土壤分析

土壤是由固體、液體、氣體三相共同組成的複雜的多相體系。土壤固相包括礦物質、有機質和土壤生物；在固相物質之間為形狀和大小不同的孔隙。孔隙中存在水分和空氣。

土壤以固體為主，三相共存。三相物質的相對含量，因土壤種類和環境條件而異。三相物質互相聯繫、制約，並且上與大氣，下與地下水相連，構成一個完整的多介質多界面體系。

土壤礦物質是岩石經過物理風化和化學風化形成的。按其成因類型可將土壤礦物質分為兩類：

一類是原生礦物，它們是各種岩石（主要是岩漿岩）受到程度不同的物理風化而未經化學風化而形成，其原來的化學組成和結晶構造都沒有改變，僅改變其形狀為沙粒和粉沙粒；

另一類是次生礦物，它們大多數是由原生礦物經化學風化後形成的新礦物，其化學組成和晶體結構都有所改變。

在土壤形成過程中，原生礦物以不同的數量與次生礦物混合成為土壤礦物質。

1.原生礦物

原生礦物主要有石英、長石類、雲母類、輝石、角閃石、橄欖石、赤鐵礦、磁鐵礦、磷灰石、黃鐵礦等。

2.次生礦物

土壤中次生礦物的種類很多，不同的土壤所含的次生礦物的種類和數量也不盡相同。通常根據性質與結構可分為三類：簡單鹽類、三氧化物和次生鋁硅酸鹽類。如方解石（CaCO₃）、白雲石[Ca、Mg(CO₃) ₂] 、石膏（CaSO₄·2H₂O）、褐鐵礦(2Fe₂O₃·3H₂O和高嶺石等。 ^[1] 

土壤有機質是土壤中含碳有機物的總稱。由進入土壤的植物、動物及微生物殘體經分解轉化逐漸形成。通常可分為兩大類：一類為非腐殖物質，包括糖類化合物（澱粉、纖維素、半纖維素、果膠質等）、樹脂、脂肪、單寧、蠟質、蛋白質和其他含氮化合物，它們都是組成有機體的各種有機化合物，一般佔土壤有機質總量的10% ～ 15%；另一類是腐殖物質，是由植物殘體中穩定性較大的木質素及其類似物，在微生物作用下，部分地被氧化而增強反應活性形成的一類特殊的有機物，它不屬於有機化學中現有的任何一類。 ^[1] 

土壤水分是土壤的重要組成部分，主要來自大氣降水和灌溉。在地下水位接近地面（2～3m）的情況下，地下水也是上層土壤水分的重要來源。此外，空氣中水蒸氣遇冷凝成為土壤水分。

土壤水分並非純水，實際上是土壤中各種成分和污染物溶解形成的溶液，即土壤溶液。因此土壤水分既是植物養分的主要來源，也是進入土壤的各種污染物向其它環境圈層（如水圈、生物圈等）遷移的媒介。 ^[1] 

土壤空氣存在於未被水分佔據的土壤空隙中。土壤空氣組成與大氣基本相似，主要成分都是N₂、O₂、CO₂。 ^[1] 

主要是測定土壤的各種化學成分的含量和某些性質。常見的測定項目有：土壤礦質全量測定（即測定硅、鋁、鐵、錳、鈦、磷、鉀、鈉、鈣、鎂的含量），土壤活性硅、鋁、鐵、錳含量測定，土壤全氮、全磷和全鉀含量的測定，土壤有效養分（銨態氮、硝態氮、有效磷和鉀）含量測定，土壤微量元素含量和有效性微量元素（鐵、硼、錳、銅、鋅和鉬）含量測定，土壤有機質含量測定，以及土壤酸鹼度、土壤陽離子交換量、土壤交換性鹽基的組成的測定等。其中土壤礦質全量、有機質含量、全氮量、有效養分含量、土壤酸鹼度、陽離子交換量和交換性鹽基組成等是必須進行測定的項目，故稱土壤常規分析。其他測定項目則可根據分析目的取捨。20世紀30～40年代興起的土壤測試，也可列入土壤化學分析範疇。

土壤化學分析方法很多，經典的方法有重量法、容量法和比色法。現代實驗室多采用自動化、半自動化儀器進行土壤常規分析。這種實驗室通常由4個系統組成：①樣品半自動粉碎系統；②樣品半自動提取系統；③由自動分析儀或流動注射分析儀、原子吸收/火焰發射光譜儀、pH自動分析儀和碳氮自動分析儀等組成的自動分析系統；④中央數據處理系統。土壤礦質全量分析常用能量色散 X射線能譜法或帶電粒子活化分析儀或中子活化分析儀進行。採用此法，土壤樣品無需經任何處理即可直接測定，從而避免了因化學處理而造成土壤樣品中成分的損失或雜質的摻入及對土壤樣品的稀釋作用等缺陷。 ^[1] 

主要測定土壤中物質存在狀態、運動形式以及能量的轉移等。常見的測定項目有：土壤含水量、土水勢、飽和和非飽和導水度、水分常數、土壤滲漏速度、土壤機械組成、土壤比重和土壤容重、土壤孔隙度、土壤結構和微團聚體、土壤結持度、土壤膨脹與收縮、土壤空氣組成和呼吸強度、土壤温度和導熱率、土壤機械強度、土壤承載量和應力分佈以及土壤電磁性等。

土壤物理分析除經典方法外，多借助現代化儀器進行，如應用水銀注入測孔儀測定土壤結構（孔徑可小至5納米）;應用磨片、光學技術及掃描電鏡測定土壤結構的微域變化;應用帶有電子計算機的中子-γ射線聯用儀在田間直接測定土壤水分和土壤比重；應用氣相色譜儀和三軸剪力儀分別測定土壤空氣組成和土壤力學性質等。此外，各種型號的測温、測磁儀和土壤顆粒自動分析記錄儀也為土壤物理分析提供了簡捷而又精確的測試手段。 ^[1] 

土壤分析對土壤學的發展有很大影響。早在19世紀中葉，德國化學家J.von李比希將經典的化學方法應用於土壤和植物分析，根據測得的結果，提出了植物礦質營養學説和歸還學説，大大推進了土壤學的發展。在其後的100多年間，土壤分析的方法日益增多。至20世紀50年代末，許多自動化、半自動化分析儀器陸續應用於土壤分析。各種化學的和物理的傳感器以及電子計算機和遙測裝置也已逐步應用，土壤分析正步入一個新的發展時期。 ^[1]