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、Zn 188
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