环境土壤学实验

芃环境土壤学实验薈实验一土壤样品的采集与制备羅一、实验目的膅土壤样品的采集与制备是土壤分析工作中的一个重要环节。实验方法直接影响分析结果的准确性及应用价值，因此，必须按科学的方法进行采样和制备。通过实验，重点使学生初步掌握耕层土壤混合样品的采集和制备方法。芃二、实验仪器罿小铁铲、布袋（或塑料袋）、标签、铅笔、尺子、锤子、镊子、土壤筛（18目、60目）、广口瓶、研钵、盛土盘等。蚇三、实验步骤羄（一）样品采集:根据不同的研究目的，有不同的采样方法。莃1．研究土壤肥土：螃图1-1土壤采样布点路线蒂1.对角线布点法2.棋盘式布点法3.蛇形布点法莀（1）采取混合样品：采样时须按一定的采样路线进行。采样点的分布应做到“均匀”和“随机”；布点的形式以蛇形最好，在地块面积小，地势平坦，肥力均匀的情况下，可采用对角线或棋盘式采样路线，如图示1-1。采样点要避免地埂边、路旁、沟边、挖方、填方及堆肥等特殊地方；采样点的数目一般应根据采样区域大小和土壤肥力差异情况，酌情采集5～20个点。膅螁（2）.采样方法采样点确定后，刮去2～3mm的表土，用土钻或小铁铲垂直入土15～20cm左右。每点的取土深度、质量应尽量一致，将采集的土样集中在盛土盘中，初略选去石砾、虫壳、根系等物质，混合均匀，采用四分法，除去多余的土，直至所需要数量为止，一般每个混合土样的质量约1kg左右。袇（3）.采样时间如果土壤测定是为了解决随时出现的问题，应随时采样；是为了摸清土壤养分变化和作物生长规律，即按作物生育期定期采样；为了制定施肥计划而进行土壤测定时，在作物收获前后或施基肥前进行采样；若要了解施肥效果，则在作物生长期间，施肥前后进行采样。螆（4）.装袋与填写标签所采土样装入布袋中，填写标签两份，一份贴在布袋外，一份放入布袋内，标签应写明采样地点、深度、样品编号、日期、采样人、土样名称等。同时将此内容登记在专门的记载本上备查。薂2．研究土壤形成发育：在野外先确定区域地形及具体剖面位置，在草图上注明采集位置，在样品袋内写明野外条件：如地形、位置、利用情况、研究目的等。袈采样时应分层取样，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。蕿采样由下到上，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按实际采样深度记，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。薅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。蚂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，应在采样后马上分析，不宜久置，大面积采样，应当由多点样品(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50g左右。艿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。肇（二）土壤样品的制备莄1.风干剔杂除速效养分、还原物质的测定需用新鲜样品外，其余均采用风干土样，以抑制微生物活动和化学变化，便于长期保存。螂风干土样的处理方法：将新鲜土样铺平放在木板上或光滑的厚纸上，厚约2~3cm，放置在阴凉、通气、清洁的室内风干。严禁暴晒或受到酸、碱气体等物质的污染，应随时翻动，捏碎大土块，剔除根茎叶、虫体、新生物、侵入体等，经过5~7d后可达风干要求。蚀2.磨细过筛将风干后的土样平铺在木板上，用木棒碾碎，边磨边筛，直到全部通过1mm（18目）为止。石砾和石块切勿弄碎，必须筛去，少量可弃去，多量时，应称其质量，计算其百分含量。过筛后土样经充分混匀后，用四分法分成两份，一份供pH、速效养分等测定，另一份继续仔细挑弃残存的植物根等有机体，然后磨细至全部通过0.25nm（60目）筛孔，又按四分法取出50g左右供有机质、全氮测定之用。