土壤实验指导.docx

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土壤实验指导

《土壤肥料学》实验指导书

实验一土壤样品的采集和制备

一、意义

土壤分析工作中，样品采集是一个极其重要的环节，要求采集的土壤样品必须具有代表性。

如果取样不正确，任何良好的分析工作也得不到可靠的结果，甚至会得出错误的结论。

因此，正确地采集样品是土壤分析工作的一个前题。

它由于土壤的差异性和分析项目的多样性，因此取样的方法不同，代表的范围也不同，一般有以下几种取样方法。

二、采集方法与步骤

1．研究土壤形成发育：

在野外首先确定区域地形部位，及具体剖面位置，除在调查范围的草图上注明采集位置外，并在样品袋内写明野外条件：

如地形、位置、成土母质、利用情况、研究目的等。

采样时应在挖好的剖面上划分发生层段分层取样，不得混合，各层采样深度与每个层段深度不一致，采样只选择其中最典型的部分，一般取0-10厘米，不取过渡层，过渡层只作野外研究，不作化学分析。

采取次序，由下到上，这样可避免采取上层土样时，土块落下干扰下层。

每个样品（每层）需采一公斤。

特别注意采样深度记载不是按发生层深度，而是按实际采样深度，如土壤剖面的耕作层是0—30厘米，采样部位实际上是5—15厘米，记载以后者为准。

研究土壤发育剖面样品，不能在同一类型土壤与性质相近或相同的土壤上采取土样进行混合，只能每个剖面样品独立单独采取，独立分析，以免使土壤的差异在混合的过程中遇到掩盖。

2．研究土壤肥土：

采取混合样品：

在一定区域内（即土壤性质相同的田块），分布采样点，采好各点各层的样品，按层混合，然后按四分法取出平均样品。

如果是研究土壤盐溃化和类似的季节动态明显的问题，采样时还特别注意季节性，只有在干旱的季节才能采到代表渍化最大限度的土壤样品。

3．研究土壤与植物的关系：

即作物营养诊断。

每采一个植株样品，同时采取该植株的根际土壤。

为更好地反应土壤与作物的关系，应在采样后立即分析，不能久存，大面积采样，应当由多点取样品（约l公斤）混合，用四分法取得均匀样品约100g左右，小区取样，最后取50克左右。

4．研究土壤障碍因素的取样：

大面积毒质危害应多点采样混合，应取根附近的土壤；局部毒质危害，可根据植株生长情况，按好、中、差分别进行土壤与植株样品同时采取。

5．研究土壤某些物理性质：

如孔隙度、容重等还需用专制的容器，采取原状土样，不破坏土壤结构，保持原有田间自然状态。

三、样品的风干与制备

1．风干样品：

野外采回的土壤及时撒在干净木盘上或纸上，铺成薄层，压好标签。

放在干燥无酸气、氨气等气体并能通风的室内，土壤表面用纸盖好，以免尘埃落入，风干期用手捏碎大块土团，使其直径在一厘米以下，否则干后不易研细，注意除去草根落叶，一星期后，即可取下制备。

