基于某分析儀的速測法測定土壤養分與常規法的比較

摘要：為評估基于ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析儀的速測法在科研生產上利用的可行性，在同一條件下采用速測法和常規法分別測定和比較了典型土樣的硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質的含量。結果顯示：速測法測定硝態氮和速效鉀的值均要低于常規法的測定值，但有機質結果相反，有效磷的測定值各有高低，其中６６．７％土樣速測法測定值比常規法的高。相關性分析顯示，速測法和常規法測試土壤有機質、速效鉀和硝態氮之間均呈極顯著（P＜０．０１）相關，而有效磷達到了顯著（P＜０．０５）相關。另外，速測法具有較高的精密度，但測試結果的穩定性較差，尤以硝態氮顯著，其平均變異系數高達５６．９％。

關鍵詞：速測法；常規法；土壤；養分

中圖分類號：Ｓ１５１．９５文獻標識碼：Ａ文章編號：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年來，土壤氮、磷、鉀和有機質等養分指標的測定方法，一般采用較為完整和成熟的常規方法，但這類方法往往存在操作步驟繁瑣，測定時間長，分析效率低，所耗人力物力多等不足［１］。在土壤質量評價、測土配方施肥和田間試驗研究等生產實踐中，時常需要對土壤養分等屬性指標進行批量、連續分析，經典的常規法難以滿足研究應用的需要，鑒于經典方法的不足，人們開發了ASI法［2，3］和M3［4，5］等快速測定方法。隨著儀器分析技術的發展，土壤養分的測定方法在分析效率和速率上有了很大改進。基于某些儀器分析的“速測法”，其測試速度比常規法快，尤適用于大批量土壤指標分析。

河南農業大學研發的ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析儀，操作方便快速，在農化服務部門應用較多［６］。而基于此分析儀的速測法與常規法相比，二者的測試值有何關系，速測法的精密度與穩定性如何以及速測法測試值怎樣應用等，還未見相關報道。此研究用常規法和速測法分別測定６種典型土壤樣品中的硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質４種指標，分析比較２種測定結果，并且進行相關性分析，為基于ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析儀的速測法在生產上的合理利用和準確測定提供參考。

１材料與方法

１．１供測土樣

土樣均為風干后按常規法制樣，分別過０．２５ ｍｍ和１ ｍｍ分析篩。以不同實驗室測試過的參比樣（推薦值）為對照。供試樣品基本信息見表１。

１．２測試項目及方法

每個樣品分別按速測法和常規法測試土壤硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質４個指標。每個樣品各項目按速測法測試３次，第一次測試８ d后測試第二次，再２ d后測試第三次。其中第一次同時用常規法做對比。每樣平行測定５次。

速測法：采用ＴＦＷ－Ⅲ型多功能土壤分析儀說明書提供的分析方法［６］分別測定土壤中硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質。具體測試方法如下：測試硝態氮采用醋酸－硝酸試粉比色法測定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用硝酸鈉浸提－四苯硼鈉比濁法測定；有機質采用水合熱－光電比色法測定。

常規法：硝態氮采用硫酸鈣－酚二磺酸比色法［７］測定；有效磷采用碳酸氫鈉提取－鉬銻抗比色法［８，９］測定；速效鉀采用醋酸銨提取－火焰光度法［９，１０］測

定；有機質采用重鉻酸鉀容量法［１１，１２］測定。

１．３數據處理方法

采用ＳＰＳＳ １０．０和Ｏｒｉｇｉｎ ８．０軟件進行數據分析與處理。

２結果與分析

２．１土壤速效氮、磷、鉀和有機質的含量比較

從表２可看出，所測土壤屬性的速測法測定值（Ｘ）和常規法測定值（Ｙ）之間均存在一定的比例關系，但不同項目和同一項目不同土樣之間的比例及趨勢不盡相同。土壤樣品硝態氮和速效鉀的速測法測定值均低于常規法測定值，其比值（Ｘ／Ｙ）范圍分別在０．４９２～０．７５７和０．６６６～０．８８６之間，比值（Ｘ／Ｙ）平均值分別為０．６２８和０．７６８；而土壤有機質的速測法測定值則高于常規法測定值，其比值（Ｘ／Ｙ）范圍在１．０７９～３．４１５之間，平均值為２．０６７；土壤有效磷的速測法測定值與常規法比各有高低，其中６６．７％土壤樣品的速測法測定值高于常規法。

變異系數作為反映統計數據波動特征的參數，通過對速測法和常規法所測土樣屬性的測試值進行分析，可從一定程序上反映該方法測試的穩定程度。從表２可知，速測法和常規法測定土壤硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質含量的變異系數均不高，除速測法測定土壤有效磷有３個土樣含量的變異系數比較高（分別為７．７％、１９．３％和１７．３％）外，其他變異系數均低于５％。說明采用速測法和常規法測定土壤硝態氮、速效鉀和有機質，常規法測定土壤有效磷均比較穩定，而采用速測法的有效磷結果不夠穩定。比較兩種方法的變異系數可知，速測法測定土壤硝態氮和有機質的變異系數平均值分別為１．８％和１．２２％，均低于常規法，而速測法測定土壤速效鉀和有效磷的變異系數平均值分別為１．４％和７．４％，卻高于常規法。這表明速測法測定土壤硝態氮和有機質比常規法更穩定，而速測法測定土壤速效鉀和有效磷穩定性較差，但速測法測定速效鉀的變異系數僅為１．４％，波動不大，穩定程度較高。

