第二章基本原理与基本方法土壤测试课件.ppt

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1、第三节 土壤测试在养分资源管理中的应用,第二章 养分资源管理的基本原理与基本方法,第三节 土壤测试在养分资源管理中的应用第二章 养分资源,肥料效应函数法测土施肥法 养分平衡法（目标产量法）土壤肥力指标法营养诊断法,推荐施肥的常用方法：,肥料效应函数法推荐施肥的常用方法：,百度：“测土配方施肥”285,000Google:“soil testing and fertilizer recommendation”1,670,000,百度：,2004年6月9日上午，温家宝前往湖北枝江市考察，途中临时停车，走进安福寺镇桑树河村，蹲在田间察看水稻长势。村民曾祥华看见了，跑过来把温家宝迎到家里。,“粮食企业

2、收购价格要公道，但农民卖粮也不能掺杂使假，要讲信誉。有什么困难和意见没有？”,曾祥华说：“总理，我们这一带的地，一亩地打五六次灭虫药都不起作用，不晓得是药不好，还是不对路。还有:能不能给测测土，看看缺哪种肥，好配方施肥。”,2004年6月9日上午，温家宝前往湖北枝江市考察，途中临时停,一、土壤测试的目的二、土壤测试的四个工作流程三、土壤测试方法的进展四、土壤有效养分测定与推荐施肥中的相关研究与校验研究五、不同指标值推荐施肥量的确定六、土壤肥力指标法的方法评价七、养分平衡法八、应用“3414”试验建立测土配方施肥技术指标体系,一、土壤测试的目的,一、土壤测试的目的,了解土壤养分的数量及有效性，为

3、确定肥料种类和合理的施肥量提供依据。,是否缺乏某种养分？-解决施肥什么肥的问题；养分缺乏状况如何？-解决施多少肥的问题；,如何估量土壤养分元素的丰缺?,一、土壤测试的目的 了解土壤养分的数量及有效性，,估量土壤养分元素丰缺的几种方法：,温室盆栽试验,根据作物生长中的症状来判断,植株分析,组织及汁液的快速分析,生物学的测定法,对土壤进行快速的化学分析,田间小区肥料试验,估量土壤养分元素丰缺的几种方法：温室盆栽试验 根据作物生,土壤取样与测试,施肥建议卡,一袋子肥料,测土配方施肥技术指标体系,土壤取样与测试施肥建议卡一袋子肥料测土配方施肥技术指标体系,二、根据土壤测试推荐施肥的四个工作流程,（一）

4、田间采土壤样品；（二）提取及分析测定速效养分含量；（三）对分析结果作出解释说明；（四）提出施肥建议。土壤测定是否成功依赖于准确的化学分析及良好的解释判断，前者一般容易做到，而后者常是出现差错的主要原因。,二、根据土壤测试推荐施肥的四个工作流程（一）田间采土壤样品；,田间采样:最容易的还是最难的？,田间采样:最容易的还是最难的？最容易出现问题！1 亩地15,提取及分析测定速效养分含量；,测什么项目？,用哪些方法？,土壤有效氮、磷、钾，微量元素，中量元素,提取及分析测定速效养分含量；测什么项目？用哪些方法？土壤有效,三、土壤有效养分测试方法的发展 土壤有效养分测试：用某些化学试剂溶液来提取土壤中速

5、效养分(相对值)然后加以快速测定的方法。,三、土壤有效养分测试方法的发展,1、土壤测试的早期发展及其局限性,1840年，Liebig就试图用化学方法分析土壤中养分的含量1896年，Gerlach和1897年Schlossing先后提出用饱和CO2的水来提取速效钾1899年，Hofmeister提出用腐植酸提取速效钾1899年，Maxwell应用1天冬氨酸提取速效磷与钾18941901年，Dyer提出用1%柠檬酸提取速效磷与钾1929年，Von Sigmond 提出0.1mol/L HNO3 提取速效磷法1930年，Truog 提出0.002 mol/L H2SO4+K2SO4缓冲液提取速效磷法

6、1930年，Morgan提出HOAc+NaOAc缓冲液作为通用提取剂1931年，Hibbard提出用稀HOAc作为通用提取剂,1、土壤测试的早期发展及其局限性1840年，Liebig就试,上述早期测定方法的共同特点是：（1）对主要营养元素的土壤化学知识不具备，从而使方法的提出缺少理论依据；（2）制订提取液的总的指导思想是模拟植物根系分泌液，而对植物吸收养分的机制当时并不够清楚；（3）在研究的过程中没有确定参比标准，也未应用统计方法，因此对众多的提取法难以分辩是非。,上述早期测定方法的共同特点是：,Bray（土壤测试科学的典基人）对速效养分的正确的化学提取测定法提出了三个要求：（1）提取剂应能按