螈3.装瓶贮存过筛后的两份土样分别混合后，分别装入具有磨口塞的广口瓶中，内外各附标签一张，标签上写明土壤样品编号、采集地点、土壤名称、深度、筛孔号、采集人及日期等。在保存期间应避免日光、高温、潮湿及酸碱气体的影响和污染，有效期一年。肃四、数据处理袂根据土样处理结果，计算土壤石砾百分率。肁石砾重量膆石砾含量（%）＝———————×100%膅土壤总重量袂五、思考题膇土壤样品的采集与制备在土壤分析工作中有什么意义？羈实验二土壤水分含量的测定袄一、实验目的羂本试验要求掌握烘干法和酒精燃烧法测定土壤水分的原理和方法薈二、实验原理莆1.烘干法原理蚃在105℃的温度下吸湿水蒸发，而结构水不会破坏，土壤有机质也不被分解。因此，将土壤样品置于105±2℃下烘至恒重，根据其烘干前后质量之差，就可以计算出土壤水分含量的百分数。肂2.酒精燃烧法原理聿利用酒精在土样中燃烧释放出的热量，使土壤水分蒸发干燥，通过燃烧前后的质量之差，计算出土壤含水量的百分数。酒精燃烧在火焰熄灭前几秒钟，即火焰下降时，土温才迅速上升到180~200℃。然后温度很快降至85~90℃，再缓慢冷却。由于高温阶段时间短，样品中有机质及盐类损失很少。故此法测定土壤水分含量有一定的参考价值。肈三、仪器与试剂蚆分析天平（感量0.001g）、烘箱、干燥器、铝盒、量筒、无水酒精、滴管、玻棒等。膁四、实验步骤蒀（一）烘干法操作步骤薆（1）取有盖的铝盒，洗净，放入干燥器中冷却至室温，称重（W1），并注意贴好标签，以防弄错。蒅（2）用角匙取过1mm筛孔的风干土样4～5g（精确至0.001g），铺在铝盒中（或称样皿中）进行称重（W2）芁（3）将铝盒盖打开，放入恒温箱中，在105±2℃的温度下烘8h左右。袁（4）盖上铝盒盖子，放入干燥器中20～30min，使其冷却至室温，取出称重。芈（5）打开铝盒盖子，放入恒温箱中，在105±2℃的温度下再烘2h，冷却，称重至恒重（W3）。芄（二）酒精燃烧法操作步骤莁称取土样5g左右（精确度0.01g），放入已知质量的铝盒中。向铝盒中滴加酒精，浸没土面为止，振摇使土样均匀分布于铝盒中。将铝盒放在石棉铁丝网或木板上，点燃酒精，在即将燃烧完时用玻璃棒轻轻翻动土样，以助其燃烧。待火焰熄灭，样品冷却后，再滴加2ml酒精，进行第二次燃烧，再冷却，称重。一般情况下，要经过3~4次燃烧后，土样才达到恒重。羈五.数据处理螆以烘干土为基数计算土壤水分得百分含量（W%）羃土壤水分含量=%100烘干土重烘干土重风干土重=%1003121蒁水分系数（x）=风干土重烘干土重=1213荿风干土重换算成烘干土重为：蒇烘干土重=风干土重x=）土壤含水量烘干土重（风干土重%1肆六.思考题蒁土样烘干时，如果温度低于105℃或高于110℃，实验结果会怎样？为什么？蝿实验三土壤种类的识别、测定和分析袅一、实验目的螄不同质地类别的土壤所呈现出来的物理性质如土壤孔隙性、结构性、耕性会有明显差异，化学性质如保肥性、供肥性、酸碱性等也会有差异，从而表现出不同的肥力状况，对植物生长发育产生不同的影响。要求能用比重计法和手测法分别测出土壤样品的质地；薁二、实验原理莇简易比重计法：能迅速准确的测定土壤质地类别，且费时少，精确度高，适用于大量样本的质地测定；手测法：是最简便的质地测定方法，广泛应用于野外田间土壤质地的测定，但不如比重计法准确。袄(一)简易比重计法方法原理螀取一定量的土样，经物理、化学方法处理后分散成单粒，将其制成一定体积的悬浊液，使分散的土粒在悬液中自由沉降。根据粒径越大下沉速度越快的原理，应用物理学上司笃克斯（stokes,1845）公式计算出某一粒级土粒下沉所需时间。用特制的甲种比重计测得土壤悬液中所含小于某一粒级土粒的数量（g/l），经校正后可算出该粒级土粒在土壤中的质量百分数，查表即可确定土壤质地名称。