资源环境系列实验Ⅰ.docx

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资源环境系列实验Ⅰ

实验一土壤样品的采集、制备和吸湿水的测定

一、目的意义

土壤样品采集和制备是土壤理化分析的重要环节。

采样过程中引起的误差往往比室内分析引起的误差大得多，因此，必须采集有代表性的土样。

样品的采集和制备必须严格认真地进行，否则尽管以后分析工作很精细，仍不能得出正确的结果。

从野外采回来的土壤样品，常常含有砾石、根系等杂物，土粒又相互粘聚在一起，这就会影响分析结果的准确性，所以在进行分析前，必须经过一定的制备处理。

经处理后的土壤含有吸湿水，吸湿水含量随空气相对湿度的变化而变化，土壤不同，吸湿水含量各异。

因此，在一般土壤分析工作中，结果的计算都不以风干土重为基数，而是以烘干土重为基数。

而分析时一般都用风干土，故分析前必须先测定吸湿水含量，以便把风干土重换算成烘干土重。

二、土壤样品的采集

土壤样品的采集方法，根据分析目的不同而有差别。

如果要研究整个土体的发生发育，则必须按土壤发生层次采样：

如果要进行土壤物理性质的测定，需采原状土样品：

如果研究耕层土壤的理化性质、养分状况，则应选择代表性田块，在耕作层多点采取混合样品，如有必要，还可在耕作层以下再采一层混合样品。

混合样品的采集方法，样点的数目和分布，应视田块的形状、大小、土壤肥力状况、研究目的和要求的精细程度等而有不同，一般有下列三种采样方法：

1．对角线采样法：

田块面积较小，接近方形，地势平坦，肥力较均匀的田块可用此法（见图1—1），取样点不少于5个。

2．棋盘式采样法：

面积中等，形状方整，地势较平坦，而肥力不太均匀的大田块宜采用此法（见图1—2），取样点不少于10个。

3．蛇形采样法：

适用于面积较大，地势不太平坦，肥力不均匀的田块（见图1—3）。

按此法采样，在田间是曲折前进来分布样点，至于曲折的次数则依田块的长度、样点密度而有变化，一般在3—7次之间。

图1—1：

对角线采样法图2—2：

棋盘式采样法图3—3：

蛇形采样法

到达田间以后，先要确定采样方法，如果是采集耕作层土壤，则先在样点倍位把地面的作物残茬、杂草、石块等除去。

如果是新耕翻的土地，就将土壤略加踩实，以免挖坑时土块散落。

用铁铲挖一个小坑，坑的一面修成垂直的切面，再用铁铲垂直向下切取一片土壤，采样深度应等于耕作层的深度，用采土刀把大片切成宽度一致的长方形土块。

各个土坑中取的土样数量要基本一致，合并在一起，装入干净的布袋，携回室内。

一般每个混合样品约需一公斤左右，如果样品取得过多，可用四分法将多余的土壤弃去。

四分法的做法是：

将采集的土壤样品放在干净的塑料薄膜上弄碎，混合均匀并铺成四方形，划分对角线，分成四份，保留对角的两份，其余两份弃去，如果保留的土样数量仍很多，可再用四分法处理，直至对角的两份达到所需数量为止（见图1—4）。

第一步第二步第三步

图1—4四分法取样步骤图

将土样装入布袋或塑料袋中，用铅笔写两X标签，一X放在布袋内，将有字的一面向里叠好，字迹不得搞模糊。

另一X扎在布袋外面。

标签上应该填写样品编号（采样地点、土壤名称、采样深度，采样日期、采样人等）。

在撒播作物田里挖坑时，应选择作物长势较均匀的地方作为采样点，在中耕作物田里挖坑时，应在株间和行间的几种不同部位进行，在作物生长期间如不允许挖坑损害多量植株时，则改用土钻（或取土器）取土，但要适当增加取样点数目。

应避免在田边、路边、沟边、特殊的地形部位以及堆放肥料的地方采样。

当发现土壤存在差异，如有盐碱斑，或作物生长不正常时，则就分别取样，以便单独进行分析和研究。

对果园土壤采样，根据分析目的不同而有差异。

如要进行土壤农化性质的分析，可以选定能代表果园的果树5—6株，从距各树干30厘米左右的内侧选2—3个点，分别取表土（即主根系区，在0—20cm深度）和下层土（在30—50cm深处），从2—3个点取出的表土和下层土样分别进行混合，或分别分析每个点试样。

