[农学]土壤学实验指导书new

1、.土壤学实验指导辽宁工程技术大学资源与环境工程学院实验一 主要造岩矿物的观察与认识一、目的与意义矿物是存在于地壳中在地质作用所形成具有一定物理性质、化学成分和内部构造的天然化合物或单质。矿物在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。岩石由一种或多种矿物组成的集合体，是构成地貌和形成土壤的物质基础。岩石的矿物组成、形态、结构和化学成分影响着成土过程的速度、性质和方向。因此，认识主要岩石和造岩矿物，掌握岩石和矿物形态与物理性质，对学习土壤学具有重要的意义。二、主要造岩矿物的认识 (一)形态 矿物形态除表面为一定几何外形的单独体外，还常常聚集成各种形状的集合体，常见的有下列形态。柱

2、 状由许多细长晶体，组成平行排列者，如角闪石。板 状形状似板，如透明石膏、斜长石。片 状可以剥离成极薄的片体，如云母。粒 状大小略等及具有一定规律的晶粒集合在一起，如橄揽石、黄铁矿。块 状结晶或不结晶的矿物，成不定形的块体，如结晶的块状石英，非结晶的蛋白石。土 状细小均匀的粉末状集合体，如高岭石。纤维状晶体细小，纤细平行排列，如石棉。鲕 状似鱼卵状的园形小颗粒集合体，如赤铁矿。豆 状集合体成园形或椭圆形大小似豆者。如赤铁矿。(二)颜色 矿物首先引人注意的是它的颜色，矿物的颜色是其重要的特征之一。一般地说，颜色是光的反射现象。如孔雀石为绿色，是因孔雀石吸收绿色以外的色光而独将绿色反射所致。矿物的

3、颜色，根据其发生的物质基础不同，可以有自色、他色和假色。自色 矿物本身所含的化学成分中，具有的色素表现出来的颜色，如石英的白色。他色 矿物因为含有外来的带色素的杂质而产生的颜色，如无色透明的石英（水晶）因锰的混入而被染成紫色，即是他色。假色 矿物内部裂缝、解理面及表面由于氧化膜的干涉效应而产生的颜色。(三)条痕 矿物粉末的颜色。将矿物在无釉瓷板上擦划，(必须注意矿物硬度小于瓷扳)所留在瓷板上的颜色即为条痕。条痕对有色矿物有鉴定意义。(四)光泽矿物表面对入射光线的反射能力称光泽。按其表现可分为：金属光泽 如黄铁矿半金屑光泽 如赤铁矿非金屑光泽 玻璃光泽：如石英晶面油脂光泽：如石英断口面丝绢光泽：

4、如石棉珍珠光泽：如白云母土状光泽：如高岭石(五)硬度 矿物抵抗磨擦或刻划的能力。决定硬度时，常常用二个矿物相对刻划的方法即得出其相对硬度。表示硬度的大小，以摩氏硬度计的十种矿物作标准，从滑石到金刚石依次定为十个等级，其排列次序是：代表矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石硬度等级12345678910在野外可用指甲（硬度2-2.5）、回形针（3）、玻璃（5）、小刀（5-5.5）、钢锉（6-7）代替标准硬度计。 (六)解理矿物受击后沿一定方向裂开成光滑平面的性质称为解理，矿物破裂时呈现有规则的平面称为解理面，按其裂开的难易、解理面之厚薄、大小及平整光滑程度，一般可有下列等级。 极完

5、全解理 解理面极平滑，可以裂开成薄片状，如云母。完全解理 解理面平滑不易发生断口，往往可沿解理面裂开成小块，其外形仍与原来的晶形相似，如方解石的菱面体小块。 中等解理 在矿物碎块上，既可看到解理面，又可看到断口。如长石、角闪石。不完全解理 在矿物的碎块上，很难看到明显的解理面，大部分为断口，如灰磷石。无解理 矿物碎块中除晶面外，找不到其他光滑的面，如石英。必须指出，在同一矿物上可以有不同方向和不同程度的几向解理出现。例如云母具有一向极完全解理；长石、辉石具有二向完全解理；方解石具有三向完全解理等。(七)断口矿物受击后，产生不规则的破裂面，称为断口。在解理不发达以及非结晶矿物受击后，容易发生断口

6、。其形状有：贝壳状(如石英的断口)、参差状(如自然铜)、平坦状(如磁铁矿)等。 同一矿物，解理与断口的性质表现出互为消长的关系，如极完全解理的云母，则不易见到断口。(八)盐酸反应含有碳酸盐的矿物，加盐酸会放出气泡，其反应式： CaCO3+2HClCaCl2+C02+H2O 根据与10的盐酸发生反应时放出气泡的多少，可分四级: 低 徐徐的放出细小气泡 中 明显起泡 高 强烈起泡。 极高 剧烈起泡，呈沸腾状 (九)根据表1所列项目，认识各种矿物 :45表1 各 种 矿 物 的 性 质 和 风 化 特 点 特征名称形 状颜 色条痕光 泽硬 度解 理断 口10%HCl反应其 他风化特点与分解产物石 英

