第一章 土壤理化分析的基本知识.doc

1、土壤地理实验指导陈松林 陈志强 编福建师范大学地理科学学院1目 录第一章 土壤机械组成的测定2第二章 电子天平的使用和土壤酸碱度的测定7第三章 土壤有机质的测定10第四章 土壤交换性盐基总量的测定13第五章 土壤交换性酸的测定14附录：实验报告152第一章 土壤机械组成的测定一、目的意义土壤矿物质各粒级的相对含量和比例称为土壤的机械组成。机械组成决定着土壤质地的粗细，所以它直接影响土壤的理化性状与肥力状况。同时，土壤机械组成又是土壤分类的依据。加此，在研究土壤形成、分类、分布及肥力状况时，必须测定土壤的机械组成。土壤机械组成的测定方法，在野外常用手测法；在室内多用吸管法和比重计法。本实验选用的

2、是甲种比重计法。二、测定原理土壤机械分析，就是把土粒按它的粒径大小分成若干级，并定出各级的量，从而行出土壤的机械组成。对粒径0.25毫米的砂粒，一般采用过筛的方法，将它们逐级分离开来。对粒径小的土粒，则用分散剂将其充分分散，再使分散的土粒在一定容积的悬液中自由沉降，一物质粒径愈大下沉愈快。根据司笃克斯（G.G.Stokes）定律，不同粒径的颗粒在重力的作用下其下降速度与球体（土粒）的半径平方（r 2）成正比，与分散介质的粘滞系数成反比的原理。即2 d-d1V=- gr2 -9 式中：V土粒在介质中沉降速度（cm/s）；g重力加速度（980cm/ s 2）；d土粒比重，平均值为2.65(g/cm

3、 3)d1介质比重(g/cm 3.)；介质粘带系数(g/cms)；r土粒半径(cm)。可见，当温度一定时，土粒愈大下降愈快，反之则慢。因此，在一定深度，不同下降的时间内，可以测出某种大小的土粒含量。使用的方法有：吸管法直接吸取悬液洪干称重；比重计法测其比重，然后换算出各粒级的含量。比重计法的原理是：比重计所排开的悬液体积等于其重量时，它浮在一定位置上，而在比重计上刻有相应的数字。为了免去复杂的计算，鲍尤考斯设计一种所谓甲种比重计，它可以从浮标尺上直接读出悬液某一深度所含有的土粒浓度（g/l）（以下简称比重计）。由于温度影响悬液的比重的比重计的体积也影响土粒的比重和水的粘度等。一般甲种比重计的刻

4、度是以20为标准的，低于或高于这一温度，都需要进行读数值校正（校正值见表1-3），所以每测一次比重后，必须测一次温度。如采用常用比重计法，要进行十三次读数，方能计算出各级颗粒的百分数。这种办法费时多、速度慢。甲种比重计法，即按不同温度下土粒沉降时间，直接测定所需各粒径土粒的含量。此法精确度较吸管法和常用比重计法差些，但对于一般性了解土壤质地来说，还是可靠边的。特别适用于土壤普查大批量的质地测定工作。3三、试剂根据土壤 pH,分别选用下列三种分散剂:(l)石灰性土攘:加 0.5N 偏磷酸钠 60 毫升,称取 5 1 克偏磷酸钠溶于约 900 毫升水中,加入 1N NaOH 溶液,调节 pH 值至

5、 8-9，加水至 1 升。(2)中性土壤:加 0.5N 草酸钠 20 毫升，称取 33.5 克草酸钠溶于 1 升水稀释之。(3)酸性土壤：加 0.5N 氢氧化钠 40 毫升,称取 20 克氢氧化钠溶于水并稀释至 1 升。四、仪器1.瓷蒸发皿；2.带橡皮头圆棒；3.1 升量筒，100 毫升量筒；4.搅动杆:是一根长半米,直径为 7 毫米的玻璃棒，上装有直径为 5 厘米的橡皮片上打有 8 个直径各为 3 毫米的圆孔。5.甲种土壤比重计(也称鲍氏)比重计，使用范围为 060,读数代表比重计所处深度上的土壤悬液的平均比重,单位为每升克数。新购的比重计必须进行一次刻度核准即校对比重计的刻度是否合乎规定。

