实验2--土壤作物营养诊断_附件

实验二土壤与作物营养诊断

在农业生产中，营养诊断正如医学上的临床化验诊断一样，通过土壤养分速测，可以大致摸清某个生产单位各种田块土壤养分的基本数量及其供应养分的能力，作为作物布局、轮作倒茬、肥料合理分配以及以户定肥、按地投肥等科学用肥的参考，作物从土壤养分供应不足或施肥过多，致使作物的营养失去平衡，产生缺素或者毒害症状，通过对作物生长过程中的营养状况观测与分析，为作物合理施肥提供依据。

植物营养诊断的方法有形态诊断、化学诊断和对比营养诊断法等。作物在生长期内由于营养失调而使植物的外部形态发生变化，如叶子的颜色和形态的改变，出现特有的斑点或暗色点，植物生长延缓等，通过肉眼观察作物的外部形态判断养分丰缺的方法，称为形态诊断，在作物的不同生育期，取其特定部位，用化学方法测定某种养分元素的浓度，用以判断该元素的丰缺水平，叫做植物养分的化学诊断。用所需的营养稀溶液注射到树干分枝或喷洒在叶部，经过7～10天后比较叶子颜色、形态和植物生长状况的变化，用以诊断植物营养方法，称为对比营养诊断法。植物营养诊断的方法是综合的方法，化学诊断必须与土壤调查、作物的生长发育和形态观察、气候条件、农业技术措施等结合起来，才能做出正确的诊断。

植物营养化学诊断的速测方法具有操作简单而快速的特点，用以测定植物组织中未被同化的无机养分，适用于田间，可通过多次重复来获得相对可靠的结果。

判断植物组织速测结果时，必须考虑全面，一般地说，植物组织中某元素含量多少，能反应土壤中该元素的供应水平。但是必须注意植物由于某一营养元素严重缺乏而使生长受到抑制时，另一元素的含量反而会增高，这就容易导出错误的诊断，例如在肥力较低的地块，植物组织中严重缺磷时，硝酸盐的转化受到阻滞，结果会造成组织中NO3-—N的积累，这不能说明土壤有效氮供应充足；又如土壤中氮中磷都缺乏时，组织速测的NO3—N含量很低，而P含量则相对较高，此时，如果施用氮肥，组织中NO3-—N增高，而P降低了。在干旱情况下，土壤中的养分不容易被吸收，致使植株内养分含量下降，这并不能说明土壤中缺乏有效养分；相反，寒冷和缺光等条件会使养分在植物体内积累。此外，中耕切断一些根系，病虫的侵袭等也能影响体内养分的含量。因此在进行化学诊断时必须考虑如下三条原则：

1、化学诊断结果要和植物的产量（或生长量）相比较是判断植物需肥结论的首要原则；

2、营养元素之间在植物体内存在相互作用，故需同时测定N、P、K三种以上的元素；

1、正确选择植物的器官和部位进行测定。

一、土壤营养诊断

（一）土壤样本的采集与处理

在一个生产单位范围内，应根据不同土壤类型、地形、历史情况、田块界限与不同的肥力状况分别采集样本，一般在20亩以下的地块可以采集一个混合样本，超过20亩地块可以根据具体情况增加样本数目。采样可以采取对角线法或蛇形法多点采集等量土样，然后充分弄碎混匀用四分法对角淘汰。最后取土0.5 kg作为一个样本。采样深度以耕作层深度为准（一般为20 cm）。样本袋标签注明采样地点、深度、时间、地块前茬、施肥水平、产量水平、采样人等，袋内外各一标签。

采回的样本及时风干，剔除根茬、枯枝落叶以及石块等混杂物然后，研碎通过1 mm筛孔，备用。

在田间进行土壤养分速测时，都是采用新鲜样本，但由于土壤水分含量变异很大，为了统一计算基础，均以烘干土计，因此必须测定新鲜土样水分含量，然后计算应称湿土重。同时也为判断作物营养条件时，作为水分是否适宜的参考。现介绍田间土壤水分速测法——酒

