用土壤学与物理、化学和生物学相结合的理论和技术，测定土壤的物理、化学、矿物学、微生物学、酶学和肥力的组分及性质的技术和方法。为土壤学研究以及与作物生产和净化环境有关的土壤管理提供必需的资料。广义的土壤分析还包括土壤水、灌溉水和生长于土壤中的各类植物的组分，特别是营养成分的分析。

发展简史

土壤分析是一个边缘的学科分支，它是随着农业化学、土壤学以及数学、统计学、化学、物理化学、物理学、电子学等学科和现代技术的进展而发展的。早在17世纪前后，例如德国范·赫尔蒙特（Van Helmont，1577～1644）的有名的柳树栽培试验结果，误认为植物的生长只依赖于水的供应，与土壤其他组成无关。在此观点影响下，长期来人们着重植物分析，却放慢了对土壤分析的研究。至19世纪初，德国施普伦格尔（Sprengel，1787～1859）比较肥土和瘠土成分，发现二者的钾、钠、钙、磷、氮等含量有很大差别；法国鲍森高（Boussingault，1802～1887）也从作物灰分分析来研究土壤矿质成分是否缺乏，并测定了土壤有机质中的氮。德国李比希（J.Liebig，1803～1873）运用分析化学详细研究植物和土壤的元素组成及性状，奠定了农业化学和土壤化学的基础，同时提出了著名的植物矿质营养学说；从此，土壤中元素的全量分析得到很快发展。随着土壤科学和植物营养学科的进展，发现全量分析结果并不能很好地说明土壤中植物营养元素的丰缺供应问题。19世纪末期以后，许多学者经多学科的研究，相继提出土壤“有效养分”的多类分析测试方法，包括生物试验、化学浸提和物理化学等技术。同时，随着土壤学各分支学科以及植物营养与施肥、环境科学、土壤地球化学和现代仪器制造技术的进展，土壤分析的应用范围逐渐扩大，定量技术不断改进，特别是20世纪60年代以来现代电子技术和精密仪器、多元素分析仪、自动分析仪的快速发展，大大促进了土壤分析测定技术的发展，而且对土壤学中各分支学科作进一步深入研究起着愈来愈重要的作用。20世纪30年代初期，当中国开始用土壤分析方法对土壤进行研究时，土壤分析主要是为土壤调查和肥料试验服务的，分析项目不多，理论性研究较少。60年代以来有所改变，在分析理论研究、测定意义的探索、测试项目的扩展和新仪器、新技术应用、分析方法标准化等各方面都有较快的发展。在某些领域里，如土壤电化学测试方法还有所创新。

分析种类和手段

按土壤分析内容可分为土壤热处理熔融和矿物学性质的分析、化学和物理化学性质的分析、微生物学和酶学性质分析等。分析手段有物理分析法、化学分析法、物理化学分析法、仪器分析和自动分析法、微生物学和酶学分析法等。这些方法各有质的区别，但又往往互有联用不能严格分清。仪器分析法须先将样品制备成待测溶液，然后用仪器定量待测液中的某元素或组分。前者称“前处理”，它涉及到化学分析法，是整个测定中的“主处理”，决定着分析结果是否正确有用的关键步骤；后者主要是分析化学问题，可用仪器分析方法定量或检测，也可用化学分析方法定量。但不论用何种方法，都应得到相同或很近的数值。当然，定量时也必须考虑与土壤化学有关的问题，例如基质和干扰物的影响等，务使能达到足够的准确度和精密度。此外，多种自动分析仪是按照原有化学分析法的原理和步骤，结合仪器特性设计制成的；一般仪器分析也需用化学分析法来校准。因此，化学分析是分析方法的基础，手工操作是分析人员的基本功。所谓常规分析，或称例行分析，是指某类分析中常做的一系列项目，用的是操作简便、便于推广、能取得较满意结果的分析方法。它与仪器分析间无严格界限，不少现代检测仪器已逐渐引用于常规分析。