7、六方柱、椎或块状无、白玻璃油脂7无贝壳状晶面上有条纹不易风化、难分解，是土壤中砂粒的主要来源正长石板状、柱状肉红为主玻 璃6二向完全风化后产生粘粒、二氧化硅和盐基物质，正长石含钾较多，是土壤中钾素来源之一。斜长石板状灰白为主6-6.5解理面上可见双晶条纹白云母片状、板状无白玻 璃珍 珠2-3一向极完全有弹性白云母抗风化分解能力较黑云母强，风化后均能形成粘粒。并释放大量钾素，是土壤中钾素和粘粒来源之一。黑云母黑 褐浅 绿角闪石长柱状暗绿、灰黑玻 璃5.5-6二向完全参差状容易风化分解产生含水氧化铁，含水氧化硅及粘粒。并释放大量钙、镁等元素。辉 石短柱状深绿、褐黑5-6橄榄石粒状橄榄绿玻 璃油 脂

8、6.5-7不完全贝壳状易风化形成褐铁矿，二氧化硅以及蛇纹石等次生矿物。方解石菱面体或块体白、灰黄等玻 璃3三向完全强易受碳酸作用溶解移动，但白云石稍比方解石稳定，风化后释放出钙、镁元素，是土壤中碳酸盐和钙、镁的重要来源。白云石3.5-4弱磷灰石六方柱或块状绿、黑、黄灰、褐玻 璃油 脂5不完全参差状贝壳状风化后是土壤中磷素营养的主要来源。石 膏板状、针状、柱状无、白玻璃、珍珠、绢丝2完全溶解后为土壤中硫的主要来源赤铁矿块状、鲕状、豆状暗红至铁 黑樱 红半金属、土 状5.5-6无易氧化，分布很广，特别在热带土壤中最为常见。褐铁矿块状、土状、结核状黑、褐、黄棕 黄土 状4-5其分布与赤铁矿同。磁铁矿

9、八面体、粒状、块状铁 黑黑金 属5.5-6无磁 性难风化，但也可氧化成赤铁矿和褐铁矿。黄铁矿立方体、块状铜 黄绿 黑金 属6-6.5无晶面有条纹分解形成硫酸盐，为土壤中硫的主要来源。高岭石土块状白、灰、浅黄白、黄土状无有油腻感由长石、云母风化形成的次生矿物，颗粒细小是土壤粘粒矿物之一。三、主要成土岩石的观察组成地壳的岩石，按其成因不同分为三大类，即：由岩浆冷凝而成者称岩浆岩；由各种沉积物经硬结成岩而成者称沉积岩；由原生岩经高温、高压以及化学性质活泼的物质作用后发生了变质的岩石称变质岩。三者由于成因不同，以致在各自的组成、结构和构造中都有较大的差异。肉眼鉴定岩石的方法，主要对岩石的颜色、矿物组成

10、、结构、构造等方面进行观察后，才能区别出所属岩类和定出岩石名称。 (一)颜色 岩石的颜色决定于矿物的颜色，观察岩石的颜色，有助于了解岩石的矿物组成。如岩石深灰及黑色是含有深色矿物所致。 (二)矿物组成 岩浆岩的主要矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄揽石。沉积岩主要矿物除石英、长石等外，还含有方解石、白云石、粘土矿物、有机质等。变质岩的矿物组成除石英、长石、云母、角闪石、辉石外，常含变质矿物如石榴石、滑石、蛇纹石、绿泥石、绢云母等。 (三)结构1.岩浆岩结构 指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及相互组合的关系。其主要结构有：全晶等粒、隐晶质、斑状、玻璃质(非结晶质)。 全晶等粒结构

11、岩石中矿物晶粒在肉眼或放大镜下可见，且晶粒大小一致。如花岗岩。隐晶质结构 岩石中矿物全为结晶质，但晶粒很小，肉眼或放大镜看不出晶粒。斑状结构 岩石中矿物颗粒大小不等，有粗大的晶粒和细小的晶粒或隐晶质甚至玻璃质(非晶质)者称斑状结构。大晶粒为斑晶，其余的称石基。如花岗斑岩。2.沉积岩结构 指岩石的颗粒大小、形状及结晶程度所形成的特征叫结构。一般沉积岩结构有：碎屑结构(砾、砂、粉砂)、泥质结构、化学结构、生物结构等。 碎屑结构 碎屑物经胶结而成。胶结物的成份有钙质、铁质、硅质、泥质等。按碎屑大小来划分有：砾状结构 大于2mm以上的碎屑被胶结而成的岩石，如砾岩。砂粒结构碎屑颗粒直径为20.1mm者如

12、砂岩。粉砂结构碎屑颗粒直径为0.10.01mm者如粉砂岩。 泥质结构 颗粒很细小，由直径小于0.01mm的泥质组成，彼此紧密结合，成致密状，如页岩、泥岩。化学结构 由化学原因形成，有晶粒状、隐晶状、胶体状(如鲕状、豆状)。为化学岩所特有如粒状石灰岩。生物结构 由生物遗体或生物碎片组成如生物灰岩。3.变质岩结构 变质岩多半具有结晶质，其结构含义与岩浆岩相似，有等粒状、致密状或斑状等。在结构命名上，为了区别起见，特加上“变晶”二字，如等粒变晶、斑状变晶、隐晶变晶。(四)构造 1.岩浆岩构造 指矿物颗粒之间排列方式及填充方式所表现出的整体外貌。一般有块状、流纹状、气孔状、杏仁状等构造。 块状构造 岩

