❶ 土壤质量评价指标
一、土壤质量概念的内涵
土壤质量一般定义为:土壤在生态系统的范围内,维持生物的生产力、保护环境质量以促进动植物与人类健康行为的能力。美国土壤学会(1995)把土壤质量定义为:在自然或管理的生态系统边界内,土壤具有动植物生产持续性,保持和提高水、空气质量以及支撑人类健康与生活的能力。因此,“土壤质量是指土壤提供植物养分和生产生物物质的土壤肥力质量,容纳、吸收、净化污染物的土壤环境质量,以及维护保障人类和动植物健康的土壤健康质量的总和(据曹志洪、周健民)”。
土壤质量概念的内涵不仅包括作物生产力、土壤环境保护,还包括食物安全及人类和动物健康。土壤质量概念类似于环境评价中的环境质量综合指标,从整个生态系统中考察土壤的综合质量。这一概念超越了土壤肥力概念,超越了通常的土壤环境质量概念,它不只是把食物安全作为土壤质量的最高标准,还关系到生态系统稳定性,地球表层生态系统的可持续性,是与土壤形成因素及其动态变化有关的一种固有的土壤属性。专家认为:土壤科学的研究除了应继续重视土壤肥力质量的研究外,还必须向土壤环境质量和土壤健康质量方面转移。
二、土壤质量评价指标体系分类
土壤质量评价指标体系应该从土壤系统组分、状态、结构、理化及生物学性质、功能以及时空等方面,加以综合考虑。土壤质量评价指标体系大致可分为两大类,一类是描述性指标,即定性指标;另一类是分析性定量指标,选择土壤的各种属性,进行定量分析,获取分析数据,然后确定数据指标的阀值和最适值。
根据分析性指标的性质,土壤质量的评价指标分为土壤物理指标、土壤化学指标、土壤生物学指标三个方面。
1、土壤物理指标:土壤物理状况对植物生长和环境质量有直接或间接的影响。土壤物理指标包括土壤质地及粒径分布、土层厚度与根系深度、土壤容重和紧实度、孔隙度及孔隙分布、土壤结构、土壤含水量、田间持水量、土壤持水特性、渗透率和导水率、土壤排水性、土壤通气、土壤温度、障碍层次深度、土壤侵蚀状况、氧扩散率、土壤耕性等。
2、土壤化学指标:土壤中各种养分和土壤污染物质等的存在形态和浓度,直接影响植物生长和动物及人类健康。土壤质量的化学指标包括土壤有机碳和全氮、矿化氮、磷和钾的全量和有效量、CEC、土壤pH、电导率(全盐量)、盐基饱和度、碱化度、各种污染物存在形态和浓度等。
3、土壤生物学指标:土壤生物是土壤中具有生命力的主要部分,是各种生物体的总称,包括土壤微生物、土壤动物和植物,是评价土壤质量和健康状况的重要指标之一。土壤中许多生物可以改善土壤质量状况,也有一些生物如线虫、病原菌等会降低土壤质量。目前应用较多的指标是土壤微生物指标,而中型和大型土壤动物指标正在研究阶段。土壤质量的生物指标包括微生物生物量碳和氮,潜在可矿化氮、总生物量、土壤呼吸量、微生物种类与数量、生物量碳/有机总碳、呼吸量/生物量、酶活性、微生物群落指纹、根系分泌物、作物残茬、根结线虫等。
根据土壤质量评价指标的选择原则,土壤质量的评价指标分为农艺指标、微生物指标、碳氮指标和生态学指标。
1、土壤质量评价的农艺指标:选用了10个参数指标(吴启堂等,1995),既质地、耕层厚度、pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、容重、CEC。
2、土壤质量的微生物学指标包括:土壤微生物的群落组成和多样性、土壤微生物量、土壤微生物活性、土壤酶活性等。
3、土壤质量的碳氮指标:即生物活性碳和生物活性氮,作为土壤质量评价的一个重要指标,能敏感反映土壤质量的变化,以及不同土地利用和管理,如耕作、轮作、施肥、残留物管理等对土壤质量的影响。
4、土壤质量的生态学指标主要有:种群丰富度、多样性指数、均匀度指数、优势性指数等。
根据土壤质量评价指标涉及的内容,土壤质量指标也可以分四个方面:
1、土壤肥力:土壤肥力因素包括水、肥、气、热四大因素,具体指标有土壤质地、紧实度、耕层厚度、土壤结构、土壤含水量、田间持水量、土壤排水性、渗透性、有机质、全磷、全钾、速效氮、速效磷、缓效钾、速效钾、缺乏性微量元素全量和有效量、土壤通气性、土壤热量、土壤侵蚀状况、pH、CEC等。
2、土壤环境背景:背景值、盐分种类与含量、硝酸盐、碱化度、农药残留量、污染指数、植物中污染物、环境容量、地表水污染物、地下水矿化度与污染物、重金属元素种类及其含量、污染物存在状态及其浓度等。
3、 土壤生物活性:包括微生物量、C/N、土壤呼吸、微生物区系、磷酸酶活性、脲酶活性等。
4、 土壤生态质量:节肢动物、蚯蚓、种群丰富度、多样性指标、优势性指标、均匀度指标、杂草等。
三、土壤质量的评价方法
1992年土壤质量国际会议上,建立标准的土壤质量评价方法包括气候、景观、土壤化学和物理学性质的综合评价(据何文寿)。
由于目前对土壤质量的评价还没有一个统一的标准,为此国家“973计划”中的 “土壤质量演变规律与持续利用” 课题组在充分调研的基础上提出了我国土壤质量指标体系的初步建议方案[1]。该方案由四步组成,第一,测定土壤的化学指标、物理指标和生物指标等质量指标,包括土壤有机质、速效钾、有效磷、pH值、土层厚度、粘粒、容重、水稳性团聚体和微生物生物量碳等。第二,根据土壤质量指标隶属函数计算隶属度,评价指标与作物生长效应曲线之关系的数学表达式即隶属度函数。第三,用因子分析法确定指标的权重值,以特征值>1为选取主因子的条件作因子分析,得到各质量因子主成分的特征值和贡献率,并由因子载荷矩阵计算土壤质量指标的公因子方差及权重值。第四,计算土壤肥力质量综合评价指标值。根据模糊数学中的加乘法原则,利用专用的计算公式求得土壤肥力质量综合评价指标(据曹志洪、周健民)。
