全 文 ：林业科学研究　2005 ,18 (2) :209～213
Forest Research
　　文章编号 :100121498 (2005) 0220209205
森林土壤硝态氮测定中样品采集与保存方法的研究
杨乐苏 , 周光益 , 邱治军 , 王志香 , 于　彬
(中国林业科学研究院热带林业研究所 ,广东 广州　510520)
摘要 :通过对南方花岗岩发育的红壤样品的研究 ,得出以下初步结论 : (1)由于降水对土壤硝态氮尤其对表土硝态氮
的影响较强 ,因此测定土壤硝态氮的样品在采集时应避开降雨等特殊天气 ,最好在暴雨后 1 个星期或连续有 3～ 5 d
未降雨的情况下进行 ; (2)误差分析表明 :风干、冷藏和冷冻保存平均相对误差分别为 - 8116 %、- 5118 %、01185 % ;
样品保存方法以 - 6～ - 7 ℃下冷冻效果最好 ; (3)通过 3 组对比分析表明 : 土壤硝态氮提取过程中 ,样品振荡时间
以 30 min 为宜。
关键词 :森林土壤 ;硝态氮 ;样品采集与保存 ;误差分析
中图分类号 :S71415 　　　文献标识码 :A
收稿日期 : 2004208226
基金项目 : 国家科技部社会公益项目 (编号 2000DIB50161)及广东省自然科学基金项目 (编号 032384)
作者简介 : 杨乐苏 (1964 —) ,女 ,湖南新宁人 ,实验师 ,从事分析化学研究和测试工作.
Study on the Methods of Sample Collection and Keeping in Forest
Soil NO32N Determination
YANG Le2su , ZHOU Guang2yi , QIU Zhi2jun , WANG Zhi2xiang , YU Bin
(Research Institute of Tropical Forestry , CAF , Guangzhou 　510520 , Guangdong , China)
Abstract :Based on the research of red soil sample that developed from granite , the results are as follows : (1) Because the cont2
ent of NO32N in soil , especially the top soil , is infected seriously by the precipitation , soil sample should be collected on the day
that avoid special weather such as rain. It is better to collect on the day without raining for 3 to 5 days or 1 week after rainstorm;
(2) Three keeping ways of soil sample are taken in the test , that were wind drying , cooling and freezing. Error analysis showed
that the average relative error of wind drying , cooling and freezing way were - 8. 16 % , - 5. 18 % and 0. 185 % respectively.
The best keeping way is freezing(in temperature of - 6～ - 7 ℃) . (3) Through three group contrastive experiments ,it was found
that the best vibrating time of sample testing was 30 minutes.
Key words : forest soil ; NO3 - N ; sample collection and keeping ; error analysis
土壤硝态氮 (NO32N)既是森林土壤的养分指标 ,
也是重要的土壤环境指标。由于土壤的硝化、矿化
作用及其它因素的影响 ,使森林土壤 NO32N 移动性
较大。对林业工作者来说 ,采集有代表性的土壤
NO32N 测定样品很重要 ,而其代表性除取样点等因
素外 ,土壤样品采集时机也很关键 ;样品采集回来
后 ,如何保存更是不能忽视。本文通过比较研究 ,探
索采样时机、样品保存方法、振荡时间等对土壤
NO32N 测定的影响 ,从而确定森林土壤 NO32N 测定 的最佳方法。1 　样品采集与测定(1)研究、测试的土壤样品来自南方花岗岩发育的红壤。为定量研究降雨过程中土壤水分条件的变化 ,在广州龙洞分别选择树龄相同或相近 (约 15 a)的阔叶林地、相思 (台湾相思 ( Acacia conf use Merr. ) )林地和桉树 (尾叶桉 ( Eucalyptus urophylla S. T.Blake) )林地 ,从 2004 年 5 月 27 日开始 ,在一次历时
3 h 多 ,雨量为 5017 mm 的暴雨过后分别取样。在每
一林地分别选 3 个取样点 ,土壤取样深度为 0～ 20
cm ,20～ 40 cm。采样时间为 :T1 (5 月 27 日暴雨后 2
