全 文 ：第 3 卷 第 4 期
1 9 9 0 午 8 月
林 业 科 学研 究
FO R E S T R E S EA R C H
勺0 1 . 3 , N o . 4
A u g
. , 1 9 9 0
森林土 壤 标 准物 质 的研 究
一样品的采集 、制备与均匀度 、稳定性检验 ’
杨光谨 张 萍 卞祖娴
‘中国林业科学研究 院林业研究所 )
摘要 本文报道 了按照森林土壤标 准物质要求采集的二个土攘样品(碱性土一石
灰性褐土 , 酸性土一黄红壤 )和一个植物样品 (衫木叶)的制备过程 。 拉径 2 m m 的土
壤样品采用Y 型混样 ; 。. 1 49 m m 的土攘和 。。 17 7 m m 的植物样品采用高侣瓷球磨
机制备。 土攘样品用高温 灭活 , 植物样品用 “℃。辐射灭活 。 在二年测定标 准样品稳
定性同时进行 T 标准样品 中微生物类群和数量的分析 。 土攘、 植物标准样品的均匀
性和稳定性采用数理统计方法检验 , 其结 果均达到标准物质要求 。
关键词 森林土攘标准物质 ; 标准样品制备 , 均匀度 、 稳 定性检验 ; 微生物类
群和教量
标准物质是标准仪器 、 测量方法和检验分析测试结果可靠的基准物质 。 对生产实践起着
极其重要的作用。 标准样品自本世纪初间世以来 , 已经广泛应用到工业生产和科学研究等各
个领域 L‘l。 目前能见到的土壤标准物质只有全量元素的定值 , 而农林业更需要的有效态营养
元素的定值尚无先例。 本试验为配合《森林土壤分析方法})( 国家标准)实施而研制的森林土壤
标准样品供林业生产实践和科学研究的需要 。
一 、 样品采集
采祥前进行充分的调查和分析 , 力求使采集的样品具有代表性冈 。
(一) 土滚样品采集
土壤样品采集应考虑以下几点 :
1
. 样品采集个数应满足不同土壤类型不同分析方法的要求 tal 。 例如 : 酸性土与碱 性 土
的速效磷测定方法就不相同川 。 因此至少采集二种土样。
2
. 应取各营养元素含量范围的中间值土样为宜 。 含量过高或过低都会影响定值和使用。
3
. 取样点选在缓坡地带 。 使采集的样品在该立地条件下成土作用相对稳定, 尽量避开人
为活动地区(翻耕 、 施肥地等) 。
水文于1 9 90 年 5 月2 0 日收到 。
* 本试验在张万儒研究员指导下进行。 标准物质 制备得到北京市环境监测中心全 浩, 地矿部物化探研究所部明才 、王春
书 , 中国 农科院土肥 所朱海舟等同志热情帮助 , 微生物分析由 甲国林科院林研所戴莲锅同志负责 , 谨此表示感谢 。
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4
。 在B 层 (或 A 层下部 )取样。 采样层要求土体均一 , 绝对避免混入采样层以外的杂物 ,
这是本试验均匀度能否符合要求的关键之一。
石灰性褐土采 自北京西郊大召山山麓地带 , 中国林业科学研究院内白皮松林下 。 地处暖
温带半湿润气候 , 植被以落叶松栋类林为主 , p H 7 一 8 。 黄红壤采自江西分宜县中国林科院
大岗山实验局年珠林场庵子里 。 地处井岗山支脉大岗山山地 , 海拔 3 0 m , 属中亚热带湿润
气候 , 雨量充沛 , 干湿季明显 , 天然植被为常绿阔叶林 , p H 4 ~ 5 。
(二 ) 植物样品采集
于 9 月底在江西分宜县中国林业科学院大岗山实验局年珠林场 , 杉木人工林内采集杉木
叶 (e u : n in g人a m ia la n ee o la ta )。 杉木长势良好 , 在树冠中上部取健康的叶子 。
二 、 试验方法及标准样品检验
(一 ) 土滚样品制备及均匀度检验
土壤样品风干后 , 去杂(石块 、树根等 ) 、过尼
龙筛 。 根据分析项目的不同 , 制 成 。. 1 49 m m 和
Z m m 粒径的土壤样品。
1
。 粒径 Z m m 土攘标准样品的制备 和 均匀
度检脸 过筛后土壤样品在鼓风烘箱内120 ℃ 下
烘 2 0 h , 1 6 0 ℃烘Z h 干燥 、灭活 。每种土壤按 4 0 k g
左右分成若干等份 (样品太重使混样困 难 , 太 少
又会 增 加工作量 ) , 按Y 型人工混样40 次 , 测定
其均匀度。 将每份样品分成若干小等份 , 取每份
样品中的一小等份 , 用上述混样方法再混40 次 ,
再一次测定每份样品的均匀度。 每份样品梅花布
点 , 取 5 个样 , 用布奇全白动定 N 仪测定速效 N 。
直至全部速效N 值符合均匀度要求 。 用棕色有双
层盖的玻璃瓶包装 , 石腊封 口 。
2
。 拉径 o . 14 9 m m 土壤标准样品制备 和 均
匀度检验 。. 14 9 m m 粒径土壤标准样品 , 采 用
