土壤地理学学实验指导资料.docx
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土壤地理学学实验指导资料
土壤地理学实验手册
实验一土壤样品的采集处理与含水量测定…………………………1
实验二土壤颗粒分析…………………………………………………4
实验三土壤有机质测定………………………………………………8
实验四土壤酸碱度的测定……………………………………………11
实验五土壤速效养分的测定…………………………………………14
实验一土壤样品的采集处理与含水量测定
土壤样品（简称土样）的采集与处理，是土壤分析工作的一个重要环节，直接关系到分析结果的正确与否。
因此必须按正确的方法采集和处理土样，以便获得符合实际的分析结果。
测定土壤水分是为了了解土壤水分状况，以作为土壤水分管理，如确定灌溉定额的依据。
在分析工作中，由于分析结果一般是以烘干土为基础表示的，也需要测定湿土或风干土的水分含量，以便进行分析结果的换算。
一土壤样品的采集与处理
分析某一土壤或土层，只能抽取其中有代表性的少部份土壤，这就是土样。
采样的基本要求是使土样具有代表性，即能代表所研究的土壤总体。
根据不同的研究目的，可有不同的采样方法。
土壤样品的采集
（一）土壤剖面样品
土壤剖面样品是为研究土壤的基本理化性质和发生分类。
应按土壤类型，选择有代表性的地点挖掘剖面，根据土壤发生层次由下而上的采集土样，一般在各层的典型部位采集厚约l0厘米的土壤，但耕作层必须要全层柱状连续采样，每层采一公斤；放入干净的布袋或塑料袋内，袋内外均应附有标签，标签上注明采样地点、剖面号码、土层和深度。
（二）耕作土壤混合样品
为了解土壤肥力情况，一般采用混合土样，即在一采样地块上多点采土，混合均匀后取出一部份，以减少土壤差异，提高土样的代表性。
1、采样点的选择选择有代表性的采样点，应考虑地形基本一致，近期施肥耕作措施、植物生长表现基本相同。
采样点5—20个，其分布应尽量照顾到土壤的全面情况，不可太集中，应避开路边、地角和堆积过肥料的地方。
2、采样方法：
在确定的采样点上，先用小土铲去掉表层3毫米左右的土壤，然后倾斜向下切取一片片的土壤，将各采样点土样集中一起混合均匀，按需要量装入袋中带回。
（三）土壤物理分析样品
测定土壤的某些物理性质。
如土壤容重和孔隙度等的测定，须采原状土样，对于研究土壤结构性样品，采样时须注意湿度，最好在不粘铲的情况下采取。
此外，在取样过程中，须保持土块不受挤压而变形。
（四）研究土壤障碍因素的土样
为查明植株生长失常的原因，所采土壤要根据植物的生长情况确定，大面积危害者应取根际附近的土壤，多点采样混合；局部危害者，可根据植株生长情况，按好、中、差分别取样（土壤与植株同时取样），单独测定，以保持各自的典型性。
土样的数量
一般1公斤左右的土样即够化学物理分析之用，采集的土样如果太多，可用四分法淘汰。
四分法的方法是：
将采集的土样弄碎，除去石砾和根、叶、虫体，并充分混匀铺成正方形，划对角线分成四份，淘汰对角两分，再把留下的部份合在一起，即为平均土样，如果所得土样仍嫌太多，可再用四分法处理，直到留下的土样达到所需数量（1公斤），将保留的平均土样装入干净布袋或塑料袋内，并附上标签。
土样的处理
（一）风干处理
野外取回的土样，除田间水分、硝态氮、亚铁等需用新鲜土样测定外，一般分析项目都用风干土样。
方法是将新鲜湿土样平铺于干净的纸上，弄成碎块，摊成薄层（厚约2厘米），放在室内阴凉通风处自行干燥。
切忌阳光直接暴晒和酸、碱、蒸气以及尘埃等污染。
（二）磨细和过筛
1、挑出自然风干土样内的植物残体，使土体充分混匀，称取土样约500克放在乳钵内研磨。
2、磨细的土壤先用孔径为1mm（18号筛）的土筛过筛，用作颗粒分析土样，（国际制通过2mm筛孔）反复研磨，使＜1mm的细土全部过筛。
粒径＞1mm的未过筛石砾，称重（计算石砾百分率）后遗弃。
3、将＜1mm的土样混匀后铺成薄层，划成若干小格，用骨匙从每一方格中取出少量土样，总量约50克。
仔细拣出土样中的植物残体和细根后，将其置于乳钵中反复研磨，使其全部通过孔径0.25mm（60号筛）的土筛，然后混合均匀。
经处理的土样，分别装入广口瓶，贴上标签。
思考题
1、采集与处理土样的基本要求是什么?
