北京林业大学土壤理化分析实验指导书.docx
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土壤理化分析实验指导书
北京林业大学
2002 年月 11 月
精选
本书的术语和代号说明
1．水：
在试剂配制和操作步骤中所说的“水”，除非特别说明外，一律系指蒸馏水或
去离子水。
2．试剂级别：
除非特别说明，一般试剂溶液系指化学纯（CP）试剂配制，标定剂和标
准溶液则用分析纯（AR）或优级纯（GR）试剂配制。
3．定容：
一定量的溶质溶解后，或取一整份溶液，在精密量器（容量瓶或比色管等）
中准确稀释到一定的体积（刻度），塞紧，并充分摇匀为止，这一整个操作过程称
为“定容”。
因此“定容”不仅指准确稀释，还包括充分混匀的意思。
4．养分的表示方法：
除化肥成分用 K2O、P2O5 外，其他一切土壤、植物的养分均用元
素（N、P、K、Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、B、Mo 等）表示。
5．凡计算结果中用%或 mg、kg、μg 等表示的，均为某物质的质量分数。
6．根据 1984 年颁布的《中华人民共和国法定计量单位》及有关量和单位的国家标准，
现将土壤理化分析方法中常用法定计量单位与废止计量单位之间的转换关系列表
如下：
精选
量的单位 非法定计量单位
表达式①
1N HCl
1N H2SO4
1N H2SO4
1N K2Cr2O7
法定计量单位
表达式②
c（HCl）=1mol·L-1
c（1/2H2SO4）=1mol·L-1
c（H2SO4）=1/2mol·L-1
c（1/6 K2Cr2O7）=1mol·L-1
由①换成②
的乘数
1
1
1/2
1
物质 B 的浓度
（cB=nB·V-1）
交换量 CEC
物质 B 的质量浓度
（ρB=mB·V-1）
物质 B 的质量分数
（ωB=mB·m-1）
量的单位
物质 B 的体积分数
（ψB=VB·V-1）
体积比（V1：
V2）
[旋]转速[度]（n）
压力和压强（p）
面积（A）
1N K2Cr2O7
1N KMnO4
1N KMnO4
1M HCl
1M H2SO4
1M K2Cr2O7
1M KMnO4
meq/100g
5%（W/V）NaCl
5%（W/V）HCl
1ppm P
1ppb Se
5%（W/W）NaCl
1ppm P
1ppb Se
非法定计量单位
表达式①
5%（V/V）HCl
5%（V/V）
1+1 HCl
1+1 H2SO4
3+1 HCl:
HNO3
rpm
bar
atm（760mmHg）
mmH2O
市亩
市亩
c（K2Cr2O7）= 1/6mol·L-1
c（1/5 KMnO4）=1mol·L-1
c（KMnO4）= 1/5 mol·L-1
c（HCl）=1mol·L-1
c（H2SO4）=1mol·L-1
c（ K2Cr2O7）=1mol·L-1
c（KMnO4）=1mol·L-1
cmol·kg-1
ρ（NaCl）=50g·L-1
ρ（HCl）=50g·L-1
ρ（P）=1mg·L-1 或 1μg·mL-1
ρ（Se）=1μg·mL-1
ω（NaCl）=0.05=5%
ω（P）=1×10-6 或ω（P）=1mg·kg-1
ω（Se）=1×10-9 或ω（Se）=1μg·kg-1
法定计量单位
表达式②
ψ（HCl）=0.05=5%
ψ（HCl）=50 mL·L-1
HCl （1:
1）
H2SO4 （1:
1）
HNO3 （3:
1）
r·min-1 或（1/60）s-1
kPa
kPa
Pa
m2
hm2
1/6
1
1/5
1
1
1
1
1
10
10
1
1
1
1
1
由①换成
②的乘数
1
10
1
102
101.325
9.80665
666.66
0.06666
精选
目 录
绪 论
1.概述
1.1 土壤理化分析课程介绍
1.2 课堂要求
第一篇 基础知识和化学及养分分析
第一章 土壤理化分析的基本知识
1.1 土壤理化分析用纯水
1.1.1 纯水的制备
