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农科土壤学实验指导书
土壤学实验指导书（农业科学与技术类专业用
广西大学农学院农业资源与环境教研室编
目录
实验一成土矿物和岩石的认识·············································1实验二土壤样品的采集与处理·············································7实验三土壤水分的测定·························································9实验四土壤质地简易测定···················································11实验五土壤有机质的测定···················································15实验六土壤酸度及土壤缓冲性的测定································18实验七土壤容重、毛管持水量,浸水容重及比重的测定·21实验八土壤氧化还原电位的测定········································25实验九土壤对离子的吸收现象···········································28实验十土壤养分速测（见“土壤速测法”小册············29实验十一野外土壤剖面观察···················································30实验室常识·······························································36
实验一成土矿物和岩石的认识
一、目的要求
土壤是由母岩或母质发育形成的。
岩石是矿物的集合体。
矿物是自然物质。
具有一定的化学成份和物理性质。
岩石、矿物影响着土壤的泥沙比例、养分含量和生产性能等。
认别主要的成土矿物和岩石,有助于认识土壤,摸清土壤的底细,要求掌握鉴别方法及鉴定特征。
二、实验内容
（一成土矿物的识别:
平时多用形态特征来鉴定矿物种类,也可进行简易的化学鉴定。
矿物的形态包括:
结晶形态、颜色、光泽、条痕、解理、断口、硬度等。
1、结晶形状——矿物的结晶有固定的形状,如石英是六方柱形,方解石是菱面斜方形。
2、颜色——决定于其化学成分及构造,鉴定时必须用新鲜切面。
3、光泽——指矿物表面反射光线时一种性状,主要分（1金属光泽;（2玻璃光泽;（3珍珠光泽;（4油脂光泽;（5绢丝光泽;（6暗淡光泽。
4、条痕——指矿物磨擦在无釉白瓷板上所留薄层粉末的颜色。
5、解理——结晶矿物受一定方向之外力打击时,即顺一定方向的平面裂开的性质。
裂开面光滑平整,这个面称解理面,解理分:
（1完全解理（如云母、方解石;（2不完全解理（如长石、磷灰石;（3无解理（如石英。
6、断口——矿物受打击而呈不规则的断裂面,断口依形状分为:
平坦状、参差状、贝壳状、多片状、土状等。
7、硬度——指抵抗磨擦和刻度的强度。
如摩氏硬度计共分十级,一般成土矿物的硬度很少有超过7的,可用下列用品比较刻划之。
摩氏硬度计
软铅笔的硬度约为„„„„„„„„1;
指甲的硬度约为„„„„„„„„2~3.5;
铜币的硬度约为„„„„„„„„3~4;
玻璃片的硬度约为„„„„„„„„5;
小刀的硬度约为„„„„„„„„5.5~6
锉刀的硬度约为„„„„„„„„7;
常见成土矿物的鉴定特征如下表（1
（二成土母岩的识别