在必要的时候，亦可用微温促使迅速干燥。

2．样品的制备：

已经风干的样品，用木棒捣碎，使其全部通过2mm筛孔。

凡经滚磨都不能通过者，均计为石砾，按其重量，计算石砾含量。

含砾量％=（石砾重量÷全部风干重）×100

凡是通过2mm筛孔的样品，可作为机械分析的样品，用四分法选取平均样品100克，贮于广口瓶中备用。

剩下的样品，继续磨细，至全部通过lmm筛孔，同上法，取平均样品500克，准备做代换性，可溶盐及普通的化学分析用。

其余的样品，再在乳钵中磨细，使其全部通过0．25mm筛孔，如遇坚硬的矿粒，可用玛瑙乳钵研细，使用玛瑙乳钵时，不应敲击，以免使硬性的玛瑙受损失或破坏。

（1）已经研细并通过0．25mm筛孔的土样，再用四分法选出200克平均样品，进行精选，剔除任何草根与植物残体。

这一操作，应在放大镜下用镊子除去。

经过精选草根和未经精制的样品，分别装入广口瓶中备用，前者供腐殖质及金氮量的分析之用，后者供矿质全量分析之用。

（2）样品制备流程（见图1）

图1样品制备流程示意图

（四）仪器药品

土铲1把木盘1个

剖面刀1把放大镜1个

纸盒3个广口瓶2个

土筛1mm1个土钻1根

土筛0.25mm1个布口袋1个

标签

乳钵1个

实验二风干土吸湿水含量的测定

一、测定意义目的

不同风干土样仍保持有一定的水分，其数量随大气的相对湿度和土壤组成而定。

土壤的各项分析测定结果，都要以无水的干土为计算基础，即以占烘干土重的百分数（%）表示，而不以风干土为计算基础，因为风干土的含水量因土壤组成不同而差异很大，难以相互比较。

因此，分析测定的土样，必须测定其吸湿水含量。

二、原理

吸着水是以土粒表面能强固吸着的水分子，在吸着水分的同时放出相应的热量。

因此，对已吸湿的土壤加热就能把被吸着的水变成气态水蒸气释放出来，所以失去的重量即为吸着水重。

据研究105℃-110℃所赶走的土壤水分最接近土壤吸着水，而土壤有机质又不致分解。

某些有机质在此温度烘烤时能逐渐分解而失重，另一些矿物质则能逐渐氧化而增重。

因此，在此温度下严格说来只能是近似的水分含量。

有机质含量多的土样不宜采用本法，因为在105℃下烘干样品时，将引起有机质的损失。

因此，对于有机质含量甚高的土样，只有采用真空干燥法，使在较低温度下失水，才不导致引起有机质的损失。

三、操作步骤

1．称过0.25mm筛孔的土壤2.000-3.000克于已知重量的扁形称量瓶中。

2．放入恒温烘箱中，打开称皿盖，关上烘箱使加热至105℃-110℃，烘6小时。

3．烘毕，由烘箱从下向上取出称皿，放入干燥中盖好皿盖和干燥器盖，在室温下冷却20分钟。

4．在分析天平上称重。

称时称皿盖应盖上，称量应尽量快速。

5．称后的样品再如前法烘一小时，冷却称重，如此继续重复，直至最后二次重复之差<0.003克为止，此次实验只烘两次，取最低一次重量计算。

四、计算

吸着水％=

×100

为了在运用时能较

方便的把所称的风干土重换算成烘干土重，在计算了吸着水％后，求得一个水分系数，当我们需要把风干土换算成干土时即可将系数乘上风干土称量即可。

式中P为吸着水％

×的意义在于1克风干土所相当的烘干土重，如我们已测得干土样品吸着水为10％，它的水分系数。

如果我们称2克含10%水分的风干土,它就相当于2×0.909=1.818克烘干土。

吸着水测定记录

（单位：

克）

土壤

名称

土层

深度

称量

瓶量

（1）

瓶+风

干土重

（2）

风干土重

（3）=

（2）-

（1）

烘干重（瓶+土）（4）

第一次

第二次

恒重

风干土重

（5）=（4）-

（1）

水重

（3）-（5）

水份

五、仪器设备

土铲剖面刀标签纸土钻布口袋纸盒

土筛（0.25mm、1mm、2mm）木盘广口瓶木棒

恒温干燥箱扁形称量瓶堪埚钳干燥箱分析天平

实验三土壤机械分析

（简易比重计法）

一、意义

土壤机械组成它是指土壤中大小不同的各级土粒的比率，不同土粒不仅具有不同的矿物和化学组成，而且在土壤中所表现的特性也不同。

土壤中各级土粒的比率不同，土壤中孔隙的大小和相对数量也不一样。

因此，土壤的机械组成对土壤中的水分、空气、养分、微生物活动、特性等都有显著的影响。

二、目的要求

土壤机械分析就是对土壤中大小不同和各级土粒进行定量，从而判定其机械组成和土壤质地类别。

三、原理

田间土壤往往是许多大小不同的土粒相互胶结在一起而成团聚体存在的，因此必须加以分散处理，使其成单粒状态，并按它的粒径大小分成若干级，并加以定量，从而求出土壤机械组成。

