【环境管理】资源环境系列实验Ⅰ

1、随心编辑,值得下载拥有！YOUR COMPANY NAME IS HERELOGO专业I专注I精心I卓越beikezhang【环境管理】资源环境系列实验IPlease en ter your compa nys n ame and contentv实验一 土壤样品的采集、制备和吸湿水的测定一、目的意义土壤样品采集和制备是土壤理化分析的重要环节。采样过程中引起的误差往往比室内 分析引起的误差大得多，因此，必须采集有代表性的土样。样品的采集和制备必须严格认 真地进行，否则尽管以后分析工作很精细，仍不能得出正确的结果。从野外采回来的土壤样品，常常含有砾石、根系等杂物，土粒又相互粘聚在一起，这 就会影

2、响分析结果的准确性，所以在进行分析前，必须经过一定的制备处理。经处理后的土壤含有吸湿水，吸湿水含量随空气相对湿度的变化而变化，土壤不同， 吸湿水含量各异。因此，在一般土壤分析工作中，结果的计算都不以风干土重为基数，而 是以烘干土重为基数。而分析时一般都用风干土，故分析前必须先测定吸湿水含量，以便 把风干土重换算成烘干土重。二、土壤样品的采集土壤样品的采集方法，根据分析目的不同而有差别。如果要研究整个土体的发生发育， 则必须按土壤发生层次采样：如果要进行土壤物理性质的测定，需采原状土样品：如果研 究耕层土壤的理化性质、养分状况，则应选择代表性田块，在耕作层多点采取混合样品， 如有必要，还可在耕作

3、层以下再采一层混合样品。混合样品的采集方法，样点的数目和分布，应视田块的形状、大小、土壤肥力状况、 研究目的和要求的精细程度等而有不同，一般有下列三种采样方法：1 对角线采样法：田块面积较小，接近方形，地势平坦，肥力较均匀的田块可用此法（见图1 1），取样点不少于 5 个。2 棋盘式采样法：面积中等， 形状方整， 地势较平坦， 而肥力不太均匀的大田块宜采用此法 （见图 1 2）， 取样点不少于 10 个。3 蛇形采样法：适用于面积较大，地势不太平坦，肥力不均匀的田块（见图1 3 ）。按此法采样，在田间是曲折前进来分布样点，至于曲折的次数则依田块的长度、样点密度而有变化，一般 在 3 7 次之间

4、。图1 1:对角线采样法图22 :棋盘式采样法图33 :蛇形采样法到达田间以后，先要确定采样方法，如果是采集耕作层土壤，则先在样点倍位把地面 的作物残茬、杂草、石块等除去。如果是新耕翻的土地，就将土壤略加踩实，以免挖坑时 土块散落。用铁铲挖一个小坑，坑的一面修成垂直的切面，再用铁铲垂直向下切取一片土 壤，采样深度应等于耕作层的深度，用采土刀把大片切成宽度一致的长方形土块。各个土坑中取的土样数量要基本一致，合并在一起，装入干净的布袋，携回室内。一般每个混合样品约I需一公斤左右，如果样品取得过多，可分成四保留对角的两份，其余两份弃去，处理，直至对角的两份达到所需数量为止（见图1 4 ）。第一步 第

5、二步 第三步图 1 4 四分法取样步骤图将土样装入布袋或塑料袋中，用铅笔写两张标签，一张放在布袋内，将有字的一面向 里叠好，字迹不得搞模糊。另一张扎在布袋外面。标签上应该填写样品编号（采样地点、 土壤名称、采样深度，采样日期、采样人等） 。在撒播作物田里挖坑时，应选择作物长势较均匀的地方作为采样点，在中耕作物田里 挖坑时，应在株间和行间的几种不同部位进行，在作物生长期间如不允许挖坑损害多量植 株时，则改用土钻（或取土器）取土，但要适当增加取样点数目。应避免在田边、路边、沟边、特殊的地形部位以及堆放肥料的地方采样。当发现土壤 存在差异，如有盐碱斑，或作物生长不正常时，则就分别取样，以便单独进行分

6、析和研究。对果园土壤采样，根据分析目的不同而有差异。如要进行土壤农化性质的分析，可以 选定能代表果园的果树 5 6 株，从距各树干 30 厘米左右的内侧选 2 3 个点，分别取表 土（即主根系区，在 0 20cm 深度）和下层土（在 30 50cm 深处），从 23 个点取出 的表土和下层土样分别进行混合，或分别分析每个点试样。采样时应将复盖在表层未分解 的有机物、杂草等清除后，再开始采样。当果树由于某种原因出现异常症状，而又可能是 土壤为媒介引起的，采集土壤分析样品时，应准确区别健壮树和异常树，分别选56 株，采集根际及其下层土壤样品；各样点土壤不要混合，分别测定。三、土壤样品的制备从田间采