7、不同性质的土壤，从中提出植物能吸收的养分中按比例的一部分，而不可能是全部，因此第一次确认提取测定结果的相对值意义；（2）所提取出来的那部分养分应该能得到准确而迅速的分析测定；（3）所提取出来的那部分养分应与植物生长状况（首先是相对产量，然后是吸收量）有很好的统计学相关性。,（2）二十世纪四十年代的发展,Bray（土壤测试科学的典基人）对速效养分的正确的化学提取测,主要发展：（1）奠定了正确的对速效养分，化学提取的科学方法的科学基础，包括相关研究与校验研究的科学方法；（2）Bray第一次做出了土壤交换性钾与玉米相对产量的关系曲线；（3）Bray于1945年提出用于酸性及中性土壤的两种速效磷提取方

8、法，至今仍为重要方法。,主要发展：,（3）二十世纪五十、六十年代的发展张守敬与Jackson 1957年提出了土壤磷的形态分级，为土壤有效磷提取剂的选择提供了理论基础。土壤磷的分级分析：（1）水溶性磷(H2O-P)；（2）可提取磷酸铝(Al-P);（3）可提取磷酸铁(Fe-P);（4）可提取磷酸钙(Ca-P);（5）还原后可提取的磷(R-P)；（6）闭蓄态磷(O-P)；（7）有机磷(OM-P),（3）二十世纪五十、六十年代的发展,（4）二十世纪七十、八十年代的发展土壤氮的矿化：Stanford(1972)通气矿化；出井嘉光(1975)嫌气矿化八十年代以来土壤无机氮方法得到广泛运用土壤钾的有效性

9、：七十年代已明确为粘粒矿物的种类与含量问题，大多数情况下土壤交换性钾可以说明土壤钾肥力，但在少数情况下应按土壤粘粒矿物性质不同而采用其它方法。,第二章基本原理与基本方法土壤测试课件,中、微量元素有效养分测定：至七十年代始有定论，如Lindsay(1979)提出的DTPA螯合法同时提取Fe,Mn,Cu,Zn。多种养分元素的有效含量用同一种试剂同时联合提取的大规模联合提取法是八十年代的重要进展。Mehlich(1982)提出MehlichIII联合提取剂可同时提取P,K,Ca,Mg,Na,Mn,Zn,Cu,Fe等九种元素（M3方法）。,中、微量元素有效养分测定：至七十年代始有定论，如Lindsa,

10、（5）二十世纪九十年代以来的发展在精确农业技术的快速发展中，土壤有效养分的空间变异及其数字化、信息化表达与解释等工作得到很快的发展。,（5）二十世纪九十年代以来的发展,采用一个新的土壤测试（或速测）方法需要注意什么？,问题：,相关研究！,采用一个新的土壤测试（或速测）方法需要注意什么？问题：相关研,四、土壤有效养分测定与推荐施肥中的相关研究与校验研究,1、相关研究概念：指提取测定值与参比标准之间的相关性研究。实质上就是指提取测定方法的筛选,它多半在温室或网室中，以盆栽试验的方法来进行，但并不排除应用田间试验法。,筛选方法!,四、土壤有效养分测定与推荐施肥中的相关研究与校验研究1、,2、校验研究

11、的概念：指选定提取测定方法之后，再以作物产量反应为依据，确定测定值的“高”、“中”、“低”等各级指标。它必须在田间做，完全排除盆栽方法。,推荐施肥!,2、校验研究的概念：推荐施肥!,（1）事先调查与选点（2）土壤采样：1个分析样所代表的面积不应过大(1ha)应多点采样（3）相关研究与筛选测土方法（4）用选定的方法测定土壤有效养分（5）校验研究与指标的确定（6）在不同指标值的土壤上分别做施肥量试验，以确 定建议施肥量”或“最佳施肥量”,3、相关研究与校验研究的步骤,（1）事先调查与选点3、相关研究与校验研究的步骤,4、相关研究 相关研究的目的是用若干个参比标准值来考核每一种提取测定方法的结果，检