仪器分析

以物质的物理和物理化学性质为基础，使用特制检测仪器的分析方法。土壤分析中应用较广的是可见/紫外/红外吸收光谱法，火焰发射光谱法，原子吸收光谱法，离子选择电极和多类电化学仪器分析法；连续流动分析仪，流动注射分析仪，多种专用项目的自动分析仪，电感耦合/直流等离子体发射光谱仪等多元素分析仪也已逐渐用于土壤分析。其他专用的仪器方法有：气谱，液谱，离子色谱分析，质谱分析，同位素技术，光学显微镜（主要是偏光显微镜），透射电子显微镜，扫描电子显微镜，电子探针，中子活化分析，电子散射法，X-射线衍射分析，X-射线荧光分析，X-射线光电子能谱法，核磁共振波谱，电子自旋共振，穆斯堡尔谱，光音响分光法等。应该注意，有些仪器使用说明书不是为土壤、植物分析用的，未考虑土壤、植物样品的特点，而且不同型号仪器的操作也不同，必须经有经验的技术人员调试后才能使用；有些仪器测得的图谱也须由熟练人员才能译释清楚。仪器分析和自动分析能大幅度提高分析工效，精密度也较高，但是如果使用不当，往往得到的是不准确或完全错误的数据，甚或毁坏了仪器。因此在购置高级仪器前，必须重视技术人才的培养。

电子计算机技术

在土壤分析中的作用有：①仪器和自动化程序控制，除脱机方式取得分析信号后再输入计算机进行校正、计算和打印外，联机方式也已广泛应用于大型仪器，将计算机用模拟数字转换器等电子接口直接与仪器相连，对分析过程按预编程序进行控制，既能在分析中收集和加工信息，又能对各环节监督控制，使仪器始终保持最佳工作状态，如自动校正基线、波长转换、波形平滑、噪声消除、曲线拟合、峰高或面积测定等；②检测信号的转换，例如光、电信号的转换；③分析结果的计算和应用，例如在建立多因子的施肥模式后，用计算机运算，可得出某条件下的作物施肥量建议。

分析方法命名

某一项目的分析法，应以其中一二个最主要步骤（或试剂、仪器）来命名，在国外也习用首创人的姓名命名。例如土壤全氮分析有杜氏（Dumas）法和开氏（Kjeldahl）法。前者可称为干烧法；后者可称为硫酸消煮法。

进展

土壤分析的发展体现在3个方面：①分析方法的改进、革新和新项目、新方法的提出和建立。土壤学的基础研究和应用研究，随着广度、深度、精度的进展，将不断提出新的分析项目，例如微量元素的分析，根际（微域）土壤组分和性质的分析，原位土体监测技术，土壤组分的动态研究，低浓度组分的高灵敏度分析等都需要研究和建立新的分析技术；原有分析方法的某些缺陷也须不断改进提高；②快速、高效、精确、经济的分析方法和仪器分析、自动分析的发展和应用。土壤科学的研究和生产工作的需要，要求分析样品的数目和项目愈来愈多，并且要快速可靠，提高分析工效和质量，能及时解决问题。高效分析方法和仪器及自动分析的应用可以达到快、精、廉的目的；③分析方法的规范化和标准化。为了保证分析结果的准确度和精密度，必须将分析方法的重要条件作严格的规范化。而为了各单位间的数据可以交流互比，特别是多单位的协作研究和全国性土壤信息系统的建立，更须按统一的标准方法进行分析。标准化要求科学性、经济性、民主性，原则是简化、统一、优选。此外，为了评价新的分析方法，校准仪器、检验分析结果的可靠性（分析质量控制）还需要建立土壤标准样品。

必须根据研究目的和要求精度决定采集和处理方法。

土样采集

分析的目的有二：一是了解采样区土壤的平均性状，例如进行肥料试验或为提出施肥量建议时测定区内土壤养分的平均水平；二是了解土壤的特征性状，例如研究土壤发生分类或水溶盐类垂直移动、分布时测定各土层的状况。前者须采集有代表性的混合土样，后者应采具有典型性的剖面土样。

混合土样采集

先确定采样区，按照一定路线，根据多点、随机的原则，在各点采取相同厚度和深度的点样混合而成。

剖面土样采集

须在选定的典型地点，按土壤发育层次或理化特性层次，自下而上分层采样，以免上下层土壤混杂。为了能明显地反映各层次的特点，可以只采各层次中部的土壤，以避免层次间的过渡现象，突出其典型性。