7、回的土样，应及时地摊开、风干，以防霉变。将土样倒在干净的纸上或塑料 布上摊成薄层，将大土块捏碎，除去石块、植物根茎、新生体等杂物。放在室内阴凉通风 处风干，切忌阳光直接曝晒，并防止灰尘、酸碱性气体的侵入。风干后的土壤在磨土板上用木棍碾碎，将细土通过 2 毫米的筛子。留在筛上的土块再 倒在木板上重新碾碎，再过筛，如此反复进行，除小石块外，必须使全部土样都碾碎过筛， 不得随意丢弃。将通过 2 毫米筛孔的土样混合均匀，用四分法取出 1/2 装入广口瓶中，保 存备用。余下的土样进一步碾碎，使全部土壤都通过 1 毫米筛孔。这部分土样可供速效性 养分及交换量， pH 等项目的测定用。 再从通过 1 毫米筛

8、孔的土样中， 用骨匙多点取出样品， 约 30 克左右，放入瓷研钵中进一步研磨，使全部通过 0.25 毫米筛孔的筛子。这部分样品 供分析有机质、全氮等项目用。将磨好的土样分别装入广口瓶或塑料瓶中备用，瓶外贴一 张标签，瓶内也要放一张相同的标签。四、土壤吸湿水的测定：1 、操作步骤取风干过筛的土样（过 1 毫米筛） 5 10 克，放入已知重量的铝盒中，在分析天平上 称重。然后，把盒盖套置在铝盒下面，放进烘箱，在105110 C温度下烘8小时，取出，将铝盒盖好，放入干燥器冷却至室温，称重。然后重新放入烘箱中再烘2 小时冷却后称重，以验证土样是否达到恒重（两次重量之差，不大于 3 毫克）。一般要做 2

9、3 个重复。2、结果计算：土壤吸湿水（ g/kg ）式中W 1 风干土重 + 铝盒重（克）W 2 烘干土重 + 铝盒重（克）W 铝盒重（克）吸湿水测定后，将一定数量的风干土重换算成为烘干土重可按下式计算：五、记录格式和思考题:土壤吸湿水测定记录表土壤名称铝盒重W （克）风干土重+铝盒重W1 （克）烘干土重+铝盒重W2 （克）烘干土重（克）水分重（克）土壤吸湿水（g/kg）1、在田间采样应注意哪些问题？2、怎样才能采集一个有代表性的混合样品?3、为什么要测定吸湿水?实验二（ 1 ） 土壤机械分析比重计速测法一、目的和意义 土壤矿物质颗粒是土壤固相的主要组成部分，其颗粒直径大小，对土壤理化性状及肥

10、 力有较大的影响。通过土壤颗粒分析，测定各粒级所占的百分含量，可以确定土壤质地， 它是土壤学实验中的基本的分析项目之一。土壤质地对土壤形成、土壤理化性质、肥力因素、植物生长及微生物活动都有很大影 响。因此，测定土壤颗粒组成具有重要意义。本实验采用比重计速测法，按卡庆斯基质地分类（简制）确定土壤质地名称。二、方法原理：比重计速测法是将一定数量的土样（ 1 毫米），经过化学与物理处理，使其充分分散 成单粒，然后置于一升容积的水中，让其自由沉降，其沉降速度符合司笃克斯定律（即球 体（土粒）在介质（水）中沉降，其沉降速度与球体（土粒）半径的平方成正比，而与介 质（水）的粘滞系数成反比） 。根据不同温度

11、下土粒沉降时间，可以用甲种比值计测定悬液 的比重。比重计读数直接指示出悬液在比重计所处深度上的悬液中小于某一粒径的土粒的 含量，再据卡庆斯基质地分类表查出质地名称。司笃克斯定律：其中： V 半径为 r 的土粒在介质中沉降的速度，g 重力加速度r 土粒的半径d 1 土粒的密度，平均为 2.65 克/厘米 3d 2 介质（水）的密度介质（水）的粘滞系数三、试剂及仪器：1 . 0.5mol L-1 （Na2C2O4）草酸钠溶液：称取 33.5克草酸钠（化学纯），加蒸馏水溶 液解后稀释至 1 升，摇匀。2 . 0.5 mol L-1 （ NaOH ）氢氧化钠溶液：称取 20克氢氧化钠（化学纯），加蒸馏

