3土壤学实验指导书Word文件下载.docx
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如石英断口面
丝绢光泽：
如石棉
珍珠光泽：
如白云母
土状光泽：
如高岭石
（五）硬度
矿物抵抗磨擦或刻划的能力。
决定硬度时，常常用二个矿物相对刻划的方法即得出其相对硬度。
表示硬度的大小，以摩氏硬度计的十种矿物作标准，从滑石到金刚石依次定为十个等级，其排列次序是：
代表矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
正长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
硬度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
在野外可用指甲（硬度2-2.5）、回形针（3）、玻璃（5）、小刀（5-5.5）、钢锉（6-7）代替标准硬度计。
（六）解理
矿物受击后沿一定方向裂开成光滑平面的性质称为解理，矿物破裂时呈现有规则的平面称为解理面，按其裂开的难易、解理面之厚薄、大小及平整光滑程度，一般可有下列等级。
极完全解理——解理面极平滑，可以裂开成薄片状，如云母。
完全解理——解理面平滑不易发生断口，往往可沿解理面裂开成小块，其外形仍与原来的晶形相似，如方解石的菱面体小块。
中等解理——在矿物碎块上，既可看到解理面，又可看到断口。
如长石、角闪石。
不完全解理——在矿物的碎块上，很难看到明显的解理面，大部分为断口，如灰磷石。
无解理——矿物碎块中除晶面外，找不到其他光滑的面，如石英。
必须指出，在同一矿物上可以有不同方向和不同程度的几向解理出现。
例如云母具有一向极完全解理；
长石、辉石具有二向完全解理；
方解石具有三向完全解理等。
（七）断口
矿物受击后，产生不规则的破裂面，称为断口。
在解理不发达以及非结晶矿物受击后，容易发生断口。
其形状有：
贝壳状（如石英的断口）、参差状（如自然铜）、平坦状（如磁铁矿）等。
同一矿物，解理与断口的性质表现出互为消长的关系，如极完全解理的云母，则不易见到断口。
（八）盐酸反应
含有碳酸盐的矿物，加盐酸会放出气泡，其反应式：
CaCO3+2HCl——→CaCl2+C02↑+H2O
根据与10％的盐酸发生反应时放出气泡的多少，可分四级:
低——徐徐的放出细小气泡中——明显起泡
高——强烈起泡。
极高——剧烈起泡，呈沸腾状
（九）根据表1所列项目，认识各种矿物
表1各种矿物的性质和风化特点
特征
名称
形状
颜色
条痕
光泽
硬度
解理
断口
10%HCl
反应
其他
风化特点与分解产物
石英
六方柱、椎或块状
无、白
玻璃油脂
无
贝壳状
晶面上有条纹
不易风化、难分解，是土壤中砂粒的主要来源
板状、柱状
肉红为主
玻璃
二向
完全
风化后产生粘粒、二氧化硅和盐基物质，正长石含钾较多，是土壤中钾素来源之一。
斜长石
板状
灰白为主
6-6.5
解理面上可见双晶条纹
白云母
片状、板状
白
珍珠
2-3
一向极
有弹性
白云母抗风化分解能力较黑云母强，风化后均能形成粘粒。
并释放大量钾素，是土壤中钾素和粘粒来源之一。
黑云母
黑褐
浅绿
角闪石
长柱状
暗绿、灰黑
5.5-6
参差状
容易风化分解产生含水氧化铁，含水氧化硅及粘粒。
并释放大量钙、镁等元素。
辉石
短柱状
深绿、褐黑
5-6
橄榄石
粒状
橄榄绿
油脂
6.5-7
不完全
易风化形成褐铁矿，二氧化硅以及蛇纹石等次生矿物。
菱面体或
块体
白、灰黄等
三向
强
易受碳酸作用溶解移动，但白云石稍比方解石稳定，风化后释放出钙、镁元素，是土壤中碳酸盐和钙、镁的重要来源。
白云石
3.5-4
