（精选）土壤学实验报告第一组

土壤学实验—河南理工大学土壤质量调查报告小组成员：刘宏伟、姜艳敏、江开晶、何炳衫、徐庭良、张春华、王恒、王鹏摘要：土壤学实习是土壤学教学中非常重要的一个环节，本次实习通过对河南理工大学测绘学院周围的土地进行取样、测定，分别得出其容重、PH值、有机质含量、凋萎系数、体积含水量、总孔隙度、最大吸湿量，再通过分析数据得到所测量土地的现状，从而为学校有关部门对校园土地进行规划、管理提供依据。通过本次实习，从理论联系实际，使我们掌握对野外土壤的观察研究方法，也能更好的把学习到的知识应用到实际。除此之外，在本次实习过程中，我们小组内成员互帮互助，增进了彼此间的友谊，也加我们的强团队协作能力。总之，本次实习不仅帮助我们获取相应的知识，还增强了我们的动手能力和团队协作能力。Abstract:Thepracticeofsoilscienceisasignificantpartofsoilscienceteaching.Inthispractice,ourgroupwasdecidedtomakeasurveyaboutthelandwhichissurroundingtheschoolofGeodesyandGeomatics,HenanPolytechnicUniversity.Andthenwegotalotofdataaboutsoilvolume-weight，PH，contentofsoilorganicmatter,wiltingcoefficientofsoil,volumetricwatercontent,totalsoilporosityandmaximumhygroscopicity.Fromthedatawecangetsomeinformationaboutthestatusquooflandresourcesandhelpourschoolmanageandplantheland.Besides,weputthetheoryandrealitytogetherinthispractice,whichhelpusgraspthemethodtomakeasurveyaboutthesoilandtheseexperiencesgiveusthechancetopracticewhatwelearnintheschoolinrealbusiness.Inadditiontothis,themembersofourgroupalwayshelpeachotherinthispractice.Thenitpromotesfriendshipandstrengthensteamworkabilitybetweenus.Inaword,thispracticenotonlyhelpsusacquireknowledge,butalsohelpsusstrengthenoperationalabilityandteamworkability.关键词:Keywords:土壤学实习Thepracticeofsoilscience河南理工大学测绘学院theschoolofGeodesyandGeomatics,HenanPolytechnicUniversity土地现状thestatusquoofland容重(soil)volume-weight有机质含量contentofsoilorganicmatter凋萎系数wiltingcoefficientofsoil互帮互助helpeachother团队协作能力teamworkability实验的目的与意义 1.1实验的意义掌握课堂上所学的理论知识，理论联系实际，并且把这些理论知识转化为自己的知识并且会加以应用，来解决现实生活中的实际问题。同时增强同学们的团队意识，培养合作能力，提高同学们思考与解决问题的能力。1.2实验目的本次实验的目的在于根据课堂土壤学知识的基础，调查河南理工大学校的土壤质量情况，对一些指标如体积含水量、土壤温度、容重、有机质、凋萎系数、PH进行测定，得出数据进行分析处理，比较各个地块各项指标之间的区别。为河南理工大学的绿地管理提供一定的技术支持。材料与方法2.1研究区概况2.1.1地理位置本次实验地点位于河南省焦作市河南理工大学新校区内。该地位于河南省西北部，太行山南麓，地处东经112°43′31″～113°38′35″和北纬34°49′03″～35°29′45″之间，北与山西省接壤，南部与郑州隔黄河相望，东西分别与新乡市和洛阳毗邻具有承东启西、通达南北的宏观区位优势，是中原城市群“金三角”的战略支撑点和区域性中心城市。