6、校准的方法是 将比重计悬浮在 19.4 的纯水中读取水平面与比重计相交处的实际读数 A；如刻度无误， 此读数应等于零,如不等于零则此读数与 0 的读差为刻度的校准值。A 在 0 点以下为正值, 在 O 点以上为负值,将来应于测定读数中减去它。五、操作步骤1.用粗天平称取过1mm筛孔的土样50克置瓷碗中，先加0.5mol/LNaOH约20ml左右, 使其分散呈稠糊状，然后用研棒研磨510分钟（一般砂土、壤土5分钟，粘土10分钟）。再将剩余的NaOH全部倒入瓷碗中，再继续研磨1分钟。2.用烧杯装自来水将瓷碗中分散处理后的土样，少量多次的洗入1000ml量筒中。最后定容至刻度1000ml。3.先测定

7、空白量筒中的液温或室内温度，根据温度查表3-1,0.01mm）%=100%物理性粘粒%4查土壤地理学第52页114表草原土及红黄壤类，得出质地名称。六、注释1.在加入分散剂后,土样还须进行物理分散处理，以保证土粒的充分分散,上述介绍的研磨法，要求设备简单，费时也短,但一个人不能同时处理许多样品,除此以外，还有下列二种处理方法:a.煮沸法:将称好的土样放在 500 毫升三角瓶中,加人分散剂,再加纯水至约300 毫升,摇匀后静置两个小时,并每隔 1 5 分钟左右摇动一次。随后将三角瓶装上回流装置，放在电炉上加热煮沸 1 小时后停止。在未沸前,不时摇动，以防土粒沉积在积在瓶底结成硬块。一方面影响分散

8、,还可能使瓶底因受热不匀，而产生破裂。B.振荡法:将称好土样放在振荡瓶中,加分散剂和纯水达 150 毫升左右,放在振荡机上振荡 1 个小时。2.搅动杆搅动悬液时应上下速度均匀,向下时应触及筒底使土粒能搅起；向上时不能露出液面,使胶板或铜片在液面下 3 厘米左右即可,否则使空气压入悬液,形成气泡,影响读数。3.比重计的刻度是以悬液的水平面为准,但在土壤悬液中读数时,因土液混浊而不能读取此读数,因而改读比重计与弯月面顶部相切处的读数,所以在读取弯月面的数值后,应加上弯月面顶部至悬液水平面的一段距离,可改正为水平面的读数。此即弯月面的校准。由于悬浮液中加了一定的分散剂,所用的不是纯水而是普通的水及水

9、温的改变，均会影响比重计的读数,也应进行校准，这几个校准合在一起做,于每次使用前进行。表3-1 小于某粒径颗粒沉降时间表（常见比重计用法）0.05mn 0.01mn 0.005mn 0.001mn温度（） 时 分 秒 时 分 秒 时 分 秒 时 分 秒4 1 32 43 2 55 485 1 30 42 2 50 486 1 25 40 2 50 487 1 23 38 2 45 488 1 20 37 2 40 489 1 18 36 2 30 4810 1 18 35 2 25 4811 1 15 34 2 25 4812 1 12 33 2 20 4813 1 10 32 2 15 48

10、14 1 10 31 2 15 4815 1 8 30 2 15 4816 1 6 29 2 5 4817 1 5 28 2 0 4818 1 2 27 30 1 55 4819 1 0 27 1 55 4820 58 26 1 50 48521 56 26 1 50 4822 55 25 1 50 4823 54 24 30 1 45 4824 54 24 1 45 4825 53 23 30 1 40 4826 51 23 1 35 4827 50 22 1 30 4828 48 21 30 1 30 4829 46 21 1 30 4830 45 20 1 28 4831 45 19 3