精燃烧法：

先称盛土铝盒的重量，然后称新采湿土样10 g 于铝盒，用量筒加入6～8 ml 酒精，充分搅匀，然后点燃酒精，待燃烧将尽时，用小刀轻轻拔动土壤以助其燃烧完全，随后再加入2～3 ml 酒精。继续点燃一次，至松散粒状时表示土壤已干燥，待铝盒冷却后称重。

%

100%?-烧失重湿土重烧失重

＝

土壤含水量

根据土壤含水量的测定结果，应称量的新鲜土样重为：

应称湿土重（g ）＝ 应称干土重（g ）＋土壤含水量%×干土重 例如：测定的土壤含水量结果为10%，则

应称湿土重＝5＋（10%×5）＝5.5克。

广大贫下中农在长期生产实践中，对土壤墒情（含水量）的观察积累了丰富的经验，把不同的土壤垧情划分为干土、灰垧、黄垧、合垧、黑垧等五级。在田间也可以测土壤垧情来估算出土壤的含水量（不一定要用酒精燃烧）。

干土的含水量约为4～8%，灰垧为8-12%，黄垧为12～16%，合垧为16～20%，黑垧为20～24%，一般砂土轻壤土用低限，垆土（粘土或重壤）用上限，二合土（绵土，即轻壤至中壤）取中间数值。此外，水稻田浸水的土壤含水量约为25～35%。

由于水稻土中含水量很高，因此，在加浸提液的量时，应除去相应的含水分量。 （二）土壤养分浸出液的制备

称取土壤样本5 g （以干土计）于30 ml 干净的细口瓶中，用量筒加入0.5N 浓度碳酸氢钠15 ml ，再加一小匙活性碳，用力摇动200次，静置5分钟过滤于另一干燥的容器中待测。 （三）土壤有效养分的测定

本法适用于含石灰，pH 为中性至微碱性的土壤。如改用其它方法或不同土壤类型，则应结合田间肥料试验进行，不可机械应用分析结果。

① 土壤NO 3-—N 的测定。

测定原理：锌在酸性条件下，产生氧气，将硝酸根还原成亚硝酸根，后者与对氨基苯磺酸和α—萘胺作用，形成红色偶氮染料，在一定范围内可按颜色（玫瑰红）深浅估测NO 3-—N 含量。本法的灵敏度范围内0.5～20 ppm ，其反应一定要在酸性条件（pH ＝5左右）下进行，在碱性条件下不显色或显色不明显。

测定步骤：分别吸取含有NO 3—N 2 和16 ppm 的混合标准液各1、2、4滴两份，按一定顺序滴入白磁板的各自穴中，然后每穴加蒸馏水3、2、0滴，每穴中的总体积各为4滴，搅匀。即得含NO 3-—N 分别为0.5、1、2、4、8、16 ppm 的系列标准液。

与此同时，吸取两份土壤待测液各4滴，分别放入白磁板的另2个穴中，各级标准液穴中再加蒸馏水1滴，而土壤浸出液穴中加2.0N 硫酸1滴，搅匀，然后分别向各级标准液和土壤待测液的白磁板穴中加入硝酸试粉—小匙（绿豆粒大小），搅匀，5～20分钟内与标准色阶比色读数。

② 土壤中铵态氮的测定

测定原理：纳氏试剂与铵作用生成碘化氨基氧汞黄色溶液，在一定的浓度内，黄色愈深，铵态氮就愈多，相反就少，通过与已知的标准色阶相比，即可求出其含量。在强碱性条件下才能显色，酸性则不显色，化学反应如下：

2K 2（HgI 4）+ 3KOH + NH 3 = NH 2Hg 2O + 7KI + 2H 2O

测定步骤：分别吸取含有NH 4+—N 2 ppm 和16 ppm 混合标准液1、2、4滴两份，按一定顺序滴入白磁板的各自穴中，然后于每穴中加蒸馏水3、2、0滴，使每穴中的总体积均匀为4滴，搅匀，即得含NH 4+—N 分别为0.5、1、2、4、8、16 ppm 的系列标准溶液。

