土壤元素分析仪_基于某分析仪的速测法测定土壤养分与常规法的比较

　　摘要：为评估基于ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析仪的速测法在科研生产上利用的可行性，在同一条件下采用速测法和常规法分别测定和比较了典型土样的硝态氮、有效磷、速效钾和有机质的含量。结果显示：速测法测定硝态氮和速效钾的值均要低于常规法的测定值，但有机质结果相反，有效磷的测定值各有高低，其中６６．７％土样速测法测定值比常规法的高。相关性分析显示，速测法和常规法测试土壤有机质、速效钾和硝态氮之间均呈极显著（P＜０．０１）相关，而有效磷达到了显著（P＜０．０５）相关。另外，速测法具有较高的精密度，但测试结果的稳定性较差，尤以硝态氮显著，其平均变异系数高达５６．９％。
　　关键词：速测法；常规法；土壤；养分
　　中图分类号：Ｓ１５１．９５文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）10－2117-03
　　
　　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒａｐｉｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｅｒｔａｉｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒｏｕｔｉｎｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｏｉｌ Ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
　　
　　ＧＯＮＧ Ｘｉ-ｍｉｎ１，ＷＡＮＧ Wｅｉ１，ＹＡＮＧ Ｈａｉ-ｚｈｏｕ２，ＣＡＩ Ｊｉｎ-ｚｈｏｕ２，ＬＩ ｊｉｎｇ１，ＬＩＵ Ｔａｏ１
　　（１． Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ；
　　２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒａｐｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｉｌ ａｎａｌｙｚｅｒ （ｍｏｄｅｌ－ＴＦＷ－ＩＩＩ）to be ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｎｉｔｒａｔｅ， ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（ＡＰ）， ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ （ＡＫ） ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ（ＯＭ） ｉｎ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｏｉｌｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｒｏｕｔｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｄａｔａ ｆｒｏｍ ｂｏｔｈ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ compared． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｎｉｔｒａｔｅ ａｎｄ ＡＫ ｆｒｏｍ ｒａｐｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ lower ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｆｒｏｍ ｒｏｕｔｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ； ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ＯＭ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ opposite． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ＡＰ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ｒａｐｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｅｉｔｈｅｒ ｈｉｇｈｅｒ ｏｒ ｌｏｗｅｒ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｆｒｏｍ ｒｏｕｔｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ； ａｎｄ that of ６６．