四、无公害食品——水果产地生态环境条件
1、产地选择:无公害水果产地应选择在生态环境良好,无或不受污染源影响或污染物限量控制在允许范围内,生态环境良好的农业生产区域。
2、水果产地灌溉水质量:灌溉水质量指标应符合表1要求
表1 农田灌溉水质量指标(mg/L)
项目
氯化物
氰化物
氟化物
汞
总砷
总铅
总镉
铬(六价)
pH
指标
≤250
≤0.5
≤3.0
≤0.001
≤0.1
≤0.1
≤0.005
≤0.1
≤5.5~8.5
3、水果产地土壤质量:土壤质量指标应符合表2要求
表2 水果产地土壤质量指标(mg/kg)
项目
总汞
总砷
总铅
总镉
总铬
六六六
滴滴涕
pH<6.5
≤0.30
≤40
≤250
≤0.3
≤150
≤0.5
≤0.5
pH6.5~7.5
≤0.50
≤30
≤300
≤0.3
≤200
≤0.5
≤0.5
pH>7.5
≤1.0
≤25
≤350
≤0.6
≤250
≤0.5
≤0.5
4、水果产地空气质量:空气质量应符合表3 要求
表3 水果产地空气质量指标
项目
日平均指标
1小时平均指标
总悬浮颗粒物(TSP)(标准状态,mg/m3)
≤0.30
二氧化硫(SO2) (标准状态,mg/m3)
≤0.15
≤0.50
氮氧化物 (NO2) (标准状态,mg/m3)
≤0.12
≤0.24
氟化物 (F) μg /(dm2 ·d)
≤1.8
≤2.0
氟化物 (F) μg /m3
月平均 10
铅(标准状态)μg /m3
季平均1.5
注:表内所列含量限值适用于阳离子交换量>5cmol/kg的土壤,若≤5cmol/kg,其含量限值为表内数值的半数。
五、无公害食品—— 茶叶的土壤管理
定期监测土壤肥力水平和重金属元素含量,一般要求每2年检测一次。根据检测结果,有针对性地采取土壤改良措施。
采用地面覆盖等措施提高茶园的保土蓄水能力。杂草、修剪枝叶和作物秸杆等覆盖材料应未受有害或有毒物质的污染。
采用合理耕作、施用有机肥等方法改良土壤结构。耕作时应考虑当地降水条件,防止水土流失。对土壤深厚、松软、肥沃,树冠覆盖度大,病虫草害少的茶园可实行减耕或免耕。
幼龄或台刈改造茶园,宜间作豆科绿肥,培肥土壤和防止水土流失。
土壤pH值低于4.0的茶园,宜施用白云石粉、石灰等物质调节土壤pH值至4.5~5.5范围。土壤pH值高于6.0的茶园应多选用生理酸性肥料调节土壤pH值至适宜的范围。
土壤相对含水量低于70%时,茶园宜节水灌溉。灌溉用水符合表4的要求。
表4 无公害茶园灌溉水质标准(mg/L )
项目
pH值
总 汞,
总 镉
总 砷,
总 铅
铬(六价)
氰化物
氯化物
氟化物,
石油类
浓度限值
5.5~7.5
≤0.001
≤0.005
≤0.1
≤0.1
≤0.1
≤0.5
≤255
≤2.0
≤10
表5 无公害茶园土壤环境质量标准 项 目
浓度限值
pH
4.0~6.5
镉,mg/kg
≤0.30
汞,mg/kg
≤0.30
砷,mg/kg
≤40
铅,mg/kg
≤250
铬,mg/kg
≤150
铜,mg/kg
≤150
六、绿色食品产地土壤肥力分级
土壤肥力评价 :土壤肥力的各个指标, I级为优良、II级为尚可、III级为较差。供评价者和生产者在评价和生产时参考。生产者应增施有机肥, 使土壤肥力逐年提高。
表 6 土壤肥力分级参考指标 项 目
级 别
旱地 水田 菜地 园地 牧地
有机质(g/Kg)
I
II
III
>15 >25 >30 >20 >20
10~15 20~25 20~30 15~20 15~20
<10 <20 <20 <15 <15
金 氮(g/kg)
I
II
III
>1.0 >1.2 >1.2 >1.0 -
0.8~1.0 1.0~1.2 1.0~1.2 0.8~1.0 -
<0.8 <1.0 <1.0 <0.8 -
有效磷(mg/kg)
I
II
III
>10 >15 >40 >10 >10
5~10 10~15 20~40 5~10 5~10
<5 <10 <20 <5 <5
有效钾(mg/kg)
I
II
III
>120 >100 >150 >100 -
80~120 50~100 100~150 50~100 -
<80 <50 <100 <50 -
阳离子交换量
(c mol/kg)
I
II
III
>20 >20 >20 >15 -
15~20 15~20 15~20 15~20 -
<10 <20 <20 <15 -
质 地
I
II
III
轻壤、中壤 中壤、重壤 轻壤 轻壤 砂壤-中壤
砂壤、重壤 砂壤、轻粘土 砂壤、中壤 砂壤、中壤 重壤
砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土
