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第1篇　土壤长期观测概述3

1　土壤长期观测的发展3

1.1　土壤长期观测目的和意义3

1.2　国际上土壤长期观测的发展5

1.2.1　长期定位土壤观测5

1.2.2　国家尺度土壤联网观测和土壤调查7

1.2.3　全球和区域尺度土壤调查10

1.2.4　全球和区域尺度土壤联网观测12

1.3　国内土壤长期监测与调查13

1.3.1　长期监测13

1.3.2　土壤调查15

2　土壤长期观测的设置22

2.1　土壤长期观测的目标22

2.2　土壤长期观测场地的布局22

2.2.1　典型生态系统分布区23

2.2.2　主观测场25

2.2.3　辅助观测场25

2.2.4　长期观测采样地26

2.2.5　典型生态系统分布区的定期普查26

2.3　土壤长期观测的指标体系概念模型26

第2篇　野外长期观测方法31

3　农田生态系统土壤长期观测方法31

3.1　土壤长期观测的目标和任务31

3.2　土壤观测的长期采样地选择和设置32

3.2.1　长期采样地设置的基本原则32

3.2.2　主要长期采样地的设置34

3.2.3　辅助长期采样地的设置36

3.2.4　典型生态系统分布区调查点的设置37

3.2.5　长期采样地的管理37

3.3　农田生态系统土壤长期观测的指标和频度37

3.3.1　土壤速效养分37

3.3.2　表层土壤养分全量、交换性能和容重38

3.3.3　土壤剖面理化性质38

3.3.4　土壤污染39

3.3.5　表层土壤可溶性盐40

3.3.6　养分循环长期试验中土壤和作物养分状况40

3.3.7　排水采集器试验中养分迁移过程41

3.3.8　土壤侵蚀量和养分流失量42

3.4　采样点的布设42

3.4.1　采样的基本原则42

3.4.2　土壤样品采集类型44

3.4.3　土壤采样点的配置46

3.4.4　国内外土壤长期观测的采样点布设方法49

3.5　土壤采样的准备53

3.5.1　长期采样地的背景调查53

3.5.2　土壤采样设备的准备54

3.5.3　土壤采样工具介绍54

3.6　样品采集56

3.6.1　样品采集的三个阶段56

3.6.2　表层土壤样品的采集56

3.6.3　土壤剖面样品的采集57

3.7　特殊土壤样品采集59

3.7.1　微量元素和重金属分析土壤样品的采集59

3.7.2　水稻土样品的采集60

3.7.3　免（少）耕土壤样品的采集60

3.7.4　区域土壤调查采样61

3.7.5　土壤微生物样品的采集62

4　森林生态系统土壤长期观测方法64

4.1　森林生态系统土壤长期观测的目标和任务64

4.1.1　观测目标64

4.1.2　观测内容65

4.2　长期采样地的选择和设置65

4.2.1　长期采样地设置的基本原则65

4.2.2　森林土壤的空间异质性65

4.2.3　观测类型的确定67

4.2.4　观测样地的重复67

4.2.5　长期采样地的设置68

4.2.6　长期采样地的定位和管理71

4.3　森林生态系统土壤长期观测的指标和频度71

4.3.1　土壤速效养分71

4.3.2　表层土壤养分全量、交换量和速效微量元素72

4.3.3　土壤剖面理化性质73

4.4　样方划分74

4.4.1　随机划分74

4.4.2　分区随机划分75

4.4.3　系统网格法划分76

4.4.4　土壤理化观测样方与土壤生物观测样方的协调76

4.4.5　样方重复数77

4.5　野外采样方法77

4.5.1　采样点的确定77

4.5.2　表层土壤样品的标准化采集78

4.5.3　剖面样的采集79

4.5.4　剖面样与表土样的协调80

4.5.5　采样时间与频度80

4.6　采样注意事项81

5　草地生态系统长期观测方法83

5.1　土壤长期观测的目标和任务83

5.1.1　观测目标83

5.1.2　观测任务84

5.2　长期采样地的设置84

5.2.1　长期采样地设置的基本原则84

5.2.2　主观测场长期采样地的设置85

5.2.3　辅助观测场长期采样地的设置85

5.2.4　生态系统分布区观测点的设置86

5.2.5　长期采样地的管理86

5.3　草地生态系统观测项目与频次86

5.3.1　土壤速效养分86

5.3.2　表层土壤养分全量、交换量和速效微量元素87

5.3.3　土壤剖面理化性质87

5.3.4　土壤可溶性盐88

5.4　土壤采样方法89

5.4.1　土壤采样的基本原则89

5.4.2　土壤样品的采集类型90

5.4.3　采样点的布设90

5.4.4　采样前长期采样地背景调查与资料收集92

5.4.5　土壤采样93

6　荒漠生态系统土壤长期观测方法94

6.1　荒漠生态系统土壤观测目标和任务94

6.1.1　观测目标94

6.1.2　观测任务95

6.2　长期采样地的选择和设置95

6.2.1　观测类型95

6.2.2　长期采样地设置的基本原则96

6.2.3　主观测场的设置96

6.2.4　辅助观测场的设置97

6.2.5　区域调查点的设置98

6.2.6　长期采样地的管理98

6.3　荒漠生态系统土壤观测项目与频次99