与此同时，吸取土壤待测液两份各4滴，分别滴入白磁板的另外2个穴中，分别向各级标准溶液和土壤待测穴中加入10%酒石酸钾钠阿胶溶液1滴，纳氏试剂1滴，搅匀，5～20分钟与标准液比色读数。

③土壤中有效磷的测定

测定原理：土壤中的磷酸与硫酸钼酸铵溶液作用生成淡黄色或无色的磷钼酸铵，被氯化亚锡还原便形成蓝色的络合物，在一定范围内，根据蓝色深浅和标准色阶相比，即可求出其含量，化学反应如下：

（NH4）2MoO4 + H2SO4→H2MoO4 + (NH4)2SO4

H2MoO4→MoO3?H2O

MoO3→MoO2

H3PO4 + MoO2 + 4MoO3→MoO2·4 MoO3·H3PO4

侧定步骤：分别吸取含磷2 ppm和16 ppm的混合标准溶液各1、2、4滴，按一定顺序滴入白磁板的各自穴中，然后各加蒸馏水3、2、0滴，使每穴总体积均为4滴，搅匀，即得含磷分别0.5、1、2、4、8、16 ppm的系列标准溶液。

与此同时，吸取两份土壤浸出液各4滴，分别滴入干净的白磁板的另2个穴中，于系列标准液穴中加蒸馏水1滴，往土壤浸出液穴中加2.0N硫酸1滴，搅匀，然后，向各级标准液和土壤浸出液穴中分别1.25%硫酸钼铵溶液1滴，搅匀再加0.4%氯化亚锡1滴，搅匀，5～10分钟与标准色阶比色读数。

④土壤中有效钾的测定

测定原理：钾离子与亚硝酸钴钠试剂作用时，生成难溶于水的亚硝酸钴钠钾黄色沉淀，当溶液中含钾量少时，此沉淀则成悬浊液存在。在一定浓度范围内，根据悬浊液的混浊程度，即可求出其含量，化学反应如下：

2K+ + Na3［CO（NO2）6］→K2Na［CO（NO2）6］↓+ 2Na+铵离子对测定有干扰，加入甲醛溶液作为掩蔽可消除，此反应pH值控制在4～6较好，当pH＞6时易形成氢氧化钴沉淀，pH＜4时，亚硝酸钴钠钾易溶解。

测定步骤：分别吸取含K 20 ppm、160 ppm的混合标准液各1、2、4滴两份，按一定顺序放入底部中间有2 mm直径黑点或1 mm粗黑线条的白磁板的各自穴中，然后于每穴中加蒸馏水3、2、0滴，使每穴的总体积为4滴，搅匀，即得含K分别为5、10、20、40、80、160 ppm 的系列标准液。

与此同时，吸取土壤待测液4滴两份放入带有黑点或黑线的白磁盘另2个穴中，于各级标准中加蒸馏水1滴，土壤待测液中加1:1醋酸1滴，37%甲醛阿胶溶液1滴，搅匀，加15%亚硝钴钠1滴，再加95%酒精4滴，2～20分钟与标准液的混浊比浊读数。

二、植物营养诊断

（一）植株化学诊断样品采集和处理

1、取样的代表性

在作物化学速测工作中，为了保证速测结果能正确反映客观实际情况，采集工作十分重要，对测定样品的选择一般要求有充分的代表性，要多点取样，避免采集田边、路旁的植株，采样时要注意长势、长相，凡是植株过大、过小的以及受病虫害或机械损伤的植株不应采集，如果测定对象是缺素或者有病的植株，则应选择典型的样品。同时采取无病正常植株样品进行对比，取样株数一般一个样品应在10株以上。