七、土壤环境质量标准(GB 15618-1995)(摘要)
本标准按土壤应用功能、保护目标和土壤主要性质,规定了土壤中污染物的最高允许浓度指标值及相应的监测方法;适用于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。
土壤环境质量分类:根据土壤应用功能和保护目标,划分为三类:Ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤,土壤质量基本保持自然背景水平。Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤,土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地外)。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。
土壤环境质量分类和标准分级:
一级标准 为保护区域自然生态,维持自然背景的土壤环境质量的限制值。
二级标准 为保障农业生产,维护人体健康的土壤限制值。
三级标准 为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。
各类土壤环境质量执行标准的级别规定如下:
Ⅰ类土壤环境质量执行一级标准;
Ⅱ类土壤环境质量执行二级标准; Ⅲ类土壤环境质量执行三级标准。
八、果园的土壤管理
1、幼年果园的土壤管理
幼龄果园间作绿肥,尤其是豆料绿肥,既解决了有机质的问题,也起了固氮作用,增加了土壤中的氮及其它元素,做到以园养园。绿肥要选高产品种,进行早播,密植,达到苗足,茎密和杆高。夏季绿肥在3~4月播种,冬季绿肥在9~10月播种。播种前全园翻耕15~20厘米,每亩施厩肥和过磷酸钙(10~20斤),8月翻压作基肥,间作绿肥可起复盖作用,防止土壤被冲刷降低夏季地表高温,但要比清耕消耗较多的土壤水分,故需灌溉。绿肥品种前面已经提过,幼树封行前,还可以间作薯类,蔬菜。不论间作那一种间作物,都需要留出树盘;树盘除覆盖绿肥外,还可覆盖青草,稻草,可降低夏季高温,冬季防寒。中耕除草:如无间作的果园每年至少要中耕除草1~2次。
2、成年果园的土壤管理:
成年果园根据树冠大小种植绿肥,在冬季或夏季,耕作志幼龄果园,树龄较大隙地很小的果园,可以少种此绿肥。中耕除草:间作绿肥的果园随绿肥播种进行翻耕,树冠密集,不能种绿肥或密植果园,每年冬季应翻耕一次,深度在15~20厘米。但树杆周围就浅耕。每年中耕除草几次,尤其应保持树冠下及其外沿周围的土壤疏松,可以保持水分,降低气温,清除某些病虫害。深翻:除定植前开1米深宽壕沟外,5~6年或7~8年以后,地下1米的壕沟已经不能满足强大根系的要求。因此,必须扩穴深翻,才能保持地上和地下部分的协调关系,深翻要用电钻或手钻打炮眼,取出树下的石头,换上好土,分层压渣。为避免影响结果,最好每年翻半边。树盘复盖:复盖在冬季气温较低的地区防止冬季落果效果很好,复盖方法同幼树。
❷ 种植土的化学分析
对植物生长的土壤化学环境特性的分析,为改良土壤、提高肥力、补充作物所需的营养元素提供依据。
土壤pH值表示土壤酸、碱性的指标,以土壤浸堤液中氢离子浓度负对数来表示。pH值等于7为中性,大于7为碱性,小于7为酸性。其分析方法有:混合指示剂比色法、永久色阶比色法(适合野外使用)、电位滴定法等。
土壤可溶性盐土壤中所含的水溶性盐分。了解土壤可溶性盐含量,是进行盐碱土分类、作物种植、防治土壤盐碱化、采取灌溉排水措施等所必不可少的依据。
土壤总盐量从一定比例(一般采用 5:1)的水和土(风干土)中,在一定时间内浸提出来的可溶性盐分总量。亦可用压榨法直接抽取土壤溶液进行分析。总盐量的单位可用相当土重量的百分数表示,也可用电导度单位表示。供试溶液最好采用饱和浸提液。总盐量的测定方法有:重量法、电导法、比重计法、阴阳离子计算法。
可溶性阳离子和阴离子土壤盐分中常有八种阴阳离子,即HCO婣、CO卲、 CI、SO厈、K、Na、Ca、Mg。盐分组成及这些离子间的比例关系,可资鉴别盐碱土的类型,并确定相应的改良措施。这些离子的不同组合对作物一般都有危害作用,尤以NaCO毒性最大。钠盐较多的土壤,在进行冲洗时,还可能使土壤碱化,所以钠离子是土壤和水中主要监测的离子。其分析方法有火焰光度计法、离子摄谱法、钠电极法、差减法。氯离子分析法有硝酸银滴定法、氯电极离子活度计法等。硫酸根离子分析法有四羟基醌法、联苯胺法等。碳酸根、重碳酸根离子的分析法有双指示剂滴定法和电位滴定法等。
❸ 土地盐碱化的表现有哪些
土壤盐碱化是指土壤含盐量太高(超过0.3%),而使农作物低产或不能生长。 形成盐碱土要有两个条件:一是气候干旱和地下水位高(高于临界水位);另一是地势低洼,没有排水出路。 地下水都含有一定的盐份,如其水面接近地面,而该地 区又比较干旱,由于毛细作用上升到地表的水蒸发后,便留下盐分:日积月累,土壤含盐量逐渐增加,形成盐碱土;如是洼地,且没有排水出路,则洼地水份蒸发后,即留下盐份,也形成盐碱地。
分布:我国盐碱化土地主要分布在华北平原,东北平原,西北内陆地区及滨海地区.