对粒径较大的土粒（>0．25mm），一般采用筛分法测定。

对粒径较小的土粒（<0．25mm），则采用静水沉降法来进行分级测定。

此法是以司笃克斯定律为依据设计的。

据司笃克斯（STOKES）在1851年的研究结果指出，球体微粒在静水中沉降，其沉降速度与球体微粒的半径平方成正比，而与介质的粘滞系数成反比。

其关系式如下：

式中：

v——半径为r的颗粒在介质中沉降的速度（厘米／秒）；

g——重力加速度（981厘米／秒。

）

r——沉降颗粒的半径（厘米）

d1——沉降颗粒的比重（克／厘米’）

d2——介质的比重（克／厘米’）

η——介质的粘滞系数（克／厘米·秒）

又指出，当作用于球体的一些力达到平衡时，即加速度为零时，球体匀速沉降。

这时，

S=V.t

式中：

s——沉降的距离（厘米）

V——沉降的速度（厘米／秒）

t——沉降的时间（秒）

根据上式可得到下面公式：

由上式可以求出不同温度下，不同直径的土壤颗粒在水中沉降一定距离所需的时间。

在这个时间，用特制的土壤比重计（甲种鲍氏比重计），测定一定深度液层内某种粒径土粒悬液的密度，则可计算出土壤悬液中所含土粒（即小于某一粒土粒）的数量。

再通过换算，则所求出该土壤中各级土粒的百分率，确定土壤的机械组成，进行土壤质地命名。

四、步骤

（一）方法

土壤学中常用的分析方法有吸管法、常规比重计法和简易比重计法，本实验用简易比重计法。

（二）操作步骤

1．分散土粒：

即采用物理和化学的方法破坏土壤复粒，使其分散成单粒，分散愈彻底，测定结果愈准确，这里介绍两种方法。

（1）称取通过lmm筛孔的风干土50克（精确到0．01克），倾入500mm三角瓶中，加入分散剂（石灰性土加0.5mol、六偏磷酸钠60ml，酸性土加0.5mol氢氧化钠40ml，中性土加0.5mol草酸钠20m1），并加软水250ml，轻轻摇匀，插上小漏斗，置于电热板（或电炉）上，煮沸1小时。

（注意，在煮沸过程中，应轻轻摇动3-4次，避免底部土壤结块烧焦）。

然后稍冷，将悬液经过0.25mm的漏斗筛，用软水冲洗入1000ml的量筒中，一边冲洗，一边用皮头玻棒磨擦，直至筛下流水清亮为止，注意，洗水量不能超过量筒刻度。

（2）称取通过1mm筛孔的风干土50克（精确到0.01克），倾入有炳磁勺中，先以少量分散剂润湿土壤（分散剂的选择和用量同上法），并调到稍糊状，用像皮塞研磨10-15分钟后，加入软水50ml，再研磨1分钟，稍静置，将上部悬液经0.25mm的漏斗筛倾入1000ml的量筒中。

残留的土样，再加入剩余的分散剂研磨，如法倾入漏筛上，全部分散好的悬液都过漏斗筛移入量筒后，再用软水冲洗漏斗筛，边洗要边用皮头棒轻轻磨擦，直至筛下流水清亮为止，注意洗水量不要超过量筒刻度。

2．1-0.25mm粒级的颗粒处理：

当转移悬液时，筛下流水清亮后，残留在漏斗筛上的土粒即为1—0.25mm粒级的颗粒，用洗瓶洗入已知重量的铝盒中，倾出过多的清水，先在电热板上蒸干，然后置于105℃的烘干称重，计算占烘干土的百分率。

3．悬液中的各级土粒密度的测定：

将量筒内的悬液用软水稀释至1000ml的刻度，测量悬液的温度，根据当时的液温和待测粒级的各级粒径（<0.05mm、<0.01mm、<0.005mm、<0.001mm，查表选定比重计读数时间。