弱
六方柱或块状
绿、黑、
黄灰、褐
风化后是土壤中磷素营养的主要来源。
石膏
板状、针状、
柱状
玻璃、珍
珠、绢丝
溶解后为土壤中硫的主要来源
赤铁矿
块状、鲕状、
豆状
暗红至铁黑
樱红
半金属、
土状
易氧化，分布很广，特别在热带土壤中最为常见。
褐铁矿
块状、土状、
结核状
黑、褐、黄
棕黄
4-5
其分布与赤铁矿同。
磁铁矿
八面体、粒状、块状
铁黑
黑
金属
磁性
难风化，但也可氧化成赤铁矿和褐铁矿。
黄铁矿
立方体、块状
铜黄
绿黑
晶面有条纹
分解形成硫酸盐，为土壤中硫的主要来源。
高岭石
土块状
白、灰、浅黄
白、黄
土状
有油腻感
由长石、云母风化形成的次生矿物，颗粒细小是土壤粘粒矿物之一。
二、主要成土岩石的观察
组成地壳的岩石，按其成因不同分为三大类，即：
由岩浆冷凝而成者称岩浆岩；
由各种沉积物经硬结成岩而成者称沉积岩；
由原生岩经高温、高压以及化学性质活泼的物质作用后发生了变质的岩石称变质岩。
三者由于成因不同，以致在各自的组成、结构和构造中都有较大的差异。
肉眼鉴定岩石的方法，主要对岩石的颜色、矿物组成、结构、构造等方面进行观察后，才能区别出所属岩类和定出岩石名称。
（一）颜色
岩石的颜色决定于矿物的颜色，观察岩石的颜色，有助于了解岩石的矿物组成。
如岩石深灰及黑色是含有深色矿物所致。
（二）矿物组成
岩浆岩的主要矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄揽石。
沉积岩主要矿物除石英、长石等外，还含有方解石、白云石、粘土矿物、有机质等。
变质岩的矿物组成除石英、长石、云母、角闪石、辉石外，常含变质矿物如石榴石、滑石、蛇纹石、绿泥石、绢云母等。
（三）结构
1、岩浆岩结构指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及相互组合的关系。
其主要结构有：
全晶等粒、隐晶质、斑状、玻璃质（非结晶质）。
全晶等粒结构——岩石中矿物晶粒在肉眼或放大镜下可见，且晶粒大小一致。
如花岗岩。
隐晶质结构——岩石中矿物全为结晶质，但晶粒很小，肉眼或放大镜看不出晶粒。
斑状结构——岩石中矿物颗粒大小不等，有粗大的晶粒和细小的晶粒或隐晶质甚至玻璃质（非晶质）者称斑状结构。
大晶粒为斑晶，其余的称石基。
如花岗斑岩。
2、沉积岩结构指岩石的颗粒大小、形状及结晶程度所形成的特征叫结构。
一般沉积岩结构有：
碎屑结构（砾、砂、粉砂）、泥质结构、化学结构、生物结构等。
①碎屑结构碎屑物经胶结而成。
胶结物的成份有钙质、铁质、硅质、泥质等。
按碎屑大小来划分有：
砾状结构——大于2mm以上的碎屑被胶结而成的岩石，如砾岩。
砂粒结构——碎屑颗粒直径为2—0.1mm者如砂岩。
粉砂结构——碎屑颗粒直径为0.1—0.01mm者如粉砂岩。
②泥质结构颗粒很细小，由直径小于0.01mm的泥质组成，彼此紧密结合，成致密状，如页岩、泥岩。
③化学结构由化学原因形成，有晶粒状、隐晶状、胶体状（如鲕状、豆状）。
为化学岩所特有如粒状石灰岩。
④生物结构由生物遗体或生物碎片组成如生物灰岩。
3、变质岩结构变质岩多半具有结晶质，其结构含义与岩浆岩相似，有等粒状、致密状或斑状等。
在结构命名上，为了区别起见，特加上“变晶”二字，如等粒变晶、斑状变晶、隐晶变晶。
（四）构造
1、岩浆岩构造指矿物颗粒之间排列方式及填充方式所表现出的整体外貌。
一般有块状、流纹状、气孔状、杏仁状等构造。
块状构造——岩石中矿物的排列完全没有秩序。
为侵入岩的特点，如花岗岩、闪长岩、辉长岩均为块状。
流纹状构造——岩石中可以看到岩浆冷凝时遗流下来的纹路，为喷出岩的特征，如流纹岩。