不利影响:
1、土壤板结与肥力下降。
2、不利于农作物吸收养分,阻碍作物生长。
防治:
治理盐碱地的措施有水利改良措施(灌溉、排水、放淤、种稻、防渗等);农业改良措施(平整土地、改良耕作、施客土、施肥、播种、轮作、间种套种等);生物改良措施(种植耐盐植物和牧草、绿肥、植树造林等);和化学改良措施(施用改良物质,如石膏、磷石膏、亚硫酸钙等)。 四个方面。由于每一措施都有一定的适用范围和条件,因此必须因地制宜,综合治理。
盐碱地有望变“绿洲” 我国科学家成功克隆出一种耐盐基因
我国科学家从一种盐生植物中成功地克隆出一个耐盐关键基因,并已导入多种植物。这一发现,将有望使占地球陆地总面积约四分之一的盐碱地变为“绿洲”。
山东师范大学赵彦修、张慧两位教授主持的课题组,从1999年开始这项研究,最近在测定了1755个盐地碱蓬基因的序列后发现了这一基因。科技部高新技术发展计划专家组对这一研究成果进行了验收。国家专利局在今年第18卷第28期的专利公告上公布了这项成果。
这个基因的全名叫作“Na+ / H+ 逆向运转蛋白(SsNHX1)全长cDNA”。由这种基因决定的一种蛋白,使碱蓬能在细胞内形成一种“离子区隔化”解钠离子毒的机制。
据介绍,盐地碱蓬是我国盐碱地上普通的一种藜科植物。它能耐3%的盐度,可以在海水中生长。在盐碱地上可长到1米高,在海滩上,长度可达30厘米。课题组研究人员将这一基因转移到拟南芥上做了对比试验:在1/2海水浇灌条件下,拟南芥能完成生活史;在盆栽条件下,15天不浇水,复水后仍能恢复生长并结实。而对照株均死亡。在所有已知公开发表的资料中,他们培育的转基因植物耐盐性是最强的。
目前,这一成果已经得到应用,培育出了适宜盐碱地生长的转基因植物幼苗。记者在山东师范大学生物科学院实验室看到,新培育出的耐盐转基因植物已有蕃茄、大豆、水稻、速生杨4种,在上千个培养基内长势良好。工作人员称,过不多久,就可以实施移栽了。
盐碱土是地球陆地上分布广泛的一种土壤类型,约占陆地总面积的25%。仅我国,盐碱地的面积就有3300多万公顷。在山东省的黄河三角洲地带,每年新增加的盐碱地达6000多公顷。大量的土地因此而荒废。专家认为,这一发现,对于我国这样一个耕地资源日趋减少的人口大国而言,具有十分广阔的应用前景,可以把经济效益、环境保护和可持续发展很好地结合起来。
❹ 水质营养盐检测的检测项目和标准有哪些呢
氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD5)、硝酸盐(以N计)、亚硝酸盐(以N计)等;
GB 5749生活饮用水卫生标准
GB/T14848地下水质量标准
GB/T50331城市居民生活用水用量标准
GB18918城镇污水处理厂污染物排放标准
GB3097 海水水质标准
GB 5084农田灌溉水质标准
❺ 土地盐渍化监测
土地盐渍化监测
土壤盐渍化是土壤退化的主要类型之一,是自然和人为因素综合作用所带来的全球性环境问题。土壤盐渍化所带来的土壤表层盐分集聚,对土壤结构和土壤菌落产生直接影响,从而抑制植物的生长,严重制约农业生产和生态环境的可持续发展。 盐渍土是重要的后备土地资源,盐渍土监测是治理利用补充耕地,缓和人地关系、保障国家粮食安全的重要途径。
及时掌握区域土壤盐渍化的时空动态变化特征,对于科学治理利用盐渍土资源,提高土地生产力和加强生态保护具有重要意义。中科检测开展土壤盐渍化监测与评价工作,并编制对合规报告。
土壤盐渍化分等级:
非盐渍化土、轻度盐渍化土、中度盐渍化土、重度盐渍化土、盐土
土壤盐渍化检测单位:
中科检测
土壤盐渍化检测相关检测标准:
滨海土壤盐渍化监测与评价技术规程
NY/T 1121.1-2006 土壤检测第 1 部分:土壤样品的采集、处理和贮存
NY/T 1121.16-2006 土壤检测第 16 部分:土壤水溶性盐总量的测定
NY/T 1121.17-2006 土壤检测第 17 部分:土壤氯离子含量的测定
NY/T 1121.18-2006 土壤检测第 18 部分:土壤硫酸根离子含量的测、
土壤盐渍化监测
参考来源:土壤盐渍化监测
❻ 盐土的基本介绍
盐土化作用salinization。表层或土体中积聚有过多的可溶性盐类的土壤。在气候干旱、蒸发强烈、地势低洼、含盐地下水水位高的条件下造成土壤呈分散状况并破坏土壤物理性质。腐殖质含量低、含可溶性盐过高,不利于植物生长。通过排水、合理灌溉、种稻、种植绿肥等措施进行改良。在中国主要分布于华北、西北、东北的干旱半干旱地区以及东部滨海地区。
中国土壤中含可溶盐较高的盐土主要分布在北方干旱、半干旱地区,尤以内蒙古、宁夏、甘肃、清海和新疆为多。华北平原和汾、渭谷地也有零星分布。气候干旱、蒸发强烈、地势低洼、含盐地下水接近地表是盐土形成的主要条件。盐分累积的形态通常是地表出现白色盐霜,作斑块状分布。含盐量高的盐土可出现盐结皮厚度(小于3厘米)或盐结壳(大于3厘米),在结皮或结壳以下为疏松的盐与土的混合层,可由几厘米到30~50厘米;甚或可见盐结盘层。盐分累积的特点是表聚性很强,逐渐向下盐分递减。沿海地带盐分累积特点是整层土体均含较高盐分。
中国盐土的盐分组成甚为复杂。滨海地区的盐土主要为氯化物盐土;硫酸盐盐土则分布于新疆北部、甘肃河西走廊、宁夏银川平原和内蒙古后套地区,但面积不大。而氯化物与硫酸盐混合类型的盐土,在中国盐土中到处可见,以河北、内蒙古、宁夏、甘肃和新疆等省区最为集中。此外,东北松嫩平原、山西大同盆地等,在其盐分组成中含有碳酸根,称苏打盐土,碱性特强,腐蚀植物根系,大部植物难以生长。
盐土的改良应采取灌排、生物及耕作等综合措施;种稻洗盐也是改良盐土的有效措施。 碱土 在中国分布面积较小,大都零星分布于盐土地区,特点是表层含盐量一般不超过0.5%,但土壤溶液中普遍含有苏打。在吸收复合体中(尤其是碱化层)代换性钠占代换总量20%以上;pH值可达 9.0或更高。土壤有机与无机部分高度分散,胶粒和腐殖质淋溶下移,使表土质地变轻,而胶粒聚积的碱化层则相对粘重,有时形成柱状结构,湿时膨胀泥泞,干时收缩板结,通透性与耕性均极差。过高的碱度可以毒害植物根系,过多的交换性钠可引起一系列不良的理化性质,对植物生长危害极大。