11、0 1 25 4832 45 19 1 25 4833 44 19 1 20 4834 44 18 30 1 20 4835 42 18 1 20 4836 42 18 1 15 4837 40 17 30 1 15 4838 38 17 30 1 15 4839 37 17 1 15 4840 37 17 10 48表3-2 甲种比重计温度校正值温度（） 校正值 温度（） 校正值 温度（） 校正值0.0-8.5 -2.2 18.5 -0.4 26.5 +2.29.0-9.5 -2.1 19.0 -0.3 27.0 +2.510.0-10.5 -2.0 19.5 -0.1 27.5 +2.61

12、1.0 -1.9 20.0 0 28.0 +2.911.5-12.0 -1.8 20.5 +0.15 28.5 +3.112.5 -1.7 21.0 +0.3 29.0 +3.313.0 -1.6 21.5 +0.45 29.5 +3.513.5 -1.5 22.0 +0.6 30.0 +3.714.0-14.5 -1.4 22.5 +0.8 30.5 +3.815.0 -1.2 23.0 +0.9 31.0 +4.015.5 -1.1 23.5 +1.1 31.5 +4.216.0 -1.0 24.0 +1.3 32.0 +4.616.5 -0.9 24.5 +1.5 32.5 +4.917

13、.0 -0.8 25.0 +1.7 33.0 +5.217.5 -0.7 25.5 +1.9 33.5 +5.5618.0 -0.5 26.0 +2.1 34.0 +5.8附：土壤质地速测法在野外进行土壤调查时，常采用揉条法测定土壤质地，其操作如下：1.取小块土样（比算盘珠略大些），拣掉土样内的植物根系和结核体（铁子等）后，加水充分湿润、调匀，放在手心用手指来回搓，搓成直径约3mm的细长条。2.将细长条圈成环状。对照下例条件定出质地名称。（1）不能成细条，成珠不成条砂土。（2）形成不完整的短条砂壤土。（3）搓成条时易断裂轻壤土。（4）成细条，但弯曲时易断裂中壤土。（5）细条完整，成环时有裂痕重

14、壤土。（6）细条完整，成环时无裂痕粘土。7第二章 电子天平的使用和土壤酸碱度的测定一、电子天平的使用Sartorius BS 系列电子天平操作方法1调水平：调整地脚螺栓高度，使水平仪空气气泡位于圆环中央。天平升高，右旋前面地脚，天平下降，左旋前面地脚。2开机：接通电源，按开关键 ON/OFF，天平自动实现自检功能，当显示器显示零时，自检过程结束，此时，天平工作准备就绪。3预热：天平在初次接通电源或长时间断电之后，至少需要预热 30 分钟。只有这样，天平才能达到所需要的工作温度。为取得理想的测量结果，天平应保持在待机状态。4清零：使用除皮键 TARE，除皮清零，使重量显示为零。这种清零操作可以在

15、天平的全量程范围内进行。5称量：将物品放在称盘上，进行称量。6关机：天平应一直保持通电状态（24 小时） ，不使用时将开关键关至待机状态，使天平保持保温状态，可延长天平使用寿命。二、土壤酸碱度的测定（一）目的意义pH 的化学定义是溶液中 H+离子活度的负对数。土壤 pH 是土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之。它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，从而影响植物的生长发育。土壤 pH 易于测定，常用作土壤分类、利用、管理和改良的重要参考。同时在土壤理化分析中，土壤 pH 与很多项目的分析方法和分析结果有密切关系，因而是审查其他项目结果的一个依据。pH的测定可分为比色

16、法、电位法两大类。由于科学的发展，可适用于各种情况测定的形式多样的pH玻璃电极和相应精密的现代化测量仪器，使电位法有准确、快速、方便等优点。pH误差约为0.02单位，现已成为室内测定的常规方法。比色法有简便、不需要贵重仪器、受测量条件限制较少、便于野外调查使用等优点，但准确度低，pH误差在0.5左右。目前也有多种适合于田间或野外工作的微型pH 计，准确度可达 0.01pH单位。本实验所用的方法为电位测定法。 （二）测定原理以电位法测定土壤悬液 pH，通用 pH 玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极。此二电极插入待测液时构成一电池反应，其间产生一电位差，因参比电极的电位是固定的，该电位差的大小