气孔状构造——岩石中具有大小不一的气孔，为喷出岩特征，如气孔构造的玄武岩。
杏仁状构造——喷出岩中的气孔内，为次生矿物所填充，其形状如杏仁，常见的填充物如蛋白石、方解石等．
2、沉积岩构造指岩石中各物质成份之间的分布状态与排列关系，所表现出来的外貌。
沉积岩的最大特征是具层理构造，即岩石表现出成层的性质。
层理的面上常常保留有波浪、雨痕、泥裂、化石等地质现象，把它称为层面构造。
3、变质岩构造变质岩的构造受温度、压力两个变质因素影响较大，主要构造是片理构造，它是由片状或柱状矿物有一定方向排列而成，由于变质程度的深浅，矿物结晶颗粒大小及排列的情况不同，主要有下列几种构造：
板状构造——变质较浅，变晶不全，劈开成簿板，片理较厚，如板岩。
千枚状构造——能劈开成簿板，片理面光泽很强，变晶不大，在断面上可以看出是由许多极簿的层所构成，故称千枚，如千枚岩。
片状构造——能劈开成簿片，片理面光泽强烈，矿物晶粒粗大，为显晶变晶。
片麻状构造——片状、柱状、粒状矿物呈平行排列，显现深浅相间的条带状，如片麻岩。
块状构造或层状构造——矿物重结晶后成粒状或隐晶质，一船情况在肉眼下很难看出它的片理构造，而成块状或保持原来层状构造。
如大理岩、石英岩。
（五）根据表2所列项目，认识各种岩石
三、作业
1、未知矿物的签定
2、未知岩石的鉴定
表2主要成土岩石
岩类
项
岩目
石
名称
矿物组成
结构构造
风化特点和分解产物
岩浆岩
花岗岩
钾长岩、石英为主，少量斜长石、云母、角闪石
灰白、肉红
全晶等粒结构、块状构造
抗化学风化能力强，易物理风化，风化后石英成砂粒，长石变成粘粒，且钾素来源丰富，形成砂粘适中的母质。
闪长岩
斜长石、角闪石为主，其次为黑云母、辉石
灰、灰绿
易风化，形成的土壤母质粘粒含量高。
辉长岩
斜长石、辉石为主，其次为角闪石、橄榄石
灰、黑
易风化，生成富含粘粒、养料丰富的土壤母质。
玄武岩
与辉长岩相同
黑绿、灰黑
隐晶质、斑状结构，常有气孔状，杏仁状或块状构造。
与辉长岩相似。
沉积岩
砾岩
由各种不同成分的砾石被胶结而成。
决定于砾石
和胶结物
砾状结构（由粒径>
2mm砾石被胶结而成）层状构造。
风华成砾质或砂质的母质，土壤养分贫乏
砂岩
主要由石英、长石砂粒被胶结而成
红、黄、灰
砂粒结构（颗粒直径0.1-2mm）层状构造
风化难易视胶结物而定，石英砂岩养分含量较少，长石砂岩养分含量较多。
页岩
粘土矿物为主
黄、紫、黑、灰
泥质结构（颗粒粒径<
0.01mm），页理构造。
易破碎，风化产物为粘粒，养分含量较多。
石灰岩
方解石为主
白、灰、黑、黄
隐晶状、鲕状结构，层状构造，有碳酸盐反应
易受碳酸水溶解，风化产物质地粘重，富含钙质。
变质岩
板岩
泥页岩浅变质而来
灰、黑、红
结构致密板状构造（能劈开成薄板）
比页岩坚硬而较难风化，风化后形成的母质和土壤与页岩相似。
千枚岩
含云母等泥质岩变质而来
浅红、灰、灰绿
隐晶结构，千枚状构造、断面上常有极薄层片体，表面具有绢丝光泽。
易风化，风化产物粘粒较多，并含钾素较多。
片麻岩
多由花岗岩变质而来
灰、浅红
粒状变晶结构，片麻状构造（黑白相间，呈条带状）
与花岗岩相似。
石英岩
由硅质砂岩变质而来，矿物成分主要为石英
白、灰
粒状、致密状结构，块状构造
质坚硬、极难化学风化，物理破碎后成砾质母质。
大理岩
方解石、白云石为主，多由石灰岩变质而来。
白、灰、绿、红、黑、浅黄
等粒变晶结构，块状构造，与10%HCl反应剧烈
与石灰岩相似
实验二土壤水分的测定
测定土壤水分是为了了解土壤水分状况，以作为土壤水分管理，如确定灌溉定额的依据。
在分析工作中，由于分析结果一般是以烘干土为基础表示的，也需要测定湿土或风干土的水分含量，以便进行分析结果的换算。
一、测定方法