碱土的形成与发育因地区而异,如松辽平原的碱土是由于苏打盐土在脱盐过程中,钠离子进入土壤吸收复合体而形成的。华北平原的碱土(当地称瓦碱)是由盐化潮土或盐土在脱盐过程中,突出了土壤的碱化特性,表层出现碱壳。前者代换性钠含量较高(7~10毫克当量/100克土),碱化度大都在20~40%;后者在质地较轻的土壤中仅1~2毫克当量/100克土,在粘重土壤中也仅5~7毫克当量/100克土,可能属于初期形成的碱土。碱土的改良除上述水利及农业措施外,尚需采取施用石膏和磷石膏等化学改良措施。
❼ 土壤化学指标
一、土壤酸碱度(pH值)
土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大,我国西北、北方不少土壤pH值大,南方红壤pH值小。因此可以种植和土壤酸碱度相适应的作物和植物。如红壤地区可种植喜酸的茶树,而苜蓿的抗碱能力强等。土壤酸碱度对养分的有效性影响也很大,如中性土壤中磷的有效性大;碱性土壤中微量元素(锰、铜、锌等)有效性差。在农业生产中应该注意土壤的酸碱度,积极采取措施,加以调节。
1.电位法
土壤实验室基本上都采用电位法测定土壤pH值,电位法有准确、快速、方便等优点。其基本原理是:用pH计测定土壤悬浊液的pH值时,由于玻璃电极内外溶液H+离子活度的不同产生电位差。
2.比色法
取土壤少许(约黄豆大),弄碎后放在白磁盘中,滴入土壤混合指示剂数滴,到土壤全部湿润,并有少量剩余。震荡磁盘,使指示剂与土壤充分作用,静置1min,和标准比色卡比色,即得出土壤的酸碱度。
3.原位酸碱度传感器法
土壤原位pH测定仪可直接埋入土壤测试,直接读数,非常方便,在指导农业科研及农业生产中起到了非常重要的作用。
二、土壤氧化还原电位(Eh)
土壤氧化还原电位是以电位反映土壤溶液中氧化还原状况的一项指标,用Eh表示,单位为mV。
土壤氧化还原电位的高低,取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质的相对浓度,一般采用铂电极和饱和甘汞电极电位差法进行测定。影响土壤氧化还原电位的主要因素有:①土壤通气性;②土壤水分状况;③植物根系的代谢作用;④土壤中易分解的有机质含量。
旱地土壤的正常Eh为200~750mV,若Eh﹥750mV,则土壤完全处于氧化状态,有机质消耗过快,有些养料由此丧失有效性,应灌水适当降低Eh。若Eh﹤200mV,则表明土壤水分过多,通气不良,应排水或松土以提高其Eh值。
水田土壤Eh变动较大,在淹水期间Eh值可低至-150mV,甚至更低;在排水晒田期间,土壤通气性改善,Eh值可增至500mV以上。一般地说,稻田适宜的Eh值在200~400mV之间,若Eh经常在180mV以下或低于100mV,则水稻分蘖或生长发育受阻。若长期处于-100mV以下,水稻会严重受害甚至死亡,此时应及时排水晒田以提高其Eh值。
1.二电极法
测定氧化还原电位的常用方法是铂电极直接测定法,方法是基于铂电极本身难以腐蚀、溶解,可作为一种电子传导体。当铂电极与介质(土壤、水)接触时,土壤或水中的可溶性氧化剂或还原剂,将从铂电极上接受电子或给予电子,直至在铂电极上建立起一个平衡电位,即该体系的氧化还原电位。由于单个电极电位是无法测得的,故须与另一个电极电位固定的参比电极(饱和甘汞电极)构成电池,用电位计测量电池电动势,然后计算出铂电极上建立的平衡电位,即氧化还原电位Eh值。
2.去极化测定仪法
对复杂的介质,可采用去极化法测定氧化还原电位。可以在较短时间内得到较为精确的结果,用去极化法测得的平衡Eh值,与直接电位法平衡48h后测得的稳定Eh值,差数一般﹤10mV。所以去极化法能缩短测定时间,并有较高的测定精度。
将铂电极接到极化电压的正端(极化电压为600mV或750mV),以银-氯化银电极作为辅助电极,接到电源的负端,阳极极化10 s以上(自由选择)。接着切断极化电源,进行去极,时间在20 s以上(视极化曲线而定),在去极化后监测铂电极的电位(对甘汞电极),对于大多数的测试样品,电极电位E(mV)和去极化时间的对数log t间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化和监测电位。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。
三、土壤阳离子交换量(CEC)
CEC的大小,基本上代表了土壤可能保持的养分数量,即保肥性的高低。阳离子交换量的大小,可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源,是改良土壤和合理施肥的重要依据。
1.乙酸铵交换法
适用于酸性与中性土壤阳离子交换量的测定。原理:用1mol/L乙酸铵溶液(pH7.0)反复处理土壤,使土壤成为铵离子饱和土。过量的乙酸铵用95%乙醇洗去,然后加氧化镁,用定氮蒸馏方法进行蒸馏,蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收,然后用盐酸标准溶液滴定,根据铵离子的量计算土壤阳离子交换量。
2.EDTA——铵盐法
铵盐法不仅适用于中性、酸性土壤,并且适用于石灰性土壤阳离子交换量的测定。采用0.005mol/L EDTA与1mol/L的醋酸铵混合液作为交换剂,在适宜的pH条件下(酸性土壤pH7.0,石灰性土壤pH8.5),这种交换配合剂可以与2价钙离子、镁离子和3价铁离子、铝离子进行交换,并在瞬间即形成电离度极小而稳定性较大的配合物,不会破坏土壤胶体,加快了2价以上金属离子的交换速度。同时由于醋酸缓冲剂的存在,对于交换性氢和1价金属离子也能交换完全,形成铵质土,再用95%酒精洗去过剩的铵盐,用蒸馏法测定交换量。对于酸性土壤的交换液,同时可以用作为交换性盐基组成的待测液用。