1.2 试剂的标准、规格、选用和保存
1.2.1 试剂的标准
1.2.2 试剂的规格
1.2.3 试剂的选用
1.2.4 试剂的保存
1.2.5 试剂的配制
1.3 常用器皿的性能、选用和洗涤
1.3.1 玻璃器皿
1.3.2 瓷、石英、玛瑙、铂、塑料和石墨等器皿
1.4 滤纸的性能与选用
第二章 土壤样品的采集与制备
2.1 土壤样品的采集
2.1.1 概述
2.1.2 混合土样的采集
2.1.3 特殊土样的采集
2.1.4 其他特殊样品的采集
2.1.5 采集土壤样品的工具
2.2 土壤样品的制备和保存
2.2.1 新鲜样品和风干样品
2.2.2 样品的风干、制备和保存
2.3 土壤水分测定
2.3.1 适用范围
2.3.2 方法原理
2.3.3 仪器设备
2.3.4 试样的选取和制备
2.3.5 测定步骤
2.3.6 结果的计算
第三章 土壤有机质的测定
3.1 概述
3.1.1 土壤有机质含量及其在肥力上的意义
3.1.2 土壤有机碳不同测定方法的比较和选用
精选
3.1.3 有机碳的校正系数
3.1.4 有机质含水量量的计算
3.2 土壤有机质测定
3.2.1 重铬酸钾容量法——外加热法
第四章 土壤氮的分析
4.1 概述
4.2 土壤全氮量的测定
4.2.1 方法概述[1]
4.2.2 土壤全氮测定 ---半微量开氏法
4.3 矿化氮的测定
4.3.1 厌气培养法
4.3.2 好气培养法
4.4 土壤无机氮的实验室测定
4.4.1 方法概述
4.4.2 土壤硝态氮的测定
4.4.3 土壤铵态氮的测定
第五章 土壤中磷的测定
5.1 概述
5.2 土壤全磷的测定
5.2.1 土壤样品的分解和溶液中磷的测定
5.2.2 土壤全磷测定方法之一——HClO4—H2SO4 法
5.2.3 土壤全磷测定方法之二——NaOH 熔融—钼锑抗比色法
5.3 土壤速效磷的测定
5.3.1 概述
5.3.2 土壤有效磷的化学浸提方法
5.3.3 中性和石灰性土壤速效磷的测定——0.05 mol·L-1NaHCO3 法
第六章 土壤中钾的测定
6.1 概述
6.2 土壤全钾的测定
6.2.1 土壤样品的分解和溶液中钾的测定
6.2.2 土壤中全钾的测定方法——NaOH 熔融法，火焰光度法
6.3 土壤中速效钾、有效钾和缓效钾的测定
6.3.1 概述
6.3.2 土壤速效钾的测定——NH4OAc 浸提，火焰光度法
6.3.3 土壤有效性钾的测定（冷的 2mol·L-1 HNO3 溶液浸提——火焰光度法）
6.3.4 土壤缓效钾的测定——1mol·L-1 热 HNO3 浸提，火焰光度法
第七章 土壤中微量元素的测定
7.1 概述
7.2 土壤中铜、锌的测定
7.2.1 概述
第八章 土壤阳离子交换性能的分析
精选
8.1 概述
8.2 酸性土交换量和交换阳离子的测定
8.2.1 酸性土交换量的测定
8.2.2 土壤交换性盐基及其组成的测定
8.2.3 土壤活性酸、交换性酸的测定
8.3 石灰性土壤交换量的测定
8.3.1 概述
8.3.2 乙酸钠——火焰光度法（适用于石灰性土和盐碱土）
8.4 盐碱土交换量及交换性钠的测定
8.4.1 盐碱土交换量的测定
8.4.2 交换性钠的测定
第九章 土壤水溶性盐的分析
9.1 概述
9.2 土壤水溶性盐的浸提（1:
1 和 5:
1 水土比及饱和土浆浸出液的制备）
9.2.1 主要仪器
9.2.2 试剂
9.2.3 操作步骤
9.2.4 注释
9.3 土壤水溶性盐总量的测定
9.3.1 电导法
9.3.2 残渣烘干法——质量法
9.3.3 用阳离子和阴离子总量计算土壤或水样中的总盐量
9.4 阳离子的测定
9.4.1 钙和镁的测定——EDTA 滴定法
9.4.2 钙和镁的测定——原子吸收分光光度法
9.4.3 钾和钠的测定——火焰光度法
9.5 阴离子的测定
9.5.1 碳酸根和重碳酸根的测定——双指示剂——中和滴定法
9.5.2 氯离子的测定
9.5.3 硫酸根的测定
第二篇 土壤物理性质分析
第一章 土粒密度、土壤容重（土壤密度）和孔隙度的测定
1.1 测定意义