７％ of ｓａｍｐｌｅｓ was ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｆｒｏｍ ｒｏｕｔｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＯＭ， ＡＫ ａｎｄ ｎｉｔｒａｔｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｍｅｔｈｏｄ were ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｏｕｔｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｄｅｔｅｒｉｎｇ（P＜０．０１）， ｗｈｉｌｅ ＡＰ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ（P＜０．０５）． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｄ ａ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ， ｂｕｔ ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｐｏｏｒ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｓｏｉｌ ｎｉｔｒａｔｅ whose ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ５６．９％．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒａｐｉｄ ｍｅｔｈｏｄ； ｒｏｕｔｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ； ｓｏｉｌ； ｎｕｔｒｉｅｎｔ
　　
　　近３０年来，土壤氮、磷、钾和有机质等养分指标的测定方法，一般采用较为完整和成熟的常规方法，但这类方法往往存在操作步骤繁琐，测定时间长，分析效率低，所耗人力物力多等不足［１］。在土壤质量评价、测土配方施肥和田间试验研究等生产实践中，时常需要对土壤养分等属性指标进行批量、连续分析，经典的常规法难以满足研究应用的需要，鉴于经典方法的不足，人们开发了ASI法［2，3］和M3［4，5］等快速测定方法。随着仪器分析技术的发展，土壤养分的测定方法在分析效率和速率上有了很大改进。基于某些仪器分析的“速测法”，其测试速度比常规法快，尤适用于大批量土壤指标分析。
　　河南农业大学研发的ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析仪，操作方便快速，在农化服务部门应用较多［６］。而基于此分析仪的速测法与常规法相比，二者的测试值有何关系，速测法的精密度与稳定性如何以及速测法测试值怎样应用等，还未见相关报道。此研究用常规法和速测法分别测定６种典型土壤样品中的硝态氮、有效磷、速效钾和有机质４种指标，分析比较２种测定结果，并且进行相关性分析，为基于ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析仪的速测法在生产上的合理利用和准确测定提供参考。
　　１材料与方法
　　１．１供测土样
　　土样均为风干后按常规法制样，分别过０．２５ ｍｍ和１ ｍｍ分析筛。以不同实验室测试过的参比样（推荐值）为对照。供试样品基本信息见表１。
　　１．２测试项目及方法
　　每个样品分别按速测法和常规法测试土壤硝态氮、有效磷、速效钾和有机质４个指标。每个样品各项目按速测法测试３次，第一次测试８ d后测试第二次，再２ d后测试第三次。其中第一次同时用常规法做对比。每样平行测定５次。
　　速测法：采用ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析仪说明书提供的分析方法［６］分别测定土壤中硝态氮、有效磷、速效钾和有机质。具体测试方法如下：测试硝态氮采用醋酸－硝酸试粉比色法测定；有效磷采用碳酸氢钠浸提－钼锑抗比色法测定；速效钾采用硝酸钠浸提－四苯硼钠比浊法测定；有机质采用水合热－光电比色法测定。
　　常规法：硝态氮采用硫酸钙－酚二磺酸比色法［７］测定；有效磷采用碳酸氢钠提取－钼锑抗比色法［８，９］测定；速效钾采用醋酸铵提取－火焰光度法［９，１０］测
　　定；有机质采用重铬酸钾容量法［１１，１２］测定。
　　１．３数据处理方法
　　采用ＳＰＳＳ １０．０和Ｏｒｉｇｉｎ ８．０软件进行数据分析与处理。
　　２结果与分析
　　２．１土壤速效氮、磷、钾和有机质的含量比较
　　从表２可看出，所测土壤属性的速测法测定值（Ｘ）和常规法测定值（Ｙ）之间均存在一定的比例关系，但不同项目和同一项目不同土样之间的比例及趋势不尽相同。土壤样品硝态氮和速效钾的速测法测定值均低于常规法测定值，其比值（Ｘ／Ｙ）范围分别在０．４９２～０．７５７和０．６６６～０．８８６之间，比值（Ｘ／Ｙ）平均值分别为０．６２８和０．７６８；而土壤有机质的速测法测定值则高于常规法测定值，其比值（Ｘ／Ｙ）范围在１．０７９～３．４１５之间，平均值为２．０６７；土壤有效磷的速测法测定值与常规法比各有高低，其中６６．７％土壤样品的速测法测定值高于常规法。