2、处理土样时为什么＜1mm和＜0.25mm的细土必须反复研磨使其全部过筛？
3、处理通过孔径1mm及0.25mm土筛的两种土样，能否将两种筛套在一起过筛，分别收集两种土筛下的土样进行分析测定？
为什么？
4、根据土样处理结果，计算土壤石砾百分率。
石砾重量
石砾含量（%）＝—————————×100
土壤总重量
附注：
土筛号数即为每英寸长度内的孔（目）数，如100号（目）即为每一英寸长度内有100孔（目）。
筛号与筛孔直径（mm）对照见附表。
附表标准筛孔对照表
筛号
筛孔直径（毫米）
筛号
筛孔直径（毫米）
2.5
8.00
35
0.50
3
6.72
40
0.42
3.5
5.66
45
0.35
4
4.76
50
0.30
5
4.00
60
0.25
6
3.36
70
0.21
7
2.83
80
0.177
8
2.38
100
0.149
10
2.00
120
0.125
12
1.68
140
0.105
14
1.41
170
0.088
16
1.18
200
0.074
18
1.00
230
0.062
20
0.84
270
0.053
25
0.71
325
0.044
30
0.59
二土壤水分的测定
（一）、测定方法
土壤水分的测定方法很多，实验室一般采用酒精烘烤法、酒精烧失法和烘干法。
野外则可采用简易的排水称重法（定容称量法）。
1酒精烘烤法
1）、原理:
土壤加入酒精，在l05℃—110℃下烘烤时可以加速水分蒸发，大大缩短烘烤时间，又不致于因有机质的烧失而造成误差。
2）、操作步骤
①取已烘干的铝盒称重为W1（克）。
②加土壤约5克平铺于盒底，称重为W2（克）。
③用皮头吸管滴加酒精，便土样充分湿润，放入烘箱中，在105℃—110℃条件下烘烤30分钟，取出冷却称重为W3（克）。
3）、结果计算
W2-W3
土壤水分含量（%）＝—————×100
W3-W1
土壤分析一般以烘干土计重，但分析时又以湿土或风干土称重，故需进行换算，计算公式为：
应称取的湿土或风干土样重＝所需烘干土样重×（1+水分％）
2酒精烧失速测法
1）、原理：
酒精可与水分互溶，并在燃烧时使水分蒸发。
土壤烧后损失的重量即为土壤含水量。
2）、操作步骤：
①取铝盒称重为Wl（克）。
②取湿土约10克（尽量避免混入根系和石砾等杂物）与铝盒一起称重为W2（克）。
③加酒精于铝盒中，至土面全部浸没即可，稍加振摇，使土样与酒精混合，点燃酒精，待燃烧将尽，用小玻棒来回拨动土样，助其燃烧（但过早拨动土样会造成土样毛孔闭塞，降低水分蒸发速度），熄火后再加酒精3毫升燃烧，如此进行2—3次，直至土样烧干为止。
④冷却后称重为W3（克）。
3）、结果计算同前
3烘干法
1）、原理：
将土样置于105℃±2℃的烘箱中烘至恒重，即可使其所含水分（包括吸湿水）全部蒸发殆尽以此求算土壤水分含量。
在此温度下，有机质一般不致大量分解损失影响测定结果。
2）、操作步骤
①取干燥铝盒称重为W1（克）。
②加土样约5克于铝盒中称重为W2（克）。
③将铝盒放入烘箱，在105℃一110℃下烘烤6小时，一般可达恒重，取出放人干燥器内，冷却20分钟可称重。
必要时，如前法再烘1小时，取出冷却后称重，两次称重之差不得超过0.05克，取最低一次计算。
注：
质地较轻的土壤，烘烤时间可以缩短，即5—6小时。
3）、结果计算同前
思考题
1、列出实验数据，计算土壤水分含量。
2、在烘干土样时，为什么温度不能超过110℃？
含有机质多的土样为什么不能采用酒精烧失法？
实验二土壤颗粒分析
土壤是由粒径不同的各粒级颗粒组成的，各粒级颗粒的相对含量即颗粒组成，对土壤的水、热、肥、气状况都有深刻的影响。
土壤颗粒分析即是测定土壤的颗粒组成，并以此确定土壤的质地类型。
本实验采用比重计法测定土壤颗粒组成，同时练习手测质地方法。
一、土壤颗粒分析
（一）方法原理
土样经化学和物理方法处理后充分分散为单粒，并制成5％悬浮液，让土粒自由沉降。
经不同时间，用土壤比重计（又称甲种比重计或鲍氏比重计）测定悬浮液比重，比重计读数直接指示比重计悬浮处的土粒重量（克／升）。
根据不同沉降时间的比重计读数，便可计算不同粒径的土壤颗粒含量。
（二）操作步骤
