土壤与植物地理.pdf

土壤与植物地理 实验指导书 重庆师范大学地理科学学院重庆师范大学地理科学学院 土壤 植物实验室土壤 植物实验室 2006 年 9 月 目 录 实验注意事项 3 实验一 土壤样品的制备 4 实验二 土壤吸湿水含量测定 6 实验三 土壤有机质的测定 8 实验四 土壤pH值的测定 11 实验五 植物类群和校园植物观察 12 参考书目录 14 2 实验注意事项实验注意事项 1 实验前认真预习实验指导 明确实验目的 要求以及实验内 容和操作步骤 2 遵守实验室规章制度 爱护仪器 认真听老师讲解及示范 3 实验过程中严格遵守实验操作程序 正确使用各种仪器 认 真记录数据 并保持安静和桌面清洁 4 实验所用的各种物品 必须注意节约爱护 不得乱抓和带走 养成爱护国家财产的良好品质 5 在实验中发生问题或损坏器材等 必须及时报告指导老师 并填写损失单 6 实验完后必须整理和清洁仪器用具 做好室内清洁 并认真 撰写实验报告 按时上交 3 实验一实验一 土壤样品的制备土壤样品的制备 一 目的意义 从野外采集来的土壤分析样品 简称土样 都需要及时经过一个严格地制备过程 风干 挑拣 研磨 过筛和装瓶 方能进行室内实验 因为每个分析项目都要求一定 的粒级标准 否则 分析结果就难以互相比较 检验和应用 所以 这是一项极重要的 基础准备工作 二 土样的风干过程 从野外采来土样后 应尽快风干 以免发霉变质 影响测定结果 风干应在干净 阴凉和通风的房间中进行 首先把土样平摊在塑料薄膜 或牛皮纸 或磁盘上 将土块 揉碎 风干土样上要放好原土样采集标签 以免发生差错 风干过程中要拣出动 植物 残体和非土壤形成物质 同时要继续翻动和揉碎土块 一般需 2 3 天即可风干 土样 要避免酸 碱和不洁气体 灰尘等污染 三 土样的制备方法和步骤 1 取风干土样 用四分法取均匀土样约 200 250 克 放在干净平木板上 2 用镊子剔出土样中石砾 新生体 石灰结核 铁 锰结核等 植物残茬等非土 壤成分 放置在一边 然后用木制擀土棍反复擀碎 连续研磨 3 通过 18 号筛 1mm 将擀碎土样过 18 号筛 对不能通过筛孔的土样 仔细剔 除石砾与其它非土壤成分 再次研磨 再次过筛 这样反复进行 直至全部过筛为止 过筛后的土样可进行土壤机械组成 比重 pH 值 速效性磷 钾和土壤水溶性盐分等项 目的分析 4 将挑出的砾石 新生体 植物残茬等非土壤组成物质进行称重 计算出其占土 样总重量的百分数 5 将过筛的土样用宝塔法混匀 装入广口瓶 或放入牛皮纸袋内 贴上标签 标 签上要注名土壤名称 采样地点 时间 层次 深度以及制样人等 按编号顺序存放备 用 6 通过 60 号筛 0 25mm 用四分法取已通过 18 号筛的土样约 100 克 继续研磨 使其通过 60 号筛 直至全部通过为止 方法同前 此样品可测定土壤代换量 全氮 4 全磷 碱解氮和活性铁铝等项目 7 混匀 装瓶 过筛后的各号土样 都要混匀装瓶 或放入牛皮纸袋内 并贴上 标签 按编号顺序存放 存放处应避免阳光 高温 潮湿 酸碱和不洁气体等对土样的 影响 8 可用同样方法制备通过不同筛号土筛的土壤样品 以进行不同的项目测定 如 通过 35 号筛 0 5mm 的土壤样品可测定碳酸钙含量 通过 100 号筛 0 149mm 的土 壤样品可测定土壤有机质含量 筛孔和筛号对照表见表 1 四 用具和仪器 平木板 擀土棍 研钵 铜筛 镊子 天平 广口瓶 塑料薄膜 或代用品 五 注意事项 1 制备土样应掌握两个原则 一是全部过筛 二是充分混匀 2 操作要领 勤磨 勤筛 表表 1 筛孔和筛号对照表筛孔和筛号对照表 筛孔直径 mm 筛孔直径 mm 筛号 筛号 网目 cm 网目 cm 筛孔直径 