高铝瓷球磨机制作 〔“l 。样品在加工前充分千燥 , 反
复锥堆混样 , 以提高样品均匀度和加工效能 。土壤
样品与球石的比例为1 , 0 . 6 , 球磨时间二次共 s h
左右。 第一次球磨 (即粗混 )分二批进行 。 每批装
二桶 , 第二次球磨(即 细磨) 取 第一次球磨每 批
中的一桶 , 交叉进样。 加工流程见图 1 。 均匀度
检验将分装的四桶样品每桶随机取 4 小瓶 , 每小
瓶取两份 , 共32 个样本。 用布奇全自动定 N 仪测
定全 N , 烘箱法测定全 C 。
2 m m 粒径土城样品 ⋯
杏
反 复锥堆混样
杏
{
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【 ’2 0 ℃ “。h ’“0 ℃ Z h }
杏
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第二次球 磨(细混 )
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杏
一
装塑料桶 , 加双层 外包装
杏
一, 瓶 一
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图 1 土城样品制备流程
4 期 杨光连等 : 森林土壤标准物质的研究一样品的采集 、制备与均匀度 、稳定性检验 3 2 5
(二) 植物样品刹备和均匀度检验
擦去新鲜杉木叶尘土 , 立即进行杀青处理 。 把样品放入 105 ℃鼓风烘箱烘 20 m in , 然后
摊开风干或用60 ℃烘12 h , 全部粉碎后过 1 m m 筛 , 用高铝瓷球磨机制成0 。 17 7 m m 规格。
加工流程同图 1 。 均匀度检验同 0 . 149 m m 粒径的土壤标准样品。
植物样品与土壤样品制备过程中有三点不同 : ¹ 烘干温度为 105 ℃ 、 24 h , 6 OCO 照射灭
活 (相当于土壤招O ℃烘干20 h , 1 60 ℃ 灭活 Z h ), º 第一次球磨 后 过 筛 (0 。 25 m m ) , 当
75 %以上植物样品通过时 , 筛上部分并入第二批球磨粗混。 细混 (第二次球磨 )要求 有 98 %
的样品达到O。17 了m m , » 植物样品与球石比例为l , 2 , 球磨时间二次共40 h 左右 。
植物标准样品包装瓶盖用纸垫衬里 , 外加热缩膜和石腊。 样品用 . “Co 照 射 灭活 , 剂量
为 1 G y (预先做了不同照射剂量的试验 ) 。
( 三 ) 土旅植物标准样品祖定性检验
土壤、 植物标准样品制备完毕 , 定期进行微生物数量和类群的常规分析网 , 测定样品中
细菌 、 真菌、 放线菌数 。 同时分析样品稳定性 (每种样品随机取 5 瓶 , 每瓶取两份样。 粒 径
Zm m 的土壤样品测定水解N , 粒径O。 149 m m 的土壤和粒径O。 17 m m 的植物样品测定全N ) 。
三 、 结果与分析
(一 ) 样品均匀度检验是标准样品制备中最重要的一环 , 也是标准样品必须 具备的 基本
条件之一。 固态粉末样品达不到绝对均匀 , 但起码也要具备一定的均匀性 , 即取样量最小的
分析项目达到均匀。
1
。 表 1 表明 2 ro 刀。粒径的样品混样前是不均匀的 , 相对标准 偏 差 C V % = 5 。47 。 大 量
数据说明混第一遍 ( 即第一个40 次 )达不到均匀度要求 , 相对标准偏差明显下降。 混第二遍时
一般都能达到均匀度要求 。 试验证明采用Y型人工混样效果是好的 , 样品达到均匀。
表 1 黄红滚样品 (2 m m 较径)均匀度检验 (m g / k g N )
⋯⋯ ⋯::: ::: ::: ::: :;: ::: ;::一 ⋯::: ::: ;:: ::: ::: :;: :;:
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算术平均值 标准偏差 相对标准偏差
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19 9
19 6
。
7 10
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7 6
20 0
19 6
20 2
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1
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2 0 1
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4
3 2 G 林 业 科 学 研 究 3 卷