13、石中矿物的排列完全没有秩序。为侵入岩的特点，如花岗岩、闪长岩、辉长岩均为块状。 流纹状构造岩石中可以看到岩浆冷凝时遗流下来的纹路，为喷出岩的特征，如流纹岩。 气孔状构造岩石中具有大小不一的气孔，为喷出岩特征，如气孔构造的玄武岩。 杏仁状构造 喷出岩中的气孔内，为次生矿物所填充，其形状如杏仁，常见的填充物如蛋白石、方解石等 2.沉积岩构造 指岩石中各物质成份之间的分布状态与排列关系，所表现出来的外貌。沉积岩的最大特征是具层理构造，即岩石表现出成层的性质。层理的面上常常保留有波浪、雨痕、泥裂、化石等地质现象，把它称为层面构造。 3.变质岩构造 变质岩的构造受温度、压力两个变质因素影响较大，主要构造

14、是片理构造，它是由片状或柱状矿物有一定方向排列而成，由于变质程度的深浅，矿物结晶颗粒大小及排列的情况不同，主要有下列几种构造： 板状构造 变质较浅，变晶不全，劈开成簿板，片理较厚，如板岩。 千枚状构造 能劈开成簿板，片理面光泽很强，变晶不大，在断面上可以看出是由许多极簿的层所构成，故称千枚，如千枚岩。 片状构造 能劈开成簿片，片理面光泽强烈，矿物晶粒粗大，为显晶变晶。 片麻状构造 片状、柱状、粒状矿物呈平行排列，显现深浅相间的条带状，如片麻岩。 块状构造或层状构造 矿物重结晶后成粒状或隐晶质，一船情况在肉眼下很难看出它的片理构造，而成块状或保持原来层状构造。如大理岩、石英岩。 (五)根据表2所

15、列项目，认识各种岩石表2 主 要 成 土 岩 石岩类项岩 目石名 称矿 物 组 成颜 色结 构 构 造风化特点和分解产物岩浆岩花岗岩钾长岩、石英为主，少量斜长石、云母、角闪石灰白、肉红全晶等粒结构、块状构造抗化学风化能力强，易物理风化，风化后石英成砂粒，长石变成粘粒，且钾素来源丰富，形成砂粘适中的母质。闪长岩斜长石、角闪石为主，其次为黑云母、辉石灰、灰绿全晶等粒结构、块状构造易风化，形成的土壤母质粘粒含量高。辉长岩斜长石、辉石为主，其次为角闪石、橄榄石灰、黑全晶等粒结构、块状构造易风化，生成富含粘粒、养料丰富的土壤母质。玄武岩与辉长岩相同黑绿、灰黑隐晶质、斑状结构，常有气孔状，杏仁状或块状构造

16、。与辉长岩相似。沉积岩砾 岩由各种不同成分的砾石被胶结而成。决定于砾石和胶结物砾状结构（由粒径>2mm砾石被胶结而成）层状构造。风华成砾质或砂质的母质，土壤养分贫乏砂 岩主要由石英、长石砂粒被胶结而成红、黄、灰砂粒结构（颗粒直径0.1-2mm）层状构造风化难易视胶结物而定，石英砂岩养分含量较少，长石砂岩养分含量较多。页 岩粘土矿物为主黄、紫、黑、灰泥质结构（颗粒粒径<0.01mm），页理构造。易破碎，风化产物为粘粒，养分含量较多。石灰岩方解石为主白、灰、黑、黄隐晶状、鲕状结构，层状构造，有碳酸盐反应易受碳酸水溶解，风化产物质地粘重，富含钙质。变质岩板 岩泥页岩浅变质而来灰、黑、红结

17、构致密板状构造（能劈开成薄板）比页岩坚硬而较难风化，风化后形成的母质和土壤与页岩相似。千枚岩含云母等泥质岩变质而来浅红、灰、灰绿隐晶结构，千枚状构造、断面上常有极薄层片体，表面具有绢丝光泽。易风化，风化产物粘粒较多，并含钾素较多。片麻岩多由花岗岩变质而来灰、浅红粒状变晶结构，片麻状构造（黑白相间，呈条带状）与花岗岩相似。石英岩由硅质砂岩变质而来，矿物成分主要为石英白、灰粒状、致密状结构，块状构造质坚硬、极难化学风化，物理破碎后成砾质母质。大理岩方解石、白云石为主，多由石灰岩变质而来。白、灰、绿、红、黑、浅黄等粒变晶结构，块状构造，与10%HCl反应剧烈与石灰岩相似实验二 土壤样品的采集与处理一

18、、目的意义土壤样品的采集与处理，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性、可靠性。土壤是一个不均一体，受自然因素（包括地形高度、坡度、母质等）和人为因素（耕作、施肥等）影响，土壤养分分布不均匀。正确的采样方法是保证少量分析样品正确反映一定范围内土壤的真实情况的前提条件。土壤样品的采集要求选择有代表性的地点和代表性的土壤，避免一切主观因素的干扰，根据采样目的及分析项目确定采样方法。土壤形成与土体发生研究，按土壤发生层次采样；土壤物理性质研究，需采原状土样品：农业土壤的理化性质、养分状况研究，则应选择代表性田块，在耕作层多点采取混合样品。采集到的土样，应当场记好标签，带回室内后要逐

19、袋进行登记，立即进行风干处理。处理样品的目的是：（1）使分析样品可较长期地保存，以防止微生物作用引起土壤生化性状发生变化；（2）挑去非去部分，使分析结果能代表土壤本身组成；（3）将样品适当磨细和充分混匀，使分析时所取的称样具有较高的代表性，减少称样的误差；（4）将样品磨细，增大土粒的表面积。使制备待试溶液时分解样品反应能够完全和匀致。二、仪器设备（1）土样采集使用工具铁锹、小铁铲、小钢卷尺、剖面刀、样品袋(布袋、纸袋或塑料袋)、标签、铅笔。（2）土样制备使用工具牛皮纸、硬木板、木棒、台称、镊子、玛瑙研钵、广口瓶(或纸袋)、标签、土壤筛(孔径2mm、1mm和0.25mm)等。三、实验步骤（一）土

