面向精准农业的农田土壤成分实时测定研究进展

为了开发土壤成分田间实时测定仪,在分析土壤养分实时测定需求的基础上,归纳了土壤主要成分测试项目及常规化学分析法、基于光电分色和电化学传感器测定法、土壤电导率间接测定法,重点对近红外光谱分析法测定土壤成分的基本原理、实验室研究、仪器原型开发和田间试验结果等进行论述。所阐述的方法、仪器原型和提出尚需解决的几个科学问题,对研究、开发土壤成分实时测定仪具有一定的指导作用和参考价值。     

离子色谱法和毛细管电泳法测定土壤中氯离子、 硫酸根及其差异性

分别采用离子色谱法(IC)、毛细管电泳法(CE)两种仪器方法对不同pH土壤中Cl~–、SO_4~(2–)含量进行测定,并对其结果进行差异性分析。结果显示:参照标准物质的参考值(滴定法),IC与CE测定值的准确度、回收率均满足实验分析要求,但精密度差异较大,IC(RSD,3.61%)的稳定性优于CE(RSD,8.97%)。据差异性(F与t检验)分析,两种仪器方法测定酸性土壤中Cl~–、SO_4~(2–)含量存在显著性差异,而碱性、中性土壤的测定结果保持一致。对比4个被测样品基本性质发现,酸性土壤的pH与离子强度均低于其他样品,从而影响了石英毛细管的电渗流,最终改变了CE分离过程,这可能是Cl~–结果偏离的主要因素。同时,对于IC,酸性土壤较中性、碱性土壤更易由于离子交换效应产生次级保留(拖尾)。此外,采用碱性分离体系分离酸性样品易形成结晶,从而导致SO_4~(2–)含量的偏离。可见,两种方法各有优缺点。但是,IC较经典,而CE是一种新兴的仪器方法。测定像土壤这样基体较复杂的样品(特别是酸性土壤)中阴离子的仪器条件还需要进行更多摸索与优化,以促进这两种方法在土壤领域的推广与应用。     

元素分析仪和全自动凯氏定氮仪测定土壤全氮之比较

土壤全氮含量反映土壤中氮循环的状况,是评价土壤肥力与土壤资源的一项重要指标。选择黑土和潮土,分别利用元素分析仪(杜马斯催化燃烧法)和全自动凯氏定氮仪(凯氏消煮蒸馏法)测定土壤全氮含量,以揭示两种仪器测定结果的可比性,每个样品每种方法重复测定5次。结果表明:元素分析仪和全自动凯氏定氮仪测定的黑土全氮含量(平均值±标准偏差)分别为(1.37±0.01)g/kg和(1.36±0.01)g/kg,潮土全氮含量分别为(0.75±0.02)g/kg和(0.78±0.03)g/kg,t检测表明,两种仪器测定结果之间无显著性差异。两种仪器土壤全氮测定结果精确度均较高,稳定性较好,相对标准偏差均小于5%。本研究结果可为采用仪器方法测定土壤全氮含量及评价土壤氮库变化提供参考。     

黄土高原土壤水分的自动监测——TDR系统及其应用

TDR(Time Domain Reflectory)——时域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器 ,这是一种利用电磁脉冲方法 ,根据电磁波在介质中传播速度来测试介质的介电常数从而测定土壤水分的仪器。本文介绍了一套 TDR系统的组成和测量方法 ,并对测量结果进行了室内和野外校正 ,结果表明 ,野外校正比较符合实际情况 ,可以作为黄土高原地区进行 TDR校正的参考。由于具有快速、准确等优点 ,能自动、连续地监测土壤含水量 ,TDR是一种值得推广的土壤水分测定仪器     

应用激光粒度仪分析土壤机械组成的实验研究

土壤机械组成是最基本的土壤参数之一。探讨了应用激光粒度仪分析土壤机械组成的实验条件、检测结果与精度,并与传统的吸管法加以比较。对9个土壤样品分别用激光粒度分析和吸管法作对比测试实验,结果显示:两种方法原理的不同产生了在颗粒含量上激光粒度分析得到的粘粒含量显著低于吸管法,但是两种方法在质地分类上的结果是基本一致的。总之,运用激光粒度分析土壤机械组成是可行的。     

