農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查中土壤樣品采集淺析

肖光莉+楊國慶+李娟

摘要：農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查中對土壤樣品的采集方法主要結(jié)合地質(zhì)調(diào)查和土壤學(xué)的知識進行，土壤樣品采集以挖0-20m的剖面進行，但未對土壤剖面進行分層，在土壤類型劃分的過程中會存在一些不足，因此農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查中的土壤樣品采集需要結(jié)合相關(guān)學(xué)者關(guān)于土壤樣品采集的研究，結(jié)合遙感圖片、計算機插值和改進土壤采樣器等方法，以便農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)更科學(xué)，采樣過程更便捷。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)地質(zhì)；土壤樣品；采樣

前言：農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)是一門介于農(nóng)業(yè)學(xué)和地質(zhì)學(xué)之間的邊緣學(xué)科，它是研究地質(zhì)背景及其變化規(guī)律對農(nóng)業(yè)發(fā)展影響程度的科學(xué)。它通過對有利于農(nóng)業(yè)發(fā)展的地質(zhì)背景的保護，對不利于農(nóng)業(yè)發(fā)展的地質(zhì)背景的改造和創(chuàng)新，使地質(zhì)科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)密切結(jié)合，從而促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高。農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)的任務(wù)主要是開展農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景的調(diào)查研究，并運用于國土整治和選擇最優(yōu)農(nóng)業(yè)種植規(guī)劃布局方案，以促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)；開展農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)工作，協(xié)助解決農(nóng)業(yè)用水問題，指導(dǎo)節(jié)約用水與科學(xué)用水，改良鹽堿地；開發(fā)應(yīng)用礦物肥料和礦物飼料等。農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查土壤樣品采集艮據(jù)不同的方法，結(jié)果的精度不同，因此，研究不同的采集方法對農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查中土壤樣品的采集有一定的現(xiàn)實意義。

1、土壤地球化學(xué)樣品采集工作方法

土壤地球化學(xué)樣品包括表層土壤和深層土壤兩類樣品。

1.1 表層土壤采集方法

表層土壤樣品采樣密度為1個點/km2。城區(qū)及周邊地區(qū)，可加密到平均1～2個點/km2。灘涂（含潮間帶）一般采樣密度為1個點/4km2。西部景觀單一，以草原為主地區(qū)采樣密度可放稀為1個點/4km2。采樣點要均勻分布，按采樣格子布點。采樣小格（1km2）中一般均應(yīng)布點，點位盡量布置在格子中間部位。表層土壤樣品的采樣深度為0～20cm。以土壤學(xué)中對表層土壤樣品的采集方法為主，采樣點應(yīng)正確地標(biāo)繪在地形圖手圖上。使用GPS并結(jié)合地形圖定點，并在顯眼處用紅油漆作標(biāo)記。采樣記錄統(tǒng)一使用標(biāo)準化的土壤地球化學(xué)采樣記錄卡。

深層土壤樣品編號以16 km2為單位格子（大格），事先在地形圖上以偶數(shù)方里網(wǎng)為界將單位格子編號。編號順序自左向右再自上而下。在每個單位格子中劃出4個小格（每個小格為4 km2），標(biāo)號順序自左至右再自上而下為A、B、C、D。采樣深度應(yīng)達到150cm以下，人工填土地區(qū)應(yīng)加大采樣深度或移動點位。 但地質(zhì)調(diào)查中的深層土壤剖面采集主要考慮到方便工作，未按土壤學(xué)中關(guān)于土壤剖面的劃分對剖面進行分層劃分，所以對土壤類型的劃分缺乏一定的科學(xué)指導(dǎo)。

2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤樣品采集研究

2.1 基于遙感數(shù)據(jù)的土壤樣品采集

陳天恩等（2012）采用江蘇省寶應(yīng)縣的農(nóng)田空間數(shù)據(jù)及篩選的環(huán)境數(shù)據(jù)，分別從給定采樣點數(shù)量條件下尋求最佳采樣點分布方案，以及在滿足采樣精度和代表性的前提下確定最小采樣點數(shù)量等2個角度進行了模型的分析驗證工作；結(jié)果表明該模型可適用于解決縣域范圍大量分散耕作農(nóng)田的土壤養(yǎng)分統(tǒng)一采樣規(guī)劃問題，為采樣點的合理分布提供了一種定量優(yōu)化分析手段。韓宗偉等（2015）以湖北省鐘祥市東部的土壤有機質(zhì)為研究對象，研究表明利用道路網(wǎng)制定土壤采樣方案是可行的，優(yōu)化后的采樣點布局能夠準確獲取土壤景觀知識，并且優(yōu)于原始樣點的精度。權(quán)全等（2010）根據(jù)陜西省鹵泊灘鹽堿地改良區(qū)土壤含鹽量的實測資料和相應(yīng)的遙感圖片數(shù)據(jù)，并結(jié)合土壤屬性空間分布特性，提出一種新的土壤水鹽含量采集方案。結(jié)果表明，用33個已知點的實測數(shù)據(jù)可以估算出101個未測點的含量并最終構(gòu)成插值343個點的空間分布圖，且水分與鹽分含量預(yù)測結(jié)果相關(guān)的確定系數(shù)分別為0.869和0.817。在此基礎(chǔ)上進而對工程改良措施下的鹵泊灘鹽漬土表層水鹽空間變異性進行研究。