土样处理

采回土样经登记编号后，进行去杂、压碎、风干、过筛、混匀，成为分析样品保存，以备各项分析。

处理目的：①使样品可较长期保存，不致因微生物活动而变质；②挑去植物残体、石块和结核等杂物，使分析结果能代表土壤本身的组成；③将样品压碎、过筛、混匀，使称样具有较高的代表性；④全量分析用的土样须磨细，增大土粒表面积，使分解反应易于完全。

物理性质分析

对于研究土壤的发生、发育、分类，植物养分的有效度，与植物、微生物生长有密切关系的水、肥、气、热条件以及耕作管理都有重要意义。这类分析测试的内容很多，其中最常用于农田土壤测试的项目是水分、容重、颗粒粒径分析（见土壤含水量测定、土壤容重、土壤机械分析）。

矿物学性质分析

是对土壤中矿物的种类或数量的估测或测定。所用土样须经各项预处理，才能获得较清晰的区辨。例如在用岩石显微镜或透射式电子显微镜研究时，须除去土壤较粗颗粒上粘附的游离氧化铁，消除它们使颗粒团聚的胶结作用。在应用X-射线衍射、差热分析和红外分析时，以前也常要除去与层状硅酸盐结合的游离氧化铁。大多数的矿物学研究中还须除去有机质、易溶盐、碳酸钙和石膏。土壤中的抗性原生矿物多分布于粉粒和砂粒部分。土壤矿物学家更重视的是细粒级中的次生矿物，因为它们对土壤化学和物理性质，特别是在极细晶质表面上发生的离子吸附和固定作用的关系极大；粘粒组分的矿物学也更表明风化的类型和程度。因此，预处理后的土壤还需要进行砂粒、粉粒和粘粒的分离。

微形态分析

（见土壤微形态）

项目极多，应用也最广泛，包括土壤矿质成分的全量分析以及土壤有机成分、有效养分、可溶性盐、酸度和交换性能的分析等。很多项目的测定值是确定值，但也有不少是有条件的、经验性的可变值，如土壤有效养分测定值和阳离子交换量都是可变值。

矿质成分全量分析

19世纪中叶在李比希植物矿质营养学说影响下，土壤分析重视的是矿质组分的全量分析，所川方法均引自岩石和矿物的化学分析。当年的岩石和矿物分析常做“全分析”（全部元素的全量分析），为了校核分析结果，各元素的含量须用氧化物形式表示。这种习惯沿用一百多年。不过水质分析、动植物成分分析、食品分析、土壤养分和盐分分析等早就不用“全分析”，因此以氧化物表示分析结果已无意义，都改用元素表示了。至于化肥成分，联合国粮农组织和美国土壤学会1955年的决议也都改用元素表达，必要时可用括号注明以氧化物表示的百分率。由于矿质成分全量分析的结果不能确切地作为土壤养分供应水平的指数，后来的全量分析主要是用于土壤发生、发育和分类的研究。例如土壤粘粒部分的硅铝铁率（SiO₂/Al₂O₃＋Fe₂O₃，简作SiO₂/R₂O₃）和硅铝率（SiO₂/Al₂O₃）可作为土壤风化程度和化学性质的指数之一，也是划分土类和土壤区划及土地合理利用的重要参考资料。土壤或其粘粒部分的全量分析须将样品分解，制成待测液，然后定量各元素。样品的分解有熔融法和酸溶（消煮）法。

熔融法

所用熔剂有多种，其中常用的是Na₂CO₃。此法须在铂坩埚中熔融，先于900℃灼烧15～20分钟，再在1000℃灼烧5～10分钟，样品分解很完全。可同时测定包括钠、钾和硅、铝、铁、锰、钛、钙、镁、钡、铷、锌、铜、钴、铬、镍、钒、磷等许多元素，精密度较高。

酸溶法

其中最常用的是HF-H₂SO₄-HClO₄消煮法，可在铂坩埚或聚四氟乙烯杯中进行。1968年发展改进的HF密封消煮—原子吸收法，可获得一种无盐类存在的、稳定的单基质（HBF₄-H₃BO₃-硅酸盐的离子组分）系统，大大减少了原子吸收光谱定量各元素时的化学电离、基质和仪器的干扰，可在同一待测液中定量包括硅在内的各种元素。