土壤水分的测定方法很多，实验室一般采用酒精烘烤法、酒精烧失法和烘干法。
野外则可采用简易的排水称重法（定容称量法）。
（一）酒精烧失速测法
1、原理：
酒精可与水分互溶，并在燃烧时使水分蒸发。
土壤烧后损失的重量即为土壤含水量。
2、操作步骤：
①取铝盒称重为Wl（克）。
②取湿土约10克（尽量避免混入根系和石砾等杂物）与铝盒一起称重为W2（克）。
③加酒精于铝盒中，至土面全部浸没即可，稍加振摇，使土样与酒精混合，点燃酒精，待燃烧将尽，用小玻棒来回拨动土样，助其燃烧（但过早拨动土样会造成土样毛孔闭塞，降低水分蒸发速度），熄火后再加酒精3毫升燃烧，如此进行2—3次，直至土样烧干为止。
④冷却后称重为W3（克）。
试剂：
无水酒精500ml（每组用量）
3、结果计算同前
（二）烘干法
将土样置于105℃±
2℃的烘箱中烘至恒重，即可使其所含水分（包括吸湿水）全部蒸发殆尽以此求算土壤水分含量。
在此温度下，有机质一般不致大量分解损失影响测定结果。
2、操作步骤
①取干燥铝盒称重为W1（克）。
②加土样约5克于铝盒中称重为W2（克）。
③将铝盒放入烘箱，在105℃一110℃下烘烤6小时，一般可达恒重，取出放人干燥器内，冷却20分钟可称重。
必要时，如前法再烘1小时，取出冷却后称重，两次称重之差不得超过0.05克，取最低一次计算。
注：
质地较轻的土壤，烘烤时间可以缩短，即5—6小时。
二、思考题
1、列出实验数据，计算土壤水分含量。
2、在烘干土样时，为什么温度不能超过110℃？
含有机质多的土样为什么不能采用酒精烧失法？
实验三土壤容重测定和孔隙度的计算
一、土壤容重的测定（环刀法）
土壤容量又叫土壤的假比重，是指田间自然状态下，每单位体积土壤的干重，通常用克/厘米3表示。
土壤容重除用来计算土壤总孔隙度外，还可用于估计土壤的松紧和结构状况。
（一）方法原理
用一定容积的钢制环刀，切割自然状态下的土壤，使土壤恰好充满环刀容积，然后称量并根据土壤自然含水量计算每单位体积的烘干土重即土壤容重。
（二）操作步骤
1、在室内先称量环刀（连同底盘、垫底滤纸和顶盖）的重量，环刀容积一般为100厘米3。
2、将已称量的环刀带至田间采样。
采样前，将采样点土面铲平，去除环刀两端的盖子，再将环刀（刀口端向下）平稳压入土中，切忌左右摆动，在土柱冒出环刀上端后，用铁铲挖周围土壤，取出充满土壤的环刀，用锋利的削土刀削去环刀两端多余的土壤，使环刀内的土壤体积恰为环刀的容积。
在环刀刀口一端垫上滤纸，并盖上底盖，环刀上端盖上顶盖。
擦去环刀外的泥土，立即带回室内称重。
3、在紧靠环刀采样处，再采土10-15克，装入铝盒带回室内测定土壤含水量。
（三）结果计算
100
1、环刀内干土重（克）＝————————————×
环刀内湿土重（克）
100+土壤含水量（%）
环刀内干土重（克）
2、土壤容重（克／厘米3）＝—————————————
环刀容积（100厘米3）
（四）仪器设备
（1）容积为100厘米3的钢制环刀。
（2）削土刀及小铁铲各一把。
（3）感量为0.1及0.01的粗天平各一架。
（4）烘箱、干燥器及小铝盒等。
（5）酒精500ml（每组用量）
二、土壤浸水容量的测定
土壤浸水容重，可以反映水稻土耕性：
浸水容重大（>
0.6克/毫升），土壤容易淀浆板结，而浸水容重小（<
0.5克/毫升），水稻土容易起浆，糯性和粳性水稻土介于二者之间，粳性又较糯性的浸水容重大。
（一）测定步骤
称取两份从田间采回的新鲜水稻土各10—15克（粘重土10克，轻壤土15克）。
一份测含水量，另一份放入100毫升量筒中，加蒸馏水至刻度并不断搅拌一分钟，驱除封闭在土壤中的气泡，而后静置，让其自然下沉，待上部浑浊液基本澄清而下部土壤体积不再增减时，测出下沉土壤所占的体积，设其为V毫升。