12、验此法在这类土壤上是否可用。在相关研究中最常用的参比标准是相对产量或增产百分率,4、相关研究,相关研究的主要步骤：根据土壤化学原理，分别对N、P、K等选出若干可能应用的提取测定方法；确立参比标准（相对产量或增产百分率）；采取土壤进行盆栽试验，但也不排斥田间试验；用所有选定的方法进行土壤测定，并取得各个参比标准的数值；在参比标准值与提取测定值之间进行统计学相关性计算；选用相关性最好的提取测定方法。,相关研究的主要步骤：,Olsen等1954年提出著名的0.5mol/L NaHCO3提取速效磷法，以小麦、燕麦为指示作物进行了相关性研究。,作物增产率作为参比标准,增产百分率作为参比标准,Olsen等

13、1954年提出著名的0.5mol/L NaHCO,周鸣铮等，1964,相对产量作物参比标准,周鸣铮等，1964相对产量作物参比标准,Nelson,1959,植物养分吸收量作物参比标准,Nelson,1959植物养分吸收量作物参比标准,Olsen-P 法,某种速测方法,浸提剂：0.5 mol/L NaHCO3,pH 8.5 0.5 mol/L NaHCO3,pH 8.5水土比：1：20 1：？浸提温度：25度？浸提时间：振荡30分钟？,标准测定方法作为参比标准,Olsen-P 法某种速测方法浸提剂：0.5 mol/L,5、校验研究（1）校验研究的定义与重要性 校验研究的目的是在提取测定法已确定的

14、前提下，把这种方法的提取测定值按某一指定作物的相对产量划分为“高”、“中”、“低”、“极低”等指标等级。测定值是一个相对值，不同方法间相差数倍!因此若不注明测定方法，测定值本身就失去意义，只有通过校验研究确定指标等级，测定值才能用于指导生产。指标等级的划分必须针对具体土壤与具体作物。,5、校验研究,注：浙江省中性至微酸性水稻土上对麦类作物的指标分级,注：浙江省中性至微酸性水稻土上对麦类作物的指标分级,（2）多级指标的制订 具体步骤 A、多点田间试验 20点以上，肥力拉开 B、参比标准为相对产量(只此一项!)C、测土、作土测值与相对产量的回归曲线图,（2）多级指标的制订,各级指标值的确定依据 国

15、际上尚无统一规定，根据我国土壤肥力偏低的实际情况，全国“土壤养分丰缺指标”协作组确定了我国农田土壤通用的任何养分提取测定值划分级别：90%高7090%中5070%低50%极低,各级指标值的确定依据,第二章基本原理与基本方法土壤测试课件,浙江省红壤旱地速效磷、钾提取测定值的等级划分,浙江省红壤旱地速效磷、钾提取测定值的等级划分,（3）临界点法 作出相对产量与提取测定值之间关系的点阵图后，不作回归曲线，在点阵中间划一个“十”字，把几乎所有点划入左下与右上(、源)中，“”字纵线与横座标的交点即为该养分有效含量的临界点，此法一般用于微量元素，因为微量元素用量很少，除施用、不施用外，不需划分施用量等级。

16、,（3）临界点法,五、不同指标值推荐施肥量的确定选择不同肥力水平的点，进行多点的田间试验（可以考虑与相关研究与校验研究合并进行！）;应用肥料效应函数法得到不同肥力水平下的推荐施肥量;建立土壤测试值与推荐施肥量的数学关系;确定土壤有效养分某一测定方法不同等级时的推荐施肥量。也可应用肥料长期定位试验确定不同指标值的推荐施肥量。对于磷、钾等元素，还可以基于养分平衡的原理，考虑土壤的化学性质等，确定不同指标值的推荐施肥量。对于微量元素，也可直接参考有关资料。应用土壤剖面无机氮方法进行测试时，还可直接计算推荐施肥量。,五、不同指标值推荐施肥量的确定,第二章基本原理与基本方法土壤测试课件,该方法是测土施肥

17、最经典的方法。优点：直感性强，定肥简捷方便 简易、快速、价廉 缺点：精确度差？土壤氮的测定值与作物产量之间的相关性差(?)产前定肥料总量，不能考虑到气候的变化。有效养分测定指标因测定方法不同而异，土类间、作物种 类间的肥力指标无可比性，因而不具备宏观调控的功能。,六、土壤肥力指标法应用于养分资源管理的方法评价,该方法是测土施肥最经典的方法。六、土壤肥力指标法应,七、养分平衡法应用于养分资源管理原理：又称为目标产量法。该法首先由美国土壤专家Truog提出（1960）。后为Stanford所发展并应用于生产实践。其原理是根据实现作物目标产量所需养分量与土壤供应养分量之差作为施肥的依据。,七、养分平