有机成分分析

一般是指对土壤中的有机碳（或有机质）和氮的全量分析。在土样处理时，如果先将其中植物细根等残体仔细剔除，然后压碎过筛所测得的“有机质”总量，应称为腐殖质总量；否则，测得的是有机质总量。

有机质直接分析法

将土壤中有机质毁去，前后失重即为有机质之量。此法应彻底毁去有机质而不丧失其他组分，但很困难。

有机质间接分析法

测定土壤有机碳后乘一因数1.724，换算为有机质。这是假定土壤有机质含碳58%得来的，但各地、各土层有机质的含碳率差别很大，算得的结果并不是真正的有机质含量。有机碳是一个可准确测定的实体，因此，若将土壤“有机质含量”改用“有机碳浓度”更能切合实际。

全氮分析法

以1831年杜马（J.B.Dumas）创始的杜氏法和1883年开道（J.Kjeldahl）创始的开氏法最为常用，当然近百多年来已有许多改进。①杜氏法是干烧法，土样与CuO混匀，在纯CO₂气氛中于600℃以上共热，有机和无机氮（NO、NO、NH）都转化为N₂或氮的氧化物（主要是N₂O），碳转化为CO₂或部分CO。释出的气体通过热的铜，使氮的氧化物还原为N₂；再通过CuO使CO氧化为CO₂。N₂和CO₂混合气体收集于盛浓碱的测氮管中，吸去CO₂后，测量N₂体积，计算土壤全氮浓度。②开氏法是湿式氧化法，一般包括两个步骤：第一，样品与浓硫酸和加速剂消煮，使有机氮转化为NH-N（开氏反应）。加速剂包括增温剂和催化剂。20世纪50年代提出的封管消煮法，不用加速剂，温度高而不失氮，抗性大的杂环氮也可转化为NH-N。第二，消煮液中NH-N的定量，常用蒸馏法，也可用扩散法、电极法或比色法等。

有效养分分析

土壤中可被植物吸收利用的养分称有效养分，分析它的目的在于评价和监测土壤肥力（养分）水平和动态；测定法有：生物和微生物学方法，化学浸提法和物理化学法。微生物学法初用于磷、钾、钙、镁和几种微量元素的测定，现广泛用于氮的矿化量研究。化学浸提是用某种化学试剂（浸提剂）浸提土壤，测定“可浸出的”养分。早期所用的浸提剂是模拟植物根系的分泌物而提出的，后来随着土壤化学和植物营养研究的进展，逐渐演变为先用某种浸提剂作短时间的一次平衡浸提，或运用离子交换树脂、同位素交换、吸附平衡、电渗析、电超滤或非平衡浸提等技术，只要它的测定值与植物吸收养分量（或产量）有很好的相关性，不一定要求它是植物吸收量的绝对值。

有效氮分析

尚无理想的化学测定法，因为可被植物直接吸收的无机氮，是由有机氮经土壤微生物矿化而来的，而微生物活动受许多可变的土壤和环境因子制约，难以用简单的化学或物理化学方法作出理想的模拟。相对地说，好气或嫌气培养矿化法较优于化学浸提法。中国第二次土壤普查中用的是1摩尔/升NaOH碱解—扩散法（应加FeSO₄使NO还原为NH₃）。

有效磷分析

土壤有效磷的浸提剂很多，其中有些可获得较满意的结果。国内外最常用的3种浸提剂是：①0.5摩尔/升NaHCO₃（Olsen-P），适用于碱性、中性、微酸性、水稻土等土壤；在中国应用很广，并已成为石灰性土壤有效磷测定法的国家标准。②0.025摩尔/升HCl-0.03摩尔/升NH₄F（Bray 1-P），适用于酸性土壤，中国酸性土常用此法。③0.05摩尔/升HCl-0.0125摩尔/升H₂SO₄（Mehlich 1-P），只适用于砂质、阳离子交换量较小的酸性土壤，不能用于石灰性土壤，在中国使用不多。水或极稀的盐溶液浸出的磷应是最有效的，相关研究也证明这是好方法，浓度很低的磷可用高灵敏度的碱性染料—磷锑钼酸缔合物分光光度法直接定量。阴、阳离子交换树脂法也是好方法，但手续较繁。1982年提出的Mehlich3浸提剂（0.20摩尔/升HOAc-0.25摩尔/升NH₄NO₃-0.015摩尔/升NH₄F-0.013摩尔/升HNO₃-0.001摩尔/升EDTA，pH2.5），经国内外研究，认为是适于酸性、碱性、石灰性各类土壤多种元素测试的通用浸提剂，浸出液可用电感耦合等离子体发射光谱一次定量磷、钾、钠、钙、镁、锌、铜、锰、铁和硼、钼、铝、镉、铬、镍等元素，测定值（除石灰性土壤的钙外）与作物吸收量或其他较好化学法的测定值有不同程度的高相关性，此外还有浸提剂稳定，浸提快速，测定值大而变幅宽，便于分档丰缺指标，干扰少，再现性好等优点。