2.1.2地形地貌焦作市地处太行山脉与豫北平原的过渡地带。地貌由平原与山区两大基本结构单元构成，地势由西北向东南倾斜，由北向南渐低。从北部山区到南部平原呈阶梯式变化，层次分明。其地貌由北向南依次为：山区－丘陵区－山前洪积平原－山（扇）前槽交接洼地－郇封岭岗地－沁河河漫滩－黄沁河冲积平原＋古黄河河漫滩－青风岭岗地－黄河河漫滩（黄河带状冲积平原）。2.1.3气候概况焦作市地处中纬度北温带，属暖温带大陆性季风型气候，气候温和，日照充足，四季分明且雨热同季。春暖干旱，夏热多雨，秋高气爽，冬冷少雪。全年平均气温为11.4～14.9℃，1月最低，7月最高，极端最低气温-19.9℃，极端最高气温43.6℃。有效积温4633～4974℃，无霜期219～231天，年均日照时数2484小时。年均降水量575～641毫米，具有年际变化大、季节分配不均等特征，全年80%的降水量集中在夏秋两季的7～9月份，这种水热同步的气候特点，适宜多种树木生长。2.1.4土壤概况焦作市土壤主要有棕壤、褐土、沙土、两合土等，山丘区土类主要有褐土和棕壤，平原土壤主要有褐土、潮土、风沙土、两合土。本次实验采集地的土壤主要是石灰性褐土、粉壤土。粉壤土以粉粒为主，肥力较高。2.1.5植被类型焦作属华北植物落叶植被区，有木本植物143科875种，草本植物69科469种，属国家保护的珍稀树种有红豆杉、连香树、山白树、银杏、杜仲、青檀等；校园内的植被主要以草地为主，树木种类包括柳树、、槐树、女贞、白玉兰、银杏、桃树、松柏等；花卉包括月季、荷花、桂花等。2.2样品采集2.2.1目的和要求土壤采样最基本的要求是采样有代表性的土样。但代表性的具体要求，应根据实验和研究的目的不同而有所区别。代表性要体现在采原位、原状土壤样品。通常采用的有对角线采样法、棋盘采样法、蛇形采样法。在采样时，采样的数量、采样点数等因目标而异。采样的土壤应及时附标签，注明采样编号、地点、时间、采样人等。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。2.2.2内容与原理：学习土壤学实验中样品的采样布点方法及分样方法。在草坪中，采用随机取样的方法在测绘学院周边草地进行采样，把采集的样品放入塑料袋中并对其进行标号。2.2.3主要用具：小土铲、塑料袋、标签、笔、土钻、TDR记录仪。2.2.4样品采取操作方法(一)采样路线采样时应沿着一定的线路按照“随机”、“等量”和“多点混合”的原则进行采样。一般采“S”形布点采样。在地形变化小、地力较均匀、采样单元面积较小的情况下也可采用“梅花”形布点取样。（二）土样的采集分析某一土壤，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。每个采样点的取土深度及采样量应均匀一致土样上层与下层的比例要相同。取样器应垂直于地面入土深度相同。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。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，然后用土钻取土壤。将各采样点土样按需要量装入袋中标注带回。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。我们利用环刀进行取土。2.2.5样品处理（1）有机质选取有代表性风干土壤样品，用镊子挑除植物根叶等有机残体，然后用木棍把土块压细，使之通过1mm筛。充分混匀后，从中取出试样10～20g，磨细，并全部通过0.25mm筛，装入磨口瓶中备用。（2）PH值称取已过2mm筛的风干土样10.00g（精确至0.01g）于50ml高型烧杯中，加入25ml搅动2分钟，静置30钟。（3）容重在野外采样点选择好土壤剖面点，挖掘土壤剖面并按土壤发生层次自下而上在每个土壤发生层次中部平稳打入环刀，待环刀全部进入土壤后，用铁锹挖去环刀周围的土壤，取出环刀，小心脱出环刀上端的环刀托，然后用削土刀削平环刀两端的土壤，使得环刀内土壤容积一定。在采样过程中，每一个操作步骤都要小心确保不扰动环刀内的土壤，如发现环刀内土壤亏缺或松动，则应该弃掉已采集土样，重新采集。（4）最大含水量选取有代表性风干土壤样品，用镊子挑除植物根叶等有机残体，然后用木棍把土块压细，使之通过1mm筛。（5）田间持水量凋萎系数取风干、去杂、压细过1mm筛的土样，放入器皿中。2.3实验分析2.3.1土壤容重的测定(环刀法)