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　　２．２速测法和常规法测试土壤养分含量的相关性分析
　　以各土样的常规法测试值为因变量，以速测法测试值为变量，按所测各项目分别进行回归分析和Ｆ检验，结果见表３。从表３可看出，供试土壤硝态氮、有效磷、速效钾和有机质测定值两种方法之间呈显著或极显著相关。其中速测法测定有机质、速效钾和硝态氮与常规法测试之间呈极显著相关（P＜０．０１），相关系数依次为０．９５９ ４、０．９５４ ２和０．９４４ ５，而速测法测定有效磷与我国常规法测定有效磷的相关系数为０．８７９ １，达到了显著（P＜０．０５）相关。
　　２．３速测法和常规法测试土壤养分的稳定性对比分析
　　２．３．１不同测试时期速测法测试结果的比较图１为土壤中硝态氮、有效磷、速效钾和有机质等属性采用速测法所测的3次不同测试时期测定值对比分析图。从图１可以看出，所测各土壤属性三次的测定值间差异最大的为硝态氮，所有土样3次测定值间变异系数平均为５６．９％，其土样ＴＲ３的3次测定值变异系数最大达７０．４％；其次为土壤速效钾和土壤有效磷，其3次测定值间变异系数平均值分别为１４．５％和１１．８％；差异最小的为土壤有机质，其3次测定值间变异系数平均值仅为７．０５％。上述结果表明速测法测试土壤硝态氮的重现性较差，精密度较低，而采用速测法测试土壤有机质具有良好的重现性，精密度较高。
　　２．３．２不同测试时期常规法测试结果的比较将本次常规法所测土壤有效磷、速效钾和有机质结果（如图２中Ｄ所示）与２００９年其他实验室的常规法测试结果（如图２中Ｅ所示）进行比较分析，结果如图１所示（因２００９年所测硝态氮的测试值不全，不作分析）。从图１可知，本次常规法所测土样的有效磷、速效钾和有机质含量的平均值与２００９年各实验室的结果差异较小，均在２００９年分析结果的标准偏差范围内。两次测定值间变异系数较低，变异系数最高的为速效钾，仅为６．４２％，其次是有效磷（４．９４％）和有机质（１．７１％）。该结果表明，现有常规分析法测试土壤有效磷、速效钾和有机质具有较高的精密度、重现性和稳定性，也说明了风干土样中有效磷、速效钾和有机质含量相对较为稳定。
　　２．３．３不同测试时期速测法与常规法的测试结果比较比较图１和图２可知，速测法3次不同时期所测土壤有效磷、速效钾和有机质等属性测定值变异系数均高于对应属性常规法不同时期测定值变异系数。这表明速测法在分析土壤属性时，其精密度、重现性和稳定性不及常规方法，速测法在前处理方法、专用试剂和速测仪等的稳定性和可靠性尚有提升潜力。
　　３小结与讨论
　　１）土样硝态氮和速效钾的速测法测定值均低于常规法测定值，其比值平均值分别为０．６２８和０．７６８；土样有机质的速测法测定值则高于常规法测定值，其比值的平均值为２．０６７；土壤有效磷的速测法与常规法比较，既有偏高，也有偏低，除部分有效磷速测法结果的变异系数较高（分别为７．７％、１９．３％和１７．３％）外，其他结果的变异系数均低于５％。
　　２）速测法和常规法测试土壤有机质、速效钾和硝态氮之间呈极显著相关，相关系数依次为０．９５９ ４、０．９５４ ２和０．９４４ ５，而速测法测定有效磷与我国常规法测定有效磷的相关系数为０．８７９ １，达到了显著相关。
　　３）速测法3次所测结果间的变异系数最高的为硝态氮，其值为５６．９％；其次为速效钾和有效磷，其值分别为１４．５％和１１．８％；差异最小的为有机质，其变异系数为７．０５％。常规法两次所测结果的变异系数最高的为速效钾（６．４２％）；其次是有效磷（４．９４％）和有机质（１．７１％）。
　　４）速测法不同时期所测土壤有效磷、速效钾和有机质结果的变异系数均高于常规法。速测法在精密度、重现性和稳定性不及常规法好。从速测法和常规法比较来看，速测法较适合测定土壤样品中的有效磷、速效钾和有机质分析，但对于测定硝态氮，则可能存在较大误差，其校正方法，有待于进一步研究。
　　５）在生产实践中，土壤速测法的应用（如土壤肥力评价和推荐施肥等）可从两个途径进行开展。一是建立土壤速测法的应用指标体系或模型。目前对土壤速测法的应用研究尚不充分，经营速测仪的厂商或研发机构，未有完善的应用指标体系或模型，即使已有指标体系的也缺乏生产实践的检验数据，尚需开展田间试验研究；二是建立速测法和常规方法的相关性模型，将速测法结果转换为常规法结果，具体按什么线性回归方程或系数转换，有待于更多样本的测试分析。
　　
　　参考文献：
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　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原
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