20、壤形成发育与土壤分类研究（土壤剖面样的采取)1.采样点确定在野外首先确定区域地形部位，及具体剖面位置，除在调查范围的草图上注明采集位置外，并在样品袋内写明野外条件：如地形、位置、成土母质、利用情况、研究目的等。2.剖面采样采样时应在挖好的剖面上划分发生层段分层取样，不得混合，各层采样深度与每个层段深度不一致，采样只选择其中最典型的部分，一般取010cm，不取过渡层，过渡层只作野外研究，不作化学分析。采取次序，由下到上，这样可避免采取上层土样时，土块落下干扰下层。每个样品(每层)需采一公斤。特别注意采样深度记载不是按发生层深度，而是按实际采样深度，如土壤剖面的耕作层是030cm，采样部位实际上是

21、515cm，记载以后者为准。研究土壤发育剖面样品，不能在同一类型土壤与性质相近或相同的土壤上采取土样进行混合，只能每个剖面样品独立单独采取，独立分析，以免使土壤的差异在混合的过程中遇到掩盖。（二）土壤肥力研究(土壤混合样采取)1.采样点的选择以指导生产或进行田间试验为目的的土壤分析，一般都采集混合土样。采集土样时首先根据土壤类型以及土壤的差异情况，同时也要向农民作调查并征求意见，然后把土壤划分成若干个采样单元，每一个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。采样地点应避免田边、路边、沟边和特殊地形的部位以及堆过肥料的地方。2.采样时间土壤某些性质可因季节不同而有变化，因此应根据不同研究目的确定适宜的采样

22、时间。一般在秋季采样能更好地反映土壤对养分的需求程度，因而建议在定期采样时在一年一熟的农田的采样期放在前茬作物收获后和后茬作物种植前为宜，一年多熟农田放在一年作物收获后。只需采一次样时，则应根据需要和目的确定采样时间。在进行大田长期定位试验的情况下，为了便于比较，每年的采样时间应固定。3.采样点数量确定每个采样单元的样点数，一般为510点或1020点，视土壤差异和面积大小而定，但不宜少于5点。研究作物生长期内耕层养分供应情况或了解土壤肥力状况，常直接采集耕层（20cm左右）混合土样，既把多个样点的土样等量的混合均匀，组成一个混合样品进行测定。研究不同土壤肥力差异和自然肥力变化趋势，可适当地采集

23、底土（15130cm或20140cm）的混合样品。4.采样点设置（1）对角线法：适合于地块小、肥力均匀、地势平坦的田块，采样点约为5点。（2）棋盘式法：适合于地块大小中等、肥力不均匀、地势较平坦的田块，采样点为10点以上。（3）蛇形法：适合于地块面积较大、肥力不均匀、地势不太平坦的田块，采样点数较多。5.样品采集采样时，首先将采样点处地面落叶、杂物除去，用小土铲去掉表层3毫米左右的土壤，将采样工具垂直入至采样深度，若用小铁铲可稍倾斜向下。各点采样深度、重量尽可能均匀一致，并将各点所取样品集中混匀。一个混合样品重在1kg左右，如果重量超出很多，可以把各点采集的土壤放在塑料布上用手捏碎铺平，用四分

24、法对角取两份混合放在布袋或塑料袋里，其余可弃去。用铅笔注明采样地点、采土深度、采样日期、采样人，标签一式两份，一份放在袋里，一份扣在袋上。与此同时要做好采样记录。 （三）土壤与植物的关系研究即作物营养诊断。每采一个植株样品，同时采取该植株的根际土壤。为更好地反应土壤与作物的关系，应在采样后立即分析，不能久存，大面积采样，应当由多点取样品(约l公斤)混合，用四分法取得均匀样品约100g左右，小区取样，最后取50克左右。（四）土壤障碍因素研究大面积毒质危害应多点采样混合，应取根附近的土壤；局部毒质危害，可根据植株生长情况，按好、中、差分别进行土壤与植株样品同时采取。（五）土壤物理性质研究孔隙度、容

25、重等还需用专制的容器，采取原状土样，不破坏土壤结构，保持原有田间自然状态。二、土壤样品处理（一）风干处理除了某些如田间持水量、亚铁，铵态氮，硝态氮等速效养分最好用新鲜土样（也可用风干土样）测定以外，一般项目都用风干样品进行分析，潮湿土样易霉而引起性质的改变，故野外采来的样品应立即进行风干。其方法是将土样铺在干净的牛皮纸上，厚约2cm，置室内阴凉通风处干。切忌阳光直接暴晒，防止酸、碱、蒸气和尘埃等污染。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。（二）磨细和过筛1.样品风干后，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

26、并称重（同时称土样重量），计算石砾所占的百分数。2.取风干土样100200g，放在牛皮纸上，用木块碾碎，使其通过1mm（18号筛）号筛，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。3.全量分析的样品包括Si、Fe、Al、有机质、全氮等的测定，则不受磨碎的影响，而且为了减少称样误差和样品容易分解，需要将样品磨得更细。方法是取部分已混匀的1mm的样品铺开，划成小网格，用角匙多点取出土壤样品约20g

