专利名称：目视比色测量土壤氮、磷、钾的方法
技术领域：
本发明涉及农业土壤测量技术领域，具体地说是一种目视比色测量土壤中含速效氮、磷、钾的方法。
现有测量土壤中含速效氮、磷、钾有两种方法一是目视比色法，一是仪器定量分析法。前者测量速效氮、磷、钾时，一般需要浸提剂2～4种，程序复杂。此外，温度对测定速效磷的影响很大，基层农技人员无法把田间温度控制在25±1℃的范围内。再加上测速效钾时，习惯上使用的黑字比浊法、黑线比浊法很粗旷，因此误差很大，不能真实反映土壤中速效磷、钾的含量。后者是用“721”或“751”分光光度计以及火焰光度计进行测量，准确性高。但设备昂贵，操作复杂，对人员素质要求高，乡村农技站、基层供销社和工作在一线的农技人员都不能购置和应用。因此，该法难以在农村普及推广。
本发明的目的只在原目视比色法的基础上创新，使测量土壤中速效氮、磷、钾的方法简便易行，不受气温条件限制，不需什么资金，也不需太高的专业素质，便可在田间现场操作，费用低、效果好，易于推广应用。
本发明目视比色测量土壤速效氮、磷、钾的方法是一)土壤取样在一个取样单元内，按S形路线，取5-10个点，在离地表5、10、15、20厘米处，各取土100-200克，组成混合土样1公斤左右，用手将土捏碎混匀，除去石块等杂物，在标签上注明采样地点、日期、作物、长势、目标产量、采样人一并装入塑料样品袋内。
二)含水量测定称鲜土10克，平铺在薄铁板上，放在火炉上加热，并用小刀不时拨动直至完全干燥。冷却后称重，令干土重量为a克，则土壤含水量为(10-a)/a。
三)鲜土称量从土样中，按[5×(1+(10-a)/a)]克称取新鲜土样，作速效养分测定用。
四)将称取的新鲜土样放入三角瓶中，加入1号试剂25ml，摇动3分钟(每分钟约120次)，过滤，滤液用作分析速效养分。
五)铵态氮测定取滤液2ml于10ml比色管中，加入2号试剂0.5ml，摇匀;再加入3号试剂0.5ml，摇匀;再加入4号试剂0.5ml，摇匀。5分钟后与标准色阶或标准比色卡比色，读数×1.5即为每亩含NH+-N的斤数。也可将读数代入铵态氮的校正方程[1]，求出每亩含NH+-N的斤数。
加入2号试剂是为了调整浸出液的PH值，使之成为中性。加入3号试剂是为了消除钙、镁等离子的干扰。
六)硝态氮测定取滤液2ml于10ml比色管中，加入2号试剂0.5ml，摇匀;再入加5号试剂2ml，摇匀;再加入6号试粉一小勺，摇匀。10分钟过滤后与标准色阶或标准比色卡比色，读数×1.5即为每亩含NO--N的斤数。也可将读数代入硝态氮的校正程[2]，求出每备含NO--N的斤数。
加入2号试剂是为了调整PH值为中性。加入5号试剂是为了使显色液呈酸性，达到显色的条件。
五)、六)中求出的数量相加，即为土壤速效氮的含量。
七)速效磷测定取滤液2ml于10ml比色管中，加入2ml蒸馏水，再加入7号试剂1ml，摇匀;再加入8号试剂1滴，摇匀。5分钟后与标准色阶或标准比色卡比色，读数×3.44×y即为每亩含P2O5的斤数。
y＝-0.0389x+1.9623(r＝-0.9992)式中y为速效磷的温度校正系数;
x为测定时的温度，单位℃;
r为相关系数，全相关为±1。
在速效磷的测定过程中，关键是加入蒸馏水。若不加入蒸馏水，即使加入了显色剂(7号试剂)1ml，也无法得到磷的正常显色-溶液反映出很深的蓝色而无法分辨。经过反复试验。我们确定了土壤浸出液与显色剂的比例为2∶1，并加入与土壤浸出液同等体积的蒸馏水，才能得到磷的正常显色，并具有良好的线性关系。
