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环境土壤学教学实习实验一土壤质地的识别、测定和分析一、实验目的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；二、实验原理简易比重计法：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。(一)简易比重计法方法原理取一定量的土样，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。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（二）手测法方法原理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。三、实验仪器与材料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。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1四、操作步骤（一）手测法操作步骤湿测法取一小块土，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。表1土壤质地手测法判断标准质地名称干燥状态下在手指间挤压或摩擦的感觉在湿润条件下揉搓塑型时的表现砂土感觉粗糙，研磨时有沙沙响声不能成球形，用手捏成团，但一松即散，不能成片砂壤土砂粒为主，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，不能搓成条轻壤土干土块稍用力挤压即碎，手捻有粗糙感片长不超过1厘米，片面较平整，可成直径约3毫米的土条，但提起后易断裂中壤土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重壤土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，压扁时有裂缝黏土干土块很硬，用力不能压碎，细而均一，有滑腻感可成较长的薄片，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（二）简易比重计法1.操作步骤（1）试剂配制①0.5mol/L的NaOH溶液：称取20gNaOH，蒸馏水溶解后定容至1000ml，摇匀。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。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。2⑥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。（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。（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。表2粒径0.01mm土粒下沉所需时间温度（℃）78910111213141516171819时间（min）38373635343332313029282727时间（s）30温度（℃）20212223242526272828303132时间（min）26262524242323222121201919时间（s）303030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剂，搅拌后倒入量筒中，再用软水洗烧杯，使全部土样无损失的移入量筒内，用软水定容至1000ml。（4）＜0.01mm土粒含量的测定先用特制的搅拌棒在土壤悬液中上下搅动几次，将温度计放入悬液中部测量其温度，读书精确至0.1℃。根据所测温度查表1得之相应温度下＜0.01mm土粒下沉所需时间（如：20℃时为26.5min）。（5）注意事项：在计划测定之前，再用搅拌棒搅动悬液1min（1分钟上下各约15次，搅动时下至量筒底，上至近液面），搅拌结束后，取出搅拌棒，立即记下静置开始时间，3加上土粒下沉时间，也就是比重计计划读数时间。此时，若悬液液面产生大量气泡，再滴加几滴异戊醇消泡，以免影响读数。在计划读数时间到达之前15~20s，将比重计轻轻放入悬液中，勿使其左右摇摆，上下浮沉。到时间读数.五.数据处理及质地名称的确定表3甲种比重计温度校正值温度（℃）6.5～89～9.510～10.511.011.5～1212.513.0校正值-2.2-2.1-2.0-1.9-1.8-1.7-1.6温度（℃）13.514～14.515.015.516.016.517.0校正值-1.5-1.4-1.2-1.1-1.0-0.9-0.8温度（℃）17.518.019.520.020.521.021.5校正值-0.7-0.5-0.100.150.30.45温度（℃）22.022.523.023.524.024.525.0校正值0.60.80.91.11.31.51.71.9温度（℃）25.526.026.527.027.528.028.5校正值1.92.12.22.52.62.93.1温度（℃）29.029.53.031.532.032.533.0校正值3.33.53.73.84.04.24.6表4土壤石砾含量分级1~3mm石砾含量（%）石砾分级1无砾质（质地名称前不冠）1~10砾质10多砾质4表5卡庆斯基土壤质地分类标准质地名称物理性粘粒（0.01mm，%）灰化土、草原土红壤、黄壤碱化土、碱土砂土松砂土0~50~50~5紧砂土5~105~105~10壤土砂壤土10~2010~2010~15轻壤土20~3020~3015~20中壤土30~4030~4520~30重壤土40~5045~6030~40黏土轻黏土50~6560~7540~50中黏土65~8075~8550~65重黏土808565六、思考题：比重计测定土壤质地时，应注意哪些问题？