h) 、T2 (5 月 29 日 ,即 5 月 27 日暴雨后 24 h) 、T3 (6
月 3 日 , 即 5 月 27 日暴雨后 7 d) 、T4 (6 月 10 日 , 即
6 月 5 日降雨后 5 d) 、T5 (6 月 13 日 , 即 6 月 5 日降
雨后 8 d) 、T6 (6 月 15 日当天小雨后 2 h) ,每次采样
都在同一地点同一位置。
(2)将同一土壤样品分成数份 ,采用室内自然风
干、冷藏 (4～6 ℃) 和冷冻 ( - 4 ～ - 7 ℃) 3 种保存
方法 ;分别在采样当天、7、14、21、42 d 后测定其 NO32
N 含量。
(3)在土壤 NO32N 提取过程中 ,样品分别采用 0、5、10、30 min、1、2、3 h 连续振荡来测定土壤相同土水比 (10 gΠ50 mL)条件下水相平衡 NO32N 含量。(4) NO32N 采用酚二磺酸比色法测定。2 　结果与分析211 　样品采集时间对土壤 NO32N 测定结果的影响硝酸根不为土壤胶体所吸附且易溶于水 ,很易随水在土壤内部移动 ,在降雨不产生地表径流时 ,土壤 NO32N 的变化主要源于土壤水分条件的变化。观测期间 (5 月 27 日至 6 月 15 日) 的日降雨量和各次采样时间见表 1 ,不同采样时间各层土壤 NO32N 的测定值见表 2。
表 1 　观测期间的日降雨量及采样时间
项目
日期 (月2日)
05227 05228 05229 05230 05231 06201 06202 06203 06204 06205 06206 06207～09 06210 06211 06212 06213 06214 06215
降雨量Πmm 5017 0 0 0 5 415 0 0 0 2618 216 0 0 0 0 0 0 1210
采样时间 T1 T2 T3 T4 T5 T6
表 2 　不同采样时间各层土壤 NO32N的测定值 mg·kg - 1
采样地点
土层深度Π
cm
采样时间
T1 T2 T3 T4 T5 T6
阔叶林201 0～20 11786 11816 21112 31015 31172 21799
20～40 11145 11368 11731 21113 21009 11437
阔叶林202 0～20 01877 11222 11260 21091 21295 11724
20～40 01471 01556 01533 01649 01462 01299
阔叶林203 0～20 01802 01690 01782 11651 11641 11440
20～40 01429 01319 01314 01895 01401 01340
相思林201 0～20 11976 11907 51119 51596 51899 31438
20～40 11286 11257 11560 11746 11417 01391
相思林202 0～20 11708 11511 21944 31649 41325 31121
20～40 01785 01654 01597 11126 11205 01577
相思林203 0～20 21644 21642 31140 31216 21547 11739
20～40 11528 11265 11087 11132 01810 01247
桉树林201 0～20 21873 21970 31927 716351) 41529 31703
20～40 21332 11793 11355 21024 11915 11518
桉树林202 0～20 31050 41200 31624 31804 31021 21592
20～40 11260 11965 11508 11719 11169 11164
桉树林203 0～20 21688 31768 31793 31775 21789 31318
20～40 11289 11541 21884 11415 11669 11458
平均值 11607 11747 21126 21625 21293 11739
　　注 :1)为统计计算时剔除的数据
通过对表 1 和表 2 的对比分析看出 ,降雨导致
土壤 NO32N 含量降低 ,如 5 月 27 日暴雨后 2 h ( T1)
和 24 h ( T2) 采集土壤的 NO32N 含量很低 ,说明暴雨
的雨水入渗到土壤并引起了土壤 NO32N 含量的变 化 ,其后不下雨时又逐渐恢复 ;暴雨后 7 d ( T3) 土壤NO32N 恢复到接近降雨前的水平 ,虽然其间有 2 d 下了 < 5 mm 的降雨 ,但雨量小 ,并且森林林冠和地被物对雨水的截留和阻挡作用使入渗土壤的水很少 ,
012 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 18 卷
对土壤NO32N 含量影响不大 ;6 月 5 日和 6 日分别下
了 2618 mm 和 216 mm 的雨 ,但当天没有采集土壤样
品 ,估计土壤 NO32N 会降低 ,此后的 8 d 中没有下
雨 ,6 月 10 日 ( T4) 采集土壤的 NO32N 与 6 月 3 日
(T3)的基本相近 ,直到 6 月 13 日 (T5) 都保持相对稳
定的量 ,变化不大 ;6 月 15 日下了 1210 mm 的雨 ,雨
后 2 h 采样 (T6)分析 ,土壤 NO32N 明显下降。
根据表 2 的数据 ,以连续 7 d 不下雨 (T5)测得的
土壤 NO32N 为依据 ,将土壤 NO32N 划分为 3 个不同