八)速效钾测定取滤液1ml于10ml比色管中，加入9号试剂6滴，摇匀;再加入10号试剂6滴，摇匀。5分钟后用色调比浊法在标准阶上比浊，读数×1.8即为每亩含K2O的斤数。也可将读数代入速效钾的校正方程[3]，求出每亩含速效钾的斤数。
9号试剂是掩蔽剂，加入后能排除Ca2+、Mg2+、Na+、NH4等阳离子干扰。
由于目视比色法是半定量分析，存在着较大的系统误差。我们提出的这套目视比色法，其测定值与经典的“721”分光光度计，火焰光度计的测定值量显著相关，相关系数r在0.9以上(全相关为±1)，据此，利用大量的实验资料，就可建立回归方程。通过回归方程，便可将目视比色法的测定值转化成“721”等仪器的测定值，从而使测量的准确性提高。
a、测NH4-N的回归方程为y＝0.888x+0.946例若目视比色法测NH+-N的值为15ppm代入上式则y＝0.888×15+0.946＝14(ppm)即此土样若用“721”测试，其测定值约为14ppm。
b.测NO3-N的回归方程y＝0.963x+4.242c.测速效磷的回归方程y＝1.209x-0.3221d.测速效钾的回归方程y＝0.928x+17.306A、标准配制一)铵态氮准确称取烘干的氯化铵(分析纯，下同)0.3820克，溶于蒸馏水中，在容量瓶中定容成1000ml，此溶液含氯化铵的浓度为100ppm，在配制标准色阶时，用1号试剂(即浸提剂)稀释成2、4、6、8、10、12ppm，用“测定步骤”中同样的方法显色。
二)硝态氮准确称取硝酸钾0.7220克，溶于蒸馏水中，在容量瓶中定容成1000ml，此溶液含硝态氮的浓度为100ppm。在配制标准色阶时，用浸提剂稀释成2、4、6、8、10、12ppm，用“测定步骤”中同样的方法显色。
三)速效磷准确称取磷酸二氢钾0.2195克，溶于蒸馏水中，在容量瓶中定容成500ml，此溶液含磷为100ppm，在配制标准色阶时，用浸提液稀释成0、0.5、1.5、2、3、4ppm，用“测定步骤”中同样的方法显色。
四)速效钾准确称取氯化钾0.4767克，溶于蒸馏水中，在容量瓶中定溶成500ml，此溶液含钾为500ppm。在配制比浊标准时，用浸提剂稀释成0、5、10、15、20、30ppm，用“测定步骤”中同样的方法显浊。
利用以上N、P、K的各种显色做出标准比色卡。
B、测试配制1号试剂(0.5N NaHCO3-0.5N Na2SO4)称取碳酸氢钠(NaHCO3)42.0克，硫酸钠(Na2SO4·10H2O)80.5克溶于1升蒸馏水中。
2号试剂(2NH2SO4溶液)量取浓硫酸(比重d＝1.84)10ml加入180ml蒸馏水中3号试剂(10%酒石酸钾钠溶液)
称取酒石酸钾钠10克，溶于100ml蒸馏水中。
4号试剂(纳氏试剂)称取7.0克碘化钾(KI)、10克碘化汞(HgI2)，溶于少量水中。另配一碱液溶16克氢氧化钠(NaOH)于70ml水中，冷却后将前一溶液缓缓倒入NaOH溶液中，边倒边搅拌，最后用蒸馏水稀释至100ml。静置过液，取清液贮于暗色瓶中。
5号试剂(60%醋酸溶液)取60ml冰醋酸，加蒸馏水稀释至100ml。
6号试剂(硝酸试粉)称硫酸钡(BaSO4)50.0克，分作数份，分别与硫酸锰(MnSO4·H2O)5.0克，锌粉(Zn)1克、对氨基苯磺酸2.0克、甲萘胺1克，在研钵中研细混匀，最后再和37.5克柠檬酸一起研磨，充分混匀，贮存于干燥的暗色瓶中(硝酸试粉新配制成应为灰白色，受潮后成粉红色即失效)。