影响测定结果的关键操作有哪些？56实验二土壤容重和孔隙度的测定一、土壤容重的测定(环刀法)土壤容量又叫土壤的假比重，是指田间自然状态下，每单位体积土壤的干重，通常用克/厘米3表示。土壤容重除用来计算土壤总孔隙度外，还可用于估计土壤的松紧和结构状况。（一）方法原理用一定容积的钢制环刀，切割自然状态下的土壤，使土壤恰好充满环刀容积，然后称量并根据土壤自然含水量计算每单位体积的烘干土重即土壤容重。（二）操作步骤1、在室内先称量环刀（连同底盘、垫底滤纸和顶盖）的重量，环刀容积一般为100厘米3。2、将已称量的环刀带至田间采样。采样前，将采样点土面铲平，去除环刀两端的盖子，再将环刀（刀口端向下）平稳压入土中，切忌左右摆动，在土柱冒出环刀上端后，用铁铲挖周围土壤，取出充满土壤的环刀，用锋利的削土刀削去环刀两端多余的土壤，使环刀内的土壤体积恰为环刀的容积。在环刀刀口一端垫上滤纸，并盖上底盖，环刀上端盖上顶盖。擦去环刀外的泥土，立即带回室内称重。3、在紧靠环刀采样处，再采土10-15克，装入铝盒带回室内测定土壤含水量。(三)结果计算1001、环刀内干土重(克)＝————————————×环刀内湿土重（克）100+土壤含水量（%）环刀内干土重（克）2、土壤容重（克／厘米3）＝—————————————环刀容积（100厘米3）(四)仪器设备(1)容积为100厘米3的钢制环刀。(2)削土刀及小铁铲各一把。(3)感量为0.1及0.01的粗天平各一架。7(4)烘箱、干燥器及小铝盒等。二、土壤总孔隙度的计算土壤总孔隙度是指自然状态下，土壤中孔隙的体积占土壤总体积的百分比。土壤孔隙度不仅影响土壤的通气状况，而且反映土壤松紧度和结构状况的好坏。土壤总孔隙度一般不直接测定，而是用比重和容重计算求得。容重土壤总孔隙度（%）＝（1————）×100比重如果未测定土壤比重，可采用土壤比重的平均值2.65来计算，也可直接用土壤容重(dv)通过经验公式，计算出土壤的孔隙度P1。经验公式P1(%)＝93.947—32.995.dr为方便起见，可按上述计算出常见土壤容重范围的土壤总孔隙度查对表。查表举例：dv＝0.87时P1＝65.24%dv＝1.72时P1＝37.20%附表土壤总孔度查对表dvP1dv0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.770.8570.5270.1969.8669.5369.2068.8768.5468.2167.880.867.5567.2266.8966.5666.2365.9065.5765.2464.9164.580.964.2563.9263.5963.2662.9362.6062.2761.9461.6161.281.060.9560.6250.2959.9659.6359.3058.9758.6458.3157.881.157.6557.3256.9956.6656.3356.0055.6755.3455.0154.681.254.3554.0253.6953.3653.0352.7052.3752.0451.7151.381.351.0550.7250.3950.0647.7349.4049.0748.7448.4148.081.447.7547.4247.0946.7646.4346.1045.7745.4445.1144.791.544.4644.4343.8043.4742.1442.8142.4842.1241.8241.491.641.1640.8340.5040.1739.8439.5139.1838.8538.5238.191.737.8637.5337.2036.8736.5436.2135.8835.5535.2234.89五、思考题1、为什么不同质地的土壤，其容重和总孔度不同。2、土壤中大、小孔隙比例对土壤的水分、空气状况有何影响？8实验三土壤交换性酸的测定(氯化钾交换—中和滴定法)一、目的意义土壤交换性酸指土壤胶体表面吸附的交换性氢、铝离子总量，属于潜在酸而与溶液中氢离子(活性酸)处于动态平衡，是土壤酸度的容量指标之一。土壤交换性酸控制着活性酸，因而决定着土壤的pH。过量的交换性铝对大多数植物和有益微生物均有一定的抑制或毒害作用。二、实验原理在非石灰性土和酸性土中，土壤胶体吸附有一部分氢、铝离子，当以KCl溶液淋洗土壤时，这些氢、铝离子便被钾离子交换而进入溶液。此时不仅氢离子使溶液呈酸性，而且由于铝离子的水解，也增加了溶液的酸性。当用NaOH标准溶液直接滴定淋洗液时，所得结果(滴定度)为交换性酸(交换性氢、铝离子)总量。在淋洗液中加入足量NaF，使铝离子形成络合离子，从而防止其水解，然后再用NaOH标准溶液滴定，即得交