27、，磨细，使之全部通过0.25（100目）筛子。测定Si、Fe、Al的土壤样品需要用玛瑙研钵研细，瓷研钵会影响Si的测定结果。将土壤样品入小试管，贴上标签，保存。4.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。实验三 土壤水分含量测定一、实验目的及要求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。在进行土壤理化分析时，是以烘干样品重作为统一的计算基准，从而使分析结果具有可比性

28、。因此，必须测定风干土样的吸湿水含量。二、实验原理土壤水分的测定方法很多，最常用的是烘干法。烘干法以质量为基础，测定土壤样品的水分含量，土壤样品于 105 ± 5 下干燥至恒重，计算干燥前后土壤重量之差值，以干基为基础，计算水分含量。本方法适用于所有形态的土壤样品，对已预处理风干的土壤样品或直接采取自野外（如田间）含水土壤样品，依照不同的程序操作。三、仪器设备电子天平、1/100天平、干燥器、铝盒、恒湿干燥箱。四、实验步骤（一）取干燥铝盒称重记为W1(g)。（二）加土样约5g于铝盒中称重记为W2(g)。（三）将铝盒盖揭开，放在盒底下，置于已预热至105±5的烘箱中烘烤6h。

29、取出，盖好，移入干燥器内冷却至室温（约需20min），立即称重。风干土样水分的测定应做两份平行测定。注：质地较轻的土壤，烘烤时间可以缩短，即56小时。注：新鲜土壤样测定时烘干时间应适当增加。五、结果计算土壤水分含量（%）实验四田间持水量的测定一、实验原理在地下水位较低的情况下，土壤排除重力水之后，土体所保持的最大悬着水量称田间持水量。它的测定，多在田间的进行。在待测田块中，在已选好的地段，划出测定面积，周围筑土埂或用铁皮代土埂，然后灌入过量的水分，地表盖上覆盖物（如软草），经过一段时间，过量的水分，受重力作用下渗，这时测定的土壤含水量，即田间持水量。田间持水量的表示方法，可以用占干土的百分率，

30、也可用水层厚度（mm）表示，通常多用前者.二、仪器设备木框正方形，框内面积1m2，框高2025cm，下端削成楔形，并用白铁皮包成刀刃状，便于插入土内。提水桶；铝盒；土钻；铁锹；1/100天平；干燥箱；塑料布（正方形，面积约为5m2）；青草或干草；米尺；木板等。容重采土器、折尺、剖面刀、铁锹、小木锤、小木板、烘箱、台秤。三、实验步骤（一）田间选一地段，划定11.5m2的地块，稍加平整，四周筑土埂，埂高1520 cm，底宽3035 cm，土埂筑实，再在此硬外25 cm处筑一同样高的土埂为保护地区，防止测定区的水外渗，内外埂间的保护区应与测定区一样平整。若内埂使用铁皮，铁皮高30 cm，直径为60

31、cm，嵌入土中1520 cm。2在测区外的附近挖一土壤剖面，测定各层土壤的厚度，自然含水量的容量，用下式粗略计算测定区所需灌水量。q测区所需灌水量（m3）a田间持水量（壤土采用20%，粘壤土25%，重粘土27%）p自然含水量%d土壤容量（g/cm3）s测定区面积（m2）h灌水深度（m）1.5安全系数，保证欲测土层全部饱水，按所需的水量再加大1.5倍如测定区为粘壤土，面积为4 m2，灌前测定土壤湿度（自然含水量）为18%，灌水深度1m，土壤容重为1.5，则小区所需灌水量。（三）灌水 灌水时，先将保护区灌深5 cm的水层，再将计算的水量分次地灌入测定区，并使地面保持2 cm深的水层，至应灌水量全部

32、灌完为止，为了防止灌水时冲击地面，可在测定区表面垫一些草，待水全部灌完为止尽后，用稻草覆盖防水分蒸发和降雨的影响。（四）测定土壤含水量 它是在经过一定时间后（砂土、砂壤土约一昼夜，粘壤土2-3天），多余的水均由重力作用而渗完，此时在测定区内选2-3点，分层取样10-20g，放铝盒中测定各层土壤水量。田间持水量、绝对含水量测定记录表项 目铝盒号铝盒重盒+湿土重盒+干土盒烘干土重水分%田间持水量绝对含水量（五）每日连续取样测定，直至前后两次结果之差不超过2%为止，每一采样土层均重复二次，取其平均值。四、结果计算（一）田间持水量与灌水定额P田间持水量N土壤自然含水量A灌溉面积m2h灌溉深度（m）d土

33、壤容重（二）土壤固相体积：（三）总孔隙度：（四）液相体积（毛管孔隙）：（五）气相体积（非毛管孔隙）：气相体积%=总孔隙度-液相体积（六）绝对含水量实验五 土壤有机质测定 （重铬酸钾容量法）一、目的意义土壤有机质是土壤固相的组成分之一。土壤有机质能够提供植物生长所需之养分、吸附阳离子、 促进矿物溶解而释出养分、增加土壤保水能力、促进土壤团粒化而改善土壤构造、提供土壤微生物能源、促进土壤吸收热能并提高土温等作用，在土壤肥力、环境保护和农业可持续发展方面具有十分重要的作用和意义。二、实验原理在加热条件下（170180），用一定量的过量的标准重铬酸钾的硫酸溶液氧化土壤中的有机碳，剩余的重铬酸钾用还原剂

