3土壤养分的生物有效性研究方法

第3章土壤养分的生物有效性研究方法

第一节土壤有效养分的概述

一、土壤有效养分概念的提出

“有效养分”(available nutrient)概念的提出，最早来自于土壤化学家。在对土壤进行了大量的化学分析之后，发现土壤中各种营养元素的全量是很丰富的。但是，其中绝大部分对植物却是无效的。由于当时这一概念尚处于笼统与模糊状态，许多人回避这一术语。经过大半个世纪以后，随着农业增产对科学施肥的要求不断提高，随着土壤学、植物学、植物营养学等多学科的共同关注与交叉研究的发展，关于“土壤养分有效性”(soil nutrient availability)或“土壤养分生物有效性"(soil nutrient bioavailability)，无论是在概念的确立与延伸方面，还是在测定方法与定量化的研究方面都有了长足的进展。

1、原初定义

“土壤有效养分"(soil available nutrient)，是指土壤中能为当季作物吸收利用的那一部分养分。当季

2、化学有效养分

在土壤化学分析基础上建立起来的“有效养分”概念：是指土壤中那些能被植物根系吸收的无机态养分以及在植物生长期内由有机态释放出的无机态养分。如土壤中的氮、硫等元素绝大部分足以有机形态存在，可以通过矿化作用转化为无机形态。

3、生物有效养分

20世纪下半叶，随着植物营养学与植物生理学的发展，对于“土壤有效养分”的研究不只停留于养分形态的化学分析，而是延伸到：

（1）植物根如何从土壤中获取养分的过程，以及植物从土壤中能得到多少养分，进而提出了矿质态养分向根迁移的方式与速率问题。

（2）植物根系对土壤养分的生物有效性的影响，以及“根际”与“土体”之间养分有效性的差异等。

（3）植物与土壤养分有效性相互作用的综合研究，提出并发展了“土壤养分生物有效性”概念。美国土壤学家S.A.Barber教授在他的“土壤养分生物有效性”专著中指出：“生物有效养分(bioavailable nutrient)，系指存在于土壤的离子库中，在作物生长期内能够移动到位置紧挨植物根的一些矿质养分。”

定量化地研究土壤的有效养分及其影响因素，对于发展合理施肥与推荐施肥的技术，进而推动农业增产有着重要意义。

二、土壤有效养分的基本要素

1、在养分形态上，是以离子态为主的矿质养分。

2、在养分的空间位置上，是处于植物根际或生长期内能迁移到根际的养分。

第二节土壤养分的化学有效性研究方法

化学有效养分是指土壤中存在的矿质态养分。可以采用不同的化学方法从土壤样品中提取出来。化学有效养分主要包括可溶性的离子态与简单分子态养分，易分解态和交换吸附态养分以及某些气态养分。

一、相关研究

就是选择一种适宜的测定方法。通过研究几种测定方法测定的土壤有效养分含量与生物试验（植物栽培试验）获得的指标之间的相关性，选定最佳的测定方法。相关研究可以采用盆栽试验，也可以采用田间试验。盆栽试验处理简单，只有施肥与不施肥2个处理，5次重复。

（一）化学浸提剂的选择

化学有效养分测定方法的选择实际上就是化学浸提剂的选择。提取土壤有效养分的化学浸提剂种类很多，常因营养元素和土壤类型的不同而异，在提取原理上除纯化学法外，还有物理化学方法等。

由于阳离子形态的养分，主要存在于土壤溶液中或被吸附于土壤有机一无机复合体上，因此，用过量的阳离子浸提剂可将土壤样品中各种交换态和几乎全部的可溶态阳离子提取出来，然后，对提取液定量测定，将所得数值作为土壤有效养分的含量。

土壤中有效态阴离子的提取，以土壤有效磷为例，所选择的浸提剂要求其提取土壤中易分解的有机态磷、易溶解的无机态磷和部分的胶体吸附态磷。针对不同土壤上各种形态磷的组分与比例不同，以及磷酸盐的类型不同，可以有多种有效磷的浸提剂。石灰性土壤上常采用奥尔逊(Olsen)法，该法的提取剂是0.5molNaHC0

3

(pH8.5)。

近来，也有用电超滤法提取土壤有效养分的。此法是将土壤悬浊液置于电场下，通过改变电压和温度，分别提取出不同吸附态的养分。在低电压条件下，分离出的养分量少，其结果与土壤溶液中的养分浓度相关性较高，而在高电压时，提取出的养分量多，其结果就与土壤中吸附态养分相关性高。通过大量生物试验表明，用电超滤法提取的土壤有效钾比化学方法测定的交换钾能更好地反映出土壤有效钾的含量水平。

（二）化学有效养分测定值的相对性

不同化学浸提方法所测出的“有效养分”数值是不相同的，在很大程度上取决于浸提剂的类型。例如李酉开等用7种不同的化学浸提剂测定我国15种土壤所测得土壤有效磷含量的平均值差异较大，说明化学方法测定的“有效养分”含量是相对值。就看哪种方法测定值与植物生长量或产量或养分吸收量之间关系最为密切。

（三）化学有效养分与植物产量或吸收量之间的相关性（举例）

1、土壤有效氮测定值与生物指标间的相关研究

李生秀教授采用了通气培养法、淹水培养法、碱解扩散法、碱性高锰酸钾蒸馏法、沸水提取法、酸性高锰酸钾浸提法、1mol/LKCl提取起始硝态氮法等六种方法测定土壤有效氮含量，生物指标采用小麦吸氮量、产量、生物产量、相对产量等11个指标，研究了不同测定方法与生物指标之间的相关性。

最优测定方法：通气培养法。

最优生物指标：吸氮量。

2、土壤有效磷测定值与生物指标间的相关研究

（1）测定方法

用水作提取剂-提取的是水溶性磷，用于砂性土壤。

用饱和CO

2水作提取剂-模拟根系分泌CO

2

，用于石灰性土壤，但测定手续繁琐。

用有机酸溶液作提取剂-模拟根系分泌有机酸，如1%柠檬酸。

用无机酸作提取剂-一般用缓冲溶液，如HCl-NH

4

F、HOAc-NaOAc等，用于酸性土壤。

用碱溶液作提取剂-目前主要用0.5mol/LNaHCO

3

溶液，主要用于石灰性土壤，也可用于中性和酸性土壤。