土壤学实验.doc

1.1 土壤样品的采集与处理.71.1.1 土壤样品的采集 .71.1.2 土壤样品的处理 .81.2 土壤水分的测定 .101.2.1 土壤吸湿水的测定 .101.2.2 土壤田间持水量的测定 .101.3 土壤容重和孔度的测定.121.3.1 土壤容重的测定.121.3.2 土壤孔度的测定.121.4 土壤有机质的测定 .14附录 A 土壤农化分析基本知识.119附录B 土筛号与筛孔直径对照表.127附录C 电导仪温度校正系数.128附录D 折射率的温度校正及换算为可溶性固形物含量.130实验一 土壤样品制作1.1 土壤样品的采集与处理土壤是农业生产的基础，土壤的理化性质直接影响农产品的数量和质量。对土壤样品进行分析，首先须对土壤样品进行采集。由于土壤特别是农业土壤本身的差异很大，采样误差要比分析误差大得多，直接影响着分析结果和结论是否正确的一个先决条件。因此必须重视采集的土样具有代表性。另外，要根据分析目的不同而采用不同的采样和处理方法。1.1.1 土壤样品的采集1.1.1.1 土样的采集时间和工具（1）采样时间土壤中有效养分的含量因季节的不同而有很大的差异。分析土壤养分供应的情况时，一般都在晚秋（收获后）或早春（播种前）采样。采样时要特别注意时间因素，同一时间内采取的土样分析结果才能相互比较。（2）采样工具常用的采样工具有铁锨、管形土钻和螺旋土钻，见图1-1，图1-2。测定土壤微量元素的土样须用硬质塑料铲、竹片或木片等采集。1.1.1.2 土壤样品采集的方法（1）采样方法采样的方法因分析目的不同而不同。图 1-1 采样工具普通土钻、管型土钻、小土铲图 1-2 土铲取土 土壤剖面样品：研究土壤基本理化性质，自然土壤必须按土壤发生层次（如A 层、B 层、C 层）自下而上采样。耕作土壤每20 cm 自下而上取样，一般每层采样1 kg，分别装入袋中并做好标记。 土壤物理性质样品：如果是进行土壤物理性质的测定，必须采集原状土壤样品。在取样过程中，须保持土块不受挤压，样品不变形，并要剥去土块外面直接与土铲接触而变形部分。 土壤盐分动态样品：研究盐分在土壤剖面中的分布和变动时，不必按发生层次采样，可从地表起每10 cm 或20 cm 自下而上采集一个样品。耕作层要密集，每5 cm 或10 cm 取样。 耕作层土壤混合样品：为了评定土壤耕层肥力或研究植物生长期内土壤耕层中养分供求情况，采用只取耕作层20 cm 深度的土样，对作物根系较深的或熟土层较厚的土壤，可适当增加采样深度。（2）采样点选择采样点的选择一般可根据土壤、作物、地形、灌溉条件等划分采样单位。在同一采样单位里地形、土壤、生产条件应基本相同。土壤的混合样品是由多点混合而成。一般采样区的面积小于0.67 hm2 时，可取5 个点的土壤混合；面积为0.672.67 hm2 时，可取515 个点的土壤混合；面积大于2.67 hm2 时，可取1520 个点的土壤混合。在丘陵山区，一般0.330.67hm2 可采一个混合样品。在平原地区，一般23.33 hm2 可采一个混合样品。采样点的分布方式主要有：对角线取样法(图1-3)：适用于面积不大，地势平坦，肥力均匀的地块。棋盘式取样法(图1-4)：适用于中等面积，地势平坦、地形完整，但地力不均匀的地块。之字形取样法(图1-5)：适用于面积较大，地势不平坦地形多变的地块。（3）样品野外处理与记载如果采来的土壤样品数量太多，可用四分法将多余的土壤弃去，一般保留1 kg 左右的土壤即可。四分法的方法是：将采集的土壤样品弄碎混合并铺成四方形，然后划对角线分成四等份，取其对角的两份，其余两份弃去。如果所得的样品仍然很多，可再用四分法处理，直到所需数量为止。取土样 1 kg 装袋，袋内外各放一标签，上面用铅笔写明编号、采集地点、地形、土壤名称、时间、深度、作物、采集人等，采完后将坑或钻眼填平。图 1-3：对角线取样法 图1-4：棋盘式取样法 图1-5：之字形取样法1.1.2 土壤样品的室内处理土壤样品的室内处理包括风干、去杂、磨细、过筛、混匀、装瓶保存和登记等操作过程。（1）样品制备要求 剔除土壤以外的侵入体(如植物残茬、昆虫、石块等)和新生体(如铁锰结核和石灰结核等)，以除去非土壤的组成部分； 适当磨细，充分混匀，使分析时所称取的少量样品具有较高的代表性，以减少称样误差； 全量分析项目，样品需要磨细，以使分解样品的反应能够完全和彻底； 使样品可以长期保存，不致因微生物活动而霉坏。（2）主要仪器土壤筛、土钻、牛皮纸、木块、广口瓶、米尺、铁锨、土壤袋、标签、铅笔。