2
. 粒径 2 m m 的土壤样品均匀度检验采用较简单的方差分析。 在土壤样品有效 态 养分
测定诸多项 目中 , 取样量最小的项目是速效氮 , 它在土壤中的稳定性也相对地较差 , 因此速
效氮检验若能符合均匀度要求 , 也就认为达到样品均匀了 。 表 l 第 3 栏是黄红壤均匀度检验
的结果 。 所得 F值小于 5 % 时的临界值 , 表 明组内多次测定的平均值和组间各次测定的平均
值之间无明显差别 ; 代表样品不均匀误差的 s , 小于测定误差 Q Z/矶 。 以上说明样品均匀度符
合要求 。
3
. 粒径 0 . 1 49 m m 的土壤样品和 0 . 17 m m 的植物样品用四层套合方 差 分析检验均匀
度 内 。 四层套合的 F 检验在球磨、 桶和小瓶之 间比较 , 所得的F值小于 F 。. 。。的 临 界值 , 表
明球磨 、 桶和小瓶的样本可视为同一总体 , 最小包装瓶的代表性是可靠的 , 样品是均匀的。
表 2 是一实例 。
裹 2 石灰性祠土样品 (0 . 1 49 m m 拉径 )均匀度位脸 (m g / k g N)
,
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号
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桶 号
小 瓶 号 ( 0 30 0 17 , 0 30 0 C6 习3Q243 口4 0 0 0 9 0 40 0 71
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¼ C 犷 % 为相对标准偏左 , ½ 。 为球磨加工次数 , b为每批球磨 分装捅数 , c 为每捅抽取小瓶数 , d 为小瓶 内重复分析 次
败 , J仁‘}: : ‘: 二 2 , IJ 二 2 , c = 劝, d 二 2 , 时 了, 、 灭: 形! S : , S : 分别为两 次球靡各 rl 抽取 几 个样的平均 数和标准偏入几。
(二少样品的稳定性是衡最标准样品优劣的币要特性之一 , 也是标准样品必须 具备 的华
4 期 杨光没等 : 森林土壤标准物质的研究一样品的采集 、制备与均匀度 、稳定性检验 32夕
本条件 。 森林土壤微生物具有强烈的生物化学活性 , 它们是各种物质转化过程的积极参预者 ,
是影响标准样品稳定性的主要因子之一 。
1
。 除 。。 5 G y 照射的植物样品外其余都没有微生物 。 说明 1 G y “。C。照射 已能满足样品
灭活要求的剂量 。
2
. 森林土壤标准样品微生物数量和类群分析结果(表 3 ) , 对照样品(未处理的风干土壤 )
有一定数量 的细菌和真菌, 石灰性褐土中细菌数量占优势 , 黄红壤真菌数量占优势 ; 灭活处
理的标准样品除粒径 2 m m 的石灰性褐土仍有少量细菌外 , 其余都没有细菌、 真菌、 放线菌 ,
而石灰性褐土中细菌含量有逐年减少的趋势 。
表 3 森林土坟标准样吕徽生物教且和主要类鲜分析结果 (单位 : 个 数/ g)
~ ~了气不粉⋯目扁嚣带吞赢队纂苦~豪淞赢后带谓赢
l 。
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⋯片牛争冷一令日斗洲玲+一一于粼》}兴鲁一昌钊呼沐箫}洲哥周平 一
3
。 在标准样品稳定性分析中 , 除分析本身的系统误差外 , 样品可能发生的变化也会带来
误差 , 因此在每次分析时尽可能控制各种条件 , 选择精密度高的方法 , 减少分析结果之间的
差异 。 标准样品的稳定性采用 。检验。 表 : 中 }; , 一 ; }/李都小于 : 。;。。(5 3 ) = : . 。0 。 表 4 表一“ 。 “ ”~ ’ ~ ~ ’四~ 一“ 一 ‘” 一 ~ ~ “ ~ 一 ” ’一 ’ 一 ‘l甲 , ”r ‘ , 一’~ 、一‘ 一 ’一 , , 、 一 ~
明 2 年的标准样品未发生显著性变化 [4] 。
表 4 石灰性福土祥品 ( 2 m m 较径)毯定性检验
嘿川
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(m g /k g N )
三: { l灭‘一交}
5 9
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。
3 5
4
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7 2
4
。
13
6
。
1 6
往 : 标准值奋二 5 4 . 2 , 标准偏差S = 5 . 5 ; n 二 。, t。 . 。。(8 ) = 2 . 3 2 , t。 . 0。 (8 )几斌 ” , 6 . 5 3