总之，在采集时一定要考虑到植株的典型性和代表性，对营养诊断要注意代表性，对阻碍因子诊断则力求典型性。

2、取样时间

作物体内各种物质数量在不断的代谢变化之中，在白昼和傍晚，在不同生育期，都有所不同，因此，采集时间要尽可能固定在一天之内，一般在上午8～10时进行较宜，因为那时作物的生理活动已趋于活跃，地下部分根系对养分的吸收速率和地上部分光合作用对养分的需要，接近动态平衡，作物组织中的无机养料贮量最能反应根系养分吸收和作物同化作用对养分需要的相关性。因此，这时取样测定效果最好，当然，互相比较的样品也必须在同一时间内采取，否则就失去互比较的意义。

3、取样部位

取整株作物进行分析是没有必要的，也是不科学的，因为在一般作物的各种组织和器官内，含有的营养成分和数量都有很大的差异，即使是同一种器官，由于所处的年龄阶段不同，其营养含量也有差异。因此，在进行化学诊断时，只需要选择植物替的某一部位进行分析即可。

总之，不同作物，不同时期，取样部位各不相同，下面是几种主要作物养分的测定部位，仅供参考。

①麦类和水稻：在拔节前选择主茎分蘖节以上1 cm长度为样本，拔节后选取主茎全株各茎节部位（以茎节为中心上下0～5 cm长度）为样本。

②玉米和高粱：幼苗期（定苗前）选择主茎基部分蘖节处约1 cm长度，7～9片真叶期，选取顶部展开的第一或第二叶子的中脉茎基部1 cm长度；玉米抽穗后选取第一果穗以下第二片叶子的中脉基部1 cm长度为样本。

③棉花：打顶前选取主茎顶端展开的第一或第二片真叶的叶柄为样本，打顶后取顶部第二果枝主茎上的大叶的叶柄为样本，这也应予注意，如淀粉测定仅是在水稻幼穗分化之后进行，在此之前，水稻体内的淀粉与氮素水平差异无明显相关性。

4、样品的处理

①植物样品的处理的方法：进行作物诊断的样品，一般要求在田间测定，如果不能在田间测定，则最好带土盛在深色口袋或水桶（水稻植株带土并放少量水）中带回室内，以免由于水分蒸发等原因造成测定误差，一般在采样后2小时内完成，测定前先将样品中枯叶断茎、霉株、残根等除去。再将沾染在植株上的土粒、灰尘等用布或吸水软纸揩干，最后将特定的测定部位取下，剪成小段进行压汁或浸提，然后进行诊断测定。如果放置时间较长，由于植株体内有机化合物可能分解。造成测定误差，所以测定应及时进行，最好在取样后3小时完成，若不能立即测定，可暂时用清洁的湿布包裹或放入塑料袋中防止水分蒸发，必要时放入冰箱，但这样做时间也不可太长，以免养分转化或样品干燥压不出汁液来。

②植株汁液和浸提液的制备：制取植株汁液的方法有三种，一是用压汁法将组织液挤压出来，然后稀释到一定浓度进行测定这就叫压汁液稀释法；二是用浸提剂浸提，制成速测用的浸提液，浸提剂可用热水、冷水或其它试剂；三是将汁液直接挤压在比色皿或试纸上进行快速测定。本实验采用浸提法：具体操作是将已处理后的植株样品，用干净剪刀把特定部位剪下，剪成1 cm小段，然后称0.5 g，加蒸馏水20 ml摇200次，待测（应在2～3小时内测定完毕，否则有机养分要水解，改变浓度，特别是磷变化更为突出）。

（二）作物组织中氮、磷、钾速效养分的测定

1、NO3-—N侧定（硝酸试粉法）

作物根系从土壤中吸收氮素，以氨态氮（NH4+—N）和硝态氮（NO3-—N）两种形态为主，氨态氮进入根系以后，迅速参与含N化合物的合成，很少在植株体内积存，如游离氨过多还会使作物受害，而硝态氮进入根系以后，虽然也可还原参与含N有机物的合成，但仍有相当数量的累积，因此，植株体内经常可以检测出一定量的硝态氮，其浓度在一定范围内能反映当时作物体内氮素营养水平和土壤的供氮状况。作物组织中的硝态氮可以压汁或浸提后测定，