（3）风干和去杂从田间采回的土样，除特殊要求鲜样外，一般要及时风干。其方法是将土壤样品放在阴凉干燥通风、又无特殊的气体(如氯气、氨气、二氧化硫等)、无灰尘污染的室内，把样品弄碎后平铺在干净的牛皮纸上，摊成薄薄的一层，并且经常翻动，加速干燥。切忌阳光直接曝晒或烘烤。在土样稍干后，要将大土块捏碎(尤其是粘性土壤)，以免结成硬块后难以磨细。样品风干后，应拣出枯枝落叶、植物根、残茬、虫体以及土壤中的铁锰结核、石灰结核或石子等，若石子过多，将其拣出并称重，记下所占的百分数。（4）磨细、过筛和保存进行物理分析时，取风干土样100200 g，放在牛皮纸上，用木块碾碎，放在有盖底的18 号筛(孔径1 mm)中，使之通过1 mm 的筛子，留在筛上的土块再倒在牛皮纸上重新碾磨。如此反复多次，直到全部通过为止。不得抛弃或遗漏，但石砾切勿压碎。筛子上的石砾应拣出称重并保存，以备石砾称重计算之用。同时将过筛的土样称重，以计算石砾重量百分数，然后将过筛后的土壤样品充分混合均匀后盛于广口瓶中，作为土壤颗粒分析以及其它物理性质测定之用。化学分析时，取风干好的土样如以上方法将其研碎，并使其全部通过18 号筛(孔径1mm)。所得的土壤样品，可用以测定速效性养分、pH 值、盐分（电导率）；八大离子（阳：K+, Na+, Ca2+,Mg2+； 阴：CO32-, HCO3-, Cl-, SO42-）等。测定全磷、全氮和有机质含量时，可将通过18 号筛的土壤样品，进一步用研钵研磨，使其全部通过60 号筛(孔径0.25 mm)。测定全钾时，应将全部通过100 号筛(孔径0.149 mm)的土壤样品，作为其分析用。研磨过筛后的土壤样品混匀后，装入广口瓶中。样品装入广口瓶后，应贴上标签，并注明其样号、土类名称、采样地点、采样深度、采样日期、筛孔径、采集人等。一般样品在广口瓶内可保存半年至一年。瓶内的样品应保存在样品架上，尽量避免日光、高温、潮湿或酸碱气体等的影响，否则影响分析结果的准确性。（5）注意事项 不能到路边或沟边取土； 不能到阳光下晒土或烘箱烘干； 不能用铁锤或石块砸碎土壤团块。实验二 土壤物理性质分析2.1 土壤水分的测定土壤水分是土壤肥力和土壤物理性质的重要组成部分，不仅是土壤、植物与其环境间进行各种物质交换的媒介，而且是植物吸收水分的主要来源，对植物的产量和品质有重要作用。对农业的影响。因此，土壤水分的测定是土壤农化分析的重要基础内容，对植物的生长、节水灌溉等至关重要有着非常重要的作用。土壤水分常用田间持水量为基础。田间持水量是土壤排除重力水后，本身所保持的毛管悬着水的最大数量。它是研究土、水、植物的关系，研究土壤水分状况，土壤改良、合理灌溉不可缺少的水分常数。2.2.1 田间持水量的测定（铁框法）田间持水量是指排除重力水外，土壤中所有的毛管空隙都充满水时的土壤含水量。（1）测定原理土壤田间持水量是指当水饱和的土体中的重力水完全排除后，毛细管所保持的水量。土壤田间持水量是植物生长的水分上限，是确定灌溉定额和排水量的依据。在田间围框灌水使土壤饱和，待排除重力水后，在无蒸发的条件下，测定土壤水分达到平衡时的含水量，即为土壤田间持水量。（2）主要仪器铁锨、锤子、铁框(5050 cm2 和2525 cm2 各1 个)、草席、塑料布、水桶、土钻、铝盒、天平(0.01 g)、厘米尺。（3）测定步骤在田间选择具有代表性的地块，面积不少于0.5 m2，仔细平整地面。将铁框击入平整好的地块约67 cm 深，其中大框(5050 cm2)在外，小框(2525 cm2)在内，大小框之间为保护区，其之间距离要均匀一致。小框内为测定区。在上述地块旁挖一剖面，测定各层容重及其自然含水量。从而计算出总孔隙度及自然含水量所占容积%，然后根据总孔隙度与现有自然含水量所占容积%之差，求出实验土层(一般为1 m 左右)全部孔隙都充满水时应灌水的数量，为保证土壤充分渗透，实际灌水量将为计算需水量的1.5 倍。按下式计算测试区和保护区的灌水量：灌水量(m3)=H(a-w)dsh式中：a土壤饱和含水量，%；w土壤自然含水量，%；d土壤容重，gcm-3；s测试区面积，m2；h土层需灌水深度，m；H使土壤达饱和含水量的保证系数。H 值大小与土壤质地、地下水位深度有关，通常为1.53，一般粘性土或地下水位浅的土壤选用1.5，反之，选用2 或3。灌水前在测试区和保护区各插厘米尺一根，灌水时，为防止土壤冲刷，应在灌水处铺上草或席子。灌水时先往保护区灌水，灌到一定程度后，立即向测定区灌水，使内外均保持5cm 厚的水层，一直到灌完为止。