识别岩石的方法,主要是根据岩石中矿物组成,物理性质及简单的化学,测定,识别时,首先确定它是属于那个大类,然后再鉴定它是属于某类别中的那一种。
1、颜色、岩石的颜色决定于矿物的颜色,如岩石深灰及黑色是深色矿物所具有。
2、结构:
是指岩石矿物的结晶程度,颗粒的大小和形状与组合的关系。
（1岩浆岩的结构:
A、根据岩石中矿物结晶程度的不同。
①全晶质:
岩石中所有成分全为结晶质,深成岩都是这种结构。
②半晶质:
岩石中成份的一部分为结晶质,一部分为玻璃质,深成岩和喷出岩具有这种结构。
B、根据岩石中矿物晶体的绝对大小分为:
①显晶质:
岩石中的矿物晶粒可为肉眼可见或者凭借放大镜即可见到,按其大小可分为:
粗粒——晶体颗粒直径大于5mm。
中粒——晶体颗粒直径为5~2mm。
细粒——晶体颗粒直径为2~0.2mm
微粒——晶体颗粒直径小于0.2mm。
②隐晶质:
岩石中的矿物晶粒极小,不能用肉眼或放大镜看出者称为隐晶质。
C、晶体相对大小和相互关系:
①等粒结构:
岩石矿物晶粒大小大致一样。
②斑粒结构:
岩石矿物结晶粒（较大的与隐晶质或玻璃质共存。
（斑晶——晶体较大者,隐者质和玻璃质叫石基。
（2沉积岩的结构:
指岩石的质点大小、形状及胶结物的数量形成的特征叫结构。
A、砾状结构:
大于5mm以上的碎屑,小石块被胶结而成之岩石如砾岩。
B、粒状结构:
全由砂砾组成,其颗粒直径为0.5—5mm如砂岩。
①等粒结构:
颗粒大小相等,如粘土岩。
②不等粒结构:
颗粒大小不相等,如砾岩。
C、致密状结构:
颗粒很细,直径小于0.1mm,彼此紧密结合,如粘土岩及页岩。
D、胶结构:
在碎屑孔隙中填充的物质,并把碎屑胶结在一起而成坚固的岩石,这些填充物叫胶结构,胶结物的成份有钙质、铁质、硅质、磷质、石膏质、沥青质等。
（3变质岩结构:
变质岩多半具有结晶的粒状,致密状或斑状结构,其定义见火成岩及沉积岩结构一项。
3、构造:
指矿物颗粒之间排列方式及填充方式不同所引起的特点。
（1火成岩构造:
A、块状构造:
岩石中矿物排列得完全没有秩序。
B、流纹构造:
岩石中可以看到岩浆冷却时遗留下来的流动产生平行排列的痕迹。
C、气孔状构造:
岩石中具有气孔的空隙,是喷出岩所具有的构造。
D、杏仁状构造:
喷出岩中的气孔内次生矿物所填充,其形状有如杏仁,最普通的填充物如石英、方解石等。
（2沉积岩构造:
是指岩石物质成分之间的分布状态与排列关系。
A、层理构造:
岩石表现成层的性质。
B、层面构造:
是各种地质作用的沉积岩层面上保留下来的痕迹、如波浪、雨痕、泥裂,（在层面上留下来的生物遗体的遗迹称化石。
（3变质岩的构造:
变质岩的主要构造是片理构造,它是由于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、矿物结晶颗粒的大小及排列的情况不同,有下列几种构造:
A、板状构造:
变质最浅的一种片理,片理较厚,成为板状,片理面上光泽较弱。
B、千枚状构造:
片理上光泽很强,在断口上可以看出是由于极薄的层所构造,故称为千枚状。
C、片状构造:
由于片状矿物都是显晶质的,并在一定平面上排列造成极薄的片状构造。
D、片麻状构造:
不单是有片状矿物,而且有很多柱状、板状和粒状的产物,排列成条带相间成层称为片麻状构造。
E、块状构造或层状构造:
如完全由粒状矿物所组成的变质岩（如大理石,或由于结晶作用将原来的粒状结构变为致密状的块体（如石英岩,一般情况在肉眼下很难看出它的片理构造而成为块状或保持原来的层状构造。
成土母岩分浆岩、沉积岩、变质岩三个类型,常见的成土母岩的鉴定特征如下表（2。
三、作业（见下页
（一矿物性状记载表
（二岩石性状记载表
表1几种常见成土矿物形态形态特征的鉴定