NO32N 含量 ,即 : < 115 , 115～310 , > 310 mg·kg - 1 。
不同 NO32N 含量、不同层次 (0～20 cm、20～40 cm)的
土壤在不同采样时间的 NO32N 平均变化规律见图
1、2。从图 1、2 看出 :不论森林土壤的 NO32N 含量高
或低 ,是表土层还是心土层 ,在暴雨或较大降雨后的
短时间内采集的土壤 ( T1、T2、T6) ,其 NO32N 含量明
显下降 ,而且 NO32N 含量高的土壤或 0～20 cm 表土
层对降水影响的敏感性比低浓度 NO32N 的土壤或
20～40 cm 下层土要高。
鉴于降雨是一种特殊的天气事件 ,期间测定的
NO32N 不具有代表性 ,因此 ,土壤 NO32N 测定样品的
采集应在暴雨后 7 d 或一般降雨停止 3 d 后进行。
另外 ,由于可能存在着引起土壤样品中无机 N
数量和形态发生变化的快速生物转化过程 ,从理论
上讲 ,为了获取正确结果 ,测定无机态 N 所取土样
品 ,应当立即进行分析 ,但对于新鲜土壤样品和没有
过 2 mm 颗粒筛的土壤样品 ,要进行粗粒径校正。任
意选取 15 个土壤样品 ,对其 NO32N 的测定结果与其
粗粒径校正后的结果 (表 3) 进行比较发现 :南方花
岗岩发育的红壤 ,土壤 (未过 2 mm 颗粒筛)直接测定
NO32N 的结果比校正后 NO32N 的含量要小 2125 %～
1114 % ,平均小 5126 %。根据 GB7850 - 87《森林土壤
硝态氮的测定》误差的要求 ,在 NO32N 测定值 < 10
mg·kg - 1时 ,相对偏差可允许 10 % ,所以除个别粗颗
粒物较多 ( > 1115 %) 的样品需要校正外 ,多数粗颗
粒物较少的样品 (如本研究测试的森林土壤粗颗粒
物含量都小于 11 %) ,这种校正可以忽略。
图 1 　不同 NO32N 含量的森林土壤在不同采样时间
的 NO32N 平均变化规律 图 2 　不同层次的森林土壤在不同采样时间的 NO32N 平均变化规律
表 3 　粗粒径校正前、后土壤 NO32N含量的比较
项目
样号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 平均
校正前 NO32N
含量Π(mg·kg - 1) 4106 1178 2174 1120 3111 0198 5187 2156 5100 2150 4121 1123 3150 1151 3132 2191
粗颗粒物含量Π% 1012 613 518 312 511 619 415 311 215 519 317 212 415 511 513 510
校正后 NO32N
含量Π(mg·kg - 1) 4152 1190 2191 1124 3128 1105 6115 2164 5113 2166 4138 1126 3166 1159 3151 3106
比校正前增加Π% 11133 6174 6120 3133 5147 7114 4177 3112 2160 6140 4104 2144 4157 5130 5172 5115
112第 1 期 杨乐苏等 :森林土壤硝态氮测定中样品采集与保存方法的研究
212 　土壤 NO32N提取过程中振荡时间对测定结果
的影响
　　土壤样品按土壤 NO32N 含量的低、中、高分 3 组
进行实验 ,发现有相似的规律 ,土壤 NO32N 提取中表
现为典型的一级动力学过程。样品振荡 10～30 min
后 ,NO32N 含量呈现相对稳定趋势 (图 3) ,所以在测
定土壤 NO32N 时 ,样品振荡时间建议采用30 min。
213 　样品保存方法及时间对测定结果的影响
新鲜土壤样品采集后 ,任选 12 个样 ,采用 3 种
条件保存 ,即 :室内自然风干、冷藏 (4～ 6 ℃)和冷冻
(
- 4～ - 7 ℃) ,并分别在采样当天、7、14、21、42 d
后测定其NO32N 含量 (表 4) 。从表 4 看出 ,不同的保
存方法之间存在较大的差异 ,总体来说 ,冷冻保存比
冷藏和室内自然风干保存的效果好 , 与新鲜
样品当天测定的结果接近 ,相对误差小。风干保存
图 3 　不同 NO32N 含量的土壤样品对振荡时间的反映
产生相对误差的绝对值 < 510 %、5 %～10 %、10 %～
20 %、> 20 %所占的比例分别为 :16167 %、22192 %、
41167 %、18175 % ;冷藏保存产生相对误差的绝对值
< 510 %、5 %～10 %、10 %～20 %、> 20 %所占的比例
分别为 :22192 %、35142 %、31125 %、10142 % ;而冷冻
保存产生相对误差的绝对值 < 510 %、5 %～10 %、
10 %～20 %、> 20 %所占比例分别为 : 52108 %、
表 4 　不同保存方法和保存时间的土壤 NO32N含量及误差分析
项目 样号
鲜
样
7 d
风干 冷藏 冷冻
14 d
风干 冷藏 冷冻
21 d
风干 冷藏 冷冻
42 d
风干 冷藏 冷冻
合计
风干 冷藏 冷冻
NO32N 含量Π
(mg·kg - 1)
1 2180 3104 2163 3115 2196 2183 3124 3119 3134 3102 2146 2106 2170 2191 2172 3104
2 3133 2169 3101 3108 2188 2194 3126 3128 2154 3127 3100 3105 3110 2196 2189 3118