（二）结果计算
土壤浸水容重（克/毫升）＝烘干土重（克）／V（毫升）
（三）仪器设备1、100毫升量筒。
2、感量0.1克的粗天平。
三、土壤总孔隙度的计算
土壤总孔隙度是指自然状态下，土壤中孔隙的体积占土壤总体积的百分比。
土壤孔隙度不仅影响土壤的通气状况，而且反映土壤松紧度和结构状况的好坏。
土壤总孔隙度一般不直接测定，而是用比重和容重计算求得。
容重
土壤总孔隙度（%）＝（1————）×
100
比重
如果未测定土壤比重，可采用土壤比重的平均值2.65来计算，也可直接用土壤容重（dv）通过经验公式，计算出土壤的孔隙度P1。
为方便起见，可按上述计算出常见土壤容重范围的土壤总孔隙度查对表。
附表土壤总孔度查对表
dv
P1
dv
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.7
70.85
70.52
70.19
69.86
69.53
69.20
68.87
68.54
68.21
67.88
0.8
67.55
67.22
66.89
66.56
66.23
65.90
65.57
65.24
64.91
64.58
0.9
64.25
63.92
63.59
63.26
62.93
62.60
62.27
61.94
61.61
61.28
1.0
60.95
60.62
50.29
59.96
59.63
59.30
58.97
58.64
58.31
57.88
1.1
57.65
57.32
56.99
56.66
56.33
56.00
55.67
55.34
55.01
54.68
1.2
54.35
54.02
53.69
53.36
53.03
52.70
52.37
52.04
51.71
51.38
1.3
51.05
50.72
50.39
50.06
47.73
49.40
49.07
48.74
48.41
48.08
1.4
47.75
47.42
47.09
46.76
46.43
46.10
45.77
45.44
45.11
44.79
1.5
44.46
44.43
43.80
43.47
42.14
42.81
42.48
42.12
41.82
41.49
1.6
41.16
40.83
40.50
40.17
39.84
39.51
39.18
38.85
38.52
38.19
1.7
37.86
37.53
37.20
36.87
36.54
36.21
35.88
35.55
35.22
34.89
五、思考题
1、为什么不同质地的土壤，其容重和总孔度不同。
2、土壤中大、小孔隙比例对土壤的水分、空气状况有何影响？
实验四土壤有机质测定
土壤有机质测定
土壤的有机质含量通常作为土壤肥力水平高低的一个重要指标。
它不仅是土壤各种养分特别是氮、磷的重要来源，并对土壤理化性质如结构性、保肥性和缓冲性等有着积极的影响。
测定土壤有机质的方法很多。
本实验用重铬酸钾容量法。
（一）重铬酸钾容量法
1、方法原理：
在170—180℃条件下，用过量的标准重铬酸钾的硫酸溶液氧化土壤有机质（碳），剩余的重铬酸钾以硫酸亚铁溶液滴定，从所消耗的重铬酸钾量计算有机质含量。
测定过程的化学反应式如下：
2K2Cr207+3C+8H2S04——→2K2S04十2Cr2（SO4）3+3CO2+8H20
K2Cr207+6FeSO4+7H2S04——→K2S04十Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+7H20
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