表2几种岩石形态特征的鉴定
实验二土壤样品的采集与处理
一、目的
土壤样品的采集是土壤分析化验工作的一个重要环节,它关系到分析结果是否正确的一个先决条件。
因此必须选择有代表性的地点,采集有代表性的土壤,通过本实验要求了解土样的采集和处理方法。
二、进行步骤
（一样品的采集
1、耕作土壤混合样品:
为了研究浅根植物在生长期内土壤养分供求情况,一般要求只采耕层20厘米左右的土壤（至犁底层,每块田一般取5~20个点,用蛇形取样法进行,（如图1、图2、图3所示在确定取样点上用小铲向下切取土样,将各点土样混合均匀（各点取样量力求一致,用四分法取一公斤左右装入土袋。
袋内、外放好标签。
标签上用铅笔写上:
编号、地名、田号、土名、深度、日期及采取人。
2、土样物理性质样品
在取样过程中,须保持土块不受压挤,不使样品变形,并削去土块外面直接与土铲接触的变形部分,保留原状土样,然后放在盒中保存,携回室内进行处理。
如测土壤容重,可用环刀取样,如测土样结构性,土壤不宜过干过湿,以不粘铲时采样最好。
3、土壤盐分动态样品
如研究咸酸田盐分动态,可从自表层起每10厘米或20厘米采集一个样品。
（二样品的处理
从田间采来的土壤样品,应及时进行风干,以免发霉引起性质的变化。
其方法是将土壤样品弄成碎块平铺在干净的塑料纸上,摊成薄层放于阴凉通风处风干,经常加以翻动加速干燥。
土壤速效养分,最好用田间新鲜样品直接用快速法测定,也可以将土样取回室内风干后测定。
进行物理分析时风干样品100~200克,放在簸箕用木锤辗碎,然后通过18目筛（1毫米留在筛上的土块,重新辗碎,如此反复进行,使全部土壤通过筛,留在筛上的碎石称重,同时将过筛土样称重。
计算砾石重量百分数,然后将土样混合均匀,盛于广口瓶内备用。
并贴上标签（注明:
姓名、班级、土名、时间,若土壤中有铁锰结核、铁子、半风化体,不能辗碎,应细心拣出称重。
化学分析时,取风干土样一份（100~200克,仔细挑去石块,根系及各种新生体和侵入体,再用木锤将土壤辗碎。
使全部土壤通过18目筛（1毫米,这种土样可供速效养分、交换性能,pH等项目的测定,分析有机质,全氮等项目时,可取一部分通过18目筛土样进一步研磨（用研钵进行,使全部通过60目筛（0.25毫米为止。
如用碱熔法测全磷、全钾,则要全部通过100目筛（0.149毫米。
过筛后,样品混匀后装入广口瓶内并贴上标签,备用。
保存样品应尽量避免日光,高温、潮湿、酸碱等的影响,否则影响分析结果的准确性。
三、用具
土铲、土袋、标签、园木锤、簸箕（或木板、广口瓶、土壤筛（18目、60目。
11
实验三土壤水分的测定
一、测定意义
在野外采用的新鲜土样中,除含有吸湿水外,还可能含有其他形态的水分,而风干土样中则仅含吸湿水。
土壤水分的测定在土壤分析中是必需的,因为只有在一致的水分基础上,各样品的成分以及各次分析的结果才可以互相比较。
二、测定方法
（一105°~110℃烘干法
1、原理:
在105°~110℃下,土壤的自由水分和吸湿水都能烘干,而一般土壤有机质则不致分解。
但是某些有机质在此温度烘烤时能逐渐分解而失重。
而另有一些有机质则能逐渐氧化而增重,因此,严格来说,用烘干法只能测得近似的水分含量。
虽然如此,由于一般土壤有机质含量不多,其中受烘烤而起明显变化的又占少数,故用烘干法所求得的水分含量的准确度和精确度通常已能达到土壤分析的要求。
用烘干法测定土壤水分时,烘烤的时间应该以达到恒重为准,但由于上述误差的存在（特别是含有机质较多的土壤要达到恒重时有困难,故也可以人为的规定一个一定的烘烤时间（例如在105°~110℃下烘8小时。
有机质含量特别高的土壤也用减压低温法（例如用70℃~80℃的温度在小于20毫米汞柱压力下烘干之。
