基于園則溝小流域經驗的土壤采樣技術探討

孟婷婷，魏 靜

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，陜西 西安 710075；3.國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075)

1 引言

土壤學的研究離不開對土壤樣品的分析，而土壤采樣是土壤研究的根本，也是造成土壤研究誤差的主要來源[1]。野外采樣誤差主要是人為誤差，實驗室測試員只能對樣品的分析結果負責，如果送來的樣品不符合要求，那么任何精密儀器和熟練的分析技術都將毫無意義。因此，在野外采取土壤樣品時需要高度重視其標準性及精準性。

園則溝小流域(37°15′N,110°21′E)位于黃土高原中部，為典型黃土丘陵溝道小流域，面積0.58 km2，其中溝道面積0.31 km2，占到流域總面積的53.4%。流域內的主要土地利用類型分別是農地、7年撂荒草地、30年撂荒草地和紅棗園[2]。2015～2016年間，在流域內采樣3次，共計采取土樣1800余樣次，指標測定包括土壤有機質、全磷、全氮、有效磷、速效鉀、堿解氮、顆粒組成、土壤水分。基于園則溝野外布點、采樣的經驗與實驗中出現的錯誤，總結出土壤學野外實驗中應該注意的事項，為本學科即將開展實驗的本科生、碩士生或非本學科的實驗員提供借鑒與參考。

2 樣點布置

布點一般有3種，分別為對角線法，蛇形法，還有棋盤法，一般取5～9個點，取土一般用塑料自封袋。采樣點的分布應做到“均勻”和“隨機”。樣點位置的選擇要避免路旁、溝邊、地埂邊、挖方、堆肥等特殊地方，樣點數目的確定一般根據其采樣區面積的大小，土地利用，施肥情況等而定。

小流域不規則采樣，在有DEM圖的情況下，需要在DEM圖上標出需要采取的樣點，把第一次采樣時的經緯度記下。大面積多次采樣時，除了用GPS定位其經緯度和高程外，還需要用其他標記物做標記，如在采樣點插入筷子、灌木枝葉系彩帶等。

3 土樣采取

3.1 采樣工具

采土工具一般選用土鉆，根據需要土量的多少，選擇不同規格的土鉆，既取土又需取根系時選擇根鉆或洛陽鏟，需要挖土壤剖面時一般選擇鐵鍬。

3.2 采樣方法

由于受自然因素如地形、地貌，人為因素如耕作、施肥的影響，導致土壤養分的分布不均勻。因而必須多點采集混合土樣，完全混合后再在其中取樣以增加其代表性和科學性。采樣點確定后，刮去2～3 mm的表土，用土鉆或小鐵鏟垂直入土到需要深度。在每個點的附近隨機采取3個土壤樣點，保證每點的取土深度和取土質量的一致性，把3個樣點的土樣集中在盛土盤中，每層進行均勻混合后，挑出雜物，初步選去石礫、根系等物質。由于實驗指標的測定不同，其土樣保存方法不同。如在測定土壤理化性質時，硝態氮和銨態氮測定時的土樣需要是新鮮土樣，而土壤全氮、全磷和有機質等則是用風干土樣。新鮮土樣的保存方法：采取土樣時，把一部分土樣裝入樣品瓶，用封口膜密封放入冰盒保存，帶回實驗室置于-20 ℃下冷凍[3]。風干土的保存方法：取一部分土樣(300～400 g)裝入自封袋中，帶回實驗室，進行風干處理。當需要測定土壤重量含水量時，取一部分土樣(30～40 g)裝入直徑50 mm的鋁盒中，帶回實驗室用以測定土壤重量含水量[4]。

3.3 采樣間隔

大田實驗時，土樣的采取時間主要有試驗前取樣，用以測定土壤的背景值；農作物各生育期取樣，用以測定土壤養分變化情況；在作物收獲前后或施基肥前進行采樣，用以制定施肥計劃。

野外小流域采樣，針對不同的土地利用，不同的植被，不同的降雨，不同的下墊面條件時，采樣時間的間隔需要查找文獻，從而有根據的去采樣，盡可能多采，而不要少采。同一樣點存在多次采樣時，要保證樣品編號的一致性、對應性，特別是樣品數量較大時。

3.4 采樣深度

采樣深度一般根據研究的目標來確定。研究大田作物養分分布情況，一般采取0～60 cm的耕作層土壤，對于種植果林類農作物的耕地，采集深度為0～100 cm。針對根系比較深的作物，或研究土壤水分、干層、亦或是深層養分儲量時這時需要采集的土壤深度較深，可達10 m甚至20 m深度。確定好采樣深度，還需要多層次采集土樣，土層的間隔一般是根據測定的指標來選擇。無論是測定土壤養分還是土壤水分，在表層0～60 cm土層間隔較密，例如0～5 cm、5～10 cm。而在1 m以下土層，通常以1 m深度為間隔，如1～2 m、2～3 m。具體土層間隔需要根據具體的實驗方案來定。

3.5 土樣標簽

正確的填寫土樣標簽是非常重的，野外采樣尤其是大尺度采樣時涉及到幾百甚至幾千個土壤樣品，如果不能正確標注和填寫標簽，那么費時費力的采樣將變得毫無意義。標簽的信息主要有：日期，編號，采樣地點，采樣深度，土樣名稱，采樣人等。土樣標簽應一式兩份，一份放在自封袋內，一份貼在自封袋外。同時將此內容登記在專門的本子上以及電腦上，以備后來查詢。標簽的填寫可以在土樣采取前寫好，如果人手足夠，也可以現場填寫。

4 土樣制備

4.1 土樣處理

將新鮮土樣鋪平放在牛皮紙上，放在陰涼、通氣、清潔的室內，嚴禁暴曬或受到酸、堿氣體等物質的污染，讓其自然風干。隨時翻動，捏碎大土塊，剔除根莖葉、蟲體、新生物、侵入體等，經過7～14 d可達風干要求。

4.2 磨細過篩

測定不同的土壤指標時，要求的土壤粒徑不同，例如過2 mm、1 mm、0.149 mm，進行物理分析時，取風干土樣100～200 g，放在牛皮紙上，用木棍碾碎，使之全部過10號篩(2 mm)，留在篩子上未過篩的土塊，倒在牛皮紙上繼續碾碎，直到全部過篩子為止，不得拋棄或遺漏。用四分法分出一部分，繼續研磨過18號篩(1 mm)，留在篩子上未過篩的土塊，倒在牛皮紙上繼續碾碎，直到全部過篩子為止，不得拋棄或遺漏。如果需要再繼續過篩操作如上。土樣過篩時一定要嚴格遵循過篩原則，不可為了速度，套篩過篩。

5 潛在性因素

測定土壤肥力，考慮到后來測定時需要用到的一些數據，如根系、降雨、氣溫等，在實驗前期閱讀大量文獻，在自己選題的基礎上盡量把需要的指標考慮全面，寧可多測，不能少測。因為野外采樣不但涉及到時間還涉及到距離，往往一些實驗站或是實驗點離學校或工作單位有好幾個小時的車程甚至不在同一個省內，如果后期再補充實驗往往很困難。