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(shí)進(jìn)行，土壤樣品采集以挖0-20m的剖面進(jìn)行，但未對土壤剖面進(jìn)行分層，在土壤類型劃分的過程中會(huì)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(jì)算機(jī)插值和改進(jìn)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(hù)，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(jìn)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(yùn)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(jìn)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(shí)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(gè)點(diǎn)/km2。城區(qū)及周邊地區(qū)，可加密到平均1～2個(gè)點(diǎn)/km2。灘涂（含潮間帶）一般采樣密度為1個(gè)點(diǎn)/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(gè)點(diǎn)/4km2。采樣點(diǎn)要均勻分布，按采樣格子布點(diǎn)。采樣小格（1km2）中一般均應(yīng)布點(diǎn)，點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，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(zhǔn)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(gè)單位格子中劃出4個(gè)小格（每個(gè)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(dá)到150cm以下，人工填土地區(qū)應(yīng)加大采樣深度或移動(dòng)點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)數(shù)量條件下尋求最佳采樣點(diǎn)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(diǎn)數(shù)量等2個(gè)角度進(jìn)行了模型的分析驗(yàn)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(diǎn)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(jī)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(diǎn)布局能夠準(zhǔn)確獲取土壤景觀知識(shí)，并且優(yōu)于原始樣點(diǎn)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(shí)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(gè)已知點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)可以估算出101個(gè)未測點(diǎn)的含量并最終構(gòu)成插值343個(gè)點(diǎn)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(jìn)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(jìn)行研究。

2.2 基于計(jì)算機(jī)插值的土壤樣品采集

王秀等（2005）通過對一個(gè)地塊土壤養(yǎng)分進(jìn)行詳細(xì)柵格采樣分析，利用計(jì)算機(jī)插值的方法對土壤中各種營養(yǎng)元素和微量元素進(jìn)行了分析。在采樣?xùn)鸥翊笮〔煌臈l件下，隨機(jī)選擇5個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行插值，分析了5個(gè)采樣點(diǎn)在不同柵格采樣條件下的插值結(jié)果。通過插值計(jì)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(diǎn)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(diǎn)在田間的分布將直接影響計(jì)算機(jī)插值計(jì)算的分析結(jié)果。任振輝等（2006）通過對試驗(yàn)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(jì)、地學(xué)統(tǒng)計(jì)及分形理論與方法，對數(shù)據(jù)變化規(guī)律進(jìn)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(jià)多種插值方法的基礎(chǔ)上，對中國科學(xué)院上海精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范基地每公頃3個(gè)樣本、等距離系統(tǒng)抽樣的280個(gè)土壤有機(jī)質(zhì)樣本采用克立格方法進(jìn)行插值，估算樣本之間土壤有機(jī)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(jìn)行對比。對幾個(gè)減少樣本數(shù)量的方案進(jìn)行分析，提出在滿足精準(zhǔn)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(zhǔn)種植土壤采樣設(shè)計(jì)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(jì)性的平衡問題，利用計(jì)算機(jī)模擬采樣研究了規(guī)則網(wǎng)格土壤采樣時(shí)合理的采樣點(diǎn)密度。首先構(gòu)造了一個(gè)數(shù)學(xué)擴(kuò)散模型，設(shè)置2～4個(gè)種子在一個(gè)100×100網(wǎng)格（1×1單位）的不同地方，根據(jù)擴(kuò)散模型進(jìn)行擴(kuò)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(gè)地塊的施肥量會(huì)產(chǎn)生影響，在變量施肥處方圖生成過程中，土壤采樣點(diǎn)的確定對于處方圖的生成尤為重要。

2.3 基于改進(jìn)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(jià)其采樣性能的重要指標(biāo)。趙新等（2011）通過試驗(yàn)，從土壤樣品長度和土壤松放后殘余土壤質(zhì)量兩個(gè)方面分析自行設(shè)計(jì)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(jì)綜合采樣性能較好。土壤采樣技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)規(guī)模化的必要基礎(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(dòng)螺旋壓力機(jī)傳動(dòng)形式，將原有采集器由重力錘擊式改為螺旋傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)操作到電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，既省時(shí)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(jìn)，提高了整機(jī)工作可靠性。分析了設(shè)計(jì)過程中遇到的結(jié)構(gòu)問題，并進(jìn)行討論，從而為土壤采樣器相關(guān)結(jié)構(gòu)改進(jìn)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(shí)進(jìn)行，但在具體采樣過程中，根據(jù)實(shí)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(jì)算機(jī)插值和改進(jìn)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。

參考文獻(xiàn)

[1]李瑞敏，侯春堂，王軼.農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究進(jìn)展及主要研究問題，水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2004，2：110-113

[2]朱濟(jì)成，農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)及其運(yùn)用.北京地質(zhì)，1995，1：29-32

[3] 陳天恩，董靜，陳立平等.縣域農(nóng)田土壤采樣布局多目標(biāo)優(yōu)化分析模型，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2012，23：

[4] 韓宗偉，黃魏，羅云.基于路網(wǎng)的土壤采樣布局優(yōu)化—模擬退火神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法， 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2015，03

[5] 權(quán)全， 解建倉，沈冰.基于實(shí)測數(shù)據(jù)及遙感圖片的土壤采樣方法， 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，12

[6] 王秀，趙春江， 孟志軍等. 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)土壤采樣?xùn)鸥駝澐址椒ǖ难芯浚?土壤學(xué)報(bào)，2005，2

[7] 任振輝，吳寶忠.精細(xì)農(nóng)業(yè)中最佳土壤采樣間距確定方法的研究， 農(nóng)機(jī)化研究，2006，6

[8] 齊文虎，；謝高地，丁賢忠等.精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)土壤采樣密度研究—以上海精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范基地為例， 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003

[9] 趙新，黃樹培.土壤采樣器采樣性能試驗(yàn)研究，農(nóng)業(yè)工程，2011[10] 邵睿； 張煒； 海江波等.農(nóng)田土壤采樣器的改進(jìn)設(shè)計(jì)，農(nóng)機(jī)化研究，2013

[11] 王宏斌；楊青； 劉志杰等.利用計(jì)算機(jī)模擬采樣確定合理的土壤采樣密度（英文）， 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006