3.氯化钡-硫酸强迫交换法
土壤中存在的各种阳离子可被氯化钡(BaCl2)水溶液中的阳离子(Ba2+)等价交换。土壤用BaCl2溶液处理,使之和Ba2+饱和,洗去剩余的BaCl2溶液后,再用强电解质硫酸溶液把交换到土壤中的Ba2+交换下来,由于形成了硫酸钡(BaSO4)沉淀,而且氢离子(H+)的交换吸附能力很强,使交换反应基本趋于完全。这样可以通过计算消耗硫酸的量,计算出阳离子交换量。
四、土壤碱化度(ESP)
土壤的碱化度是用Na+的饱和度来表示,它是指土壤胶体上吸附的交换性Na+占阳离子交换量的百分率。当碱化度达到一定程度时,土壤的理化性质会发生一系列的变化,土壤呈极强的碱性反应pH﹥8.5甚至超过10.0,且土粒分散、湿时泥泞、不透气、不透水、干时硬结、耕性极差,土壤理化性质所发生的这一系列变化称为碱化作用。碱化度是盐碱土分类、利用、改良的重要指标。一般把碱化度﹥20%定为碱土,5%~20%定为碱化土(15%~20%为强碱化土,10%~15%为中度碱化土,5%~10%为轻度碱化土)。
计算公式:
碱化度=(交换性钠/阳离子交换量)× 100%
式中:交换性钠[cmol(Na+)/kg]用乙酸铵-氢氧化钠铵交换-火焰光度法测得;阳离子交换量[cmol(+)/kg]用氯化铵-乙酸铵交换法测得。
五、土壤水溶性全盐量(易溶盐)
土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性,是限制作物生长的障碍因素。我国的盐碱土分布广,面积大,类型多。在干旱、半干旱地区盐渍化土壤,以水溶性的氯化物和硫酸盐为主。滨海地区由于受海水浸渍,生成滨海盐土,所含盐分以氯化物为主。在我国南方(福建、广东、广西等省区)沿海还分布着一种反酸盐土。盐土中含有大量水溶性盐类,影响作物生长,同一浓度的不同盐分危害作物的程度也不一样。盐分中以碳酸钠的危害最大,增加土壤碱度和恶化土壤物理性质,使作物受害。其次是氯化物,氯化物又以MgCl2的毒害作用较大,另外,氯离子和钠离子的作用也不一样。
土壤(及地下水)中水溶性盐的分析,是研究盐渍土盐分动态的重要方法之一,对于了解盐分对种子发芽和作物生长的影响以及拟订改良措施都是十分必要的。
1.电导法
土壤中的水溶性盐是强电介质,其水溶液具有导电作用,导电能力的强弱可用电导率表示。在一定浓度范围内,溶液的含盐量与电导率呈正相关,含盐量愈高,溶液的渗透压愈大,电导率也愈大。土壤水浸出液的电导率用电导仪测定,直接用电导率数值表示土壤的含盐量。
2.质量法
吸取一定量的土壤浸出液放在瓷蒸发皿中,在水浴上蒸干,用过氧化氢(H2O2)氧化有机质,然后在105~110℃烘箱中烘干,称重,即得烘干残渣质量。
六、土壤养分元素
土壤养分元素是指由土壤提供的植物生长所必需的营养元素,能被植物直接或者转化后吸收。土壤养分可大致分为大量元素、中量元素和微量元素,包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、硼(B)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、铜(Cu)和氯(Cl)等13种。在自然土壤中,土壤养分主要来源于土壤矿物质和土壤有机质,其次是大气降水、坡渗水和地下水。在耕作土壤中,还来源于施肥和灌溉。
根据在土壤中存在的化学形态,土壤养分的形态分为:①水溶态养分,土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物;②代换态养分,水溶态养分的来源之一;③矿物态养分,大多数是难溶性养分,有少量是弱酸溶性的(对植物有效);④有机态养分,矿质化过程的难易强度不同。
根据植物对营养元素吸收利用的难易程度,土壤养分又分为速效性养分和迟效性养分。一般来说,速效养分仅占很少部分,不足全量的1%。应该注意的是速效养分和迟效养分的划分是相对的,两者是处于动态平衡之中。
土壤养分的总储量中,有很小一部分能为当季作物根系迅速吸收同化的养分,称速效性养分;其余绝大部分必须经过生物的或化学的转化作用方能为植物所吸收的养分,称迟效性养分。一般而言,土壤有效养分含量约占土壤养分总储量的百分之几至千分之几或更少。故在农业生产中,作物经常出现因某些有效养分供应不足而发生缺素症的现象。
1.全氮测定法
(1)开氏定氮法。土壤、植株和其他有机体中全氮的测定通常都采用开氏消煮法,用硫酸钾-硫酸铜-硒粉做加速剂。此法虽然消煮时间长,但控制好加速剂的用量,不易导致氮素损失,消化程度容易掌握,测定结果稳定,准确度较高,适用于常规分析。
土壤中的含氮有机化合物在加速剂的参与下,经浓硫酸消煮分解,有机氮转化为铵态氮,碱化后把氨蒸馏出来,用硼酸吸收,标准酸滴定,求出全氮含量。硫酸钾起提高硫酸溶液沸点的作用,硫酸铜起催化剂作用,加速有机氮的转化,硒粉是一种高效催化剂,用量不宜过多,否则会引起氮素损失。
(2)半微量开氏法。样品在加速剂的参与下,用浓硫酸消煮时,各种含氮有机化合物,经过复杂的高温分解反应,转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收,以标准酸溶液滴定,求出土壤全氮含量(不包括全部硝态氮)。
包括硝态和亚硝态氮的全氮测定,在样品消煮前,需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后,再用还原铁粉使全部硝态氮还原,转化为铵态氮。
2.全磷硫酸-高氯酸消煮测定法
在高温条件下,土壤中含磷矿物及有机磷化合物与高沸点的硫酸和强氧化剂高氯酸作用,使之完全分解,全部转化为正磷酸盐而进入溶液,然后用钼锑抗比色法测定。