18、衡法应用于养分资源管理,养分平衡法的计算公式：,施肥量,=,作物吸收养分量土壤养分供应量,肥料养分含量*肥料当季利用率,目标产量单位产量养分吸收量,养分平衡法的计算公式：施肥量=作物吸收养分量土壤养分供应量,参数的确定：（1）目标产量（计划产量）在难以获得空白产量时，一般以前三年的平均产量增产10-15%作为目标产量“以土定产”:以无肥区单产来推算目标产量无灌溉条件和旱作地区：“以水定产”,参数的确定：,（2）单位产量养分吸收量：指作物每生产一单位经济产量从土壤中所吸收的养分量，常借鉴已有的数据，如：肥料手册及其它文献。注意：i)表中数值常是许多资料汇总的平均值，事实上由于作物品种不同、施肥与

19、否、耕作栽培和环境条件的差异，同一作物所需养分量差异颇大，如王洪玉等分析19份生长在不同土壤上的玉米百公斤需氮量为1.7-3.6kg）。ii)豆科作物需N量远高于禾本科作物，但豆科能固N，据资料表明，大豆从土壤和肥料中吸收的N量仅占总吸氮量的1/3，必须对此加以注意。,（2）单位产量养分吸收量：,（3）土壤养分供应量 a：缺素区产量N：Yck 单位产量吸N量 P、K类推 b：土壤养分测定值：x mg/kg15104kg/106=0.15x(kg)x是相对值！校正系数的获得：（1）多点田间试验；（2）测定土壤养分；（3）确定土壤有效养分系数；（4）进行回归统计；（5）编制土壤有效养分校正系数换算

20、表。此时：目标产量单位产量养分吸收量土测值0.15校正系数施肥量=肥料中养分含量（%）肥料当季利用率（%）,（3）土壤养分供应量,确定土壤养分供应能力的最可靠方法是什么？,确定土壤养分供应能力的最可靠方法是什么？-田间不施肥区,（4）肥料中养分含量（5）肥料利用率：,当季作物从所施肥料中吸收的养分占施放肥料养分量的百分数。差减法 示踪法,（4）肥料中养分含量当季作物从所施肥料中吸收的养分占施放肥料,优点：概念清楚，易掌握,缺点 土测值是相对量，不能直接换算出绝对的土壤供肥量，需用校正系数调整，但校正系数变异大受多个参数影响，必须各参数合理可靠，才有实用价值,养分平衡法（目标产量法）,优点：概念

21、清楚，易掌握缺点 养分平衡法（目标产量法）,土壤肥力指标法还是养分平衡法的比较,方法优点 缺点土壤肥力指标法直感性强;精确度差养分平衡法（目,参考书：周鸣铮编著，土壤肥力测定与测土施肥，农业出版社，1988，PP：1-95SSSA，1990，Soil Testing and Plant Analysis,Madison.Charles A.Black,1992,Soil Fertility Evaluation and Control,Lewis Publishers,参考书：,八、应用“3414”试验建立测土配方施肥技术指标体系,测土配方施肥技术,八、应用“3414”试验建立测土配方施肥技术

22、指标体系测土配方,为什么要建立/更新测土配方施肥技术指标体系？,（1）由于土壤肥力、作物产量等因素发生了很大变化，二十世纪八十年代建立的测土配方施肥指标体系已不能适用于目前的生产条件，而全国很多地区还没有建立新的指标体系。,为什么要建立/更新测土配方施肥技术指标体系？（1）由于土壤肥,全国土壤养分丰缺指标协作组：,全国土壤养分丰缺指标协作组：,2）近十多年来，新的作物生产体系不断出现，蔬菜、果树、花卉等经济作物的种植面积和重要性越来越突出，但就全国而言，尚未建立这些作物测土施肥的技术体系。,2）近十多年来，新的作物生产体系不断出现，蔬菜、果树、花卉等,因此，开展测土配方施肥工作，必须：1）建立