34、（硫酸亚铁铵或硫酸亚铁）滴定，可从所消耗的重铬酸钾量计算出土壤有机质的含量。化学反应式如下： 三、仪器设备与化学试剂（一）仪器天平、油浴锅、250ml和50ml三角瓶、小漏斗、10ml和100ml量筒、酸式滴定管、洗瓶、硬质试管。（二）试剂1.重铬酸钾硫酸溶液(0.4000mol·L-1)称取重铬酸钾39.2250g，溶于600800mL蒸馏水中，待完全溶解后加水稀释至1L，将溶液移入3L大烧杯中；另取1L比重为1.84的浓硫酸，慢慢地倒入重铬酸钾水溶液内，不断搅动，为避免溶液急剧升温，每加约100mL硫酸后稍停片刻，并把大烧杯放在盛有冷水的盆内冷却，待溶液的温度降到不烫手时再加另一

35、份硫酸，直到全部加完为止。此溶液浓度为0.4000mol·L+（1/6 K2Cr2O7）。2.重铬酸钾标准溶液将K2Cr2O7(分析纯)先在130烘干34小时，称取9.8070g，在烧杯中加蒸馏水400ml溶解(必要时加热促进溶解)，冷却后，稀释定容到1L，即为0.2000mol·L-1（1/6 K2Cr2O7）标准溶液。3.硫酸亚铁溶液（0.1mol·L-1）称取硫酸亚铁（FeSO4·7H20，化学纯）56g，加3mol·L-1硫酸溶液30ml溶解，加水稀释定容到1L，贮于棕色瓶中保存备用。此溶液易受空气氧化，使用时必须用重铬酸钾标准溶液标定

36、其准确浓度。硫酸亚铁标准溶液的标定方法如下：吸取重铬酸钾标准溶液20mL，放入150mL三角瓶中，加浓硫酸3mL和邻菲罗啉指示剂35滴，用硫酸亚铁溶液滴定，根据硫酸亚铁溶液的消耗量，计算硫酸亚铁标准溶液浓度。式中：硫酸亚铁标准溶液的浓度，mol·L-1； 重铬酸钾标准溶液的浓度，mol·L-1； 吸取的重铬酸钾标准溶液的体积，ml； 滴定时消耗硫酸亚铁溶液的体积，ml。4.邻啡罗啉指示剂称取硫酸亚铁0.695g和邻啡罗啉1.485g溶于100ml水中，此时试剂与硫酸亚铁形成棕红色络合物Fe(C12H8N3)32+。密闭保存于棕色瓶中。四、实验步骤(一)准确称取通过0.25m

37、m筛孔的风干土样0.5g（精确到0.0001g），放入干燥硬质玻璃试管中，用移液管加入0.4000mol·L-1重铬酸钾硫酸溶液（1/6 K2Cr207）10.00ml，管口放一小漏斗，以冷凝蒸出的水汽。试管插入铁丝笼中。(二)预先将热浴锅(石蜡或磷酸)加热到180185，将插有试管的铁丝笼放入热浴锅中加热，待试管内溶液微沸时计时，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170180。(三)冷却后，将试管内溶液小心倾入250ml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50ml左右，然后加入邻啡罗林指示剂3滴，用0.1mol

38、·L-1FeSO4溶液滴定，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11.5mol·L-1）。(四)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。注：若样品测定时消耗的FeSO4量低于空白的1/3，则应减少土壤称量。五、结果计算土壤有机质（g/kg）式中：空白试验消耗的硫酸亚铁溶液体积，ml；土壤样品测定消耗的硫酸亚铁溶液体积，ml；0.0031/4碳原子的摩尔质量；还原剂的摩尔浓度，mol·L-1；1.1校正常数；1.724按有机质平均含碳58计，由碳含量换算成有机质含量的系数。六、注意事项 （一

39、）根据样品有机质含量决定称样量。有机质含量在大于50g·kg-1的土样称0.1g，2040g·kg-1的称0.3g，少于20g·kg-1的可称0.5g以上。（二）消化煮沸时，必须严格控制时间和温度。（三）最好用液体石蜡或磷酸浴代替植物油，以保证结果准确。磷酸浴需用玻璃容器。（四）对含有氯化物的样品，可加少量硫酸银除去其影响。对于石灰性土样，须慢慢加入浓硫酸，以防由于碳酸钙的分解而引起剧烈发泡。对水稻土和长期渍水的土壤，必须预先磨细，在通风干燥处摊成薄层，风干10天左右。（五）一般滴定时消耗硫酸亚铁量不小于空白用量的1/3，否则，氧化不完全，应弃去重做。消煮后溶液以

40、绿色为主，说明重铬酸钾用量不足，应减少样品量重做。附：我国第二次土壤普查有机质含量分级表如下，以供参考。土壤有机质含量参考指标土壤有机质含量（%）丰缺程度1.5极低1.5-2.5低2.5-3.5中3.5-5.0高>5极高实验六 土壤pH的测定一、目的意义土壤pH是土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之。它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，从而影响植物的生长发育。土壤pH常用作土壤分类、利用、管理和改良的重要参考。在土壤理化分析中，土壤pH与很多项目的分析方法和分析结果有密切关系，因而是审查其他项目结果的一个依据。土壤pH的测定方法包括比色法和电位法。电位法的