1.2 土粒密度的测定（比重瓶法）
1.3 土壤容重的测定
第二章 土壤粒径分布和分析
2.1 分析意义
2.2 土粒的粒级和土壤的质地
2.3 土粒粒径分析—吸管法
2.4 吸管法
2.5 比重计法
精选
第三章 土壤含水量、土水势和土壤水特征曲线的测定
3.1 测定意义
3.2 方法选择的依据
3.3 土壤含水量的测定 （烘干法）
3.4 土水势的测定（张力计法）
3.5 土壤水特征曲线的测定[压力膜（板）法
附 录
1．KDY-9830 凯氏定氮仪使用说明
2．UV-120-02 紫外-可见分光光度计操作说明
3.AA7001 原子吸收光谱仪操作说明
精选
绪 论
1.概述
土壤理化分析也称土壤测定，它包括土壤物理性质测定和化学性质测定两个方面。
土壤物理性质测定包括土壤三相性质的测定如：
颗粒组成、孔隙性质、比重、容
重，水分特性等。
土壤化学性质测定可分为两个部分：
1．与土壤发生学有关的方面，多研究土壤中的化学元素组成、迁移、积累等特点，
常测定的项目有：
粘粒的矿物组成，全量分析，碳酸钙含量，盐分测定等。
2．与土壤肥力有关的方面，多研究植物生长发育的各种土壤化学性质，如：
各种
养分的形态和含量，土壤交换性能等。
土壤理化分析是研究土壤理化性质的重要技术手段，做为农林学科的研究生来讲，
学习本门课程将会大大提高自己的科研动手能力，尤其是实验操作技能。
土壤理化分析有它的基本理论、基本知识和基本操作技术三个主要环节组成，就
某一项目的全部分析过程来讲，有以下几个环节：
1．样品的采集
2．样品的处理及保存
3．分析项目及测定方法的选择
4．测定过程
5．数据处理
6．测定结果的评价
1.1 土壤理化分析课程介绍
土壤理化分析课是一门强调技术操作的课程,从这种意义上讲是一门实验课。
在教
学上采用理论讲授和实际操作相结合来进行。
学时分配：
讲课 16 实验操作 44 共计 60 学时
课程进度安排：
11 周 讲授绪论，第一章 土壤理化分析的基本知识，第二章土壤样品的采集
与制备。
实验：
领仪器，洗涤器皿；纯水检验；样品处理；吸湿水测定。
12 周 土壤有机质的测定
13 周 土壤全氮的测定
14 周 土壤磷的测定
15 周 土壤钾的测定
16 周 土壤颗粒组成的测定
17 周 土壤比重、容重、土壤含水量、土壤水势的测定
18 周 土壤阳离子交换量或土壤微量元素的测定
参考书：
1．鲍士旦主编，土壤理化分析 ——3 版 北京：
中国农业出版社 2000-12
2．中国土壤学会农业化学专业委员会 编，土壤农业化学常规分析方法 科学出版
社 1984
3．鲁如坤主编，中国土壤学会编， 土壤农业化学分析方法 中国农业科技出版社
1999
1.2 课堂要求
1．预习并写出分析流程卡片，回答课堂提问。
精选
2．独立并严格按照操作规程操作。
3．建立原始数据记录本。
4．完成实验报告，内容如下：
（1）实验测定项目，方法
（2）实验原理
（3）原始数据、计算方法、标准曲线、最终结果
（4）实验结果讨论（方法评述、出现问题、注意事项、数据评价等）。
精选
第一篇
第一章 土壤理化分析的基本知识
学习土壤理化分析，和学习其他课程一样，必须掌握有关的基本理论、基本知识
和基本操作技术。
基本知识包括与土壤理化分析有关的数理化知识、分析实验室知识、
林业生产知识。
这些基本知识必须在有关课程的学习中以及在生产实践和科学研究工
作中为断吸取和积累。
本章只对土壤理化分析用的纯水、试剂、器皿等基本知识作一
简要说明。
定量分析教材中的内容一般不再重复。
1.1 土壤理化分析用纯水
1.1.1 纯水的制备
分析工作中需用的纯水用量很大,必须注意节约用水、水质检查和正确保存,勿使其
受器皿和空气等来源的污染，必要时装苏打-石灰管防止 CO2 的溶解沾污。
纯水的制备常用蒸馏法和离子交换法。
蒸馏法是利用水与杂质的沸点不同，经过外
加热使所产生的水蒸气经冷凝后制得。
蒸馏法制得的蒸馏水，由于经过高温处理，不
易长霉；但蒸馏器皿多为铜制或锡制，因此蒸馏水中难免有痕量的这些金属离子存在。