土壤容量又叫土壤的假比重，是指田间自然状态下，每单位体积土壤的干重，通常用克/厘米3表示。

（一）操作步骤

1、在室内先称量环刀（连同底盘、垫底滤纸和顶盖）的重量，环刀容积一般为100cm3。

2、将已称量的环刀带至田间采样。采样前，将采样点土面铲平，去除环刀两端的盖子，再将环刀（刀口端向下）平稳压入土中，切忌左右摆动，在土柱冒出环刀上端后，用铁铲挖周围土壤，取出充满土壤的环刀，用锋利的削土刀削去环刀两端多余的土壤，使环刀内的土壤体积恰为环刀的容积。在环刀刀口一端垫上滤纸，并盖上底盖，环刀上端盖上顶盖。擦去环刀外的泥土，立即带回室内称重。

3、在紧靠环刀采样处，再采土10-15克，装入铝盒带回室内测定土壤含水量。

(二)结果计算1、环刀内干土重(克)×环刀内湿土重（克）2、土壤容重（克／厘米3）2.3.2最大吸湿量的测定风干土样所吸附的水气，称为吸湿水。土壤吸湿水的多少与空气相对湿度有关，当空气湿度接近饱和时，土壤吸湿水达到最大量，称为最大吸湿量或吸湿系统。最大吸湿量的1.25—2.00倍，大约相当于凋萎系数。本实验中用最大吸湿量的1.75倍来求得凋萎系数。凋萎系数的测定较难，故可由最大吸湿量间接计算而得。土壤最大吸湿量也可以用来估计土壤比表面的大小。1、方法原理饱和K2SO4在密闭条件下可使空气相对湿度达98-99%，风干土样在此相对湿度下达最大吸湿量。2、操作步骤称取通过1mm筛孔的风干土样5-20克（黏土和有机质的土壤5-10克，壤土10-15克，砂土15-20克），平铺于已称重的称量皿底部。讲称量皿防入干燥器中的孔磁板上，另用小烧杯盛饱和K2SO4溶液，按每克土大约2毫升计算，同样放入干燥器内。将干燥器放入温度保持在20c的地方，让土壤吸湿。土壤吸湿一周左右，取出称重，再将其放入干燥器内使之继续吸水，以后每隔2-3天称一次，直至土样达恒重（前后二次重量之差不超过0.005克），计算时取其大者。达恒重的土样置于105-110c烘箱内烘至恒重，按一般计算土壤含水量方法计算出。3、药品配置饱和K2SO4溶液：称取100克K2SO4溶于1升蒸馏水中，溶液应见白色未溶的K2SO4晶体，否则要适当增加K2SO4量。2.3.3pH的测定（电位测定法）1、实验方法：电位法2、实验过程：取预处理后的土样20g放入三角瓶中，分别加入50ml水，放在震荡机上震荡5分钟，使得土样蒸馏水混合均匀。取下后静置30-60分钟，静置出溶液的上层清液，小心地将三角瓶倾斜，放入仪器，缓慢摇晃几下使电极能充分接触到溶液，减少测定时间。等待读数稳定后记录数据，进行下一个土样的测定。每次使用后都要用蒸馏水仔细清洗仪器，并用滤纸将仪器上的水分吸干，避免对下一个土样测定的干扰。2.3.4体积含水量的测定1、实验方法：TDR记录仪现场测定法。2、实验过程：在每个地块上随即采取五个位置测定水分含量，在用TDR时要注 意将仪器探头缓慢、垂直插入土中，不能用力过猛，约3、4秒后读取稳定后的数据。在远离土坡的位置选取植被覆盖程度不同、植被类型不同的地方进行测定，例如灌木区、草本区、裸地区以及不同草本覆盖区。2.3.5有机质测定1、试验方法：重铬酸钾氧化--油浴加热法2、实验原理：在加热条件下，使过量的重络酸钾—硫酸溶液氧化土壤有机碳多余的重络酸钾用硫酸亚铁标准溶液滴定，由消耗的重络酸钾按氧化校正系数计算出有机碳量，再乘以常数1.724，即为土壤有机碳含量。3、步骤分析：准确称取通过0.25mm孔径筛风干试样0.05g-0.5g，放入硬质试管中，然后从自动调零滴定管准确加入10.00ml0.4mol/L重络酸钾—硫酸溶液，摇匀并在每个试管口插入一玻璃漏斗。将试管插入铁丝笼中，再将铁丝笼沉入已在电炉上加热至185-190℃的油浴锅内，使试管中的液面低于油面，要求放入后油浴温度下降至170-180℃，待试管中的溶液沸腾时开始记时，此刻必须控制电炉温度，不使溶液继续沸腾，期间可轻轻提起铁丝笼在油浴锅中晃动几次，以使液温均匀，并维持在170-180℃，5分钟后将铁丝笼从油浴锅中提出，冷却片刻，擦去试管外壁的油液。