有效钾分析

土壤有效钾常分为速效和缓效两类。速效钾包括水溶性和交换性钾，标准浸提剂是1摩尔/升NH₄OAc，火焰光度法定量。Mehlich 3-K值与NH₄OAc-K值几乎相等。缓效钾是非交换性钾，通常用沸热的1摩尔/升HNO₃浸提，减去速效性钾量。速效钾和缓效钾均能被植物吸收，故二者的测定都重要。

有效微量元素分析

须特别注意防免污染。所用浸提剂有盐溶液、稀酸或缓冲溶液、螯合剂，或它们的组合。酸性土壤有效锌和铜常用0.1摩尔/升HCl浸提，石灰性土壤用pH7.3的0.005摩尔/升二乙三胺五乙酸（DTPA）0.01摩尔/升，CaCl₂0.1摩尔/升三乙醇胺（TEA）浸提。DTPA剂也用以浸提锰和铁，但对铁的效果可能较差。土壤交换性锰和易还原性锰总量与作物反应的相关性较好，可用1摩尔/升NH₄OAc2克/升对-苯二酚浸提。浸出液中的金属元素用原子吸收法定量较为方便、经济。土壤有效硼常用沸水浸提，姜黄素或甲亚胺—H酸比色定量。有效钼常用pH3.3的草酸铵浸提，极谱催化波法或KSCN比色法定量。有效硫可用0.01摩尔/升Ca（H₂PO₄）₂浸提，BaSO₄比浊法定量。Mehlich 3浸提剂可用于多种元素的浸提。

可溶盐分析

包括对土壤中的易溶盐、中溶盐（如硫酸钙）和难溶盐（如碳酸钙镁）的分析。它们对于研究土壤分类，盐碱地盐分动态和改良，种子发芽及植物生长等至关重要。

易溶盐分析

其测定结果与浸提的土水比很有关系，如用土壤溶液或饱和土浆浸出液测定，较接近田间情况。但为方便计，常人为规定1∶1，1∶2或1∶5等土水比浸提。不同土水比测定的结果有显著差异，故报告须说明土水比。易溶盐主要分析^-、HCO、Cl^-、和Ca^2＋、Mg^2＋、Na^＋、K^＋8个阴阳离子。70年代后期发展的离子色谱法，可将浸出液通过离子交换色谱柱的分离，逐一用电导率检测器定量多种阴阳离子。盐分分析结果除用土壤中的百分率表示外，还常用某离子或阴（阳）离子总量的厘摩尔/千克（cmol/kge^-或p^＋）表达，因为物质的量浓度与渗透压、电导率或盐对植物影响的关系更直接，并可以校核分析结果，即阴离子总量与阳离子总量（或离子总量）以cmol/kg表达时应相等。总盐量一般用烘干残渣%表示。以电导率（σ）估测土壤总盐量是最快速简便、合理有效的方法，结果可直接用分西门子每米（ds/m）表示。国内外都已提出了用σ评价土壤盐渍化程度的指标。原位土壤的盐度可用根据电导原理设计的四电极探针或土壤盐度传感器监测，既不需要采样，又便于移动，适用于大面积调查含盐量的变化。此类仪器中国都已生产。对于非盐渍化土壤，电导率也是反映土壤肥力的综合性参考指数。