23、/更新土壤肥力丰缺指标；2）建立相应的推荐施肥指标。,通过田间试验建立测土配方施肥技术指标体系,因此，开展测土配方施肥工作，必须：通过田间试验建立测土配方施,“3414”是指氮、磷、钾3个因素、4个水平、14个处理。4个水平的含义：0水平指不施肥2水平指当地最佳施肥量1水平=2水平0.53水平=2水平1.5（该水平为过量施肥水平）。“3414”方案设计吸收了回归最优设计处理少、效率高的优点。,通过田间试验建立测土配方施肥技术指标体系,2、如何通过“3414”田间试验建立测土配方施肥技术指标体系？,“3414”是指氮、磷、钾3个因素、4个水平、14个处理。通,“3414”试验方案处理,有机肥：“

24、3415”，+M(处理1-14)，处理15：-M CK,“3414”试验方案处理 试验编号 处理 N P K 1 N,关于“3414”试验设计的有关问题：（1）“3414”试验中第二个水平（相对合理施肥量）如何确定？,原则：归纳、总结近年来的田间试验结果!参考建议：灌溉小麦：150-180 kg N/ha;60-90 kg P2O5/ha;75-120 kg K2O/ha 水稻：150-225 kg N/ha;60-120 kg P2O5/ha;75-150 kg K2O/ha 玉米：120-225 kg N/ha;60-90 kg P2O5/ha;75-150 kg K2O/ha,关于“34

25、14”试验设计的有关问题：原则：归纳、总结近年来的,关于试验设计的有关问题：（2）“3414”试验中氮肥基追比例如何确定？,传统的基、追并重的理念已不适用！原则：同步作物氮素需求与土壤、肥料氮素供应！,关于试验设计的有关问题：传统的基、追并重的理念已不适用！,（3）是否设置重复？有条件的地方，要求每个试验点设3-4次重复 没有条件的地方可以通过多点重复来解决。,通过田间试验建立测土配方施肥技术指标体系,（3）是否设置重复？通过田间试验建立测土配方施肥技术指标体系,（4）试验地选择以往的经验是基层农技人员往往喜欢选好的土壤、好的农户，这对全面了解总体情况不利。因此应特别强调在一定区域内选点的随机

26、性和代表性，试验点应覆盖不同肥力的土壤，当然试验管理的可靠性也要保得到保障。,通过田间试验建立测土配方施肥技术指标体系,（4）试验地选择通过田间试验建立测土配方施肥技术指标体系,（5）基础土样的采集、保存与测试基础土样应采集较多量并妥善保存下来，以备：A,样品复查；B,如果采用新的测土方法，可以有足够的土样,通过田间试验建立测土配方施肥技术指标体系,（5）基础土样的采集、保存与测试通过田间试验建立测土配方施肥,步骤：（1）在某一较大的生态区域的某一土壤类型上，在2-3年的研究周期内，对某一特定作物，至少布置20-30个点的3414田间试验；（2）采集基础土样，分别用传统测试方法和M3等新方法测

27、定土壤有效养分；（3）通过田间试验获得不同处理的作物产量和养分吸收量结果（需要测定收获期籽粒和秸杆的养分含量）；（4）计算不同试验中缺氮、磷、钾的相对产量和相对养分吸收量；（5）对多年多点试验的相对产量或相对养分吸收量结果与传统方法或M3等方法的土壤测定结果进行相关性分析。,步骤：,计算两种有效磷测定方法间的转换系数将两种有效磷测定结果进行相关分析，得到以下方程：y=1.91 x+4.71（r=0.92*）式中，y为M3-P方法测试值，x为Olsen-P方法测试值 当方程的决定系数R20.7时，可以认为两种方法的测定结果可以进行转换。在已有Olsen-P方法的分级指标而没有M3-P方法的分级指

28、标时，该方程可以帮助用M3-P测定结果初步判断土壤磷丰缺状况。,计算两种有效磷测定方法间的转换系数,（1）将每个试验的产量与施肥量进行回归分析，建立肥料效应函数；（2）通过边际分析，计算每个试验点的最佳施肥量；（3）将多年多点的结果按不同肥力水平汇总，计算不同肥力水平下的平均的推荐施肥量和上、下限。（4）以磷为例，获得如下表所示的推荐施肥指标。,（1）将每个试验的产量与施肥量进行回归分析，建立肥料效应函数,问题：1、土壤测试的四个工作流程是什么？2、什么是测土施肥中的相关研究和校验研究，分别叙述其步骤3、土壤肥力指标法和养分平衡法及其优缺点比较？4、应用“3414”试验建立测土配方施肥技术指标体系的步骤,问题：,