采样时应将复盖在表层未分解的有机物、杂草等清除后，再开始采样。

当果树由于某种原因出现异常症状，而又可能是土壤为媒介引起的，采集土壤分析样品时，应准确区别健壮树和异常树，分别选5—6株，采集根际及其下层土壤样品；各样点土壤不要混合，分别测定。

三、土壤样品的制备

从田间采回的土样，应及时地摊开、风干，以防霉变。

将土样倒在干净的纸上或塑料布上摊成薄层，将大土块捏碎，除去石块、植物根茎、新生体等杂物。

放在室内阴凉通风处风干，切忌阳光直接曝晒，并防止灰尘、酸碱性气体的侵入。

风干后的土壤在磨土板上用木棍碾碎，将细土通过2毫米的筛子。

留在筛上的土块再倒在木板上重新碾碎，再过筛，如此反复进行，除小石块外，必须使全部土样都碾碎过筛，不得随意丢弃。

将通过2毫米筛孔的土样混合均匀，用四分法取出1/2装入广口瓶中，保存备用。

余下的土样进一步碾碎，使全部土壤都通过1毫米筛孔。

这部分土样可供速效性养分及交换量，pH等项目的测定用。

再从通过1毫米筛孔的土样中，用骨匙多点取出样品，约30克左右，放入瓷研钵中进一步研磨，使全部通过0.25毫米筛孔的筛子。

这部分样品供分析有机质、全氮等项目用。

将磨好的土样分别装入广口瓶或塑料瓶中备用，瓶外贴一X标签，瓶内也要放一X相同的标签。

四、土壤吸湿水的测定：

1、操作步骤

取风干过筛的土样（过1毫米筛）5—10克，放入已知重量的铝盒中，在分析天平上称重。

然后，把盒盖套置在铝盒下面，放进烘箱，在105~110℃温度下烘8小时，取出，将铝盒盖好，放入干燥器冷却至室温，称重。

然后重新放入烘箱中再烘2小时冷却后称重，以验证土样是否达到恒重（两次重量之差，不大于3毫克）。

一般要做2—3个重复。

2、结果计算：

土壤吸湿水（g/kg）

式中W1——风干土重+铝盒重（克）

W2————烘干土重+铝盒重（克）

W————铝盒重（克）

吸湿水测定后，将一定数量的风干土重换算成为烘干土重可按下式计算：

五、记录格式和思考题：

土壤吸湿水测定记录表

土壤

名称

铝盒重

W（克）

风干土重+铝盒重W1（克）

烘干土重+铝盒重W2（克）

烘干土重（克）

水分重（克）

土壤吸湿水（g/kg）

1、在田间采样应注意哪些问题？

2、怎样才能采集一个有代表性的混合样品？

3、为什么要测定吸湿水？

实验二

（1）土壤机械分析——比重计速测法

一、目的和意义

土壤矿物质颗粒是土壤固相的主要组成部分，其颗粒直径大小，对土壤理化性状及肥力有较大的影响。

通过土壤颗粒分析，测定各粒级所占的百分含量，可以确定土壤质地，它是土壤学实验中的基本的分析项目之一。

土壤质地对土壤形成、土壤理化性质、肥力因素、植物生长及微生物活动都有很大影响。

因此，测定土壤颗粒组成具有重要意义。

本实验采用比重计速测法，按卡庆斯基质地分类（简制）确定土壤质地名称。

二、方法原理：

比重计速测法是将一定数量的土样（<1毫米），经过化学与物理处理，使其充分分散成单粒，然后置于一升容积的水中，让其自由沉降，其沉降速度符合司笃克斯定律（即球体（土粒）在介质（水）中沉降，其沉降速度与球体（土粒）半径的平方成正比，而与介质（水）的粘滞系数成反比）。