袇本实验采用卡庆斯基分类制，只需测定＜0.01mm粒径土粒含量，就可以确定土壤质地名称螈（二）手测法方法原理节本法以手指对土壤的感觉为主，结合视觉和听觉来确定土壤质地名称，方法简便易行，熟悉后也较为准确，适合于田间土壤质地的鉴别。可分为干测法和湿测法，两种方法可以相互补充，一般以湿测法为主。袃三、实验仪器与材料羇1.土壤样品：准备三种已知待测土壤样品；过1mm筛的风干土壤样品3~5个。羅2.仪器、用具：量筒、特制搅拌棒、甲种比重计、温度计、橡皮头玻璃棒、烧杯、钟表、天平、角匙、称样纸、表面皿，白瓷比色盘、玛瑙研钵，酸度计、洗瓶、磁力搅拌器等羄四、操作步骤薂（一）手测法操作步骤肇湿测法取一小块土，去除石砾和根系，放在手中捏碎，加水少许，以土粒充分浸润为度，根据能否搓成球、条以及弯曲时断裂与否来加以判断，表1以供参考。莆表1土壤质地手测法判断标准螆质地名称莁干燥状态下在手指间挤压或摩擦的感觉膇在湿润条件下揉搓塑型时的表现螇砂土膄感觉粗糙，研磨时有沙沙响声膀不能成球形，用手捏成团，但一松即散，不能成片芇砂壤土膈砂粒为主，混有少量粘粒，很粗糙，研磨时有响声，干土块用小力即可捏碎袅勉强可成厚且短的片状，能搓成表面不光华的小球，不能搓成条膃轻壤土莇干土块稍用力挤压即碎，手捻有粗糙感芄片长不超过1厘米，片面较平整，可成直径约3毫米的土条，但提起后易断裂莃中壤土羁干土块用较大力才能挤碎，为粗细不一的粉末，砂粒和粘粒的含量大致相同，稍感粗糙莇可成较长的薄片，片面平整，但无反光，可以搓成直径约3毫米的小土条，弯成2~3厘米的圆形时会断裂蚅重壤土肅干土块用大力才能破碎成为粗细不一的粉末，粘粒的含量较多，略有粗糙感蚀可成较长的薄片，片面光华，有弱反光，可以搓成直径约2毫米的小土条，能弯成2~3厘米的圆形，压扁时有裂缝螁黏土肆干土块很硬，用力不能压碎，细而均一，有滑腻感蒃可成较长的薄片，片面光华，有强反光，可以搓成直径约2毫米的细条，能弯成2~3厘米的圆形，且压扁时无裂缝螃（二）简易比重计法袁1.操作步骤蒇（1）试剂配制芅①0.5mol/L的NaOH溶液：称取20gNaOH，蒸馏水溶解后定容至1000ml，摇匀。蒂②0.5mol/L草酸钠溶液：称33.5g纯草酸钠，蒸馏水溶解后定容至1000ml，摇匀。③0.5mol/L六偏磷酸钠溶液：称51g六偏磷酸钠，蒸馏水溶解定容至1000ml，摇匀。羀④2%的碳酸钠溶液：称取20g碳酸钠，蒸馏水溶解后定容至1000ml，摇匀。袈⑥软水的制备：将100ml2%的碳酸钠溶液加入到7500ml自来水中，静置过夜，上部清夜即为软水。蚃（2）称样称取通过1mm筛孔的风干土样50g（精确到0.01g），放入500ml烧杯中，供分散处理用。芁（3）样本分散处理根据土壤的酸碱性，分别选用不同的分散剂。石灰性土壤用0.5mol/L的六偏磷酸钠60ml；中性土壤用0.25mol/L的草酸钠20ml；酸性土壤用0.5mol/L的NaOH40ml。肀表2粒径0.01mm土粒下沉所需时间羅温度（℃）莅7肀8肀9莆10袃11肃12膀13螇14薄15袂16芀17膇18肂19蚀时间（min）袂38袆37膆36袁35袂34芇33蚄32袄31羁30蚈29莆28蚃27肁27聿时间（s）袄30蒂温度（℃）膁20蒀21薆22蒅23芁24薇25芇26芄27莁28羇28螅30羂31蒁32莈时间（min）蒇26螁26蒁25蝿24袅24螄23薀23袆22蚇21薃21蚀20芇19肅19莂时间（s）螀30蚈30螇30莅加入相应的分散剂后，为保证充分分散，还须对样本进行物理分散处理。常用的物理分散方法有煮沸法、振荡法和研磨法三种，本实验采用较简便易行的研磨法。其做法是：在盛土样的烧杯中，加入部分分散剂使之呈稠糊状，放置约30min，使分散剂充分作用，然后使用带橡皮头的玻璃棒研磨15~20min（质地越粘重，研磨时间应越长），加少许分散剂，再研磨5min。将糊状物转入1000ml的量筒中，烧杯中剩余的泥浆在加入其余的分散