1、称样：
称取通过1毫米或2毫米（国际制）筛孔相当于50克（精确到0.01克）干土重的风干土样，置于400毫升烧杯中。
2、样品分散：
根据土壤酸碱性质，分别选用下列分散剂：
石灰性土壤（50克样品，下同），加0.5molL-1六偏磷酸钠60毫升；中性土壤加0.25molL-1草酸钠20毫升；酸性土壤加0.5molL-1氢氧化钠40毫升。
称取土样加入适当分散剂20毫升后，用带橡皮头的玻棒搅拌成糊状。
静置过夜（或半小时）。
以带有橡皮头的玻棒研磨土样（粘质土不少于20分钟，壤质土及砂质土不少于15分钟），其后再加入剩余的分散剂研磨均匀。
3、制备悬液：
将分散后的土样用软水洗入1000毫升的沉降筒中，加软水至刻度，即为5％的悬浮液。
放置于平稳桌面上。
4、测定悬液比重
（1）搅拌：
先测定悬液温度。
然后用特制搅拌棒上下均匀搅拌悬液1分钟（30次），使悬液中颗粒均匀分布，搅拌时，如悬液发生气泡，迅速加入1—2滴异戊醇消泡。
（2）读数：
搅拌停止立即取出搅拌棒，并记录时间（土粒开始沉降的时间），按表1所列温度、时间和粒径的关系，选定测比重计读数的时间，分别测出＜0.05、＜0.01、＜0.001毫米等各粒级的比重计读数。
每次读数前30秒，将比重计轻轻放人悬液中，使其不要上下浮动，时间一到迅即读数。
读数后取出比重计，以免影响土粒继续下沉。
注意：
只搅拌一次，读三次数。
5、空白校正：
另取一沉降筒，加入与处理土样等量的分散剂，用软水稀释至1000毫升，比重计读数即为空白校正。
（三）结果计算
表1在不同温度时各粒级颗粒的比重计测定时间表（卡氏制）
粒径
＜0.05
＜0.01
＜0.001
粒径
＜0.05
＜0.01
＜0.001
时间
温度℃
分秒
分
小时
时间
温度℃
分秒
分
小时
4
132
43
48
22
55
25
48
5
130
42
48
23
54
2430
48
6
125
40
48
24
54
24
48
7
123
38
48
25
53
2330
48
8
120
37
48
26
51
23
48
9
118
36
48
27
50
22
48
10
118
35
48
28
48
2130
48
11
115
34
48
29
46
21
48
12
112
33
48
30
45
20
48
13
110
32
48
31
45
1930
48
14
110
31
48
32
45
19
48
15
18
30
48
33
44
19
48
16
16
29
48
34
44
1830
48
17
15
28
48
35
42
18
48
18
13
27.30
48
36
42
18
48
19
10
27
48
37
40
1730
48
20
56
26
48
38
38
1730
48
21
56
26
48
39
37
17
48
40
37
17
48
1、比重计校正读数比重计校正读数＝比重计原读数-空白校正值
（注：
空白校正值包括分散剂校正值和比重计校正值）
2、各级土粒含量计算
（1）卡氏制
50—0.05mm颗粒的校正读数
砂粒（1-0.05mm）%＝—————————————————×100
50
<0.01mm颗粒的校正读数
物理性粘粒（<0.01mm）%＝—————————————————×100
50
48小时的校正读数
粘粒（<0.001mm）%＝———————————————×100
50
粗粉粒（0.05-0.01mm）%＝100—砂粒（%）—物理性粘粒（%）
中、细粉粒（0.01-0.001mm）%＝物理性粘粒（%）—粘粒（%）
（2）国际制
50—<0.02mm颗粒的校正读数
砂粒（2-0.02mm）%＝————————————————————×100
50
<0.002mm颗粒的校正读数
粘粒（<0.002mm）%＝—————————————————×100
50
粉粒（0.02-0.002mm）%＝100—砂粒（%）—粘粒（%）
表2在不同温度时各粒级的比重计测定时间表（国际制）
粒径
＜0.02
＜0.002
粒径
＜0.02
＜0.002
时间
温度℃
分秒
时分
时间
温度℃
分秒
