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土壤理化分析的基本知识地理科学学院福建师范大学
土壤地理实验指导
陈松林陈志强编
福建师范大学地理科学学院
目录
第一章土壤机械组成的测定………………………………2
第二章电子天平的使用和土壤酸碱度的测定……………7
第三章土壤有机质的测定…………………………………10
第四章土壤交换性盐基总量的测定………………………13
第五章土壤交换性酸的测定………………………………14
附录：
实验报告………………………………………………15
第一章土壤机械组成的测定
一、目的意义
土壤矿物质各粒级的相对含量和比例称为土壤的机械组成。
机械组成决定着土壤质地的粗细，所以它直接影响土壤的理化性状与肥力状况。
同时，土壤机械组成又是土壤分类的依据。
加此，在研究土壤形成、分类、分布及肥力状况时，必须测定土壤的机械组成。
土壤机械组成的测定方法，在野外常用手测法；在室内多用吸管法和比重计法。
本实验选用的是甲种比重计法。
二、测定原理
土壤机械分析，就是把土粒按它的粒径大小分成若干级，并定出各级的量，从而行出土壤的机械组成。
对粒径>0.25毫米的砂粒，一般采用过筛的方法，将它们逐级分离开来。
对粒径小的土粒，则用分散剂将其充分分散，再使分散的土粒在一定容积的悬液中自由沉降，一物质粒径愈大下沉愈快。
根据司笃克斯（G.G.Stokes）定律，不同粒径的颗粒在重力的作用下其下降速度与球体（土粒）的半径平方（r2）成正比，与分散介质的粘滞系数成反比的原理。
即
2d-d1
V=---gr2--------
9η
式中：
V—土粒在介质中沉降速度（cm/s）；
g—重力加速度（980cm/s2）；
d—土粒比重，平均值为2.65（g/cm3）
d1—介质比重（g/cm3.）；
η—介质粘带系数（g/cm·s）；
r—土粒半径（cm）。
可见，当温度一定时，土粒愈大下降愈快，反之则慢。
因此，在一定深度，不同下降的时间内，可以测出某种大小的土粒含量。
使用的方法有：
吸管法——直接吸取悬液洪干称重；
比重计法——测其比重，然后换算出各粒级的含量。
比重计法的原理是：
比重计所排开的悬液体积等于其重量时，它浮在一定位置上，而在比重计上刻有相应的数字。
为了免去复杂的计算，鲍尤考斯设计一种所谓甲种比重计，它可以从浮标尺上直接读出悬液某一深度所含有的土粒浓度（g/l）（以下简称比重计）。
由于温度影响悬液的比重的比重计的体积也影响土粒的比重和水的粘度等。
一般甲种比重计的刻度是以20℃为标准的，低于或高于这一温度，都需要进行读数值校正（校正值见表1-3），所以每测一次比重后，必须测一次温度。
如采用常用比重计法，要进行十三次读数，方能计算出各级颗粒的百分数。
这种办法费时多、速度慢。
甲种比重计法，即按不同温度下土粒沉降时间，直接测定所需各粒径土粒的含量。
此法精确度较吸管法和常用比重计法差些，但对于一般性了解土壤质地来说，还是可靠边的。
特别适用于土壤普查大批量的质地测定工作。
三、试剂
根据土壤pH,分别选用下列三种分散剂:
（l）石灰性土攘:
加0.5N偏磷酸钠60毫升,称取51克偏磷酸钠溶于约900毫升水中,加入1NNaOH溶液,调节pH值至8-9，加水至1升。
（2）中性土壤:
加0.5N草酸钠20毫升，称取33.5克草酸钠溶于1升水稀释之。
（3）酸性土壤：
加0.5N氢氧化钠40毫升,称取20克氢氧化钠溶于水并稀释至1升。
四、仪器
1.瓷蒸发皿；
2.带橡皮头圆棒；
3.1升量筒，100毫升量筒；
4.搅动杆:
是一根长半米,直径为7毫米的玻璃棒，上装有直径为5厘米的橡皮片上打有8个直径各为3毫米的圆孔。
5.甲种土壤比重计（也称鲍氏）比重计，使用范围为0～60,读数代表比重计所处深度上的土壤悬液的平均比重,单位为每升克数。
新购的比重计必须进行一次刻度核准即校对比重计的刻度是否合乎规定。
校准的方法是将比重计悬浮在19.4℃的纯水中读取水平面与比重计相交处的实际读数A；如刻度无误，此读数应等于零,如不等于零则此读数与0的读差为刻度的校准值。
A在0点以下为正值,在O点以上为负值,将来应于测定读数中减去它。
五、操作步骤
1.用粗天平称取过1mm筛孔的土样50克置瓷碗中，先加0.5mol/LNaOH约20ml左右,使其分散呈稠糊状，然后用研棒研磨5～10分钟（一般砂土、壤土5分钟，粘土10分钟）。
再将剩余的NaOH全部倒入瓷碗中，再继续研磨1分钟。
2.用烧杯装自来水将瓷碗中分散处理后的土样，少量多次的洗入1000ml量筒中。
最后定容至刻度1000ml。
3.先测定空白量筒中的液温或室内温度，根据温度查表3-1,<0.01mm一栏所列的温度、时间和粒径的关系。
实际上就是我们比重计读取数据的时间，时间确定后用搅动杆搅动悬液1分钟（上、下约30次，搅动时不要将搅动杆底板露出液面，以免产生气泡影响读数）。
然后立即记录开始静置时间。