6.3.1　土壤速效养分99

6.3.2　表层土壤养分全量、交换量和速效微量元素99

6.3.3　土壤剖面理化性质100

6.3.4　土壤可溶性盐101

6.4　采样方法101

6.4.1　土壤要素采样的基本原则101

6.4.2　土壤样品的采集类型102

6.4.3　采样点的布设102

6.5　样品采集105

6.5.1　采样前长期采样地背景调查与资料收集105

6.5.2　土壤采样105

7　沼泽湿地生态系统土壤长期观测方法107

7.1　沼泽湿地生态系统土壤观测目标和任务107

7.1.1　沼泽湿地生态系统土壤的基本特征107

7.1.2　观测目标107

7.1.3　观测任务108

7.2　长期采样地的选择和设置108

7.2.1　长期采样地设置的基本原则108

7.2.2　主观测场长期采样地的设置109

7.2.3　辅助观测场长期采样地的设置109

7.2.4　区域观测点的设置110

7.2.5　长期采样地的管理110

7.3　沼泽湿地生态系统观测项目与频次110

7.3.1　土壤速效养分110

7.3.2　表层土壤养分全量、交换量和速效微量元素110

7.3.3　土壤剖面理化性质111

7.3.4　溶解有机碳和氧化还原电位112

7.4　采样方法113

7.4.1　土壤采样的基本原则113

7.4.2　土壤样品的采集类型114

7.4.3　采样点的布设114

7.5　采样准备114

7.5.1　采样前长期采样地背景调查与资料收集114

7.5.2　工具的准备115

7.5.3　采样工具115

7.6　样品采集116

7.6.1　沼泽土壤采样的特殊性116

7.6.2　样品采集117

8　长期定位试验和观测方法118

8.1　养分平衡长期定位试验方法118

8.1.1　试验设计118

8.1.2　长期试验地的布设118

8.1.3　测定项目120

8.1.4　土壤、植株和灌溉水、雨水采样方法121

8.2　长期试验中的植物养分分析方法123

8.2.1　植物全氮测定123

8.2.2　植物全磷的测定123

8.2.3　植物全钾的测定124

8.3　水样养分分析方法124

8.3.1　水样总氮的测定124

8.3.2　水样硝酸盐氮的测定124

8.3.3　水样铵态氮的测定（靛酚蓝比色法）124

8.3.4　水样亚硝酸盐氮的测定125

8.3.5　水样总磷的测定125

8.3.6　水样钾的测定125

8.4　侵蚀区坡地土壤流失和氮磷迁移长期定位观测125

8.4.1　径流场的布设125

8.4.2　观测项目129

8.4.3　水样和泥沙中养分含量的分析130

第3篇　土壤样品分析方法135

9　土壤样品的制备和保存135

9.1　土壤分析过程中土样的代表性135

9.2　土壤样品的常规处理135

9.2.1　土样干燥135

9.2.2　干燥对土壤成分的影响136

9.2.3　土样磨细与过筛137

9.3　特殊土样的处理138

9.3.1　新鲜土壤样品的处理138

9.3.2　用于土壤微生物生物量分析的样品处理139

9.4　土壤样品的长期保存140

9.4.1　土样长期保存的意义140

9.4.2　土壤样品保存的类型140

9.4.3　土壤样品保存的数量141

9.4.4　土壤样品保存的基本要求141

9.4.5　土壤样品的长期保存方法141

9.4.6　土壤样品保存的信息系统143

10　土壤分析实验室和仪器设备146

10.1　土壤常规理化分析实验室组成146

10.2　土壤常规分析试验室的基本要求147

10.3　试验器皿148

10.3.1　玻璃器皿148

10.3.2　石英器皿148

10.3.3　瓷器皿148

10.3.4　塑料器皿148

10.3.5　金属器皿149

10.3.6　器皿的洗涤149

10.4　试验用水150

10.4.1　试验用水要求150

10.4.2　试验用水设备151

10.5　化学试剂及保存152

10.5.1　试剂的选用152

10.5.2　试剂的保存152

11　土壤化学性质及常量养分分析154

11.1　土壤pH值和氧化还原电位的测定154

11.1.1　测定意义154

11.1.2　土壤pH值的测定154

11.1.3　沼泽土壤氧化还原电位的测定155

11.2　土壤交换性能分析157

11.2.1　测定意义157

11.2.2　阳离子交换量的测定157

11.2.3　酸性土壤交换性钙和镁的测定159

11.2.4　土壤交换性钾和钠的测定159

11.2.5　碱化土壤交换性钠的测定159

11.2.6　土壤交换性酸的测定159

11.3　土壤有机质的测定160

11.3.1　测定意义160

11.3.2　分析方法160

11.4　土壤氮的测定162

11.4.1　测定意义162

11.4.2　土壤全氮的测定163

11.4.3　土壤铵态氮的测定163

11.4.4　土壤硝态氮的测定166

11.4.5　土壤溶液或浸提液中的铵态氮和硝态氮的仪器自动测定172

11.5　土壤水解性氮的测定（碱扩散法）174

11.6　土壤磷的测定174

11.6.1　测定意义174

11.6.2　土壤全磷的测定174

11.6.3　土壤有效磷的测定177