时分
5
930
1736
18
637
1214
6
914
175
19
628
1156
7
858
1635
20
617
113
8
842
165
21
68
112
9
826
1536
22
559
115
10
810
159
23
551
1050
11
756
1443
24
543
1035
12
743
1419
25
535
1020
13
731
1355
26
528
107
14
719
1333
27
520
953
15
78
1312
28
513
940
16
657
1252
29
57
928
17
647
1233
30
459
916
（四）质地分类及定名
1、卡氏制
根据各级颗粒的百分含量，划分质地类型。
第一步：
根据物理性粘粒含量，划分大的质地类型，标准如下：
物理性粘粒
（%）
0-5
5-10
10-20
20-30
30-45
45-60
60-75
75-85
>85
质地类型
松砂土
紧砂土
砂壤土
轻壤土
中壤土
重壤土
轻粘土
中粘土
重粘土
第二：
按优势粒级细分和定名。
粗粉粒为粗粉质，中细粉粒为粉质，砂粒为砂质，粘粒为粘质。
具体命名时取第二优势粒级，如下表：
第一优势粒级
第二优势粒级
详细命名
中细粉粒
粘粒
粘粉质
粘粒
中细粉粒
粉粘质
砂粒
中细粉粒
粉砂质
中细粉粒
砂粒
砂粉质
砂粒
粘粒
粘砂质
粘粒
粗粉粒
粗粉粘质
粗粉粒
粘粒
粘粗粉质
粗粉粒
砂粒或中细粉粒
粗粉质
砂粒
粗粉粒
砂质
中细粉粒
粗粉粒
粉质
表3国际制土壤质地分类标准
质地名称
颗粒组成（mm,%）
粘粒
（<0.02）
粉粒
（0.02-0.002）
砂粒
（2-0.02）
砂土
1、砂土及壤质砂土
0-15
0-15
85-100
壤土
2、砂质壤土
0-15
0-45
55-85
3、壤土
0-15
30-45
40-55
4、粉砂质壤土
0-15
45-100
0-55
粘壤土
5、砂质粘壤土
15-25
0-30
55-85
6、粘壤土
15-25
20-45
30-55
7、粉砂质粘壤土
15-25
45-85
0-40
粘土
8、砂质粘土
25-45
0-20
55-75
9、壤质粘土
25-45
0-45
10-55
10、粉砂质粘土
25-45
45-75
0-30
11、粘土
45-65
0-35
0-55
12重粘土
65-100
0-35
0-35
例如：
根据测定计算结果，物理性粘粒含量73%，定为轻粘土，而粘粒含量33%，中细粉粒含量40%，粗粉粒含量12%，砂粒含量15%，其详细质地等级为：
粘粉质轻粘土。
（卡氏制命名举例）
2、国际制：
按表3标准划分质地类型。
国际制土壤质地分类标准要点如下：
（1）砂土及壤土类以粘粒含量在15%以下为其主要标准；粘壤土类以粘粒含量在15-25%为其主要标准；粘土类以含粘粒25%以上为其主要指标。
（2）当土壤粉砂粒含量达45%以上时，在各类质地的名称前，冠以“粉砂（质）”字样。
（3）当砂粒含量为55-85%时，则冠以“砂（质）”字样；85-90%，称为壤质砂土，90%以上者称砂土。
（五）药品配制
1、软水：
取2%碳酸钠220毫升加入15000毫升自来水中，静置过夜，上部清液即为软水。
2、2%碳酸钠溶液：
称取20.0克碳酸钠加水溶解稀释至1升。
3、0.25molL-1草酸钠溶液：
称取33.5克草酸钠，加水溶解稀释至1升。
4、0.5molL-1氢氧化钠溶液：
称取20.0克氢氧化钠，加水溶解后，定容至1升、摇匀。
5、0.5molL-1六偏磷酸钠溶液：
称取51.0克六偏磷酸钠[（NaPO3）6]加水溶解后，定容至1升，摇匀。
二、土壤质地手测法（适用于野外）
（一）方法原理
根据各粒级颗粒具有不同的可塑性和粘结性估测土壤质地类型。
砂粒粗糙，无粘结性和可塑性；粉粒光滑如粉，粘结性与可塑性微弱；粘粒细腻，表现较强的粘结性和可塑性；不同质地的土壤，各粒级颗粒的含量不同，表现出粗细程度与粘结性和可塑性的差异，本次实验，主要学习湿测法，就是在土壤湿润的情况下进行质地测定。
（二）操作步骤
置少量（约2克）土样于手中，加水湿润，同时充分搓揉，使土壤吸水均匀（即加水于土样刚好不粘手为止）。