根据不同温度下土粒沉降时间，可以用甲种比值计测定悬液的比重。

比重计读数直接指示出悬液在比重计所处深度上的悬液中小于某一粒径的土粒的含量，再据卡庆斯基质地分类表查出质地名称。

司笃克斯定律：

其中：

V半径为r的土粒在介质中沉降的速度，

g重力加速度

r土粒的半径

d1土粒的密度，平均为2.65克/厘米3

d2介质（水）的密度

μ介质（水）的粘滞系数

三、试剂及仪器：

1．0.5mol·L-1（Na2C2O4）草酸钠溶液：

称取33.5克草酸钠（化学纯），加蒸馏水溶液解后稀释至1升，摇匀。

2．0.5mol·L-1（NaOH）氢氧化钠溶液：

称取20克氢氧化钠（化学纯），加蒸馏水溶液后稀释至1升，摇匀。

3．0.5mol·L-1（NaPO3）6六偏磷酸钠溶液：

称取51克六偏磷酸钠[（NaPO3）6]（化学纯），加蒸馏水溶解后稀释至1升，摇匀。

4．天平（感量0.01克）、铝盒、有柄瓷钵、橡皮塞玻棒、大漏斗、定时钟、沉降筒、搅拌棒、温度计等。

5．甲种比重计（鲍氏比重计）：

刻度X围为0—60，最小刻度单位1克/升。

刻度代表比重计所处深度上的土壤悬液的平均比重。

四、操作步骤：

1．称取通过1毫米孔径筛子的风干土50克，如为砂土则称取100克，精确至0.01克，放入有柄瓷钵中。

2．根据土壤pH分别选用下列分散剂：

石灰性土壤（50克样品）：

加0.5mol·L-1（NaPO3）6六偏磷酸钠60毫升。

中性土壤（50克样品）：

加入0.5mol·L-1（Na2C2O4）草酸钠25毫升。

酸性土壤（50克样品）：

加0.5mol·L-1（NaOH）氢氧化钠40毫升。

3．加入分散剂后，用橡皮塞玻棒研磨15分钟，（粘土研磨25分钟），研磨好以后，将土浆通过大漏斗用蒸馏水全部洗入1000毫升的沉降筒中，用蒸馏水加至刻度，然后将沉降筒放在平稳处，用搅拌棒上下搅拌1分钟（每分钟上下各30次），搅拌停止后立即记时。

4．根据悬浮液的温度，查表2—1，小于0.01毫米土粒沉降所需的时间（如15℃时为30分钟），在到达所需时间前30钞，将比重计轻轻放入沉降筒，到达所需要时间时读出比重计的读数，取出比重计，用水洗净，放入空白液中读数。

5．空白液制备

另取一只1000毫升量筒，先加500毫升蒸镏水，再加入与试验所用相同数量的分散剂，最后加蒸镏水达1000毫升刻度，用搅拌棒上下搅匀。

于测定土壤悬液比重之前（或之后）放入比重计，读取弯液面顶部与比重计杆相交处的读数（在0点以下为正值，0点以上为负值）。

此数值为空白校正读数，包括温度、弯液面和分散剂的校正。

五、结果计算

1．将风干土重换算成烘干土重

烘干土重=

2.计算小于0.01毫米土粒的百分含量

＜0.01毫米土粒%=

根据＜0.01毫米土粒％，查卡庆斯基质地分类表（见表2—２），确定土壤质地名称。

六、记录格式和思考题

比重计速测法结果登记表　

土壤名称吸湿水％测定日期

风干土重

（g）

烘干土量

（g）

样品读数

（g/l）

空白读数

（g/l）

＜0.01mm颗粒的百分含量

质地名称

1．空白校正值包括哪几方面内容？

2．酸性土壤为何要用NaOH作为分散剂，而石灰性土壤要用六偏磷酸钠作为分散剂？

3．颜色能否作为鉴定土壤质地的重要指标？

为什么？

4．样品通过简易手测法鉴定的质地名称是什么？

七、注意事项：

1．比重计要轻轻放入沉降筒中，以免上下浮动妨碍读数准确性。

比重计玻璃很薄，杆子很细，容易折断，用比重计时要特别小心，尽量避免横向拿取，拿时要一手竖向拿其上端杆子，一手托其下部球泡。

2．水温过高过低均影响结果的准确性，一般在10℃—37℃X围内测定比较适宜。

3．如有机质过高要用H2O2去除，盐土要先淋洗其中的可溶性盐分，否则不能获得良好的结果。

4．搅拌时，搅拌棒上下速度要均匀，而且每次要触及沉降筒底部，不能提出水面，防止把土壤悬浮液溅出，把空气带进悬浮液中产生涡流而影响土粒沉降速度。

附：

土壤质地简易测定法—手测法

土壤质地的手测法是根据土壤物理机械特性—粘结性和可塑性的表现程度来确定质地的，主要用于野外质地鉴定。

可以分为干试法和湿试法。

干试法：

将土块完全捏碎到没有结构，取一部分放在手掌中捏时能得到均匀、柔软的感觉或某种粗糙的感觉。

湿试法：

将土壤用水浸湿，加水时要逐渐地少量地加入，用手指将湿土调匀，拌水过多或未充分湿润的土样均不适用，所加水量要恰使土壤和匀后不粘手。

当土团具有塑性时，将土团尽