碳酸盐和石膏的测定

干旱和半干旱地区的土壤中常有游离碳酸钙、镁和石膏存在。土壤碳酸钙、镁难溶于水，常用的测定方法是将其溶于稀HCl，用气量法（或压力计法、滴定法、失重法、红外光谱法、气相色谱法等）定量生成的CO₂，结果用CaCO₃%表示。石膏微溶于水（2.6g/LCaSO₄·2H₂O），土壤中含量少时（＜1%），可先用水浸出，加丙酮使之沉淀，再溶于水，用简便的电导法定量；含量＞1%时，须先用乙醇洗去易溶盐，再用稀HCl浸出石膏，用BaSO₄重量法定量。

土壤交换性能

指土壤溶液中的离子与土壤固相吸附点的离子之间进行等物质的量的交换作用。该作用对于许多土壤物理和化学的性质、矿物的风化和土壤的形成、土壤分类、植物营养与施肥（养分的保持和淋失）、土壤净化与环境保护等方面都有重要关系。土壤学家对阳离子（包括H^＋、Al^3＋和盐基性阳离子）交换作用的研究比阴离子交换的研究多得多。土壤交换性能的强弱，常以阳离子交换量衡量，其测定方法（见阳离子交换量）。

pH测定

土壤酸度是由H^＋和Al^3＋的存在引起的，它的强度常用pH值（H^＋活度的负对数）表示。土壤悬液中的H^＋分布不均匀，通常测的pH值只是一个平均值或表现值；紧靠土粒表面的H^＋浓度要高得多。pH测定值受所用土水比、中性盐和CO₂的影响。为使结果可以互比，一般人为规定土水比为1∶2.5，也有用1∶1或1∶5的。中性盐的阳离子可置换土粒吸附的H^＋和Al^3＋（交换性酸），使pH降低；阴离子可置换OH^-，使pH升高。在报告pH值时必须注明浸提剂种类和土液比。pH值的定量常用pH玻璃电极的电位法，由于诸多因子及电位测定时液接电位的影响，一般测读的精度能达到0.05或0.1pH单位即可。过去使用的指示剂比色法，仍在一些实验室沿用，在田间约测尤为方便。

土壤潜性酸度测定，因选用浸提剂不同，分为交换性酸度测定和水解性酸度测定（见土壤酸度）。

是对土壤各类微生物的数量和酶活性的分析，包括微生物的分离、计数、鉴定及生物量和生物化学活性的估测。土壤微生物的类群、数量和酶活性不是静态的，某次分析的结果只代表一时一地某一群体同季节气候、土壤条件、植物种类和根系距离等环境条件处于动态平衡的状况。因此，采集土壤样品的时间、深度和方法须取决于研究目的。土壤本体样品的采法一般与理化分析用的混合土样或剖面土样的采法相似，但采样工具和包装用的塑料袋须先灭菌，或用采取的土样擦拭，防止杂菌污染。取回的土样应当天处理和分析，不得已时须在4℃冰箱中临时存放。

微生物分离和计数

（见土壤微生物分离与计数）

根际微生物洗涤分离法

（见根际微生物）

生化作用强度测定

微生物参与土壤中的物质转化和能量流动，其生物化学反应主要是酶促反应。例如氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用、纤维素分解作用、腐殖质分解与合成作用、磷硫铁锰等元素的转化、淹水条件下的有机酸代谢和气体代谢作用等。因此，从土壤微生物生化过程强度（微生物活度）的测定，可获得土壤微生物生化过程的相对概念。

土壤呼吸作用强度测定

该强度是衡量土壤微生物总活度的指数，也可作为土壤肥力参考指数之一，因为它反映着土壤有机质和有效养分含量、pH、湿度、才分等因子的状况。不论在实验室内或是在田间条件下，测定土壤呼吸作用强度的常用方法是：在一定的容器内，用碱吸收呼吸作用释出的CO₂，然后用酸回滴，由碱的消耗量计算CO₂量。释出的CO₂可用电导法、热导法、红外法、比色法、比浊法定量；也可用瓦勃（Warburg）呼吸器检压法分析。

氨化作用强度测定

测定其强度的方法是：在土壤中加入一定量的蛋白胨，用扩散或蒸馏滴定（或比色）法定量氨化作用释出的氨态氮。

硝化作用强度测定

硝化作用强度通常根据土壤加入一定量铵态氮并经培养后转化生成的（NO＋NO）-N占总无机氮的百分率来估测。

反硝化作用强度测定

其强度可用土壤中加入一定量硝酸盐经嫌气培养后NO-N的消失率来测定。也有利用乙炔抑制硝酸盐还原过程（NO→NO→NO→N₂O→N₂）中N₂O进一步还原的特点，在土壤于He气氛中嫌气培养后，取气样用气相色谱法测定N₂O的累积量，计算土壤的反硝化作用强度。