读取比重计数据时，必须提前完成15—20秒，将比重计轻轻的放入悬液中。
静置时间一结束，立即读出比重计数据，数据经过校正计算后就得出了所求粒级的土粒%含量。
4.空白校正：
在实验桌的一側有一个加了40ml0.5mol/LNaOH和水的1000ml量筒，用来做空白测定既分散剂校正值的测定（方法同3）。
5.结果计算
校正后读数=实际读数+温度校正值-（刻度校正值+空白校正值）
校正后读数
物理性粘粒（<0.01mm）%=————————*100
W（土重）
物理性砂粒（>0.01mm）%=100%—物理性粘粒%
查《土壤地理学》第52页1—14表草原土及红黄壤类，得出质地名称。
六、注释
1.在加入分散剂后,土样还须进行物理分散处理，以保证土粒的充分分散,上述介绍的研磨法，要求设备简单，费时也短,但一个人不能同时处理许多样品,除此以外，还有下列二种处理方法:
a.煮沸法:
将称好的土样放在500毫升三角瓶中,加人分散剂,再加纯水至约300毫升,摇匀后静置两个小时,并每隔15分钟左右摇动一次。
随后将三角瓶装上回流装置，放在电炉上加热煮沸1小时后停止。
在未沸前,不时摇动，以防土粒沉积在积在瓶底结成硬块。
一方面影响分散,还可能使瓶底因受热不匀，而产生破裂。
B.振荡法:
将称好土样放在振荡瓶中,加分散剂和纯水达150毫升左右,放在振荡机上振荡1个小时。
2.搅动杆搅动悬液时应上下速度均匀,向下时应触及筒底使土粒能搅起；向上时不能露出液面,使胶板或铜片在液面下3厘米左右即可,否则使空气压入悬液,形成气泡,影响读数。
3.比重计的刻度是以悬液的水平面为准,但在土壤悬液中读数时,因土液混浊而不能读取此读数,因而改读比重计与弯月面顶部相切处的读数,所以在读取弯月面的数值后,应加上弯月面顶部至悬液水平面的一段距离,可改正为水平面的读数。
此即弯月面的校准。
由于悬浮液中加了一定的分散剂,所用的不是纯水而是普通的水及水温的改变，均会影响比重计的读数,也应进行校准，这几个校准合在一起做,于每次使用前进行。
表3-1小于某粒径颗粒沉降时间表（常见比重计用法）
温度
（℃）
<0.05mn
<0.01mn
<0.005mn
<0.001mn
时
分
秒
时
分
秒
时
分
秒
时
分
秒
4
1
32
43
2
55
48
5
1
30
42
2
50
48
6
1
25
40
2
50
48
7
1
23
38
2
45
48
8
1
20
37
2
40
48
9
1
18
36
2
30
48
10
1
18
35
2
25
48
11
1
15
34
2
25
48
12
1
12
33
2
20
48
13
1
10
32
2
15
48
14
1
10
31
2
15
48
15
1
8
30
2
15
48
16
1
6
29
2
5
48
17
1
5
28
2
0
48
18
1
2
27
30
1
55
48
19
1
0
27
1
55
48
20
58
26
1
50
48
21
56
26
1
50
48
22
55
25
1
50
48
23
54
24
30
1
45
48
24
54
24
1
45
48
25
53
23
30
1
40
48
26
51
23
1
35
48
27
50
22
1
30
48
28
48
21
30
1
30
48
29
46
21
1
30
48
30
45
20
1
28
48
31
45
19
30
1
25
48
32
45
19
1
25
48
33
44
19
1
20
48
34
44
18
30
1
20
48
35
42
18
1
20
48
36
42
18
1
15
48
37
40
17
30
1
15
48
38
38
17
30
1
15
48
39
37
17
1
15
48
40
37
17
10
48
表3-2甲种比重计温度校正值
温度（℃）
校正值
温度（℃）
校正值
温度（℃）
校正值
0.0-8.5
-2.2
18.5
-0.4
26.5
+2.2
9.0-9.5
-2.1
19.0
-0.3
27.0
+2.5
10.0-10.5
-2.0
19.5
-0.1
27.5
+2.6
11.0
-1.9
20.0
0
28.0
+2.9
11.5-12.0
-1.8
20.5
+0.15
28.5
+3.1
12.5
-1.7
21.0
+0.3
29.0
+3.3
13.0
-1.6
21.5
+0.45
29.5
+3.5
13.5
-1.5
22.0
+0.6
30.0
+3.7
14.0-14.5
-1.4
22.5
+0.8
30.5
+3.8
15.0
-1.2
23.0
+0.9
31.0
+4.0
15.5
-1.1
23.5
+1.1
31.5
+4.2
16.0
-1.0
24.0
+1.3
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