实验室自制时可用电热蒸馏水器，出水量有 5、10、20 或 50L/h 等几种，使用尚称方
便，但耗电较多，出水速度较小。
工厂和浴室利用废蒸汽所得的副产蒸馏水，质量较
差，必须先检查后才能使用。
离子交换法可制得质量较高的纯水——去离子水，一般是用自来水通过离子纯水器
制得，因未经高温灭菌，往往容易长霉。
离子交换纯水器可以自己装置，各省市也有
商品纯水器供应。
水通过交换树脂获得的纯水称离子交换水或去离子水。
离子交换树脂是一种不溶性
的高分子化合物。
组成树脂的骨架部分具有网状结构，对酸碱及一般溶剂相当稳定，
而骨架上又有能与溶液中阳离子或阴离子进行交换的活性基团。
在树脂庞大的结构中，
磺酸基（—SO3-H+）或季铵基[—CH2N+（CH3）3OH-，简作==N+OH-]等是活性基团，
其余的网状结构是树脂的骨架，可以用 R 表示。
上述两种树脂的结构可简写为 R—SO3H
和 R=NOH。
当水流通过装有离子交换树脂的交换器时，水中的杂质离子被离子交换树
脂所截留。
这是因为离子交换基中的 H+或 OH-与水中的杂质离子（如 Na+、Ca2+、Cl-、
SO42-）交换，交换下来的 H+和 OH-结合为 H2O，而杂质离子则被吸附在树脂上，以阳
离子 Na+和阴离子 Cl-为例，其化学反应式为：
上述离子反应是可逆的，当 H+与 OH-的浓度增加到一定程度时，反应向相反方向
进行，这就是离子交换树脂再生的原理。
在纯水制造中，通常采用强酸性阳离子交换
树脂（如国产 732 树脂）和强碱性阴离子树脂（如国产 717 树脂）。
新的商品树脂一般
是中性盐型式的树脂（常制成 R—SO3Na 和 R=NCl 等型式），性质较稳定，便于贮存。
在使用之前必须进行净化和转型处理，使之转化为所需的 H+与 OH-型和型树脂。
离子交换树脂的性能与活性基团和网状骨架、树脂的粒度和温度、pH 等有关。
①
活性基团越多，交换量越大。
一般树脂的交换容量为 3～6mol·kg-1,干树脂（离子型式）。
活性基团和种类不同，能交换的离子基团也不同。
②网状骨架的网眼是由交联剂形成
精选
的。
例如上述苯乙烯系离子交换树脂结构中的长碳链，是由若干个苯乙烯聚合而成。
长链之间则用二乙烯苯交联起来，二乙烯苯就是交联剂。
树脂骨架中所含交联剂的质
量百分率就是交联度。
交联度小时，树脂的水溶性强，泡水后的膨胀性大，网状结构
的网眼大，交换速度快，大小离子都容易进入网眼，交换的选择性低。
反之，交联度
大时，则水溶性弱，网眼小，交换慢，大的离子不易进入，具有一定的选择性。
制备
纯水的树脂，要求能除去多种离子，所以交联度要适当小。
但同时以要求树脂难溶于
水，以免沾污纯水，所以交联度双要适当地大。
实际选用时，交联度以 7%～12%为宜。
③树脂的粒度越小（颗粒越小），工作交换量（实际上能交换离子的最大量）越大，但
在交换柱中充填越紧密，流速就越慢。
制备纯水用的树脂粒度以在 0.3～1.2mm（50～16
目）之间为宜。
④温度过高或过低，对树脂的强度和交换容量都有很大的影响。
温度降
低时，树脂的交换容量和机械强度都随之降低；冷至≤0℃时，树脂即冻结，并由于内
部水分的膨胀而使树脂破裂，从而影响寿命。
温度过高，则容易使树脂的活性基团分
解，从而影响树脂的交换容量和使用寿命。
一般阳离子树脂的耐热性高于阴离子树脂；
盐型树脂以 Na 型最好。
水的 pH 对于树脂活性基团的离解也有影响。
因为 H+与 OH-离
子是活性基团的解离产物。
显然 pH 下降将抑制阳离子树脂活性基团的离解；pH 上升，
则抑制阴离子树脂活性基团的离解。
这种抑制作用对酸、碱性较强的树脂的影响较小，
对酸、碱性较弱的树脂则影响较大。
中性盐式的树脂，性质较稳定，便于贮存，所以商品树脂常制成 R—SO3Na 和 R=NCl
等型式。
新树脂使用时要先经净化和“转型”处理：
用水和酒精洗去低聚物、色素、
灰沙等杂质，分别装入交换柱，用稀 HCl 和 NaOH 溶液分别浸洗阳、阴离子交换树脂，
使之转化为 H+与 OH-树脂，再用纯水洗去过量的酸碱和生成的盐。