也可以在组织切面上直接速测，速测方法有硝酸试粉法、二苯胺法、马钱子碱法等。本实验采用硝酸试粉法。

①测定原理（同土壤NO3-—N测定）

②测定步骤：分别吸取含（NO3-—N）2和16 ppm混合标准液各1、2、4滴两份，按一

定顺序放入白磁板穴中，然后每穴中加蒸馏水至每穴的总体积均为4滴，搅匀，即得含NO3-—N分别为0.5、1、2、4、8、16 ppm的阶梯标准液。与此同时，吸取两份植株浸提液4滴，分别放入另外白磁板穴中，于各级标准和植株浸出液穴中均加硝酸试粉1小匙，搅匀，5～20分钟内与标准色阶比色读数。

③结果计算：

NO3-—N含量（ppm）= 读数值×40

2、磷的测定（钼兰比色法）

作物根系自土壤中吸收的无机磷，大部分在作物体内迅速转化为有机磷，其余的部分仍以水溶性状态留在体内，这部分水溶性磷的含量大体上能反应土壤磷素供应状况，可作为测定作物组织中磷素水平的指标。

①方法原理（同土壤有效磷测定）

②测定步骤：分别吸取含磷（P）2和16 ppm混合标准液1、2、4滴，两份，按一定顺

序放入白磁板穴中，然后于每穴中加蒸馏水使每穴的总体积均匀为4滴，搅匀，即得含磷分别为0.5、1、2、4、16 ppm的各级标准液。

与此同时，吸取两份植株浸出液4滴，分别放入另外白磁板穴中，与各级标准液和植株浸出液穴中均加1.25%硫酸钼铵溶液1滴，搅匀，再加0.4%氯化亚锡1滴，搅匀，5～30分钟内标准色阶比色读数。

③结果计算：

植株无机磷（P）含量（ppm）＝读数值×40

3、植物组织中钾的测定

植株组织中的钾基本上是以离子态存在于组织汁液中，它的含量变化与土壤供钾状况关系很大。可以作为钾素测定的指标，下面介绍两种方法：

①四苯硼钠比浊法

⑴方法原理：钾离子与四苯硼钠在pH值为5～10的条件下作用，能生成稳定的白色四苯硼钾沉淀。

K+ + Na［B（C6H5）4］→K［B（C6H5）4］↓+Na+

当溶液中含钾量少时，此沉淀则变成悬浊液存在，在一定浓度范围内，根据悬浊液的浑浊程度可判断其含量。

⑵测定步骤：分别吸取含钾（K）20 ppm和160 ppm混合标准液各1、2、4滴两份，按一定顺序放入底部中间带有黑点或黑线条的白磁板穴中，然后加蒸馏水至每穴总体积均匀为4滴，搅匀，即得含K分别为5、10、20、40、80、160 ppm的各级标准溶液。

与此同时，吸取两份株浸出液4滴，放入另外带有黑点或黑线条的白磁板穴中，加3%四苯硼钠溶液1滴，搅匀5～20分钟内与标准阶比浊读数。

②亚硝酸钴钠法

⑴方法原理（同土壤速效钾）

⑵测定步骤：分别吸取含钾（K）20 ppm和160 ppm混合标准各1、2、4滴两份，按一定顺序放入黑磁板或底部中间有黑线条的白磁板穴中，然后加蒸馏水至每穴总体积均为4滴，搅匀即得含钾分别为5、10、20、40、80、160 ppm的各级标准液。