12、水溶 液后稀释至 1 升，摇匀。3 . 0.5 mol L-1 （NaPO 3） 6六偏磷酸钠溶液：称取 51克六偏磷酸钠（NaPO 3） 6（化学纯 ），加蒸馏水溶解后稀释至1 升，摇匀。4. 天平（感量 0.01 克）、铝盒、有柄瓷钵、橡皮塞玻棒、大漏斗、定时钟、沉降筒、 搅拌棒、温度计等。5 .甲种比重计（鲍氏比重计） ：刻度范围为 0 60 ，最小刻度单位 1 克 / 升。刻度代表 比重计所处深度上的土壤悬液的平均比重。四、操作步骤：1 .称取通过 1 毫米孔径筛子的风干土 50 克，如为砂土则称取 100 克，精确至 0.01 克，放入有柄瓷钵中。2 .根据土壤 pH 分别选用下列分

13、散剂：石灰性土壤（50克样品）：力口 0.5 mol L-1 （NaPO 3）6六偏磷酸钠60毫升。中性土壤（50克样品）：加入0.5 mol L-1 （Na 2C2O4）草酸钠25毫升。酸性土壤（50克样品）：加0.5 mol L-1 （NaOH ）氢氧化钠40毫升。3 加入分散剂后，用橡皮塞玻棒研磨 15 分钟，（粘土研磨 25 分钟），研磨好以后， 将土浆通过大漏斗用蒸馏水全部洗入 1000 毫升的沉降筒中， 用蒸馏水加至刻度， 然后将沉 降筒放在平稳处， 用搅拌棒上下搅拌 1 分钟 （每分钟上下各 30 次），搅拌停止后立即记时。4 根据悬浮液的温度，查表2 1，小于0.01毫米土粒沉

14、降所需的时间（如 15 C时为 30 分钟），在到达所需时间前 30 钞， 将比重计轻轻放入沉降筒， 到达所需要时间时读出 比重计的读数，取出比重计，用水洗净，放入空白液中读数。5 空白液制备另取一只 1000 毫升量筒，先加 500 毫升蒸镏水，再加入与试验所用相同数量的分散 剂，最后加蒸镏水达 1000 毫升刻度，用搅拌棒上下搅匀。于测定土壤悬液比重之前（或之 后）放入比重计，读取弯液面顶部与比重计杆相交处的读数（在0 点以下为正值， 0 点以上为负值） 。此数值为空白校正读数，包括温度、弯液面和分散剂的校正。五、结果计算1 将风干土重换算成烘干土重烘干土重 =2. 计算小于 0.01 毫

15、米土粒的百分含量v 0.01毫米土粒% =根据V 0.01毫米土粒，查卡庆斯基质地分类表（见表 2 2），确定土壤质地名称。六、记录格式和思考题比重计速测法结果登记表土壤名称吸湿水测定日期风干土重(g)烘干土量(g)样品读数(g/l)空白读数(g/l)v 0.01mm颗粒的百分含量质地名称1 空白校正值包括哪几方面内容？2 酸性土壤为何要用 NaOH作为分散剂，而石灰性土壤要用六偏磷酸钠作为分散齐U?3 颜色能否作为鉴定土壤质地的重要指标？为什么？4 样品通过简易手测法鉴定的质地名称是什么？七、注意事项：1 比重计要轻轻放入沉降筒中，以免上下浮动妨碍读数准确性。比重计玻璃很薄，杆子很细，容易折

16、断，用比重计时要特别小心，尽量避免横向拿取，拿时要一手竖向拿其上端杆子，一手托其下部球泡。2 .水温过高过低均影响结果的准确性，一般在 10 C 37 C范围内测定比较适宜。3如有机质过高要用 H2O2 去除，盐土要先淋洗其中的可溶性盐分，否则不能获得良 好的结果。4 .搅拌时，搅拌棒上下速度要均匀，而且每次要触及沉降筒底部，不能提出水面，防 止把土壤悬浮液溅出，把空气带进悬浮液中产生涡流而影响土粒沉降速度。附：土壤质地简易测定法手测法土壤质地的手测法是根据土壤物理机械特性粘结性和可塑性的表现程度来确定质地 的，主要用于野外质地鉴定。可以分为干试法和湿试法。干试法：将土块完全捏碎到没有结构，取