用多孔圆盘搅拌以后，按每分钟上下30次的速度，迅速搅拌1分钟，应特别注意将底部的土粒搅起来，使土粒分散均匀，取出搅器便开始记录时，此时即为土粒沉降起始时间。

如悬液产生较多的气泡，应滴加数滴异戍醇消泡，每次测定，应在读数时间前30秒钟，轻轻放下比重计，提前10秒钟进行读数，准确读液面弯月面上缘与比重计相切处刻度，记录其读数，单位为：

克／升。

4．空白测定：

为了消除分散剂和温度变化的影响，故在测定一批样品的同时，做一空白测定。

取1只1000ml的量筒，加入分散剂（按所测土壤加相同分散剂及数量），加软水至刻度，按悬液测定时间进行测定，读数为空白校正值。

五、结果计算

校正后比重计读数=悬液比重计读数一空白读数

粒径小于某定值的土粒％=

1．粘粒（<0.00lmm）％=

2．细粒砂（0.001一0.005mm=

3．中粉砂（0.005—0.01mm）=

4．粗粉砂（0.01一.05mm）％=

5．粗砂与中砂（1—0.25mm）％=

6．细砂（0.05—0.25mm）％=100％一上述五种百分数之和

上式中：

a——I一0.25mm土粒烘干重

b——<0.05mm粒级比重计校正后读数

c——<0.0lmm粒级比重计校正后读读

d——<0.005mm粒级比重计校正后读数

e——<0.00lmm粒级比重计校正后读数

六、土壤质地名称的确定

土壤质地：

分类标准现行的有国际制、美国制、苏联（卡庆斯基）制以及中国质地分类。

现分别列表于后。

可根据实测结果进行选择查表，确定土壤质地名称，并注明所采用的分类制。

表3-1小于某粒径土粒沉降所需时间

温度

（℃）

<0.05mm

<0.001mm

<0.005mm

<0.001mm

时

分

秒

时

分

秒

时

分

秒

时

分

秒

表3-2甲种比重计温度效正表

温度（℃）

校正值

温度（℃）

校正值

6.0-8.5

9.0-9.5

10.0-10.5

11.0

11.5-12.0

12.5

13.0

13.5

14.0-14.5

15.0

15.5

16.0

16.5

17.0

17.5

18.0

18.5

19.0

19.5

20.0

20.5

21.0

21.5

22.0

22.5

23.0

-2.2

-2.1

-2.0

-1.9

-1.8

-1.7

-1.6

-1.5

-1.4

-1.2

-1.1

-1.0

-0.9

-0.8

-0.7

-0.5

-0.4

-0.3

-0.1

+0.15

+0.3

+0.45

+0.6

+0.8

+0.9

23.5

24.0

24.5

25.0

25.5

26.0

26.5

27.0

27.5

28.0

28.5

29.0

29.5

30.0

30.5

31.0

31.5

32.0

32.5

33.0

33.5

34.0

+1.1