转型后将各交换柱
按照阳→阴→阳→阴的顺序串联起来。
洁净的天然水通过各柱，即得去离子水。
树脂
使用老化后，就要分别用 HCl 和 NaOH 再生为 H+与 OH-型。
再生的反应和转型的反应
相似，上述交换方法称为复柱法。
它的设备和树脂再生处理都很简单，便于推广；串
联的柱数越多，所得去离子水的纯度越高。
它的缺点是，柱中的交换产物多少会引起
逆反应，制得水的纯度不是很高。
制取纯度很高的水，可采用混合柱法：
将阳、阴离子按 1:
1.5 或 1:
2 或 1:
3 的比例
（随两种树脂交换能力的相对大小而定）混合装在交换柱中，它相当于阳、阴离子交
换柱的无限次串联。
一种树脂的交换产物（例如 HCl 或 Ca（OH）2 等）可立即被另一种
树脂交换除去，整个系统的交换产物就是中性的水，因此交换作用更完全，所得去离
子水的纯度也更高。
但混合柱中两种树脂再生时，需要先用较浓的 NaOH 或 HCl 溶液
逆流冲洗，使比重较小的阴离子交换树脂浮升到阳离子交换树脂上面，用水洗涤后，
再在柱的上下两层分别进行阳、阴离子交换树脂的再生。
也可以采用联合法，即在“复
柱”后面安装一个“混合柱”，按照阳→阴→混的顺序串联各柱，则可优质纯水，可以
减少混合柱中树脂分离和再生的次数。
关于新树脂的预处理、纯水器的装置、树脂的再生、纯水的制备等操作细节，可查
阅商品的说明书。
1.1.2 实验室用水的检验
实验室用水的外观应为无色透明的液体.它分为 3 个等级.一级水,基本上不含有溶解
或胶态离子杂质及有机质 . 它可用二级水经过石英装置重蒸馏、离子交换混合床和
0.2µm 的过滤膜的方法制得。
二级水，可允许含有微量的无机、有机或胶态杂质。
可用
蒸馏、反渗透或去离子后再蒸馏等方法制得。
三级水，可采用蒸馏、反渗透或去离子
等方法制得。
按照我国国家标准《实验室用水规格》（GB6682-86）之规定，实验室用水要经过
pH、电导率、可氧化物限度、吸光度及二氧化硅五个项目的测定和试验，并应符合相
应的规定和要求（表 1-1）。
精选
表 1-1 实验室用水标准
级别
pH
电导率（µs•cm-1
可氧化物限度
一级水
难于测定，不规定
<0.1
无此测定项目
二级水
难于测定，不规定
<1.0
1L 水 +98g·L-1 硫 酸
10mL+0.002mol·L-1 高锰酸钾 1.0
mL 煮沸 5min,淡红色不褪尽
三级水
5.0～7.5
（pH 计测定）
<5.0
100mL 水
同左测定
吸光度（λ=254nm）
<0.001（石英比色杯，
1cm 为参比，测 2cm
比色杯中水的吸光
度）
<0.01（同左） 无此测定项目
二氧化硅（mg·L-1） <0.02
<0.05 无此测定项目
特 最 优 0.05%NaCl 30%H
2SO
馏 馏 溉 溉
*详细测定方法步骤见楼书聪编,《化学试剂配制手册》 江苏科学技术出版社 1995,380～386 页.
土壤理化分析实验室的用水，一般使用三级水,有些特殊的分析项目要求用更高纯
度的水。
其水的纯度可用电导仪测定电阻率、电导率或用化学的方法检查。
电导率在
2µs·cm-1 左右的普通纯水即可用于常量分析，微量元素分析和离子电极法、原子吸收光
谱法等有时需用 1µs·cm-1 以下的优质纯水，特纯水可在 0.06 以上，但水中尚有 0.0mg·L-1
杂质离子。
几种水的电阻率和电导率如图 1-1 所示。
电阻率，Ω·cm 108 107 106 105 104 103 102 10 1
电导率, µs·cm-110-2 10-1 1 10 102 103 104 105
106
海
质 通
纯 优 质 质
蒸 蒸
水 天 灌 灌 水
然
水 水 水 水
4
图 1-1 几种水的电阻率和电导率
一般土壤理化分析实验室用水还可以用以下化学检查方法：
（1）金属离子：
水样 10mL，加铬黑 T—氨缓冲溶液（0.5g 铬黑 T 溶于
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