除样品采集深度以外，样品采集方法是决定研究工作成败和成果水平的另一个关键环节。根据研究的总体目标任务，借鉴已有工作经验，兼顾实际工作情况确定规范统一的样品采集方法，对基准值研究成果的对比和使用意义重大。
土壤地球化学基准值研究集中在我国东部主要冲积平原地区进行。样品采集和统计单元(研究区)的划分主要参照了《中华人民共和国国家自然地图集》(1999)中二、三级地貌区划结果，共划分出8个独立的研究区。各研究区地理位置如图1－5所示，研究区范围、名称如下。
1)三江低平原三江冲积平原，简称为三江平原。
2)松辽平原松辽东部洪冲积台地、辽河下游海冲积平原、松嫩冲积平原、辽河洪冲积平原，统称为松辽平原。
3)华北华东平原渤海海积平原、苏北黄淮冲积海积平原、黄淮海冲积平原、宁镇平原(部分)，总称为黄淮海平原。
4)华北华东平原江浙冲积三角洲平原，简称为长江三角洲平原。
5)长江中游平原洞庭湖冲积湖积平原，称作江汉平原。
6)长江中游平原鄱阳湖冲积湖积平原。
7)淮阳低山南阳盆地。
8)粤桂低山平原珠江三角洲。
图1－5 研究区范围示意图(地貌区划底图据《中华人民共和国国家自然地图集》，1999)
研究区总面积约85×104km2。区内人口稠密，工农业生产发达，在我国社会和经济建设中占有举足轻重的地位。与社会和经济发展程度相适应，人为因素对土壤地球化学环境的扰动也相对普遍和显著，环境问题尤显突出，这一点已经被区域地球化学调查结果所证实。在这种地区开展土壤地球化学基准值研究，其成果对当地社会经济发展、环境建设等产生的影响将更加深远。
由于研究区范围大而且分散，很难按照统一的密度进行样品采集。因此，采样点基本上是按流域为单元统筹布置。在每个采样单元内，以1∶50万地质图为采样底图，按20'(纬度)×30'(经度)的网格密度布设采样点。平均采样密度大约是1点/1600km2。在每个采样网格内，根据地层和土壤类型分布状况，采样点原则上布置在能最大限度代表本网格内主体地层单元以及土壤类型的地段。为了避免人为机械扰动对土壤产出状态的破坏，采样点布设在大面积农田、菜地、林(果)地、草地，并且没有明显点污染源的地带。
按照上述采样点布置原则，共布置并采集土壤样品517件。采样点位如图1－6所示。为了满足土壤地球化学基准值研究的需要，在每个采样点上样品的采集深度，已经通过典型试验区的试验研究结果确定。
图1－6 土壤地球化学基准值研究采样点位示意图
为了保证每个采样点上样品的代表性，每个样品由两个子样组合而成，即每个采样点处不同深度上的样品是由两个子样组合而成的，子样间距离在70～100m。样品采集统一使用洛阳铲，连续采集150～175cm深度范围内的土壤柱，样品原始重量大于1000g。选择两个采样点中的一个使用GPS定位仪进行定位。为了防止样品污染或样品间的沾污，首先要求野外采样时使用的布样品袋要干净，待样品中水分淋干之后外加一层塑料袋，保证样品运输过程中不会被污染，也不会相互沾污。
野外采集的样品运回单位所在地后，由专职人员负责样品的晾晒、加工和保存。样品在日光下晾晒使其自然干燥，期间经常揉搓，尽量避免样品整体形成团块。干燥后的样品用木棒轻轻敲打，使其破碎，到最大团块直径小于5mm为止。
样品干燥后过20目尼龙筛。对每个采样点处的两个子样，分别称取小于20目样品400g，经充分混合后再过20目筛3次，目的是使两个子样充分混匀。之后，将混匀后的样品4等分，3份装入样品瓶中作副样装箱保存，另外一份再进行4等分，取其中一份留做土壤粒级组成、pH值、电导率等指标的分析。其余3份采用无污染机械研磨的方法，细碎至小于180目，送相关实验室进行化学成分、矿物组成等项目的分析测试。