然后按表4规格确定质地类型。
表4田间土壤质地鉴定规格
质地
名称
土壤干燥状态
干土用手研
磨时的感觉
湿润土用手指搓捏时的成形性
放大镜或
肉眼观察
砂土
散碎
几乎全是砂粒，极粗糙
不成细条，亦不成球，搓时土粒自散于手中。
主要为砂粒
砂壤土
疏松
砂粒占优势，有少许粉粒
能成土球，不能成条（破碎为大小不同的碎段）
砂粒为主，杂有粉粒
轻壤土
稍紧
易压碎
粗细不一的粉末，粗的较多，粗糙
略有可塑性，可搓成粗3mm的小土条，但水平拿起易碎断。
主要为粉粒
中壤土
紧密、用力
方可压碎
粗细不一的粉末，稍感粗糙。
有可塑性，可成3mm的小土条，但弯曲成2-3cm小圈时出现裂纹。
主要为粉粒
重壤土
更紧密，用
手不能压碎
粗细不一的粉末，细的较多，略有粗糙感。
可塑性明显，可搓成1-2mm的小土条，能弯曲成直径2cm的小圈而无裂纹，压扁时有裂纹。
主要为粉粒，杂有粘粒。
粘土
很紧密不易
敲碎
细而均一的粉末，有滑感。
可塑性、粘结性均强，搓成1-2mm的土条，弯成的小圆圈压扁时无裂纹。
主要为粘粒
三、思考题
1、为什么分散剂都用钠盐溶液？
2、为什么用于研磨土样的玻璃棒要带橡皮头？
3、土粒悬液搅拌前为什么要测量温度？
沉降期间为什么不能搬动沉降筒？
4、作空白校正的目的是什么？
实验三土壤有机质测定
土壤有机质测定
土壤的有机质含量通常作为土壤肥力水平高低的一个重要指标。
它不仅是土壤各种养分特别是氮、磷的重要来源，并对土壤理化性质如结构性、保肥性和缓冲性等有着积极的影响。
测定土壤有机质的方法很多。
本实验用重铬酸钾容量法。
（一）重铬酸钾容量法
1、方法原理：
在170—180℃条件下，用过量的标准重铬酸钾的硫酸溶液氧化土壤有机质（碳），剩余的重铬酸钾以硫酸亚铁溶液滴定，从所消耗的重铬酸钾量计算有机质含量。
测定过程的化学反应式如下：
2K2Cr207+3C+8H2S04——→2K2S04十2Cr2（SO4）3+3CO2+8H20
K2Cr207+6FeSO4+7H2S04——→K2S04十Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+7H20
2、操作步骤
方法一：
（1）准确称取通过0.25mm筛孔的风干土样0.1-0.5克，倒入干燥硬质玻璃试管中，加入0.1333molL-1重铬酸钾溶液5.00毫升，再用注射器注入5毫升浓硫酸，小心摇匀，管口放一小漏斗，以冷凝蒸出的水汽。
试管插入铁丝笼中。
（2）预先将热浴锅（石蜡或磷酸）加热到180—185℃，将插有试管的铁丝笼放入热浴锅中加热，待试管内溶液沸腾时计时，煮沸5分钟，取出试管，稍冷，擦去试管外部油液。
消煮过程中，热浴锅内温度应保持在170—180℃。
（3）冷却后，将试管内溶液小心倾入250毫升三角瓶中，并用蒸馏水冲洗试管内壁和小漏斗，洗入液的总体积应控制在50毫升左右，然后加入邻啡罗林指示剂3滴，用0.1molL-1FeS04滴定溶液，先由黄变绿，再突变到棕红色时即为滴定终点（要求滴定终点时溶液中H2SO4的浓度为1—1.5molL-1）。
（4）测定每批（即上述铁丝笼中）样品时，以灼烧过的土壤代替土样作二个空白试验。
方法二：
（1）准确称取通过0.25mm筛孔的风干土样0.1-0.5克，倒入150ml三角瓶中，加入0.1333molL-1重铬酸钾溶液5.00毫升，再用注射器注入5毫升浓硫酸，小心摇匀，管口放一小漏斗，以冷凝蒸出的水汽。
（2）先将恒温箱的温度升至185℃，然后将待测样品放入温箱中加热，让溶液在170-180℃条件下沸腾5分钟。
（3）取出三角瓶，待其冷却后用蒸馏水冲冼小漏斗和三角瓶内壁，洗入液的总体积应控制在50毫升左右，然后加入邻啡罗林指示剂3滴，用0.1molL-1FeSO4滴定，溶液先由黄变绿，再突变到棕红色时即为滴定终点（要求滴定终点时溶液中H2SO4的浓度为1-1.5molL-1）。
（4）测定每批样品时，以灼烧过的土壤代替土样作二个空白试验。
3、结果计算
0.8000×5
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