固氮作用强度测定

固氮作用是大气氮在固氮微生物体内还原为氨的生化过程。估计生化固氮每年对土壤氮的贡献在1亿吨以上，为工业固氮提供肥料氮的2倍多，可见生物固氮对农业生产有重大意义。测定其强度的方法有土壤培养测定全氮法、¹⁵N示踪测定氮量增加法和灵敏度极高的乙炔还原法。土壤培养法是：在土壤中添加一定量葡萄糖作为固氮微生物的能源物质，经培养一定时间后，用开氏法测定固氮微生物作用所增加的土壤全氮量，作为固氮作用强度指数。乙炔还原法是根据微生物固氮酶具有还原乙炔（C₂H₂）为乙烯（C₂H₄）的作用而设计的间接测定法（见乙炔还原法）。

酶活性测定

土壤酶主要来自微生物细胞，也可来自动植物残体。它和活的微生物细胞一起推动着物质转化，使碳、氮、磷、硫等有机源元素进行生物循环。在一定程度上可用土壤酶活性评价土壤营养物质转化、循环情况和保肥、供肥能力，用以反映农药残毒、环境污染状况；土壤酶对农药还有降解作用。土壤中累积的酶有多种类型，主要有氧化还原酶类和水解酶类，也有转移酶类和裂合酶类。各类中又有多种酶（见土壤酶）。研究土壤酶的困难主要是难以将土壤酶活性与活体细胞的酶活性完全区分开来。至90年代初尚不能定量地测定土壤酶的含量。一般的方法是在土壤样品中加入适当的抑菌剂（抑制微生物增殖和生命活动而不破坏微生物细胞和改变细胞壁的透性，同时又基本上不使土壤酶失活）或经高能电离辐射（如具有足够能量和强度的电子束，γ-射线）灭菌后，加入一定量的基质，在特定的最适宜条件（如温度、水分、pH、离子强度、基质浓度、必需的辅因子的存在）下培养一定时间，测定单位时间内酶催化反应中反应产物的生成量或所加基质的消失量，以此表达土壤酶的活性。定量产物或基质可用常规化学方法，更多的是用现代仪器分析方法，兹举例说明常见水解酶类和氧化还原酶类活性的分析。

脲酶活性测定

脲酶是一种专性强的酰胺酶，能酶促尿素的水解，生成NH₃和CO₂。脲酶的活性在一定程度上可表征土壤氮的状况。测定方法是：在一定量土样中加入甲苯（抑菌剂）和pH6.7和9.0的缓冲溶液，再加一定量的尿素（基质）溶液，在37℃培养一定时间（3或24小时）后定容。同时做无土样和以水代替基质的空白对照试验以校正试剂误差。取1份定容后的溶液，用靛酚蓝比色法或MgO-蒸馏法定量NH₃（酶解产物）。以单位时间、单位质量土壤生成的NH₃—N量表示土壤的脲素活性。此外也有用比色法测定酶水解后剩余尿素量的方法。

过氧化氢酶活性测定

土壤过氧化氢酶能酶促H₂O₂分解成H₂O和O₂，有利于防止H₂O₂对生物体的毒害作用。它的活性与土壤的呼吸强度、微生物活动有关，可反映土壤微生物学过程的强度。测定的方法是：在一定量土壤中（酸性土壤可加CaCO₃控制pH）加入一定量的水和H₂O₂（基质），在一定温度下（室温或0～4℃）以一定时间（20或30分钟）后，加入H₂SO₄以稳定剩余的H₂O₂，过滤。同时做无土样的空白标定试验，以测定所加H₂O₂的准确量。各取1份滤液用KMnO₄标准液滴定H₂O₂。计算空白标定与土样测试所耗KMnO₄用量之差。以单位时间、单位质量土壤消耗0.1摩尔/升KMnO₄溶液的毫升数表示土壤的过氧化氢酶活性。此外也可用气量法测定释出氧的体积；或用滴定法、比色法测定酶促反应分解的H₂O₂量，分别表示过氧化氧酶的活性。