由于土样在烘烤期间的失重,即可计算土壤水分百分率。
2、测定步骤
（1称铝盒重;取有编号码的铝盒一个,洗净,放入恒温箱中,敞开盖子,在105°~110℃烘干30分钟,用坩埚钳取出放在干燥器中盖好盖子,冷却至室温（大约20分钟,在分析天平上称重,然后再烘20分钟称重,直至恒重为止,此为铝盒重（W1
（2称土壤样品,在电子天平上用一张小纸称风干土壤样品5克,并将土样平铺于上述已知重的铝盒中,盖上盖子,然后在分析天平上称重（W2。
（3将盛有土壤样品的铝盒放入恒温箱中（敞开盖子,在105°~110℃烘烤6~8小时,用坩埚钳取出铝盒,盖好盖子后放入干燥器中,冷却至室温（约20分钟,立即在分析天平上称重量（W3,必要时重复烘烤3小时,冷却称重,以验证是否恒重（两次重量之差不大于3毫克。
3、结果计算:
100%1
33
2⨯--=WWWW（的百分数以烘干土壤为基础水分土壤水份
100%1
23
2⨯--=
WWWW（分百分数以风干土壤为基础的水土壤水份
（二酒精燃烧法
1、原理:
利用酒精燃烧时产生的热量,把土壤中的水分蒸发,使土壤达到干土水平。
此方法适合于土壤有机质含量小于5%的土壤的快速测定。
12
2、测定步骤:
取一干净铝盒,加入适量酒精,燃烧使其干燥,盖上盖子,待冷却后在天平上称重（W4。
称取10.00克待测土壤于铝盒中并摊平,加入酒精使土壤接近饱和,点火燃烧,待火熄灭后,加入酒精再燃烧,经过3~4次燃烧后,土壤接近干土状态,盖上盖子,待冷却后称重（W5。
3、计算含水量
100
（10%4
545⨯---=
WWWW土壤含水量
三、仪器
铝盒、坩埚钳、干燥器、电子天平、分析天平、电热式恒温箱。
四、思考题
1、为什么要烘至恒重?
2、为什么要冷却至室温才能称重?
五、作业
实验四土壤质地的简易测定
一、意义
土壤的固相部分主要是由不同直径的土壤颗粒所组成的。
不同直径的土粒有着不同的特性,它们对土壤肥力因素的影响也各异,因此了解土壤颗粒组成状况,在农业生产上具有重要的意义。
本实验要求同学们掌握土壤颗粒分析方法,从测得的颗粒组成来确定土壤质地。
用最简便的感知方法——眼睛观察和手指的感觉,估测土壤质地。
二、手感法
用眼睛观察和手指感觉,估测土壤质地,此法要求自己经常练习,积累经验,便可达到较好的结果。
操作步骤:
取小许土样,按下表先观察,然后用手指揣摩干燥状态下的特征,再加适量的水揣摩和成形,估计属何种质地。
13
手感法作业:
三、土壤质地比重计速测法
土壤悬液中不同大小的颗粒将随时间依次下降,悬液的比重也将随时间而减少。
因此,可根据不同温度下土粒沉降时间（根据司笃克斯公式计算,直接测出所需要粒径的土粒含量。
四、本实验用特制甲种比重计,或称鲍氏土壤比重计,比重计上有0~60的刻度,表示每升溶液中溶质的克数。
操作步骤:
称取通过1mm筛孔的风干土50克,放入瓷蒸发皿中（或烧杯中,先加入少量分散剂浸润土样,再多加一点。
用胶头玻璃棒研磨土样成均匀浓糊状,静置30分钟,研磨约10~20分钟,然后将剩余分散剂加入再研磨几下。
土壤样品50克,酸性土加0.5NNaOH50ml。
50克中性土加0.5NNa2C2O4草酸钠50ml。
50克石灰性土加0.5N（NaPO36六偏磷酸钠50ml。
将充分分散的土浆,用蒸镏水（或软水洗入1000ml量筒中,定容中1000ml,放置在温差小的室内平稳桌面上,测定悬浮液的温度,用特制搅拌器在沉降筒内,将悬液上下搅拌1分钟（大约上下各30次。
记录开始时间,如发生气泡,应滴加异戊醇消泡,按附表1中所列温度、时间和粒径的关系,根据所测液温和待测的粒级最大直径,选取比重计读数时间,到预定测定时间前10~15秒,将比重计轻放入悬液中,待悬液弯液面接近平衡点时,放松手指,使比重计自由稳定地浮于悬液中。