灌水完毕，土表要用草或席子以及塑料布盖严，以防蒸发和雨淋。取样时间，一般为砂土类、壤土类在灌水后24 h 取样，粘土类必须在48 h 或更长时间以后方可采样测定。采样于测定区按正方形对角线打钻，每次打3 个钻孔，从上至下按土壤发生层分别采土1520 g(精确到0.01 g)，放入铝盒，测其含水量。以后每天测定一次，直到前后两天的含水量无显著差异，水分运动基本平衡为止。（4）结果计算重量田间持水量%= (湿土重-烘干土重)烘干土重100容积田间持水量=重量田间持水量容积（5）注意事项因地下水位的高低可影响所测得的田间持水量的数值，因此在报所测田间持水量的结果时必须注明地下水的深度。2.2 土壤容重和孔度的测定(环刀法)2.2.1 土壤容重的测定土壤容重是指单位容积（包括粒间空隙）的土壤干重，不仅用于鉴定土壤颗粒间排列的紧实度，而且也是计算土壤孔度和空气含量的必要数据。测定土壤容重的方法很多，如环刀法、蜡封法、水银排出法等。常用的是环刀法，本法操作简便，结果比较准确，能反映田间实际情况。（1）测定原理本法系利用一定体积的环刀切割未搅的自然状态的土样，使土样充满其中，称量后计算单位体积的烘干土重。（2）仪器设备环刀(容积为100 cm3)、环刀托、削土刀、小铁铲、铝盒、干燥器、烘箱、天平(感量0.1g 和0.01 g)等。（3）操作步骤先在田间选择挖掘土壤剖面的位置，然后挖掘土壤剖面，按剖面层次，分层采样，每层重复3 次。如只测定耕作层土壤容重，则不必挖土壤剖面。将环刀托放在已知重量的环刀上，将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满样品为止。环刀压入时要平稳，用力一致。用削土刀切开环刀周围的土壤，取出已装满土的环刀，细心削去环刀两端多余的土，并擦净环刀外面的土。环刀两端立即加盖，以免水分蒸发。随即称重(精确到0.01 g)并记录。同时在同层采样处，用铝盒采样，测定土壤自然含水量。或者直接从环刀筒中取出样品，测定土壤含水量。（4）结果计算按下式计算土壤容重。d=g100/V(100+W)式中：d土壤容重，gcm-3；g环刀内湿土重，g；V环刀容积，cm3；W样品含水量，%。此法允许平行绝对误差0.03 gcm-3，取算术平均值。1.3.2 土壤孔度的测定土壤孔度与土壤结构、土壤质地及土壤有机质含量有关。它们对土壤的水、肥、气、热状况和农业生产有显著影响。1.3.2.1 总孔度的计算土壤总孔度一般不直接测定，常由测定土壤比重和容重之后，通过计算间接求得。土壤总孔度%=（1-容重/密度）100土壤密度一般为2.65 gcm-3。总孔度的范围，沙土 3045%，壤土 4050%， 粘土 4560%。也可在没有比重或不用比重值的情况下，直接用容重(d)通过经验公式计算出土壤总孔度(Pt%)。Pt%=93.947-32.995d在工作中为了方便起见，可按上式计算出常用容重范围的土壤孔度，查对下表即可。表 1-1 土壤总孔度查对表0.00 0.01 0.02 0.03 0.01 0.05 0.06 0.07 0.08 0.090.7 70.85 70.52 70.19 69.86 69.53 69.20 68.87 68.54 68.21 67.880.8 67.55 67.22 66.89 66.56 66.23 65.90 65.57 65.24 64.91 64.580.9 64.25 63.92 63.59 63.26 62.93 62.60 62.27 61.94 61.61 61.281.0 60.95 60.62 60.29 59.96 59.63 59.30 58.97 58.64 58.31 57.881.1 57.65 57.32 56.99 56.66 56.33 56.00 55.67 55.34 55.01 54.681.2 54.35 54.02 53.69 53.36 53.03 52.70 52.37 52.04 51.71 51.381.3 51.05 50.72 50.39 50.06 49.73 49.40 49.07 48.74 48.41 48.081.4 47.75 47.42 47.09 46.76 46.43 46.10 45.77 45.44 45.11 44.791.5 44.46 44.13 43.80 43.47 43.14 42.81 42.48 42.12 41.82 41.491