X射线荧光光谱法在测定土壤及植物矿质养分方面的应用

X射线荧光(XRF)光谱分析法有快速、无污染、分析成本低且可多元素同时分析和原位检测等优点,已经成为土壤、植物矿质养分测定的重要手段。文章介绍了应用X射线荧光光谱仪测定土壤植物矿质养分的基本原理与工作原理,重点综述了X射线荧光光谱仪在土壤及植物体矿质元素测定方面的研究进展及影响因素,并对X射线荧光分析方法在农业方面的应用前景进行了展望。X射线荧光光谱仪测定的元素范围是元素周期表中从钠到铀。该仪器广泛应用于艺术品鉴定、考古学、食品安全、能源、矿产勘探、电子材料和土壤重金属的研究。使用XRF仪器定量测定土壤、植物矿质元素时,其测定结果受到仪器本身、样品含水量、样品颗粒大小以及土壤有机质含量等因素的影响。有研究证明,通过使用大量的校准样本集对光谱仪进行校准,XRF可用作土壤中元素总浓度的快速测定,还可以实现便携式X射线荧光(p XRF)光谱仪在实验室、田间原位条件下,对植物体矿质元素进行定量分析。     

田间测定土壤导水率的方法研究进展

 土壤导水率是决定坡地降水入渗与径流比例的关键,也是水分循环和土壤侵蚀模型中的重要参数,国内外对相关理论与方法进行了大量研究。综述田间测定土壤导水参数的几种方法的原理及应用,并对各种方法的优缺点进行对比分析。人们趋向于应用简单快速的测定仪器,降水头方法因为用水少,测定快速,有很大发展空间。盘式入渗仪是一种既简便又可以获得较多信息的测定仪器,可以应用于坡地土壤导水率的测定,应当广泛开展相关研究。     

土壤硬度测定仪器的设计

从土壤学的观点,认为土壤硬度系指农业机械的静荷载和动荷载傅递于土壤上,土壤对这些外荷力所能发挥的抵抗力,因此测定这种土壤性质,对于土壤耕作中某些问题的阐明和解决,实具有巨大意义。 1954年初,我们欲研究东北北部暗色草甸土的物理机械性质,从土壤硬度和其他土壤因子间的关系,试图说明暗色草甸土在多雨情况下,土壤下陷机车的原因,并探究解决该问题的途径。但苦无测定这种性质的仪器和方法。后来在“土     

土壤颗粒悬液搅拌对土壤质地分析的影响

[目的]探究土壤颗粒悬液搅拌对土壤质地分析的影响,为实验室准确测定土壤机械组成提供可行的参考与指导。[方法]采用比重法测定土壤机械组成,在搅拌不同行程、搅拌不同次数、悬液静置不同时间后搅拌、不同测定时点搅拌的多种条件下所测结果进行比较分析。[结果]搅拌行程、搅拌次数、悬液静置后搅拌对黏粒含量测定无影响,对粉砂粒和砂粒含量测定均有影响。搅棒从液面下行至沉降筒底搅拌,有利于颗粒充分运动及均匀分布,黏粒、粉砂粒、砂粒含量测定稳定,精密度良好;以氢氧化钠为分散剂的悬液搅拌30次,黏粒、粉砂粒、砂粒含量测定准确,精密度良好;悬液静置的适宜时间大于1h,搅拌30次所测粉砂粒和砂粒含量的精密度呈下降趋势,搅拌45次所测粉砂粒、砂粒、黏粒含量稳定,精密度良好,与洗后即搅拌30次的测定结果一致。在第2测定时点增加搅拌1min对测定结果无影响。[结论]本试验方法测定结果准确可靠,避免了重复操作,有利于减少误差,适用于多个样品的同时检测。     

激光粒度仪与吸管法测定土壤机械组成的比较研究——以不同退化程度栗钙土为例

激光粒度仪法作为测量土壤机械组成的新型方法,具有操作简单、速度快的优势,但其适用性与可靠性尚未达成广泛共识。为探究激光粒度仪测定土壤机械组成的准确性与适用性,采集7种退化程度共21份栗钙土土样,使用激光粒度仪与吸管法测定土样机械组成并对比分析。结果显示:激光法测定结果黏粒偏小,而砂粒、粉粒偏大,且随粒径减小误差增大。将两种测定结果进行回归分析,发现砂粒与粉粒转换模型拟合效果理想,黏粒拟合效果差。建立质地三角图发现两种方法得到的质地差异较大,采用转换后数据分析质地,发现质地接近、正确率高,转换效果好。通过扫描电镜对土粒形态观察,发现标准流程不同分散方法下土粒形状与数量均有差异,推测分散方法会影响土壤机械组成的测定结果。激光粒度仪的适用性据测定对象的不同而有差异,对黏粒精度要求高的情况下不宜使用该法,而其他情况下需要对测定结果进行数据转换。