２．２速測法和常規法測試土壤養分含量的相關性分析

以各土樣的常規法測試值為因變量，以速測法測試值為變量，按所測各項目分別進行回歸分析和Ｆ檢驗，結果見表３。從表３可看出，供試土壤硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質測定值兩種方法之間呈顯著或極顯著相關。其中速測法測定有機質、速效鉀和硝態氮與常規法測試之間呈極顯著相關（P＜０．０１），相關系數依次為０．９５９ ４、０．９５４ ２和０．９４４ ５，而速測法測定有效磷與我國常規法測定有效磷的相關系數為０．８７９ １，達到了顯著（P＜０．０５）相關。

２．３速測法和常規法測試土壤養分的穩定性對比分析

２．３．１不同測試時期速測法測試結果的比較圖１為土壤中硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質等屬性采用速測法所測的3次不同測試時期測定值對比分析圖。從圖１可以看出，所測各土壤屬性三次的測定值間差異最大的為硝態氮，所有土樣3次測定值間變異系數平均為５６．９％，其土樣ＴＲ３的3次測定值變異系數最大達７０．４％；其次為土壤速效鉀和土壤有效磷，其3次測定值間變異系數平均值分別為１４．５％和１１．８％；差異最小的為土壤有機質，其3次測定值間變異系數平均值僅為７．０５％。上述結果表明速測法測試土壤硝態氮的重現性較差，精密度較低，而采用速測法測試土壤有機質具有良好的重現性，精密度較高。

２．３．２不同測試時期常規法測試結果的比較將本次常規法所測土壤有效磷、速效鉀和有機質結果（如圖２中Ｄ所示）與２００９年其他實驗室的常規法測試結果（如圖２中Ｅ所示）進行比較分析，結果如圖１所示（因２００９年所測硝態氮的測試值不全，不作分析）。從圖１可知，本次常規法所測土樣的有效磷、速效鉀和有機質含量的平均值與２００９年各實驗室的結果差異較小，均在２００９年分析結果的標準偏差范圍內。兩次測定值間變異系數較低，變異系數最高的為速效鉀，僅為６．４２％，其次是有效磷（４．９４％）和有機質（１．７１％）。該結果表明，現有常規分析法測試土壤有效磷、速效鉀和有機質具有較高的精密度、重現性和穩定性，也說明了風干土樣中有效磷、速效鉀和有機質含量相對較為穩定。

２．３．３不同測試時期速測法與常規法的測試結果比較比較圖１和圖２可知，速測法3次不同時期所測土壤有效磷、速效鉀和有機質等屬性測定值變異系數均高于對應屬性常規法不同時期測定值變異系數。這表明速測法在分析土壤屬性時，其精密度、重現性和穩定性不及常規方法，速測法在前處理方法、專用試劑和速測儀等的穩定性和可靠性尚有提升潛力。

３小結與討論

１）土樣硝態氮和速效鉀的速測法測定值均低于常規法測定值，其比值平均值分別為０．６２８和０．７６８；土樣有機質的速測法測定值則高于常規法測定值，其比值的平均值為２．０６７；土壤有效磷的速測法與常規法比較，既有偏高，也有偏低，除部分有效磷速測法結果的變異系數較高（分別為７．７％、１９．３％和１７．３％）外，其他結果的變異系數均低于５％。

２）速測法和常規法測試土壤有機質、速效鉀和硝態氮之間呈極顯著相關，相關系數依次為０．９５９ ４、０．９５４ ２和０．９４４ ５，而速測法測定有效磷與我國常規法測定有效磷的相關系數為０．８７９ １，達到了顯著相關。

３）速測法3次所測結果間的變異系數最高的為硝態氮，其值為５６．９％；其次為速效鉀和有效磷，其值分別為１４．５％和１１．８％；差異最小的為有機質，其變異系數為７．０５％。常規法兩次所測結果的變異系數最高的為速效鉀（６．４２％）；其次是有效磷（４．９４％）和有機質（１．７１％）。

４）速測法不同時期所測土壤有效磷、速效鉀和有機質結果的變異系數均高于常規法。速測法在精密度、重現性和穩定性不及常規法好。從速測法和常規法比較來看，速測法較適合測定土壤樣品中的有效磷、速效鉀和有機質分析，但對于測定硝態氮，則可能存在較大誤差，其校正方法，有待于進一步研究。

５）在生產實踐中，土壤速測法的應用（如土壤肥力評價和推薦施肥等）可從兩個途徑進行開展。一是建立土壤速測法的應用指標體系或模型。目前對土壤速測法的應用研究尚不充分，經營速測儀的廠商或研發機構，未有完善的應用指標體系或模型，即使已有指標體系的也缺乏生產實踐的檢驗數據，尚需開展田間試驗研究；二是建立速測法和常規方法的相關性模型，將速測法結果轉換為常規法結果，具體按什么線性回歸方程或系數轉換，有待于更多樣本的測試分析。

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