mm 筛孔直径 mm 筛号 筛号 网目 cm 网目 cm 8 00 2 5 6 6 0 25 60 156 72 4 00 5 8 40 0 21 70 184 15 2 00 10 23 37 0 177 80 217 17 1 00 18 43 69 0 149 100 256 54 0 84 20 51 31 0 125 120 304 80 0 71 25 59 94 0 105 140 363 22 0 59 30 69 85 0 074 200 508 00 0 50 35 82 04 0 053 270 685 80 0 42 40 96 26 0 050 300 0 30 50 133 09 0 044 325 820 42 注 1 筛孔直径是以方孔计算的 2 筛号是美国标准 3 筛孔直径与筛号可按下式粗略换算 筛孔直径 mm 筛号 16 式中 16 25 4mm 长度内筛孔所占的 mm 数 六 实验报告要求 1 记录实验结果 2 记录实验过程中易出现的问题及注意事项 5 实验二实验二 土壤吸湿水含量测定土壤吸湿水含量测定 一 目的意义 土壤水分是土壤的重要组成部分和肥力因素 不同气候生物条件下 其水分状况 类型与动态都有很大的差异 因此 研究土壤水分状况 类型与动态 对摸清土壤的形 成 分类 分布 肥力状况以及进行田间土壤水分调节等方面 都有十分重要的理论和 实践意义 二 主要内容 烘干法测量土壤样品的最大吸湿水含量 三 仪器用品 铝盒 或玻璃扁平称量瓶 分析天平 烘箱 干燥器 铁夹子 磁盘 四 原理方法 在土壤的各项理化分析中 都是以 烘干土 作为最后结果的衡量标准 而在实际 的实验中 都是以 风干土 样进行分析的 知道了土壤的吸湿系数 就可由风干土样 重换算出实验分析土壤的实际烘干土重 新鲜的土壤样品都有一定的水分 将新鲜土样晾置于室内 土壤中的水分会因不断 地向空气中蒸发而损失 当土壤中的水分与空气中的水分达到平衡时 一般需要几天 称此时的土壤为 风干土 风干土中仍含有一些被土壤颗粒紧紧吸附的不能进入空气 中的水分 这称为吸湿水 吸湿水可在高温环境下被烘干 此时的土壤称为 烘干土 由风干土和烘干土的重量差值 即可计算土壤吸湿水的含量 五 操作步骤 1 将铝盒或玻璃扁平称量瓶在 105 110 烘箱中恒温烘干 1 2 小时 置于干燥器中 冷至室温 2 在分析天平上称出干燥而洁净的铝盒重量 W 6 3 在土盒中放入约 5g风干土样 盖上盒盖 称重 W1 4 将土盒开盖放入烘箱 在 105 110 下连续烘干 6 8 小时 5 取出铝盒迅速放入干燥器中 使之冷却至室温 约半小时 6 从干燥器中取出铝盒 立即放在天平上称重 W2 7 再放入烘箱 烘干 3 5 小时 8 重复第 5 6 步骤 检验是否恒重 若两次称重差别不超过 3 毫克 即可进行计 算 六 结果计算 土壤吸湿水含量 WW WW 2 21 100 七 实验报告要求 1 记录实验结果 铝盒重 Wg 铝盒 风干土重 W1g 铝盒 烘干土重 W2g 烘干土重 g 吸湿水 含量 2 回答问题 土壤吸湿水含量的多少受哪些因素影响 7 实验三实验三 土壤有机质的测定土壤有机质的测定 一 目的意义 土壤有机质是鉴别土壤肥力的重要指标 是肥力形成的标志 有机质的含量 组成 和性质 随着气候生物条件呈有规律的变化 土壤有机质的含量也反应了一定的成土过 程 所以在土壤分析中常常是必测项目 它对探讨研究土壤的形成 分布 分类及肥力 等都有重要的理论和实践意义 二 主要内容 用重铬酸钾法测定土壤有机质含量 三 仪器用品 硬质玻璃试管 玻璃漏斗 三角瓶 油浴锅或远红外消煮炉 铁丝笼 温度计 0 360 玻棒 酸式滴定管 分析天平 移液管 