41、精确度较高，误差约为0.02单位，现已成为室内测定的常规方法。野外速测常用混合指示剂比色法，其精确度较差，误差在0.5左右。二、实验原理用无CO2的蒸馏水提取出土壤中水溶性的氢离子，用H+敏感电极(常用玻璃电极)作指示电极与饱和甘汞电极(参比电极)配对，插入待测液，构成一个测量电池。其该电池的电动势E随溶液中H+或OH浓祺而变化，二者的关系符合能斯特方程，如下： 上式的意义：每当H+改变十倍，电动势就改变59mv(25)。H+上升，电动势也上升。若将H+改用pH(即-logH+)表示，则每上升一个pH单位，电动势下降59mv(25)：每上升0.1个pH单位则电动势下降5.9mv(25)。酸度计

42、算时根据上述原理设计的，可以直接从仪器上读出pH值。由于上列方程与温度有关，测量时注意调节温度补偿旋钮。三、仪器设备与化学试剂（一）主要仪器pH酸度计、pH玻璃电极、甘汞电极(或复合电极)。（二）试剂1.KCl溶液（1mol·L-1） ：称取74.6gKCl溶于400ml蒸馏水中，用10KOH或KCl溶液调节pH至5.56.0，而后稀释至1L。2.标准缓冲溶液pH4.03缓冲溶液：苯二甲酸氢钾在105烘23小时后，称取10.21g，用蒸馏水溶解稀释至lL。pH6.86缓冲溶液：称取在105烘23小时的KH2PO4 4.539g或Na2HPO4 。2H2O 5.938g，溶解于蒸馏水中

43、定容至1L。四、实验步骤仪器校准: 各种pH计和电位计的使用方法不尽一致,电极的处理和仪器的使用按仪器说明书进行。将待测液与标准缓冲溶液调到同一温度,并将温度补偿器调到该温度值。用标准缓冲溶液校正仪器时,先将电极插入与所测试样pH值相差不超过2个pH单位的标准缓冲溶液,启动读数开关,调节定位器使读数刚好为标准液的pH值,反复几次使读数稳定。取出电极洗净,用滤纸条吸干水分,再插入第二个标准缓冲溶液中,两标准液之间允许偏差0.1pH单位,如超过则应检查仪器电极或标准液是否有问题。仪器校准无误后,方可用于测定样品。 土壤水浸液pH的测定：称取通过lmm孔径筛的风干试样15g(精确至0.1g)于50m

44、l高型烧杯中，加去除CO2的水15ml，以搅拌器搅拌1min,使土粒充分分散,放置30 min后进行测定。将电极插入待测液中(注意玻璃电极球泡下部位于土液界面下，甘汞电极插入上部清液)，轻轻摇动烧杯以除去电极上的水膜，促使其快速平衡，静止片刻，按下读数开关，待读数稳定时记下pH值。放开读数开关，取出电极，以水洗净，用滤纸条吸干水分后即可进行第二个样品的测定。每测56个样品后需用标准液检查定位。五、注意事项（一）土水比的影响：一般土壤悬液愈稀，测得的pH愈高，尤以碱性土的稀释效应较大。为了便于比较，测定pH的土水比应当固定。经试验，采用1:1的土水比，碱性土和酸性土均能得到较好的结果，酸性土采用

45、1:5和1:1的土水比所测得的结果基本相似，故建议碱性土采用1:1或1:2.5土水比进行测定。（二）蒸馏水中CO2会使测得的土壤pH偏低，故应尽量除去，以避免其干扰。（三）待测土样不宜磨得过细，宜用通过1mm筛孔的土样测定。（四）长时间存放不用的玻璃电极需要在水中浸泡24h，使之活化后才能进行正常反应,暂时不用的可浸泡在水中，长期不用时，应干燥保存。玻璃电极表面受到污染时,需进行处理。甘汞电极一般为饱和氯化钾溶液灌注，在室温下应有少许氯化钾结晶存在，但氯化钾结晶不易过多，以防堵塞电极与被测溶液之间的通路。玻璃电极的内电极与球泡之间、甘汞电极内电极和陶瓷芯之间不得有气泡。附：PHS-3C型酸度计

46、使用说明一、准备工作把仪器电源线插入220V交流电源，玻璃电极和甘汞电极安装在电极架上的电极夹中，将甘汞电极的引线连接在后面的参比接线柱上。安装电极时玻璃电极球泡必须比甘汞电极陶瓷芯端稍高一些，以防止球泡碰坏。甘汞电极在使用时应把上部的小橡皮塞及下端橡皮套除下，在不用时仍用橡皮套将下端套住。在玻璃电极插头没有插入仪器的状态下，接通仪器后面的电源开关，让仪器通电预热30分钟。将仪器面板上的按键开关置于mv位置，调节后面板的“零点”电位器使读数为±0之间。二、测量电极电位按准备工作所述对仪器调零。接入电极。插入玻璃电极插头时，同时将电极插座外套向前按，插入后放开外套。插头拉不出表示已插好

47、。拔出插头时，只要将插座外套向前按动，插头即能自行跳出。用蒸馏水清洗电极并用滤纸吸干。电极浸在被测溶液中，仪器的稳定读数即为电极电位（mv值）。三、仪器标定在测量溶液pH值之前必须先对仪器进行标定。一般在正常连续使用时，每天标定一次已能达到要求。但当被测定溶液有可能损害电极球泡的水化层或对测定结果有疑问时应重新进行标定。标定分“一点”标定和“二点”标定二种。标定进行前应先对仪器调零。标定完成后，仪器的“斜率”及“定位”调节器不应再有变动。一点标定方法：(1)、插入电极插头，按下选择开关按键使之处于pH位，“斜率”旋钮放在100%处或已知电极斜率的相应位置。(2) 选择一与待测溶液pH值比较接近