3.全钾测定法
土壤中的有机物先用硝酸和高氯酸加热氧化,然后用氢氟酸分解硅酸盐等矿物,硅与氟形成四氟化硅逸去。继续加热至剩余的酸被赶尽,使矿质元素变成金属氧化物或盐类。用盐酸溶液溶解残渣,使钾转变为钾离子。经适当稀释后用火焰光度法或原子吸收分光光度法测定溶液中的钾离子浓度,再换算为土壤全钾含量。
4.碱解氮测定法
土壤水解性氮或称碱解氮包括无机态氮(铵态氮、硝态氮)及易水解的有机态氮(氨基酸、酰铵和易水解蛋白质)。用碱液处理土壤时,易水解的有机氮及铵态氮转化为氨,硝态氮则先经硫酸亚铁转化为铵。以硼酸吸收氨,再用标准酸滴定,计算水解性氮含量。
5.速效磷测定法
(1)碳酸氢钠法。石灰性土壤由于存在大量的游离碳酸钙,不能用酸溶液来提取速效磷,可用碳酸盐的碱溶液。由于碳酸根的同离子效应,碳酸盐的碱溶液降低了碳酸钙的溶解度,也就降低了溶液中钙的浓度,这样就有利于磷酸钙盐的提取。同时由于碳酸盐的碱溶液也降低了铝和铁离子的活性,有利于磷酸铝和磷酸铁的提取。此外,碳酸氢钠碱溶液中存在着OH-,
(2)钼锑抗比色法。酸性土壤中的磷主要是以Fe—P、Al—P的形态存在,利用氟离子在酸性溶液中有配合Fe3+,Al3+的能力,可使这类土壤中比较活性的磷酸铁铝盐被陆续活化释放,同时由于H+的作用,也能溶解出部分活性较大的Ca—P,然后用钼锑抗比色法进行测定。
6.速效钾测定法
用1mol/L NH4OAc浸提土壤,可将胶体表面吸附的钾离子全部浸提出来,而与黏土矿物晶格固定的钾截然分开。
7.有机质重铬酸钾容量测定法
在加热的条件下,用过量的重铬酸钾-硫酸(K2Cr2O7-H2SO4)溶液,来氧化土壤有机质中的碳,
七、土壤重金属
土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显着的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等,如汞主要来自含汞废水,镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降,砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调,镉、汞等元素在作物子实中富集系数较高,即使超过食品卫生标准,也不影响作物生长、发育和产量,此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大,应特别注意防止重金属对土壤的污染。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库,废石和尾矿随意堆放,致使尾矿中富含难降解的重金属进入土壤,加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统,造成严重的土壤重金属污染。
1.原子吸收分光光度法
原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素,是由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时,被蒸气中待测元素的基态原子所吸收,通过测定辐射光强度减弱的程度,求出供试品中待测元素的含量。原子吸收一般遵循分光光度法的吸收定律,通常借比较对照品溶液和供试品溶液的吸光度,求得供试品中待测元素的含量。所用仪器为原子吸收分光光度计,它由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、自动进样系统和检测系统等组成。
2.X射线荧光光谱(XRF)法
XRF法是介于原子发射光谱(AES)和原子吸收光谱(AAS)之间的光谱分析技术。它的基本原理是基态原子(一般蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态,而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。该方法可定量分析测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度。原子荧光的波长在紫外、可见光区。气态自由原子吸收特征波长的辐射后,原子的外层电子从基态或低能态跃迁到高能态,经10~8 s,又跃迁至基态或低能态,同时发射出荧光。若原子荧光的波长与吸收波长相同,称为共振荧光;若不同,则称为非共振荧光。共振荧光强度大,分析中应用最多。在一定条件下,共振荧光强度与样品中某元素浓度成正比。该法的优点是灵敏度高,谱线简单;在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级,特别是用激光做激发光源时更佳。主要用于金属元素的测定,在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。
3.电感耦合等离子光谱(ICP)法
高频振荡器发生的高频电流,经过耦合系统连接在位于等离子体发生管上端,铜制内部用水冷却的管状线圈上。石英制成的等离子体发生管内有3个同轴氢气流经通道。冷却气(Ar)通过外部及中间的通道,环绕等离子体起稳定等离子体炬及冷却石英管壁,防止管壁受热熔化的作用。工作气体(Ar)则由中部的石英管道引入,开始工作时启动高压放电装置让工作气体发生电离,被电离的气体经过环绕石英管顶部的高频感应圈时,线圈产生的巨大热能和交变磁场,使电离气体的电子、离子和处于基态的氖原子发生反复猛烈的碰撞,各种粒子的高速运动,导致气体完全电离形成一个类似线圈状的等离子体炬区面,此处温度高达6000~10 000℃。样品经处理制成溶液后,由超雾化装置变成全溶胶由底部导入管内,经轴心的石英管从喷嘴喷入等离子体炬内。样品气溶胶进入等离子体焰时,绝大部分立即分解成激发态的原子、离子状态。当这些激发态的粒子回收到稳定的基态时要放出一定的能量(表现为一定波长的光谱),测定每种元素特有的谱线和强度,和标准溶液相比,就可以知道样品中所含元素的种类和含量。