试剂 四 原理方法 重铬酸钾法是土壤有机质测定的主要方法 也是普遍采用的方法 其原理是用氧化 剂氧化有机质中的碳 就是用重铬酸钾 硫酸溶液 在加热的条件下氧化有机质中的碳 多余的重铬酸钾用邻菲罗啉为指示剂 用硫酸亚铁或硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定 以 耗去重铬酸钾的量来计算出土壤有机质中的碳的含量 其反应式如下 消煮反应 2K2Cr2O7 8H2SO4 3C 2Cr2 SO4 3 2K2SO4 3CO2 8H2O 滴定反应 K2Cr2O7 6FeSO4 7H2SO4 2Cr2 SO4 3 3Fe2 SO4 3 K2SO4 7H2O 五 测定步骤 1 称土称土 用分析天平称取过 0 15mm筛的土样 0 2000g左右两份 分别于两根硬质 玻璃试管中 注意 土样勿沾在试管壁上 加入约 0 1g Ag2SO4 2 氧化氧化 用 10ml 移液管吸取 0 068mol L K2Cr2O7 H2SO4溶液 10ml 三份 分别于三 根试管中 空白一根 将有土样的试管充分摇匀 三根试管分别加盖小漏斗 以回流 冷凝蒸出的水汽 减少蒸发量 8 3 加热消煮加热消煮 将加盖小漏斗的试管盛入铁丝笼中 待油浴锅中的石蜡温度升高到 185 190 时 把铁丝笼放入油浴锅内 为使锅内的石蜡温度均匀和下降 并将温度 保持在 170 180 之间 需要将铁丝笼上下提起 落下数次 待试管内溶液表面冒泡 开始计时 沸腾五分钟 立即将铁丝笼提出蜡液面 力求准确计时 否则会影响分析结 果 稍等片刻再将整个铁丝篮放在专用纸板上冷却 取出试管 擦净表面油液 4 滴定滴定 待试管内的液体冷却后 用洗瓶中的纯水少量多次的将其无损地分别洗 入三个250ml的三角瓶中 洗液体积应控制在60ml 70ml左右 使溶液的酸度保持在2 3mol 浓度之间 然后加入 3 滴邻菲罗啉指示剂 用标准的 0 2mol L FeSO4溶液进行 滴定 记录初读数 颜色由橙黄 草绿 深绿 棕红 突变 即为终点 记录终读数 记录 FeSO4用量 六 结果计算 V0 V CFeSO4 1 6 3 2 0 012 1 724 1 08 有机质 有机质 W 式中 V0 空白实验消耗的 FeSO4用量 V 样品测定时消耗的 FeSO4用量 C FeSO4标准溶液的摩尔浓度 W 风干土重 g 0 012 1 毫摩尔碳的重量 g 1 724 1 克的碳相当于有机质 1 724 克 按土壤有机质平均含碳量 58 计 算 100 58 1 724 1 08 校正系数 是由于用这种方法所测得的有机质一般 只能为实际含量的 90 因此要称以 1 08 1 6 K2Cr2O7与 FeSO4 反应的分子比 3 2 K2Cr2O7与 C 反应的摩尔比 七 实验报告要求 1 记录实验结果 2 回答问题 实验中加入Ag2SO4试剂的目的是什么 八 有机质速测法 通常在野外工作时才用速测法 具有快速简便的优点 结果也相对准确 其测定原理 是用重铬酸钾 硫酸溶液氧化土壤 氧化时橙红色的重铬酸根离子 CrO 被还原成绿色 的铬离子 Cr 当土壤有机质含量较低时剩余的重铬酸钾较多 溶液为橙黄色 有机质 9 含量较高时剩余的重铬酸较少 被还原的铬离子就多 溶液为绿色 观察反应后溶液的 颜色 就可以快速的判断出土壤有机质的 含量 土壤速测法也是利用了硫酸与水反应后 自然发热来加温溶液的 这样的氧化还原 反应 才能迅速完成 一 分析方法 1 称土样 0 5 克两份 分别于两个 50ml 的三角瓶中 2 用 5ml 刻度吸管吸取重铬酸钾溶液 2 5ml 两份 分别注入两个三角瓶中摇匀 3 用 5ml 移液管吸取浓 H2SO4两份 