17、一部分放在手掌中捏时能得到均匀、柔软的 感觉或某种粗糙的感觉。湿试法：将土壤用水浸湿，加水时要逐渐地少量地加入，用手指将湿土调匀，拌水过 多或未充分湿润的土样均不适用，所加水量要恰使土壤和匀后不粘手。当土团具有塑性时， 将土团尽量做成小球，搓成小条，并将土条弯曲成土环，以决定土壤的质地。室外鉴别土壤质地的标准：一、砂土：干时完全无结构，成为疏松的散砂，湿润时不能搓成小球。二、砂壤土：干时捏碎起来很容易，有较粗的砂粒，湿润状态下可搓成短而粗的条。三、壤土：可搓成直径 2 3毫米的细条，弯曲时易断裂。四、粘土：干时很难捏碎，湿时可搓成细条，弯成土环时不断裂，将土条压扁时也不 会有裂缝。表2 1 V

18、 0.01毫米土粒沉降时间表温度C分秒温度C分秒温度C分秒温度C分秒837153022252921936162923243030201035172824243119301134182730252330321912331927262333191332202627223418301431212628213518表2 2 卡庆斯基土壤质地分类表V 0.01毫米土粒 的含量土壤质地V 0.01毫米土粒 的含量土壤质地草原土类及红黄壤名称草原土类及红黄壤名称0 -5松砂土45 60重壤土5 10紧砂土60 75轻粘土10 20砂壤土75 85中粘土20 -30轻壤土85 100重粘土30 -45中壤土实

19、验二（ 2 ） 土壤机械分析吸管法一、目的和意义土壤矿物质颗粒可按其大小和特性的不同，分成若干个粒级，土壤中各粒级所占的百 分含量，叫做土壤机械组成。土壤机械分析，就是用各种方法把土粒按其大小分成若干级 并加以定量，从而求出土壤的机械组成，确定土壤质地类别。它是土壤学实验中基本的分 析项目之一。土壤质地对土壤形成、土壤的理化性质、肥力因素、植物生长及微生物活动都有很大 影响，因而，测定土壤的机械组成具有重要意义。二、方法原理吸管法和比重计法都是以司笃克斯（ G.G. Stokes, 1845 ）定律为基础的，吸管法比较 精确，但步骤较繁琐。先将土壤团聚体彻底分散为大小不同土粒， 粒径大于 0.

20、25 毫米的土粒可以用筛子进行 筛分，对于粒径小于 0.25 毫米的细土粒，则采用静水沉降法加以分级。将小于 0.25 毫米 的土粒，分散在一升容积的水中，让其自由沉降，其沉降速度可以根据司笃克斯定律求得。 根据司笃克斯定律， （球体土粒）在介质（水）中沉降，其沉降速度与球体（土粒）半径的 平方成正比，而与介质（水）的粘滞系数成反比，其关系如下：（1）其中： V 半径为 r 的土粒在介质中沉降的速度（厘米 / 秒）；g 物体自由下落时的重力加速度为 981 （厘米 / 秒 2 ）；r 土粒的半径（厘米）d1 土粒的比重，平均为 2.65 （克/厘米 3）d 2 介质（水）的密度（克 / 厘米

21、.秒）。（1）也可写成如下形式：（2）由于（2）式中都是常数，令其为 心则（2）式可简化为：或（ 3 ）L 颗粒的沉降距离；T 颗粒经沉降距离 L 所需的时间（秒） 。按（ 3）式可见，当沉降距离 L 一定时，颗粒半径 r 大小不同所需沉降时间性不同，因 此按照公式计算可按不同沉降时间取样即可分别求出土样中各级土粒含量%。（ 1）式的推导：司笃克斯首先指出，当一小球在广大粘滞液中作匀速缓慢运动时，小球所受的粘滞阻力为6 nr nv,其数学代表式为：F=6 冗 r nv（4）F 球体在介质中作匀速沉降时所受到的阻力；V 球体在介质中作匀速沉降时的速度；R 球体半径；n 介质粘滞系数；n 圆周率。

22、球体在介质中作沉降运动，当作用于球体的三种力（重力、浮力、粘滞阻力）达到平衡时（如图 2-1 ）小球以匀速 V 下降。此时：重力 P 粘滞阻力 F 浮力 FA由于温度对介质（水）的粘滞系数有影响，故温度对土壤颗粒在水中的沉降速度亦有影响。由上式可求出在不同温度下，不同直径的土粒在水中沉降一定距离所需的时间。三、试剂和仪器试剂1、0.5mol L-1 （NaOH ）氢氧化钠溶液：称取 20克氢氧化钠（化学纯），加蒸馏水溶解后，定容至 1000 毫升，摇匀。2 . 0.5 mol L-1 （NaPO 3） 6六偏磷酸钠溶液：称取 51克六偏磷酸钠（NaPO 3） 6（化学纯 ），加蒸馏水溶解后，定

