样本信息监测

4.2.1　样本信息监测

研究选取集水面积为800m²和10 000m²两个径流场，将实验区设计为近似规则格网进行采样，尺度间距分别定为10m、20m。为考虑边界作用的影响，实验区边界实行均匀间距采样，此外由于两个实验区已被隔离开，故边界值仅作为参考值处理。在所选研究区进行样本监测的项目包括土壤含水量、pH值、有机质、全氮（TN）、氨氮（NH₃－N）、硝氮（NO₃－N）、总磷（TP）和速效磷（AP）等，针对这些指标采用不同的监测方法^{［221～225］}。取新鲜土样用质量烘干法测定土壤含水量，氯化钾浸提—蒸馏法测定土壤氨氮，还原蒸馏法测定硝氮；新鲜土样经自然风干并研碎过100目筛后，根据中国农业标准分别采用重铬酸钾容量测定有机质，pH计测定pH值，开氏消煮法测定全氮，高氯酸－硫酸消化法测定全磷，氯化钾提取－钼锑抗比色法测定速效磷。具体分析方法如下：

（1）全氮：开氏消煮法

土壤中的含氮有机物，在催化剂的参与下，用浓硫酸消煮分解，使其中所含的氮转化成为氨，与硫酸结合生成硫酸铵，然后加碱蒸馏，使氨吸收在硼酸溶液中，用标准酸滴定。

（2）氨氮：氯化钾浸提－蒸馏法

土壤中氨态氮主要以交换态存在，一般可用盐溶液提取，滤液中的铵可以直接用蒸馏法测定。吸取一定量的滤液，加碱蒸馏，使氨吸收在硼酸溶液中而后用标准酸滴定。

（3）硝氮：还原蒸馏法

硝态氮不易被土壤吸附，用蒸馏水就可以把它提取出来，但是为了获得清澈的滤液，应加一定量的硫酸钙，使胶体凝聚以利澄清和过滤。在分光光度计上410nm处比色进行定量测定。

（4）全磷：高氯酸－硫酸消化法

土壤全磷测定要求把无机磷全部溶解，同时把有机磷氧化成无机磷。分解样品一般采用高氯酸－硫酸混合体系。用高氯酸的好处是，它既是一种强酸，又是一种强氧化剂，能氧化有机物，分解矿物质，而且高氯酸的脱水作用很强，有助于胶状硅的脱水，并能与磷酸根离子络合，在磷的比色中抑制了硅和铁的干扰。硫酸的存在有利于提高消化液的温度，同时防止消化过程中溶液的蒸干，以利消化作用的顺利进行。

（5）有机质：重铬酸钾容量法

在加热恒温的条件下，用一定浓度的重铬酸钾－硫酸溶液氧化土壤有机质，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁滴定，从消耗的重铬酸钾量即可计算出有机碳的量。容量法主要利用浓硫酸与重铬酸钾迅速混合时产生的热来氧化有机质，操作比较简便。实验测得的实际上是有机碳的含量，由于土壤有机质是很复杂的有机化合物，它的许多性质及组成尚未研究清楚，一般假设土壤中有机质含有58%的有机碳，用实验结果乘以1.724作为有机质的结果。

图4.4　采样点分布示意图

将具有强大空间分析功能的ArcGIS 9.0软件作为数据处理及图形显示平台。首先将采样点位数字化，得到样点分布如图4.4所示，研究区面积为1万m²。

针对农业面源污染分布的空间变异性特点，基于野外实验采集的农田氮、磷等指标数据，采用ArcGIS与地统计学相结合的研究方法分析了旱地耕层土壤的含水量、硝氮、全氮、速效磷、全磷的空间结构和变异特性，据此作为该区域农业面源污染野外优化采样和信息外延的理论依据。