分别注入两个三角瓶中 立即摇动 1 分钟后 静止 30 分钟 4 用胶头滴管沿瓶壁吸取上部清液 分别滴入比色板穴中 两穴 三角瓶 五滴 穴 每穴再加入两滴纯水稀释 用玻棒搅匀 用有机质比色卡比色 二 结果计算 速测有机质 比色读数 0 8 校正系数 校正系数是用重铬酸钾 硫酸法测定不同土壤有机质所得含量的平均值 10 实验四实验四 土壤土壤 pH 值的测定值的测定 一 目的意义 土壤 pH 值是土壤的重要基本性质 不仅影响植物的生长 影响土壤养分的有效性 是土壤肥力的影响因素之一 也影响土壤矿物质的转化及微生物活动 土壤 pH 也影响 土壤其它很多项目的分析方法和分析结果 并且是审查其它项目测试结果的一个依据 因此测定土壤 pH 值是非常必要的 有十分重要的理论和实践意义 二 主要内容 用电位法的方法测量土壤样品的 pH 值 三 仪器用品 pHs 25CW 型数字显示离子计 分析天平 烧杯 50ml 量筒 25ml 玻棒 小 勺 洗瓶 滤纸 废液桶 四 电位法 土壤 pH 值测定方法中 电位法测定的精确度较高 pH 值误差在 0 05 左右 五 测定原理 用水溶液提取土壤中水溶性的 H 应用玻璃电极为指示电极 甘汞电极为参比电极 共同插入溶液中 即构成了电池反应 这时两极间形成了一个电位差 由于甘汞电极的 电位是固定的 该电位差的大小取决于溶液中 H 的浓度 H 浓度的负对数值为 pH 值 这个值可以从仪器屏幕上直接读取 六 测定方法 1 用天平称取过 1mm 筛的风干土样 5 克 于 50ml 烧杯中 2 用量筒量取 25ml 蒸馏水于烧杯中 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 pHs 25CW 型数字显示离子计测定 读出数据填写在实验报告中 七 实验报告要求 1 记录实验结果 2 回答问题 所测定的土壤酸度的类型 不同土壤酸度类型之间的关系 11 实验五实验五 植物类群和校园植物观察植物类群和校园植物观察 一 目的意义 通过校园植物观察 识别常见的植物 了解孢子植物和种子植物各大类群的基本特 征及一些代表种类 为植物地理实习和野外调查打下基础 二 主要内容 观察校园的孢子植物 裸子植物和被子植物的代表种 了解其类群的基本特征及对 环境的适应性 三 仪器用品 放大镜 解剖针 刀片 镊子 培养皿 载玻片 滴管 各种植物类群的代表性实 物标本 四 原理方法 1 孢子植物观察 1 藻类藻类 藻类为低等植物 没有真正的根茎叶的器官划分 但具有细胞核和叶 绿素 能进行光合作用 如水绵 2 真菌真菌 真菌植物体只有少数原始种类是单细胞的 大多数种类的营养体都发 展成丝状体 真菌均为异养植物 营寄生或腐生生活 如面包霉 3 苔藓植物苔藓植物 苔藓植物是高等植物中脱离水生进入陆地生活的原始种类 植物 体矮小 通常为叶状或有类似茎叶分化 假根吸收作用微弱 无维管束构造 分为苔 纲和藓纲 4 蕨类植物蕨类植物 叶大型 叶脉有多种类型 取蕨类羽叶观察叶脉和孢子囊群的分 布情况 以及取蕨的原叶体观察 可见到幼小的新植物在母体上长大成形的情况 2 裸子植物观察 1 苏铁科 苏铁科 苏铁科的苏铁又称铁树 为棕榈状常绿乔木 茎不分枝 茎顶丛 生大羽状复叶 2 银杏科银杏科 银杏科的银杏又称白果树或公孙树 为落叶乔木 叶为扇形 顶 端分裂 3 松科松科 松科的马尾松为常绿乔木 叶细长柔软 呈长针形 通常两个针叶 12 组成一束 喜生于酸性土上 3 被子植物观察 被子植物的种子是被果皮所包围 可分为双子叶植物和单子叶植物 1 双子叶植物观察 双子叶植物观察 1 十字花科 取菜心 芥兰或荠菜的植株或标本 观察其总状花序 十字形花冠 四强雄蕊 并观察子房位置