四 、 结语与讨论
1
。 按《森林土壤分析方法》(国家标准 )规定土壤有效态养分测定要用 2 m m 粒径的土样,
制备 2 m m 粒径的森林土壤标准样品必须达到均匀度检验的要求。 本文采用Y 型混样原理进
行人工混样。 通过大量试验证明这个方法是可行的。 但是工作量大 , 同时需要注意几个问题 ;
急仑8 林 业 科 学 研 究 3 卷
¹ 采集的土壤层用眼直观必须均一 , 采集时操作仔细 , 防止表层土混入 。 º 制样的房间和用
具要绝对千净 , 样品制备分装的全过程 , 切忌进入外来物质 。 工作人员要保持洁净 , 防止污
染。 » 制样宜在千燥季节 , 以防样品吸水影响稳定性。 ¼ 混样在密闭容器里进行 , 或 者 烘
样前混第一遍 , 烘样后混第二遍 , 混完立即装桶 , 尽量减少与外界接触 。
2
。 按《国家计量技术规范一级标准物质》规定制备标准样品稳定期至少一年 , 本试验 已经
达到。 为了保持样品的相对稳定性 , 国内外多数采用 。。Co 照射山 , 而且剂量较大 。 试验表明
在缺乏钻源和经费有限的情况下 , 土壤标准样品采用 高 温 灭 活 ( 16。℃ 、 Z h ) 代 替 “0c 0 照
射 , 植物标准样品采用常规 . OC。照射剂量的一半进行灭活是可行的。 二年来的微生物数量和
类群分析说明 , 只有石灰性褐土仍有少量的芽抱存在 , 但并不影响其营养元素的稳定性。 与
森林土壤标准样品稳定性有关的因素除样品灭活外 , 样品的干燥和保存条件也至关重要 , 因
此本试验多次测定土壤标准样品的水分含量都在 l %以下 , 室内避光 , 用去湿机保持干湿温
度差大于 4 ℃ , 经 2 年多观察标准样品未发生显著性变化。
, 考 文 做
〔1 1 中国计 t 科学研究院 , 19 7 8 , 国外化学计 t 棍祝 , 计 t 出版社 。
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〔4〕 中国林业科学研究院林业研究所森林上城研究室 , 19 8 7 , 森 林土城分析方法 ( 国家标准 ) , 标准出版 社 。
〔5 1 中国科学 院林业土城 研究所徽生 物室 , 19 6 0 , 土城徽生物 分析手姗 , 科学 出版社 。
〔6 」 全浩 , 1 984 , 中国大米粉环境标准物质 的研制及其技术特 性 , 中国环境科学 , 魂 ( 5) 。
STUD IE S O N TH E STAND AR D MAT ER IALS OF SOIL
— T H E CO L L E C T I O N , P R E P A R A T I O N A N D T E S T O F
H OM O G EN E I T Y A N D S T A B I L I T Y O F S AMP L E S
Y a n g G u a n盯 in g Z h a n g Pin g B ia n Z u x ia n
(T 几e R e s e a r c h I o stfru t e o f F o r e srr夕 C A 尸 )
A b s t r a e t T h e Pr e s e n t 阵Pe r d e a ls w i th t h e Pro e e的 o f Pr e阳r i n g th e
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H i g h t e m Pe r a tu r e w a s u se d t o k i ll t he m ie r o o r卯n ism s i n t he 5 0 11
4 期 杨光谨等 : 森林土壤标准物质的研究一样品的采集 、制备与均匀度、稳定性检验 3 2 9
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《中国农业百科全书 · 林业》卷评介
以著名林学家 、 中国科学院学部委员吴中伦主编的《中国农业百科全书 · 林业》卷是一部
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“用” 。 林业学科作为一门应用学科 , 理论联系实际是其精髓所在 。 《林业》卷各条目叙述
有关方法 、 技术大多力求详尽、 具体 , 便于读者实际应用。 当前世界各国都把提高经营的集
约强度作为一项战略性措施、 《林业》卷把握住了这个趋势 , 准确地阐述了集约经营思想和具
体措施。
“美 ”。 《林业》卷版面排列艺术 , 图版、 插图精美 , 文字简练 、 流畅, 是装帧相当美观的
一本林业科技图书。
(北京蛛业大学教经 王九助)