7号试剂(2.1%钼酸铵-4.9N盐酸溶液)称取钼酸铵2.1克，溶于约20ml蒸馏水中，可稍加热助溶。另量取浓盐酸(d＝1.19)40.8ml，加入约20ml水中。冷却后将铜酸铵溶液缓缓倒入盐酸溶液中，加蒸馏水至100ml，充分混匀，贮存于深色瓶中。
8号试剂(2.5%氯化亚锡-甘油溶液)称取氯化亚锡结晶(SnCl2·2H2O)2.5克，加浓盐酸(d＝1.19)10ml，加热溶解，加甘油90mL，混匀，贮于深色瓶中、橡皮塞拧紧，存放阴暗处。
9号试剂(EDTA-甲醛溶液)称取1.0克EDTA＝钠盐和0.4克NaOH溶于20ml蒸馏水中，加37%甲醛40ml。
10号试剂(3%四苯硼钠溶液)称取四苯硼钠0.3克，放在小烧杯中，加蒸馏水10ml，搅动使之溶解，再另0.2NNaOH溶液，将PH值调至8-9，放置过夜后过滤。在贮存过程，若该溶液变成深红色即失效。
C浸提原理1、土壤中的速效养分N、P、K主要以铵态氮(NH4-N)、硝态氮(NO3-N)、磷酸盐(H2PO4、HPO4和钾盐(K+)等形式存在于土壤溶液里或被土壤胶体所吸附。当用电解质溶液(NaHCO3)处理土壤时，进行离子交换，代换出来的离子和原来土壤溶液中的养分一起进入浸提剂中。如图所示2、NaHCO3对磷酸盐的浸提效果好，但对速效氮、速效钾的浸提效果差。而Na2SO4溶液对速效氮、速效钾的浸提效果好，因此在NaHCO3溶液中加入适当浓度的Na2SO4组成混合浸提剂，相互取长补短，提高了浸提能力。
D测定原理1、测NH4-N纳氏试剂是碘汞化钾的碱性溶液，它与铵态氮反应，生成碘化氨基氧化汞黄棕色沉淀。但土壤浸出液中NH4很少，故使溶液呈黄色。
2、测NO3-N在酸性条件下，锌粉把硝酸根离子(NO3)还原成亚硝酸根离子(NO2)，亚硝酸根离子与对氨基苯磺酸反应生成对苯磺酸重氮盐。继之，再与甲萘胺反应生成红色的偶氮染料。
3、测速效磷在酸性条件下，浸出液中的磷酸盐与钼酸铵作用，生成淡黄色或无色的磷钼酸铵。然后，被氯化亚锡还原成蓝色的磷钼蓝。
4、测速效钾在碱性条件下，四苯硼钠与钾盐反应，生成微小颗粒的四苯硼钾白色沉淀。当浸出液中K+在3-20ppm范围内，符合比耳定律，可用于比浊法测K+。在比浊时我们将原来粗糙的黑字比浊法、黑线比浊法改进成相对精细的色调比浊法。
本发明的优点是用此目视比色法测量土壤中的速效氮、磷、钾所需仪器简单、费用低;测试试剂便宜，一个土样仅需几角钱;无专业知识要求，文化水平低的人也易于掌握;测试速度快，一个土样只需十多分钟;测量较准确，相对误差可以控制在10%左右，且不受环境温度影响，能满足大田现场测试，易于普及和推广。
下面结合附图对实施例作详细说明
图1为标准氮、磷、钾的比色卡。
实施例按实际1.67亩水田。近几年，早稻产量为800斤，晚稻约700斤。晚稻上施肥按a、基肥100～200公斤碳铵，150斤棉饼，15斤氯化钾。b、追肥插秧返青后，施8～10公斤尿素;后期又追施15斤氯化钾。c、近5年一直未施过磷肥。
测土a、取土在田内，按S形路线取8个点，在离地5、10、15、20cm处，各取约150g土，组成混合土样，用手捏碎混匀，除去石块等杂物。
b、简测土壤含水量称鲜土10g，平铺在簿铁板上，放在炉子上加热，并不时用小刀拨动直至完全干燥。冷却后再称重为7.8g，所以土壤含水量为28%。
c、称相当于干土5g的鲜土，即称鲜土6.4g(5g×1.28＝6.4g)。