到规定时间读数,将比重计取出洗净。
对比重计读数必要进行校正,计算如下:
分散剂校正值（克/升=加入分散剂毫升数³分散剂当量浓度
³分散剂毫克当量（毫克³10-3
温度校正值,因为重计的刻度是以20℃为准,每增高1℃,应增加读数0.3,低于20℃,
14
15
每低1℃,读数应减去0.3。
100
1（%⨯-±-=
含水率样品重温度校正值
分散剂校正值原读数物理粘粒
含水率:
以风干土为基础的
将计算结果查附表2卡庆斯基质地分类表,即可找出该土壤属何质地。
四、试剂与仪器
1、0.5NNaOH液,称20克化学纯NaOH,加蒸镏水溶解,定容至1000ml。
2、0.5N草酸钠液,称以33.5克化学纯Na2C2O4,加蒸镏水溶解,定容至1000ml。
3、0.5N六偏磷酸钠,称取51克化学纯（NaPO36,加蒸镏水溶解,定容至1000ml.4、异戊醇[（CH32CHCH2CH2OH]（化学。
5、仪器:
电子天平,大蒸发皿,1000ml量筒,甲种比重计,胶头玻棒,搅拌器、温度计。
附表1
附表2土壤质地分类表（N、A、卡庆斯基、1957
实验五土壤有机质的测定
一、测定意义
土壤有机质包括所有处于不同分解阶段的各种动植物残体,土壤有机质对于土壤肥力和土壤结构都有重要的意义,在一般情况下,土壤有机质含量常是衡量土壤肥力的主要标志之一,就我区的情况来说,稳定高产的水田土壤,其有机含量常保持在2~3%,较肥沃的旱地土壤,其有机质含量也常有1.5~2.0%,有机质少于1%的,多数为肥力低的土壤。
二、方法原理
重铬酸钾容量法
在加热条件,用一定量的标准重铬酸钾——硫酸溶液来氧化土壤有机质,多余的重铬酸钾则用标准硫酸亚铁来滴定,从所耗去的重铬酸钾计算有机质的含量,其氧化和滴定时的化学反应式如下:
2K2Cr2O7+8H2SO4+3C=2K2SO4+2Cr2（SO43+3CO2+8H2O
K2Cr2O7+7H2SO4+6FeSO4=K2SO4+Cr2（SO43+3Fe2（SO43+7H2O
本项测定后半段是氧化还原滴定,任何的氧化物与还原物质都将产生干扰。
土壤中氯化物、低铁的存在,会因消耗重铬酸钾而使结果偏高,而氧化锰的存在,则会消耗硫酸低铁而使结果偏低。
为免除它们的干扰,可采用以下措施:
1、消除CI-的影响:
在加入重铬酸钾之前,先加固体硫酸银Ag2SO4,使CI-沉淀。
2、消除Fe2+的影响:
测定前让土壤充分风干磨细即可。
3、MnO2含量高的土壤,不宜用氧化还原容量法,应先用碱液将腐殖质提取出来后,再用重铬酸钾容量法测定。
由于此法对有机质不能达到百分之百的氧化,所以在计算分析结果时应乘上一个氧化校正系数。
采取Ag2SO4作催化剂的情况下系数为1.08;不用时则1.1。
三、测定步骤
1、称样:
在电子天平上用称量纸称取通过0.25mm筛的风干土0.10~0.50克（根据有机质含量多少决定。
然后把它放在分析天平上准确称重（W1,之后把土壤全部倒入一个干燥的消化管中,再将称量纸用分析天平准确称重（W2。
土壤样品重为W1—W2。
2、加0.4NK2Cr2O7的硫酸溶液:
用移液管准确加入0.4NK2Cr2O7溶液10.00毫升于上述已称好土样的消化管中（注意:
在加3毫升时摇动消化管使土壤分散,在消化管口加一小漏斗,以冷凝蒸出之水汽。
3、煮沸:
将消化管下部侵入温度为185~195℃的磷酸浴锅中（电热板上。
此时温度下降至170—180℃,以后须注意调节热源使温度维持不变（170~180℃。
当消化管内液体开始沸腾时记录时间,煮沸5分钟,取出消化管,稍冷,用废纸擦净消化管外部的油液,放置到冷却。
