)合浸提的速效養(yǎng)分也存在換算問題，速測儀研制單位或推廣單位有義務(wù)提供此項研究數(shù)據(jù)或服務(wù)。以上幾點是目前速測技術(shù)已完全實現(xiàn)的。
3 土壤速測降低藥劑成本的措施
    成品藥劑供應(yīng)可以加快分析速度，降低測試成本，是保證測試結(jié)果可靠性的主要手段之一，同時也相應(yīng)地增加土壤速測生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)成本，但農(nóng)藥殘留速測儀可以通過以下措施來降低速測的測試成本。
3．1 直接測鮮土，無需風干，可使土壤分析周期縮短1～2天
3．2研究采用快速聯(lián)合浸提劑
    浸提時間由氮磷鉀各自浸提的30 min縮短至5～10 min，同時完成氮磷鉀三種成分的浸提。
3．3研究保存期較長的藥液配方
    研究保存期較長的藥液配方，以使用戶對成品藥液能開瓶就用．這樣不但節(jié)省了配藥時間，降低藥液配制損失，還可減少用戶對實驗室的依賴，以減輕基層單位的投資負擔。
3．4選擇快捷而無需復雜設(shè)備的測試分析方法
    如有機質(zhì)分析采用稀釋熱比色，銨態(tài)氮采用納氏比色，速效鉀采用比濁法等。
3．5研究開發(fā)新的快捷的測試方法
    如常規(guī)堿解氮分析用堿解擴散法，要在烘箱中加熱24 h，測試周期在2天以上，而我們新開發(fā)的堿解氮速測法無需復雜設(shè)備，時間只要1 h。
3．6改進儀器設(shè)計，簡化操作步驟
    如取消了透光度檔的校準，不經(jīng)換擋直接進入濃度校準，既提高了測試速度，又減少了換擋誤差。
3．7 采用小體積比色方法。使藥劑用量最小化
    例如電極電位測量池需30 mI．，流動比色每次需藥劑30～50 mL，而YN型土肥儀比色池用藥液僅3～4 mL。藥劑用量節(jié)省10倍，既降低測試成本，又提高了儀器的便攜性。
3．8 研究開發(fā)小型便攜式振蕩器，以提高浸提效率和測試的重現(xiàn)性
    如可同時處理8個土樣的輕型振蕩器，較手工效率提高了7倍。
4 土壤養(yǎng)分速測技術(shù)的發(fā)展動向和趨勢
4．1 速測項目進一步擴展
    在常量元素的全量測定和速效成分測定進一步完善的基礎(chǔ)上，重點是中、微量元素的速測種類的擴展，許多以前認為技術(shù)上難度很大甚至被人認為不能實現(xiàn)速測的微量元素正在進人速測研究領(lǐng)域，如鋅、鉬等。
4．2成品藥劑保質(zhì)期的進一步延長
    理想的保質(zhì)期應(yīng)在一年以上，至少應(yīng)在半年以上，對某些目前只達到三個月的藥劑而言是一個困難的指標，也是今后一個重要研究領(lǐng)域。
4．3施肥指導專家系統(tǒng)等智能軟件引入速測儀
    其目的是在農(nóng)村基層缺乏土壤肥料技術(shù)人才的條件下，解決如何對養(yǎng)分測定值進行解釋和如何進行施肥決策的問題。
4．4速測用聯(lián)合浸提劑和速測分析方法的標準化
    其目的是使速測技術(shù)規(guī)范化，以便速測數(shù)據(jù)的評價、交流、數(shù)據(jù)資源共享以及同常規(guī)方法之間的比較、交流。目前，由河南農(nóng)業(yè)大學承擔的該項農(nóng)業(yè)標準起草工作基本完成。
4．5土壤養(yǎng)分速測豐缺指標體系的建立
    建立速測自己的豐缺指標體系是推廣速測技術(shù)的配套技術(shù)，比應(yīng)用換算系數(shù)利用常規(guī)豐缺指標指導施肥更方便、更精確，這需要土壤肥料工作者和用戶的共同努力。
5 當前土壤養(yǎng)分速測技術(shù)發(fā)展中的兩個誤區(qū)
5．1 過分犧牲精度追求簡便
    土壤養(yǎng)分速測儀要快捷必然要降低一些精度，但這種降低是有限度的，這就是至少應(yīng)不影響?zhàn)B分豐缺分級和施肥決策!任何一個速測技術(shù)的應(yīng)用都必須經(jīng)過測試誤差的實驗和分析方可推廣。而目前土肥行業(yè)管理中缺乏對速測技術(shù)的管理和監(jiān)督，～些不成熟或不適用的技術(shù)隨意流入市場，現(xiàn)舉幾例：①用自來水或深井水取代蒸餾水或許在某個特定的地方帶來不太大的誤差?但就廣大農(nóng)村而言測試精度是沒有保證的，至少我們實驗的井水與蒸餾水相比，平均有37％～51％的誤差。②用膠頭滴管或滴瓶配制標準溶液，由于滴瓶滴管誤差很大，只能用于對試劑用量不敏感的藥劑，不能用于標準液。實驗表明，這種做法帶來的最大誤差可達21．7％～44．2％。
5．2 考慮土壤養(yǎng)分速測特點，盲目引入常規(guī)技術(shù)
    例如：①容積法取土樣在常規(guī)分析中可以提高土壤水分溫度速測儀的分析速度，但它要求土樣經(jīng)過風干、粉碎、過篩，而速測是沒有這一過程的。我們的實驗表明容積法與重量法相比，對于不同的土類，平均誤差為11．8％；對于不同的土樣含水量(含水15％與風干土相比)，平均誤差為2l％～32％。②流動比色這是適于實驗室自動化分析的技術(shù)，使用機動泵供液，使用同一個比色皿，自動沖洗換液，效率高、誤差小，但消耗溶液量極大不適于便攜式儀器，且速測儀不可能配套機動泵，而手動泵，小液量則效率低，誤差大。③濾光片自動轉(zhuǎn)換。一般是一個紅光一個藍光，靠按鍵選擇。此法操作方便，但速測儀只有兩個波長可選，嚴重限制了測試的項目，有些很重要的項目也不能測，勉強測，則誤差極大，例如硝酸試粉法測硝態(tài)氮(吸收峰510 nm)，重鉻酸鉀氧化法測有機質(zhì)(吸收峰590 nm)。

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