d、把6.4g鲜土放入三角瓶中，加入1号试剂25ml，摇动3分钟(每分钟约120次)。过滤，滤液用作分析速效养分。
e、取上述滤液2ml于10mL比色管中，加入2号试剂0.5ml，摇匀;再加入3号试剂0.5ml，摇匀;再入4号试剂0.5ml，摇匀;5分钟后与标准比色卡比色。其色泽与12ppm的色块最为接近，故读数为12，即每亩土壤中含NH4-N为12×1.5＝18(斤)。
f、按操作步骤测NO3-N。其色泽与8ppm的色块最为接近，故读数为8，即每亩土壤中含NO3-N为8×1.5＝12(斤)。
g、以上两项相加，18+12＝30(斤)即为每亩土壤中含速效氮的量。
h、按操作步骤测速效磷。其色泽与0ppm的色块相比，略略深一点，故读数为0.1。测试时温度为32℃，代入温度校正方程，校正系数y＝-0.0389×32+1.9623＝0.72。即每亩土壤中含P2O5为0.1×3.44×0.72＝0(斤)。
i、按操作步骤测速效钾。其色泽介于15ppm和20ppm色块之间，故读数为17.5，即每亩土壤中含K2O为17.5×1.8＝31.5(斤)。
6、诊断a、该田按每亩产800斤稻谷计算，需速效氮2.2×8＝17.6(斤);P2O51×8＝8(斤);K2O3.3×8＝26.4(斤)。
b、因此，该田N肥过多(土壤中现有30斤)，磷肥很缺(土壤中几乎为0)，钾肥持平(土壤中有31.5斤)。
7、处方a、该田可以不施N肥，少施钾肥。但为了改良土壤，可以施有机肥-棉饼150斤。应农户要求，同意施KCL15斤。
b、该田缺磷，应施优质过磷酸钙60-80斤。
c、双上两项均作基肥，在移栽前施入本田。
d、在幼穗分化前查看叶色。若叶色发黄，则可追施尿素8-10斤。否则，不施。
e、拨节前，用1-2%的过磷酸钙作根外追肥，以补磷肥不足。
f、在抽穗-灌浆期，用0.3%的KH2PO4喷洒2-3次，以提高结实率。
权利要求
一种目视比色测量土壤氮、磷、钾的方法，用浸提剂将土壤中的养分浸出而获得浸提液，再加不同的试剂与之反应，使溶液呈现不同的颜色，根据不同的颜色深浅程度，用肉眼与标准比色卡进行比较，粗略确定浸出液中养分(N、P、K)的浓度，进而测算出土壤中的养分(N、P、K)的含量。其特征在于测土壤中氮、磷、钾含量时统一成一种浸提液；测量磷时，引进了磷的温度校正曲线，y=1.9623-0.0389x；测量速效钾时，改以往黑字，黑线比浊法为色调比色法；为了使土壤中的速效氮、磷、钾测得更为准确，还引进了校正速度氮、磷、钾含量的回归方程(1)、测NH4-N的回归方程为y=0.888x+0.946
(2)、测NO3-N的回归方程为y=0.963x+4.242
(3)、测速效磷的回归方程为y=1.209x-0.3221
(4)、测速效钾的回归方程为y=0.928x+17.30全文摘要
一种目视比色测量土壤氮、磷、钾的方法，统一成一种提取液，加入不同试剂与之反应，显示不同的颜色，和比色卡对比测得养分含量。测磷时引进温度校正系数，测钾时利用色调比色法。为测量准确，引进校正速效氮、磷、钾的回归方程。此种目视比色法运用的仪器费用低，每次测量费用便宜，只需几角钱，测量技术易于掌握，不受气温和环境影响，可在大田现场作业，测量含量比较准确，易于推广和普及。
文档编号G01N21/78GK1081764SQ92108808
公开日1994年2月9日 申请日期1992年7月27日 优先权日1992年7月27日
发明者方文彪 申请人:武汉市农业生产资料公司