与此同时，吸取两份植株浸出液4滴，放入黑板或带有黑点或黑线条的白磁板中，加30%亚硝酸钴钠1滴，95%酒精4滴，5～20分钟内与淮液比浊读数。

③结果计算

作物内无机钾（K，ppm）＝读数值×40

三试剂配制

⑴ 2.5%硫酸钼酸铵原液，称取酸铵25 g，溶于200 ml水中，加热溶解，如显混浊需过滤，另取比重1.84的浓硫酸275 ml，缓缓加入400 ml蒸馏水中，两溶液冷却后，把钼酸铵溶液缓缓加入硫酸溶液中，经冷却至室温，用水定溶为1000 ml，并移入棕色瓶中长期保存。

⑵ 1.25%硫酸钼酸铵：量取2.5%硫酸钼酸铵溶液1份，加蒸馏水1份即成，可供3个月内使用。

⑶ 20%氯化亚锡原液：取氯化亚锡20 g，加浓盐酸10 ml和甘油90 ml（化学纯，稍加热溶解，摇匀），此液可保存4～5个月。

⑷ 0.4%氯化亚锡：当天临用时吸取20%氯化锡原液4滴，加蒸馏水10 ml稀释即成，此液当天失效。

⑸ 3%四苯硼钠溶液：取四苯硼钠3 g，硼酸钠0.3 g，溶于100 ml蒸馏水中，加浓盐酸1滴，搅匀，再加氢氧化铝0.5 g，搅动溶解，混浊澄清过滤。

⑹ 30%亚硝酸钴钠溶液：取亚硝酸钴钠3 g，溶于10 ml蒸馏水，加冰醋酸10滴即成。

⑺ 95%或无水酒精：市售化学纯。

⑻ 2.0N H2SO4：5.6 ml 浓硫酸溶于94.4 ml水中。

⑼ 0.5N NaHCO3：42 g NaHCO2溶于1000 ml 水中。

⑽活性碳

⑾ 10%酒石酸钾钠，配200 ml。

⑿ 1:1醋酸，配200 ml。

⒀铵试剂：

A 碘化钾17.5 g溶于50 ml水中，

B 氯化汞8.5 g溶于150 ml水中，

将B缓缓加入A，到显红色沉淀，不再消失，

C 30%氢氧化钾300 ml，

将C加入A-B混合液中，再加数滴氯化汞，稍有沉淀出现。

⒁3%的EDTA甲醛溶液：称取3 g EDTA溶于50 ml蒸馏水中，加37%甲醛50 ml，再加0.5N NaHCO3溶液4 ml和β—二硝基酚0.1 g充分混合溶解即成。（加0.5N NaHCO3的目的是造成碱性，β—二硝基酚是为了把白色沉淀染成黄色，便于比浊）。

⒂混合标准溶液：用分析天平或感重1/100 g的天平，准确称取二级磷酸二氢钾（KH2PO4）0.439 g，硝酸钾（KNO3）0.722 g，（NH4Cl）0.382 g，硫酸钾（K2SO4）1.325 g，放入烧杯中，用少量蒸馏水溶解，然后无损地转移至1000 ml容量瓶中，用蒸馏水定容刻度，摇匀，即得含磷、硝态氮和铵态氮各为100 ppm及含钾1000 ppm的混合标准原液，此液加甲苯防腐剂5滴，即可保持3～4个月。

⒃2和16 ppm混合标准稀液：准确吸取4 ml混合标准原液，放入25 ml量筒（或容量瓶）中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀即得含硝态氮、铵态氮及磷各16 ppm和钾160 ppm标准溶液，再从16 ppm稀液吸取0.5 ml放入25 ml量筒中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，即得含硝态氮、铵态氮和磷各2 ppm和钾20 ppm标准溶液，此液7～15天，尤其是2 ppm失效。

⒄硝酸试粉：

A 保存剂：甲：称取柠檬酸150 g，对胺基苯磺酸4 g和甲苯胺2 g，混合磨细均匀，贮于棕色瓶中，防潮防光；乙：称取锌粉2 g，和硫酸锰10 g，混合磨细均匀，贮于另一瓶中。

B 使用试剂：取保存剂甲15 g和乙1 g充分混合均匀，贮于棕色瓶中备用，此试粉一般保持两个月以内有效（吸湿发红失效）。