2.2 基于計算機插值的土壤樣品采集

王秀等（2005）通過對一個地塊土壤養(yǎng)分進行詳細柵格采樣分析，利用計算機插值的方法對土壤中各種營養(yǎng)元素和微量元素進行了分析。在采樣?xùn)鸥翊笮〔煌臈l件下，隨機選擇5個采樣點進行插值，分析了5個采樣點在不同柵格采樣條件下的插值結(jié)果。通過插值計算得到土壤中的全氮、速效氮和速效磷，隨著采樣?xùn)鸥竦募哟?，插值點處的插值誤差呈現(xiàn)出加大的趨勢，但對于速效鉀和其他的微量元素則呈現(xiàn)出與之不同的結(jié)論，采樣點在田間的分布將直接影響計算機插值計算的分析結(jié)果。任振輝等（2006）通過對試驗田土壤密集采樣，測定其N、P、K、OM等成分的含量，利用經(jīng)典的數(shù)理統(tǒng)計、地學(xué)統(tǒng)計及分形理論與方法，對數(shù)據(jù)變化規(guī)律進行分析，最終確定出能夠保證以足夠精度反映出土壤肥力分布空間差異性的最大采樣間距。齊文虎等（2003）在評價多種插值方法的基礎(chǔ)上，對中國科學(xué)院上海精準農(nóng)業(yè)示范基地每公頃3個樣本、等距離系統(tǒng)抽樣的280個土壤有機質(zhì)樣本采用克立格方法進行插值，估算樣本之間土壤有機質(zhì)含量和分析估算的可靠性，并與距離倒數(shù)函數(shù)插值法進行對比。對幾個減少樣本數(shù)量的方案進行分析，提出在滿足精準水稻種植管理分區(qū)要求前提下可減少1/2原有土壤采樣樣本，并給出適于水稻精準種植土壤采樣設(shè)計的逐步優(yōu)化方法。王宏斌等（2006）為了解決土壤采樣中精度與經(jīng)濟性的平衡問題，利用計算機模擬采樣研究了規(guī)則網(wǎng)格土壤采樣時合理的采樣點密度。首先構(gòu)造了一個數(shù)學(xué)擴散模型，設(shè)置2～4個種子在一個100×100網(wǎng)格（1×1單位）的不同地方，根據(jù)擴散模型進行擴散和疊加，生成模擬的土壤屬性分布地圖，其結(jié)果可很好地模擬某些土壤屬性的分布。合理的采樣密度可以根據(jù)允許的采樣誤差及要求的屬性地圖輸出柵格單元尺寸而定。王秀等（2005）針對不同土壤采樣方法，確定了不同采樣和插值柵格尺度條件下，對于處方圖生成結(jié)果的影響。變量施肥處方圖的制作過程中，土壤采樣方法對整個地塊的施肥量會產(chǎn)生影響，在變量施肥處方圖生成過程中，土壤采樣點的確定對于處方圖的生成尤為重要。

2.3 基于改進土壤采樣器的土壤采樣方法

土壤采樣器是農(nóng)田土壤采樣的重要設(shè)備，獲取和松放土壤的能力是評價其采樣性能的重要指標(biāo)。趙新等（2011）通過試驗，從土壤樣品長度和土壤松放后殘余土壤質(zhì)量兩個方面分析自行設(shè)計的5種土壤采樣器的采樣能力，指出了1號土壤采樣器設(shè)計綜合采樣性能較好。土壤采樣技術(shù)是精準農(nóng)業(yè)規(guī)?；谋匾A(chǔ)，而土壤采樣裝備日趨多元化。為了更好地開展土壤采樣工作， 邵睿等（2013）在分析中科院水保所土壤采樣器的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有電動螺旋壓力機傳動形式，將原有采集器由重力錘擊式改為螺旋傳動與齒輪傳動相結(jié)合，從而實現(xiàn)了手動操作到電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)變，既省時又省力。為完善采集工作，在刮土清理和定位方式上加以改進，提高了整機工作可靠性。分析了設(shè)計過程中遇到的結(jié)構(gòu)問題，并進行討論，從而為土壤采樣器相關(guān)結(jié)構(gòu)改進工作提供參考。

結(jié)論：綜上所述，農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查中對土壤樣品的采集方法主要結(jié)合調(diào)查和土壤學(xué)的知識進行，但在具體采樣過程中，根據(jù)實際情況，需要結(jié)合相關(guān)學(xué)者關(guān)于土壤樣品采集的研究，結(jié)合遙感圖片、計算機插值和改進土壤采樣器等方法，以便農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)更科學(xué)，采樣過程更便捷。

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