4、转移:
待消煮液冷却后,用少量蒸馏水洗净小漏斗,把消化管内的溶液小心地倒入150ml的三角瓶中,再用蒸馏水少量多次地把消化管冲洗干净,并倒入150ml的三角瓶
中,最后要使三角瓶内溶液的总体积保持在60—70毫升,以保持混合液中H2SO4的浓度为2—3N。
5、滴定:
向150ml三角瓶溶液中加入3滴邻啡罗啉指示剂,并摇匀,此时溶液呈棕红色（或呈橙色,用0.2NFeSO4滴定之,溶液颜色由橙色经灰绿色变为砖红包,此即为滴定终点。
在一批样品测定的同时,进行一个空白试验,即用纯砂或灼烧过的土壤以代替土样。
其他操作均相同。
四、结果计算
100
1（724
.108.103.0（%⨯-⨯⨯⨯⨯-=
含水率样品重有机质NVVo
若没有做空白试验其结果计算应按下式
100
1（724
.108.1003.0（%2211⨯-⨯⨯⨯-=
含水率样品重有机质VNVN
上式中:
VO——为滴定空白试验时所用去的FeSO4毫升数;V1——所加入K2Cr2O7的毫升数;
N1——为K2Cr2O7当量浓度;
V或V2——为滴定土壤样品时所用去的FeSO4毫升数;N或N2——为FeSO4的当量浓度;
0.003——为每毫克当量重铬酸钾相当碳的克数;
1.724——为碳换算成有机质的换算系数（一般以土壤有机质含碳58%计算;
1.08——为校正系数（按平均回收率92.6%计算;100——把结果换算成百分数。
含水率——以风干土为基础的
五、试剂制备
1、消煮加热用介质:
磷酸
2、0.4K2Cr2O7的硫酸溶液:
称取研细的分析纯K2Cr2O740克,溶解于500毫升水中,必要时可以加热,冷却后,稀释至1升,将此溶液移入2升容量瓶中,缓缓加入比重1.84的化学纯硫酸1升,并不断搅动。
冷却后,加水至刻度,摇匀后,注入试剂瓶中（此溶液的准确浓度以标准0.2NFeSO4溶液标定之。
3、0.2NFeSO4标准溶液:
称取FeSO4²H2O克（或（NH42SO4²FeSO4²6H2O80克溶解于水中,加6NH2SO430毫升,然后加水稀释至1升,溶液的准确浓度以标准0.1NKMnO4溶淮标定之。
4、邻啡罗啉指示剂:
称取邻啡罗啉1.485克,溶于100毫升硫酸亚铁溶液中（其中含FeSO4²7H2O0.695克放在棕色瓶中加塞,本指示剂与空气接触时间较长后可能失效。
5、Ag2SO4三级研成粉末。
六、仪器
浴锅,铁丝笼、温度计（360℃、分析天平、电子天平、电炉、消化管、移液管（10毫升、小漏斗（2~3厘米、150ml三角瓶。
七、实验报告
实验六土壤酸度及土壤缓冲性的测定
一、意义
土壤酸碱度及土壤缓冲性是土壤重要化学性质,对作物的生长发育及微生物的活动影响很大。
大多数作物适宜于微酸性至中性土壤环境,土壤太酸或太碱以及酸碱度变化太大,作物和微生物都难以适应。
土壤的酸碱度也直接影响土壤养分有效性。
因此,土壤酸碱度和缓冲性能是评价土壤肥力的重要依据。
二、原理
（1土壤酸度有活性酸和潜性酸。
活性酸指土壤溶液中H+所起的酸度,潜性酸指被土壤胶体所吸附的H+及Al3+所引起的酸度,潜性酸是代表土壤总酸度,平时是以KCI中性盐来提以测定的叫代换酸。
H+
土壤AI3+²土壤4K+2O
（OH3+3HCI
（2土壤缓冲性是指土壤有抵抗土壤溶液向酸或向碱性变化的能力,由于土壤中含有无机胶体及有机胶体以及多种多样的弱酸及其盐类,施酸性肥料,土壤中的碱性会中和其酸,而使土壤的酸度变化很小,相反施碱性肥料,被土壤中的酸性物质中和也不致向碱性变化
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