摘要：有机质是土壤测定的重要内容，是分析判定土壤动态变化的依据。因此需要保证有机质测定方法的可靠性。当前虽然具有多种检测方法，但是由于新时期环境的变化，许多检测方法存在一定的局限性，因此有必要分析改进方向，提出相应的优化措施，以保证土壤有机质的测定效果，为精准农业的发展创造条件。
关键词：土壤；有机质；测定方法；改进优化
有机质是土壤的发挥重要作用的内容，对于土壤的结构与物理特性发挥着关键作用。有机质发生矿化后可以为微生物提供能源，也为植物提供营养元素。而由于新时期工业进程的加快，土壤的生态环境发生了很大的变化，有机质的检测面临着新的挑战，原有的检测方法需要加以改进，需要有相应的优化措施。
1.土壤有机质不同检测方法的改进分析
1.1 CO2 检测法
CO2 检测法是结合有机质的成份特点，在没有CO2的条件下，有机碳经过高温氧化会生成CO2，然后借助重量法、光度法、滴定法、气相色谱等不同方法来测定CO2的重要，并以此为依据推算有机碳含量。CO2 检测有机碳包括两种依法，分别为干烧法、湿烧法。干烧法是将样品放置于电炉中在无CO2 条件下借助氧气流发生燃烧。干烧法由于电炉种类的差别，燃烧温度存在差别。干烧法的缺陷是对仪器的要求高，测定成本高。湿烧法发生于高温条件下，借助氧化剂实现对有机碳的氧化。湿烧法可以应用多种氧化剂，如过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸盐等，当前常用的重铬酸钾。CO2 检测法不论采用干烧法或者是湿烧法，在发生氧化时，土壤中的无机盐也会同步发生反应，因此结果偏高。所以针对土壤有机质的测定，可以先应用亚硫酸进行预处理，以保证碳酸盐不会发生干扰。CO2 检测法的改进方法是保证土壤中存在的有机质中的碳全部发生反应，生成的物质可以获得较为准确的结果，并且要实现操作简单、测定效率高，样品用量少等。
1.2 化学氧化法
化学氧化法的原理是借助氧化剂将土壤中的有机碳加以氧化。化学氧化法应用于酸性条件下，有利于消除有机物中碳酸盐对测定结果的影响，避免 CO2 测定法过程繁琐的弊端，实验常用的方法有重铬酸盐氧化法、臭氧氧化法以及微波消解法等。当前普遍采用的是重铬酸钾容量法：检测时借助重铬酸钾实现对有机质的氧化，计算氧化剂的消耗量来确定有机物的含量。应用化学氧化法测定时，为了保证有机碳得以全部消解，反应要保证温度，可以采用加热的方式。此方法可以保证有机质的氧化效果，但是测定结果受土壤类型与反应条件的影响。化学氧化法还可以采用比色法，借助与标准色阶的对比计算有机质含量。比色法的特点体现在简单易行，可以快速获得检测结果，但是检测结果的精确性难以保证，因此应用范围存在一定的限制。化学氧化法借助对氧化剂消耗量的计算来确定有机质含量，但是土壤中存在的还原性物质比如、二氧化锰、亚铁、氯化物等会对测定结果产生影响，因此改进方法需要预先消除这些物质的影响。
1.3 灼烧法
灼烧法是将在高温条件下消除土壤中有吸湿性物质后的称重，然后再次在高温350 —1 000℃ 灼烧，然后对土壤样品再次进行称重，借助灼烧后重量的变化可以计算出土壤有机质含量。当前对于灼烧法的研究不多，研究多集中于砂性土壤。土壤样品样灼烧后重量会减少，不仅是由于有机质，还由于在烧失中碳酸盐、硫化物、矿物结构水等遇高温后会发生失重。因此采用灼烧法计算出的有机质含量要大于应用干烧法，因此该方法的应用范围有一定的限制。比如不用应用于细密质或石灰性土壤。灼烧法虽然具有缺，但研究表明借助灼烧法可以明确与有机质存在的相关性。烧失量与有机质含量与温度有关，比如有研究表明550℃高温条件下烧失量与有机质含量更加接近。因此改进方法是控制灼烧的温度，这样有利于体现出该方法操作简便，无需磨碎可直接测定的优势。由于灼烧不用添加化学试剂，消除了对样品的污染，适用于土样批量化的测定。
1.4 土壤光谱测定法
1.4.1 土壤光谱的类型
依据土壤类型的差异，可以细分为多种光谱曲线。当前依据土样的不同，在460 —2320 nm 光谱范围内可以测定出多种光谱特性，结合光谱曲线的特点、波峰的特性可以判断出有机质的构成比例，土壤光谱曲线为了区分不同土壤有机质的特性，可以依据作用方式分为：有机质控制型；有机质改变型。我国境内的典型土壤光谱特性依据曲线走势可以分为四类：平直型（土壤中有机质丰富，缺少色泽）、缓斜型（典型的水稻种植土）、陡坎型（集中于热带、亚热带的红、黄壤）、波浪型（黄土高原干旱区）。
1.4.2 土壤光谱与有机质的关系
土壤光谱的特性是多种因素共同发生作用的结果，土壤的类型不同，光谱特征也会存在差异。土壤光谱曲线会受到含水量、质地、氧化铁含量，颗粒度等因素影响。另外从有机质含量角度来看土壤光谱，暗黑色土壤的有机质含量更高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆土壤由于有机质成分存在多样性，在反射率方面，在220—2 100 nm 波段内不存在特征峰，土壤反射率与有机质含量呈负相关性。土壤的光谱特征与功能团有关，在多样化的条件下，光谱特性与土壤中的功能团存在相关性，会对谱线的反射率产生影响。