17、取决于溶液中 H 的活度（溶液中有水中的 H 和土壤中的 H，这两种 H 相互交换，称之为活度） ，因此可用电位计测定电动势，再换算成 pH，一般用酸度计可直接测读 pH。（三）试剂8pH4.03 缓冲溶液：苯二甲酸氢钾在 105烘 23 小时后，称取 10.21 克，用蒸馏水溶解稀释至 l 升。pH6.86 缓冲溶液：称取在 105烘 23 小时的 KH2PO4 4.539 克或 Na2HPO4 。 2H2O 5.938 克，溶解于蒸馏水中定容至 1 升。（四）仪器粗天平、50ml 烧杯、25ml 量筒、电动搅拌机、奥立龙 818 型酸度计（五）操作步骤1.用粗天平称取过 1mm 筛的风干土

18、样 5 克，于 50ml 烧杯中。2.用量筒量取 25ml 纯水于烧杯中，用玻棒间歇搅拌半小时或用电动搅拌机搅拌 1 分钟左右，静置半小时，澄清平衡。3.用奥立龙 818 型酸度计进行测定，读出数据填写在实验报告中。（六）注释1.液土比例。对于中性和酸性土壤，一般情况是悬液愈稀即液土比例愈大，pH 值愈高。大部分土壤从脱粘点到液土比 10:1 时，pH 增加 0.30.7 单位。所以，为了使测定结果能够互相比较，在测定 pH 时，液土比应该加以固定。国际土壤学会规定液土比例为 2.5:1，在我国的例行分析中以 1:1，2.5:1，5:1 较多。为了使测定的 pH 更接近田间的实际情况，以液土比

19、 1:1 或 2.5:1 甚至为水分饱和的饱和土浆较好。2.待测土样不宜磨得过细，宜用通过 1mm 筛孔的土样测定。附：奥立龙818型酸度计使用说明电极准备1、 拔掉电极上的运输保护盖；2、 用蒸馏水冲洗电极以清除沉积盐；3、 甩动电极以排除气泡；4、 将电极浸泡于 3 molL-1KCL 溶液 2 小时以活化电极；5、 将电极与测试仪联接。标定及测量1、 根据被测溶液的酸碱性，选择 2 点缓冲溶液值进行标定。第一点缓冲溶液的 pH值为 6.86，第二点缓冲溶液的 pH 值需与被测溶液的酸碱性一致，即选择 pH4 或pH9.18 的缓冲溶液。2、 先按标定键（CAL），然后压确定键（YES），

20、通过滚动键选择二点缓冲溶液（47 或 79），再压确定键（YES）。3、 蒸馏水冲洗电极，并用滤纸擦干，然后将电极置于 pH 6.86 的缓冲溶液，搅动一下缓冲溶液，当 READY 灯亮时，压确定键盘（YES）表示第一点已标定。4、 蒸馏水冲洗电极，并用滤纸擦干，然后将电极置于 pH 4 或 pH9.18 的第二点缓冲溶液，搅动一下缓冲溶液，当 READY 灯亮时，压确定键盘（ YES）表示第二点已标定。95、 两点标定结束后，仪器进入斜率方式，并显示斜率值。pH值的测量1、 标定结束后，用蒸馏水冲洗电极。2、 将电极放入被测溶液中，并轻微搅动一下，当 READY 灯亮时，记录 pH 值。附：pH 值速测法（混合指示剂比色法）1、测定原理：指示剂在不同 pH 的溶液中显示不同的颜色，故根据其颜色变化即可确定溶液的 pH。混合指示剂是几种指示剂的混合液，能在个较广的 pH 范围内，显示出与一系列不同 pH 相对应的颜色，据此测定该范围内的各种土壤 pH。2、操作步骤：用角匙分别取土样，每种土样各两份（黄豆大） ，分别放入比色板穴位中，再分别加 pH48 混合指示剂 35 滴，以能湿润土样稍有余为宜，加 1 滴纯水（亦可不加） ，用玻棒搅匀，待澄清后，将比色板稍倾，观察溶液色度与比色卡比色，判断其酸碱度，填写在实验报告中。