+1.3

+1.5

+1.7

+1.9

+2.1

+2.2

+2.5

+2.6

+2.9

+3.1

+3.3

+3.5

+3.6

+3.8

+4.0

+4.2

+4.6

+4.9

+5.2

+5.5

+5.6

表3-3我国土壤质地分类

质地组

质地名称

颗粒组成（粒/毫升）（%）

砂粒

1-0.05

粗粉砂

0.05-0.01

粘粒

<0.001

砂土

粗砂土

>70

细砂土

60-70

<30

面砂土

50-60

壤土

粉砂土

>20

>40

粉土

<20

<30

粉壤土

>20

<40

粘壤土

<20

砂粘土

>50

>30

粘土

粉粘土

30-50

壤粘土

35-40

粘土

>40

表3-4国际制土壤质地分类三角表

苏联制按<0.01mm土粒%（即物理性粘粒%）列表）

质地类型

<0.01mm土粘%

质地类型

<0.01mm土粘%

松砂土

紧砂土

砂壤土

轻壤土

中壤土

0-5

5-10

10-20

20-30

30-40

重壤土

轻粘土

中粘土

重粘土

40-50

50-60

65-80

>80

七、注意事项

1．如土壤中含有机质较多应预先用6%的过氧化氢处理，直至无气泡发生为止，以除去有机质，过量的过氧化氢可在加热中除去。

2．如果土壤中含有多量的可溶性盐或碱性很强，应预先进行必要的淋洗，以脱除盐类或碱类。

3．为了保证颗粒作独立匀速沉降，必须充分分散，搅拌时上下速度要均匀，不应有涡流产生；悬液的浓度最好<3%，最大不能超过5%，过浓互相碰撞的机会多。

4．由于介质的密度和粘滞系数以及比重计浮泡的体积均受温度的影响，最好在恒温下进行。

八、仪器药品

1．仪器：

（1）土壤颗粒分析吸管仪、鲍氏土壤比重计（甲种）

（2）搅拌棒（多孔园盘搅拌器）

（3）沉降筒：

即1000毫升量筒，直径约6厘米，高约45厘米。

（4）土壤筛（孔径0.25mm的漏斗筛）

（5）三角瓶（500毫升），漏斗（直径7厘米）、有柄磁勺。

（6）天平（感量0.0001克和0.01克两种）

（7）其他电热板，计时钟，温度计（0.1℃），烘箱，250毫升高型烧杯，50毫升小烧杯，普通烧杯，小量筒，漏斗架，真空干燥器，小漏斗（内径4厘米）等。

2．药品：

（1）0.5molL-1氢氧化钠溶液称取20克氢氧化钠（化学纯），加蒸馏水溶解后，定容至1000毫升，摇匀。

（2）0.25molL-1草酸钠溶液称取33.5克草酸钠（化学纯），加蒸馏水溶解后，定量至1000毫升，摇匀。

（3）0.5molL-1六偏磷酸溶液称取51克六偏磷酸钠[（NaPO3）6]（化学纯），加蒸馏水溶解后，定容至1000毫升，摇匀。

异戊醇、6%过氧化氢、混合指示剂、软水等。

（软水制备：

将200ml2%的碳酸钠加入15000ml自来水中,待静置一夜后,上部清液即为软水）

附记录表格:

（1）<0.25mm各级土粒（悬液温度℃）

土壤名称

粒径

测定时间

空白读数

比得计读数

校正后读数

<0.05mm

（b）

<0.01mm

（c）

<0.005mm

（d）

<0.001mm

（e）

（2）各级土粒量含%

土壤名称

各级土粒含量（%）

土壤质地

<0.01mm物理性粘粒

>0.01mm物理性砂粒

0.001mm

0.001-0.005mm

0.005-0.01mm

0.01-0.05mm

0.05-0.25mm

0.25-1mm

土壤质地的速测法

一、目的意义

土壤质地是土壤重要的物理性质之一，它反映了组成土壤矿物质颗粒的粗细程度和沙粘性质，直接影响到土壤的持水性、透水性、通气性和土壤的物理机械性。

同时，对土体的发育也有重要作用．因而是野外鉴定土壤的一个重要项目。

在实验室用机械分析法，测出土壤各粒级的土粒含量百分率后，根据质地分类表查出土壤质地类型，在野外通常用手测法鉴别土壤质地。

本实验采用手测法，鉴定土壤样品的质地名称。

二、土壤质地的手测法

1．原理

各粒级的土粒，具有不同的粘性和可塑性，砂粒粗糙，无粘性，不可塑，粉粒光滑如粉，粘性与可塑性较弱；粘粒细腻，表现较强的粘性与可塑性。

不同质地的土壤，各粒级土粒的组成不同，表现出粗细程度和粘性及可塑性的差异。

手测法，就是在干、湿两种情况下，搓柔土壤，凭手指的感觉和听觉，根据土粒的粗细、滑腻和粘韧情况，判断土壤质地类型。

2．测定方法

先取小块土样（比算盘珠略大）于掌中，用手指捏碎，并捡出细砾、粗有机质等新生体或侵入体。

细碎均匀后，即可用以下方法测试。

（1）干试法可凭土样干时搓揉的感觉，初步判断土壤属于那一类质地。

最后应以湿试法为准，特别是初学者更是如此。

砂质土：

干燥状态下，松散易碎，感觉粗糙，砂粒可辨，搓揉时发出沙沙声。

粗砂土：

很粗糙，沙声强，主要是粗砂粒。

细砂土：

较粗糙，沙声弱，砂粒较细而匀。

壤质土：

干燥状态下，轻易捏碎，粗细适中，有均质感。

砂壤土：

有较粗糙的感觉，易碎，但无沙声。

中壤土：

粗细适中，不砂不粘，质地柔和。

粉砂壤土则有细滑的感觉。

粘壤土：

无粗糙感觉、均质，细而微粘。

粘质土：

干燥时难于捏碎，形成坚硬土块，捏碎后，土粒细腻而均匀，有时细团聚

体极难捏碎。

（2）湿试法置少量（约2g）土样于掌中，加水（无水时用口水）湿润，同时充

分搓揉，使土壤吸水均匀，加水至土壤刚刚不粘手为止（最初时加水应稍过量，使土壤稍粘附于手掌，经搓揉后，土壤即不粘手，否则，水分会不够）。

将土样搓成3mm粗的土条，并弯成直径为3cm的圆圈，根据搓条弯圈过程中的表现，按下列标准，确定质地类型。

质地名称

捏搓中的感觉、现象

砂土

不能搓成土条．并有粗糙的感觉

砂壤土

有粗糙的感觉，拆条时土条易断，不能搓成完整的土条，断的土条外部不光滑

轻松土

能搓成完整的土条，土条很光滑，弯曲成小圈时，土条自然断裂，有滑感。

中壤土

揉搓时易粘附手指，能搓成完整的土条，土条光滑，但弯成小圈时土条外圈有细裂纹

粘土

搓揉时有较强的粘附手指之感，能搓成完整的土条，变成完整的小圈，但压扁后有裂纹。

重粘土

能搓成完整的土条，弯曲成完整的小圈，压扁小圈仍无裂纹。

三、注意事项

1．湿试法测定中，加水多少是一个关键，对于粘性比较重的土壤，加水可稍多一些，因为在搓揉过程中，易失水变干降低质地等级，故动作要迅速。

2．湿法测定，土条的粗细和圆圈的直径大小，直接影响结果的准确度，必须严格按规定进行。

四、仪器设备

烧杯（400m1）1个

骨匙l把

鉴定质地土样l～3个

毛细吸管1支

标准质地标本l套

实验四土壤有机质的测定

（重铬酸钾容量法）

一、目的意义

土壤有机质是土壤重要组成物质之一，它在土壤中的含量为5g/kg-20g/kg,它对土壤物质性（水、气、热等）各种肥力因素起着重要的调节作用，为土壤微生物活动提供能源，对土壤结构、耕性也有重要影响，同时还含有各种营养元素，由此可知测土壤有机质的意义之大。

二、原理

在加热条件下，用过量的重铬酸钾硫酸液来氧化土壤的有机质，剩余的重铬酸钾用标准硫酸亚铁溶液滴定，根据所消耗的重铬酸钾量，计算出有机碳和有机质含量，其反应方程式如下：

（1）重铬酸钾硫酸对有机碳的分解

（2）硫酸亚铁对重铬酸钾的滴定

（3）指示剂

以邻菲罗啉亚铁溶液为指示剂。

邻菲罗啉（

）三个分子与一个亚铁离子组合，形成砖红色邻菲罗啉亚铁络离子，遇强氧化剂，则变为淡兰色的正铁络合物，其反应式如下：

指示颜色变化时的标准准电位E为1.14伏，要求酸度为4-6mol·L-1.在滴定时颜色由橙黄→绿→灰绿或淡兰红→砖红色,表示到达终点。

三、方法步

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