3 1111 0183 1122 1136 1102 1114 1107 1109 1100 1111 0182 1109 0198 0194 1111 1113
4 6103 4154 6104 6106 5142 6135 5183 5185 6156 5186 5154 5168 5187 5134 6116 5191
5 5114 4117 5110 5100 5121 5138 5112 5168 5151 4182 4170 5114 5101 4194 5128 4198
6 2153 2158 2172 2148 2181 2152 2188 2187 2174 2198 2130 2125 2150 2164 2156 2171
7 4125 3173 3165 4128 4166 3194 4150 4133 4172 4134 3174 4141 4121 4112 4118 4133
8 7119 5199 6169 6182 5117 7136 7110 7156 6183 7137 7167 6161 9112 6160 6187 7160
9 4106 3137 3184 4104 3148 3199 3180 3198 3154 4148 2196 3149 3159 3145 3171 3198
10 4116 3120 3128 3141 3151 3143 3159 3137 3181 3158 3108 3178 3150 3129 3157 3152
11 1154 1120 1129 1178 1170 1133 1162 1172 1180 1167 1125 1115 1151 1147 1139 1165
12 3129 2137 2191 3120 2189 2152 3110 3133 3112 3129 2196 2181 3115 2189 2184 3118
平均 3179 3114 3153 3172 3148 3164 3176 3185 3179 3182 3137 3146 3177 3146 3161 3177
相对误差 e 的范围Π% 22810
～
8154 22112～9174 21810～2219 22810～1112 22315～5148 21317～1516 21911～1317 22317～1913 21410～1810 22615～6168 22614～3178 1610～2619 22810～1317 22317～1913 22614～2619
平均相对误差Π% 21613 26119 1112 25131 24199 0138 2148 0155 2109 21315 21011 22185 28116 25118 01185
相对误差绝对值平均Π% 18110 9112 7158 11164 7167 6135 7111 11144 6122 14158 10172 7133 1219 9174 6187
不同误差
所占的比
例Π% | e| < 5 % 8133 16167 50100 8133 50100 50100 50100 0100 50100 0100 25100 58134 16167 22192 521085 % < | e| < 10 % 8133 50100 16167 25100 16167 25100 8133 41167 25100 50100 33133 8133 22192 35142 1817510 % < | e| < 20 % 41167 25100 25100 58133 25100 25100 41167 50100 25100 25100 25100 25100 41167 31125 25100
| e| > 20 % 41167 8133 8133 8133 8133 0100 0100 8133 0100 25100 16167 8133 18175 10142 4117
212 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 18 卷
18175 %、25100 %、4117 % ;风干、冷藏和冷冻保存平
均相对误差分别为 : - 8116 %、- 5118 %、01185 %。
以相对误差的绝对值 < 10 %为界限 ,风干保存样品
NO32N 的测定结果中只有 39159 %的数据误差 <
10 % ,而冷藏和冷冻保存样品的 NO32N 测定结果分
别有 58134 %和 70183 %的数据误差 < 10 %。
前人研究发现 ,在 - 15 ℃条件下保存的土样 ,
NO32N 变化很小[5 ] ,本研究得出的结果也证实了前
人的结论。
3 　结语与讨论
(1)测定土壤 NO32N 的样品采集时应避开降雨
等特殊天气事件 ,应该在暴雨后 1 星期或在连续有 3
～5 d 未降雨的情况下进行。
(2)实验室分析最好直接采新鲜样品立即进行 ,
若不能立即分析 ,可采用冷冻方法保存 ,应尽量避免
土壤水分损失。
(3)新鲜土壤样品水分含量和大于 2 mm 颗粒物
含量可通过辅助实验 (土壤含水量测定及残渣中大
于 2 mm 颗粒物测定)加以校正。
(4)土壤 NO32N 样品测定中 ,提取 NO32N 的过程
以连续振荡 30 min 为宜。
参考文献 :
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312第 1 期 杨乐苏等 :森林土壤硝态氮测定中样品采集与保存方法的研究