11.7　土壤钾的测定177

11.7.1　测定意义177

11.7.2　土壤全钾的测定178

11.7.3　土壤速效钾的测定178

11.7.4　土壤缓效钾的测定179

11.8　土壤硫的测定179

11.8.1　测定意义179

11.8.2　土壤全硫的测定179

11.8.3　土壤有效硫的测定180

12　土壤矿质全量、微量元素和重金属元素分析183

12.1　土壤矿质全量的测定183

12.1.1　测定意义183

12.1.2　测定方法183

12.1.3　烧失量的测定186

12.2　土壤微量元素和重金属元素的测定186

12.2.1　测定意义186

12.2.2　测定方法186

12.2.3　ICP-AES法同时测定Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr等元素的全量187

12.2.4　ICP-AES法同时测定有效态Fe、Mn、Cu、Zn188

12.2.5　土壤全硼的测定189

12.2.6　土壤有效硼的测定192

12.2.7　土壤全钼的测定192

12.2.8　土壤有效钼的测定194

12.2.9　土壤全锰的测定196

12.2.10　土壤有效锰的测定197

12.2.11　土壤全锌的测定199

12.2.12　土壤有效锌的测定199

12.2.13　土壤全铜的测定200

12.2.14　土壤有效铜的测定200

12.2.15　土壤全铁的测定200

12.2.16　土壤有效铁的测定202

12.2.17　土壤硒的测定202

12.2.18　土壤镉的测定204

12.2.19　土壤铅的测定204

12.2.20　土壤铬的测定204

12.2.21　土壤镍的测定205

12.2.22　土壤汞的测定205

12.2.23　土壤砷的测定207

12.2.24　土壤重金属元素测定的精密度和准确度要求209

13　其他土壤性质分析212

13.1　土壤容重和颗粒组成的测定212

13.1.1　测定意义212

13.1.2　土壤容重的测定212

13.1.3　土壤颗粒组成的测定215

13.2　土壤水溶性盐的测定219

13.2.1　测定意义219

13.2.2　土壤浸出液的制备219

13.2.3　全盐量的测定219

13.2.4　碳酸根、重碳酸根的测定220

13.2.5　氯根的测定221

13.2.6　硫酸根的测定223

13.2.7　钙、镁离子的测定223

13.2.8　钾、钠离子的测定223

13.2.9　离子总量的计算224

13.3　土壤中农药和有机污染物的分析224

13.3.1　测定意义224

13.3.2　样品前处理224

13.3.3　测定方法227

13.3.4　土壤中有机磷农药残留物的测定228

13.3.5　土壤中有机氯农药残留的测定228

13.3.6　土壤中三氯乙醛、酸残留量的测定228

13.3.7　土壤中多环芳烃的测定（GC/GC-MS法）230

第4篇　土壤长期观测的质量控制237

14　土壤长期观测的质量保证体系与质量控制方法237

14.1　质量保证体系237

14.1.1　质量保证和质量控制的目标237

14.1.2　质量控制工作的组织和管理237

14.1.3　野外生态试验站从事观测工作各类人员的职责239

14.1.4　土壤长期观测和分析的日常管理制度242

14.2　质量控制方法244

14.2.1　采样244

14.2.2　仪器使用和标定245

14.2.3　标准物质控制247

14.2.4　分析实验室常规分析质量控制程序249

14.2.5　分析误差及其控制250

14.2.6　分析实验室分析能力的对比和检验253

15　数据管理方法257

15.1　土壤观测元数据257

15.1.1　国内外概况257

15.1.2　元数据设计需求分析258

15.1.3　土壤观测元数据的组成259

15.2　观测场长期采样地的背景信息调查266

15.3　专用术语的规范和统一267

15.3.1　土壤类型和分类268

15.3.2　土壤剖面调查记载的规范化描述268

15.3.3　自然地理背景描述268

15.3.4　土壤侵蚀分级和描述269

15.3.5　沙丘类型描述269

15.4　数据填报269

15.4.1　统一观测指标数据表字典269

15.4.2　非统一观测指标数据表字典269

15.4.3　数据报表填报说明270

15.5　数据质量控制271

15.5.1　数据上报过程中的质量控制271

15.5.2　数据检验273

15.5.3　可疑数据的取舍275

15.6　数据管理278

15.6.1　数据管理相关制度278

15.6.2　土壤观测数据库建设279

15.7　数据质量评估282

15.7.1　精密度评估282

15.7.2　准确度评估282

15.7.3　数据完整性评估282

15.7.4　数据一致性和可比性282

附录A　规范性附录284

A.1　土壤分类与剖面调查284

A.2　长期采样地背景信息调查表307

A.3　背景信息规范化描述317

A.4　数据表数据字典330

附录B　土壤分析方法汇总及其引用标准和参考文献341