48、的标准缓冲溶液。将电极用蒸馏水清洗并吸干后浸入标准溶液中，调节温度补偿器使其指示与标准溶液的温度相符。摇动烧杯使溶液均匀。(3) 调节“定位”调节器使仪器读数为标准溶液在当时温度时的pH值。二点标定方法：（1） 插入电极插头，按下选择开关按键使之处于pH位，“斜率”旋钮放在100%处。（2） 选择二种标准溶液，测量溶液温度并查出这二种溶液与温度对应的标准pH值（假定为pHS1和pHS2）。将温度补偿器放在溶液温度相应位置。将电极用蒸馏水清洗并吸干后浸入第一种标准溶液中，稳定后的仪器读数为pH1。（3）再将电极用蒸馏水清洗并吸干后浸入第二种标准溶液中，仪器读数为pH2。计算S=（pH1-pH2）

49、/ （pHS1-pHS2）×100%，然后将“斜率”旋钮调到计算出来的S值相对应位置，再调节定位旋钮使仪器读数为第二种标准溶液的pHS2值。（4）再将电极浸入第一种标准溶液，如果仪器显示值与pHS1相符则标定完成。如果不符，则分别将电极依次再浸入这二种溶液中，在比较接近pH7的溶液中时“定位”，在另一溶液中时调“斜率”，直至二种溶液都能相符为止。四 测量pH值已经标定过的仪器即可用来测量被测溶液的pH值，测量时“定位”及“斜率”调节器应保持不变，“温度补偿”旋钮应指示在溶液温度位置。将清洗过的电极浸入被测溶液，摇动烧杯使溶液均匀，稳定后的仪器读数即为该溶液的pH值。实验七 土壤交换性

50、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

51、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，即得交换性氢离子量。由两次滴定之差计算出交换性铝离子量。反应如下：三、仪器设备与化学试剂1.NaOH标准溶液(0.02mol·L-1)：取1mol·L-1 NaOH溶液100ml，加蒸馏水稀释至5L。准确浓度以苯二甲酸氢钾标定。2.KCl溶液（1mol·L-1）：配制同前。3.NaF溶液（3.5）：称NaF(化学纯)3.5g，溶于100ml蒸馏水中，贮存于涂蜡的试剂瓶中。4.酚酞指示剂（1）：称1g酚酞溶于100ml 95的酒精。四、实验步骤（一）称取通过0.25mm筛孔的风干土样，重量相

52、当于4g烘干土，置于100ml三角瓶中。加1mol·L-1 KCl溶液约20ml，振荡后滤入100ml容量瓶中。（二）同上多次地用1mol·L-1KCl溶液浸提土样，浸提液过滤于容量瓶中。每次加入KCl浸提液必须待漏斗中的滤液滤干后再进行。当滤液接近容量瓶刻度时，停止过滤，取下用KCl定容摇匀。（三）吸取25m1滤液于100m1三角瓶中，煮沸5分钟以除去CO2，加酚酞指示剂2滴，趁热用0.02mol·L-1的NaOH标准溶液滴定，至溶液显粉红色即为终点。记下NaOH溶液的用量(V1)，据此计算交换性酸总量。（四）另取一份25m1滤液，煮沸5分钟，加13.5NaF溶

53、液，冷却后，加酚酞指示剂2滴，用0.02mol·L-1NaOH溶液滴定至终点，记下NaOH溶液的用量(V2)，据此计算交换性氢离子量。五、结果计算式中：滴定交换性酸总量消耗的NaOH的体积，ml；滴定交换性氢消耗的NaOH的体积，ml；NaOH标准溶液的浓度；分取倍数100m1/25m1=4。 实验八 土壤水解性酸的测定(醋酸钠水解中和滴定法)一、目的意义水解性酸也是土壤酸度的容量因素，它代表盐基不饱和土壤的总酸度，包括活性酸、交换性酸和水解性酸三部份的总和。土壤水解性酸加交换性盐基，接近于阳离子交换量，因而可用来估算土壤的阳离子交换量和盐基饱和度。土壤水解性酸也是计算石灰施用量的重

54、要参数之一。二、实验原理用1mol·L-1 醋酸钠(pH8.3)浸提土壤，不仅能交换出土壤的交换性氢、铝离子，而且由于醋酸钠水解产生NaOH的钠离子，能取代出有机质较难解离的某些官能团上的氢离子，即可水解成酸。三、仪器设备与化学试剂1.醋酸钠溶液（1mol·L-1）：称取化学纯醋酸钠(CH3COONa·3H2O)136.06g，加水溶解后定容至1L。用1mol·L-1 Na0H或10醋酸溶液调节pH至8.3。2.NaOH标准溶液(0.02mol·L-1)：取1mol·L-1 NaOH溶液100ml，加蒸馏水稀释至5L。准确浓度以苯二甲酸氢钾标定。3.酚酞指示剂（1）：称1g酚酞溶于100ml 95的酒精。四、实验步骤（一）称取通过1mm筛孔风干土样，重量相当于5.00g烘干土，放在100三角瓶中，加1mol·L-1 CH3COONa约20ml，振荡后滤入100ml容量瓶中。（二）同上多次地加1mol·L-1 醋酸钠溶液浸提土样，浸提液滤入100ml容量瓶中，每次加入CH3COONa浸提液必须待漏斗中的滤液滤干后再进行，直至滤液接近刻度