发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态,便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。ICP-AES仪器,不论是多道直读还是单道扫描仪器,均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素(30~50个,甚至更多)。已有文献报道的分析元素可达78个,即除He,Ne,Ar,Kr,Xe惰性气体外,自然界存在的所有元素,都已有用ICP-AES法测定的报告。
❽ 土壤盐渍化标准是多少
土壤盐渍化标准如下:
(8)盐土化学诊断指标有哪些扩展阅读:
土壤盐渍化的改良措施:
1、化学改良措施
化学改良措施是通过施用化学改良剂及矿质化肥改良盐渍土的方法。常用的化学改良剂有有机或无机肥料、矿质化肥、亚硫酸钙、脱硫石膏、磷石膏、硫酸亚铁、高聚物改良剂及土壤综合改良剂等。
其原理是通过酸碱中和,改良土壤理化性质,抑制盐渍化的发生。盐碱地土壤结构差,有机肥通过分解微生物、形成腐殖质,促进土壤团粒形成,增加土壤通气透水性,提升土壤缓冲能力,并和NaCO3,作用形成腐殖酸钠,从而降低土壤碱性,同时腐殖酸钠还具有刺激植物生长的作用,增强其抗盐性。
腐殖质肥料中有机质分解会形成有机酸,不仅能中和土壤碱性,还能加强养分的分解,増强磷的有效性·所以,合理施用有机肥对于改良盐渍土,增强土壤肥力有着重要作用。
2、生物改良措施
植物地上生长部分具有遮蔽作用,能够降低土壤水分蒸发,减弱地表积盐速度植物吸收盐分能降低土壤盐含量植物根系穿插土壤中能改变土壤物理性质,促进土壤脱盐且植物根系的生化作用还能改善土壤养分及化学性质,抑制土壤盐碱化的发生。
同物理、化学改良措施而言,生物措施成本低,环保有效,同时可以产生经济效益,颇受广大农民的喜爱。
3、综合改良措施
物理措施成效快,但工程量大,成本较高,不具有长久性,而且受水资源的限制,不易推广化学措施见效快,但若使用不当,易对环境造成二次污染,且施用改良剂后需要大量的水冲洗,应用起来较困难且经济成本昂贵生物措施能减少土壤盐分,但不能完全解决盐渍化问题。
经多年实践发现,土壤盐演化是个比较复杂的过程,仅用某一种防治措施并不能达到改良的最佳效果。近年来,干旱、半干旱地区多使用淋洗脱盐、深翻松耕及广泛栽植耐盐植物等综合治理措施解决土壤盐渍化问题。
❾ 土壤检测指标有哪些
土壤检测是现代农业生产中一项非常重要的工作。通过土壤检测,可以了解土壤水分、养分含量、pH值、污染等与土壤质量有关的数据。这些土壤检测数据对农业生产具有重要意义。
一、土壤养分检测
土壤中的养分是植物生长所必需的。养分过少或过多都会影响作物的生长发育,因此合理的土壤养分含量对作物生长至关重要。土壤养分检测可以帮助我们指导施肥。土壤检测指标一般有氮磷钾、有机质、水分、盐分、PH、中微量元素、重金属等。
二、土壤墒情检测
土壤墒情反映的是土壤水分含量的指标。通过对土壤含水量的检测,我们可以根据检测数据帮助我们实施科学灌溉,以保证作物产量或品质不受含水量(过多或不足)的影响。土壤墒情检测可以使用四兰仪器的SL-SJ土壤墒情速测仪进行检测。
三、土壤重金属检测
检测土壤重金属含量可以判断一块土壤的污染程度。一般来说,土壤中的重金属超标是因为工业污染和肥料滥用造成的残留。农作物一旦吸收重金属而被食用,将在很大程度上危害人体健康。重金属检测指标一般为土壤中镉、铜、砷、铬、汞、镍、铁、铝、锌、锰、铜的含量符合不符合限量要求。重金属检测仪器可采用四兰仪器的SL-ZJS款,方便快捷。
❿ 土壤检测主要检测什么
土壤检测主要检测对影响土壤环境质量因素的代表值的测定,确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势。
土壤环境质量评价涉及评价因子、评价标准和评价模式。评价因子和项目类型的数量取决于监测目的和实际经济技术条件。评价标准通常采用国家土壤环境质量标准、区域土壤背景值或部门(专业)土壤质量标准。评价模型通常采用污染指数法或与其相关的评价方法。
快速测定土壤中与植物营养状况密切有关的速效养分含量和某些化学性质的方法。它通常包括有效氮、磷、钾、土壤pH值及相关的土壤石灰需求量等项目;有些微量元素有时也包括在试验范围内。
土壤测试是一个系统的过程,包括测试样品的采集、测试和测试结果的应用。根据土壤试验结果和其他相关资料,可以对土壤肥力进行评价,为合理施肥提供依据。
(10)盐土化学诊断指标有哪些扩展阅读:
土壤检测的测试项目:
1、土壤速效氮的测定。土壤有效氮是指土壤中铵态氮和硝态氮含量低、变化大,缺乏理想的测定方法。在我国,水解态氮的含量常被用作土壤供氮能力的指标。
2、土壤速效磷、钾的测定。土壤中有效磷和有效钾的提取和测定通常采用萃取剂。由于土壤溶液中的有效磷、钾与吸附态的有效磷、钾之间存在一定的平衡,萃取剂提取的有效磷、钾仅为土壤中有效磷、钾总量的一部分,酸性土壤中有效磷的测定一般采用氟化铵法或双酸法。
用碳酸氢钠溶液萃取测定中性和石灰性土壤中的有效磷。中性醋酸铵溶液更常用于有效钾的提取。
3、土壤pH和石灰需要量的测定。土壤pH值是土壤酸度的强度指标,用土壤溶液中氢离子浓度的负对数表示。当pH值小于7时,表示酸性;当pH值大于7时,表示碱性;当pH值等于7时,表示中性。一般用玻璃电极pH计测定土壤pH值。
由于土壤水的比例会影响氢离子的稀释和解离,土壤水的比例一般为1:1或1:2。通过分析土壤含盐量的变化,也可以确定pH值。