23、容至1000 毫升，摇匀。3 . 0.5 mol L-1 （ Na 2C2O4）草酸钠溶液：称取 33.5克草酸钠（化学纯），加蒸馏水溶液解后，定容至 1000 毫升，摇匀。4 . 0.2 mol L-1盐酸溶液：取浓盐酸（化学纯）250毫升，用蒸馏水稀释至 15000毫升，摇匀。5. 10% 盐酸溶液：取 10 毫升浓盐酸（化学纯） ，加 90 毫升蒸馏水混合而成。6. 6%过氧化氢溶液：取 20 毫升 30% 过氧化氢（化学纯） ，再加 80 毫升蒸馏水混合 而成。710%氢氧化铵溶液：取20毫升1 : 1氢氧化铵溶液，再加80毫升蒸馏水混合均匀。810% 醋酸溶液：取 10毫升冰醋酸（化

24、学纯），再加 90 毫升蒸馏水混合均匀。910% 硝酸溶液：取 10毫升浓硝酸（化学纯），再加 90 毫升蒸馏水混合均匀。10 4% 草酸铵溶液：称取4 克草酸铵（化学纯），溶于100 毫升蒸馏水中。11 5% 硝酸银溶液：称取5 克硝酸银（化学纯），溶于100 毫升蒸馏水中。12 .异戊醇（CH3）2CHCH 2CH2OH ）（化学纯）仪器）1 、吸管及吸管架， 2 、土壤筛一套（孔径为 10 、3、2、1 毫米）， 3 、扭力天平， 4、分6、搅拌棒， 7 、其他：三角瓶析天平（感量（ 1/10000 ）， 5、沉降筒：即 1000 毫升量筒，500 毫升）、高型烧杯（ 250 毫升）、小

25、烧杯（ 50 毫升）、普通烧杯、计时钟、玻璃棒、角 匙、淀帚、铝盒、洗瓶、大漏斗、洗筛（直径 7 厘米，孔径 0.25 毫米）、小量筒、电热板、 水浴锅等。四、操作步骤1 、样品处理（一）称样：称取通过 1 毫米筛孔的风干土（已全部除去粗有机残体） 10 克（精确到0.01 克）测定吸湿水，求出烘干土重，作为计算各级土粒百分数的基数。另称土样三份，每份 10 克*，其中一份测定盐酸洗失量（指需要去除有机质碳酸盐的土样） ，另 2 份作制备 机械分析的悬液用。（二）大于 1 毫米的石砾处理：将大于 1 毫米的石砾放入蒸发皿中加水煮沸，搅拌， 然后弃去上部的浑浊液，再加水煮沸，搅拌，弃去上部的浑浊

26、液，直至上部全为清液为止。 将石砾烘干称重，然后分别通过 10 毫米、 3 毫米筛孔的筛子，分级称重，计算各级石砾百 分数。注 *：测定机械组成时，粘土制备悬液用1015 克，砂土到砂攘土需 2530 克，这样才能符合达到 2.53% 的分散液密度。土壤机构组成愈轻，取样量应当愈大。 （引自卡庆斯 基著土壤机械组成、微团聚体组成及其研究方法。 ）（三）去除有机质，对于有机质含量高的土样，必须用过氧化氢去除有机质。将上述 三份土样分别倒入 250 毫升高型烧杯中，先加少量蒸馏水使样品湿润，然后用6%H 2O2 处理，其用量视有机质多少而定，经常用玻璃棒搅拌，使有机质和过氧化氢充分接触，以利 氧化。如果有机质多，反应强烈，会产生大量气泡，造成样品溢出而损失，需立即滴加异 戊醇消泡，以避免样品损失。如有机质过多，须用过氧化氢反复处理，直至有机质完全氧 化为止，过量 H2O2 通过加热排除。（四）去除碳酸盐：土样中含有碳酸盐时， 必须加盐酸脱钙。分次滴加0.2mol -1HCL, 于盛有样品的高型烧杯中，直至样品中所有的碳酸盐全部分解。为避免烧杯中盐酸浓度降低以致延长脱钙时间，可以将上部清液倾去或吸除，然后