1.4.3 光谱检测有机质的现状
由于现代光谱技术的成熟，带动了土壤有机质检测的发展。光谱数据可以提供多种短波红外光谱数据，土壤评价与有机质的分析有了直接的依据。借助光谱技术，可以研究土壤光谱特点，建立了基于有机质与光谱反射率的预测模型。土壤光谱具有一定的复杂性，可以选择相应的波段建立预测模型。比如中国南疆区域土壤中的盐分含量高，借助光谱反射率难以获得有机质含量的真实数据，因此模型需要考虑到土壤在不同光波段存在的差异，以消除盐分对于光谱存在的干扰。土壤中有机质的形成是生物圈、岩石圈、大气圈、水圈共同发生作用的产物，具有复杂性与多样性。土壤会由于成分不同，会有各种的光谱曲线。因此针对土壤光谱曲线是需要结合实际具体分析。当前是由于技术的发展，多元线性回归分析法与人工神经分析法的应用，土壤有机质光谱模型更趋于合理，预测结果的精度得以提高。
1.4.4光谱预测有机质的改进分析
当前土壤有机质分析还缺少特定的吸收波谱。光谱曲线是多种因素共同作用的结果。土壤光谱除了与有机质有关外，特别是水分存在较大的影响。含水量会对土壤光谱反射率产生影响，当含水量高于临界值后，含水量对于反射率的影响还需要进一步分析。有机质光谱预测模型需要考虑到不同土壤含水量的影响，以保证模型预测的精度。
2.土壤有机质检测方法的优化措施
传统条件下土壤有机质的检测采用田间采样的方式，并在实验室进行化学分析，这种方法的缺陷是费时，费力，效率低。由于技术的发展，当前土壤有机质的检测有了新的方法。比如光谱法不同于传统的测定法，在测定有机质体现出多方面的优势。随着预测模型的动物学，遥感技术的应用，光谱测定具有广阔的应用前景。但是由于新时期环境的变化，土壤光谱体现出复杂性，光谱曲线易受到有机质、质地、氧化铁等外界因素的影响，对土样加以风干细磨虽然可降低质地、水分对于光谱的影响，但是当前土壤光谱测定存在标准的制约，参数设置难以实现统一，并且存在多种环境因素的作用，因此难以保证测定的准确度，并且光谱仪的应用还受到价格高的限制，当前土壤光谱测定难以实现大范围的应用。针对 土壤有机质检测可以采用如下优化措施：
不管是借助实验室实现有机质的测定，还是依据光谱对有机质加以测定，都是基于土壤异位来完成测定。有机质采用异位测定，存在较大的工作量，测定效率也处于低水平，样品从采集运送到实验室会受外界不利因素的影响，测定结果的准确性会受到影响。而实现原位测定具有多方面的优势，对土壤不会产生破坏，测定效率也可以提升高，还可以实现长期定位试验，土样难以重复取样等实现问题。所以土壤有机质检测的优化可以向原位有机质测定工具的研发方向发展，保证测定工具的易于携带、价格适中，并且操作。
新时期对于土壤有机质的测定的优化措施是基于光谱特征的快速分析，研究有机质光谱在不同条件反射率的变化趋势，建立模型，以实现有机质含量的测定；但是对于环境因素的影响缺少细致的研究较少，因此预测模型仅局限于单因素下光谱反射率的变化。所以对于有机质检测还要结合影响因素，强化光谱估测结果的可靠性，保证测定精度。
由于数字技术的应用，精准农业成为发展方向，如果快速准确获得土壤信息是当前土壤有机质测定的优化方向。比如借助遥感技术，有利于降低测定的工作量，节省检测中人力、物力的投入，并可以保证效率。所以还要加以土壤光谱技术野外条件下的应用，建立土壤分析的野外预测模型，针对野外的环境影响因素，保证有机质模型的测定精度，发挥遥感技术优势，扩大遥感技术的应用范围，为精准农业创造必要的信息数据基础。
土壤有机质如何实现快速测定也是今后优化的方向。当前快速检测有机质主要采用了光谱测定法，虽具有优势，但还存在缺陷。检测还要全面考虑到不同条件下的土壤属性，并且要保证操作方便，数据处理简单。比如土壤的颜色起染色作用的有机质有关，因此需要详细分析土壤颜色与理化性质的关联，确定有机质与颜色的预测措施，借助土壤颜色来实现有机质的快速测定。
3.结束语
由于社会的发展，环境的变人，土壤中有机质的成份也在发生变化。传统的土壤有机质检测方法由于外界环境的变化存在不适应，因此有必要分析检测方法的改进方法，并结合土壤有机质检测的特点采取相应的优化措施。
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论文作者:唐文明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：有机质论文; 土壤论文; 光谱论文; 反射率论文; 土壤有机质论文; 含量论文; 条件下论文; 《基层建设》2019年第20期论文;