把试管内的消煮液及土壤残渣无损地转入150ml三角瓶中，用水冲洗试管及小漏斗，洗液并入三角瓶中，使三角瓶内溶液的总体积控制在50-60ml。加3滴邻菲啰啉指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定剩余的重铬酸钾溶液，溶液的变色过程是由橙黄—蓝绿—棕红为止，立即记录消耗的硫酸亚铁铵标准溶液体积。每批分析时，必须同时做两个空白试验。把滴定所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液体积，代入公式计算有机质含量。2.4实验数据处理把实验过程中得出来的数据结果，进行初步的计算，然后把这些所需要的数据导入到excel里进行代入公式计算或者说制作成表格，得出最总的数据，然后根据最终的数据做出能反映各指标的区别的图表。2.4.1有机质数据处理计算干土系数：干土系数=（烘干土总重－铝盒质量）÷湿土质量计算干土样品质量：m=样品质量×干土系数计算有机质含量：式中：OM---土壤有机质的质量分数（g/kg）；V0----空白实验消耗FeSO4标准溶液的体积（ml）V-----试样测定消耗FeSO4标准溶液的体积（ml）此次实验有两组空白对照，所以消耗FeSO4的体积去两组数据的平均值C-----FeSO4标准溶液的浓度(mol/l)0.003--1/4碳原子的毫摩尔质量(g)1.724--由有机碳换算成有机质的系数1.10---氧化校正系数m-----称取烘干试样的质量(g)1000---换算成每千克质量2.4.2凋萎系数数据处理计算土样的吸湿增重：吸湿增重=样品土重－（吸湿后总重－瓶重）计算最大吸湿系数：最大吸湿系数=吸湿增重÷样品土重计算带凋萎系数：凋萎系数=最大吸湿系数×1.752.4.3容重数据处理计算容重：容重=烘干后土样质量/体积100ml2.4.5土壤体积含水量、PH以及所有采集的数据输入到计算机中，做出相应图以便数据的分析3、结果分析3.1土壤有机质3.1.1不同的地块的有机质含量不同，在同一地块有机质含量相差不是很大，根据国家土壤级别范围来看，其级别的都在六级以上，最好的级别为一级。级别一级二级三级四级五级六级有机质%>4030-4020-3010-206-10<63.1.2从数据处理的结果来看，在校园荷花湖北边绿地的有机质含量最高，肥力最好并且有机质含量分布比较均匀即取同一块草地的的不同部位所测得有机质含量级别属于同一级别或者处于相近的级别。出现此现象的原因是靠近荷花湖边的绿地土壤的体积含水量比较高，对于草种的生长比较有利。3.1.3学校西北北边的绿地其有机质的分布最不均匀，在同一块落地的不同绿地其有机质含量差别很大，最高的为40.73g/kg，最低为7.44g/kg同时它也是所测得所有绿地中有机质含量最高和最低的一个部分。并且在实验进行土壤采样的过程中发现草的长势有一定的差异，并且当时做出了一个猜测即草的长势比较好的地方或者比较密集的地方其有机质的含量应该相对高些，草地比较稀疏的地方其有机质的含量会低些，为了验证此说法，于是在采样的时候选取了草的长势不同土壤样品。图表13.2土壤容重3.2.1每个地块测出的容重值差值都不大，此次实验测出的土壤容重都在1.27-11.59之间。田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量称为土壤容重，土壤容重是土壤肥瘦和耕作质量的重要指标，土壤容重高说明土壤紧实，孔隙数量少，土壤的水分、空气、热量状况较差。一般用于表示土的压实效果，干容重越大表示压实效果越好。3.2.2测绘学院周边绿地的土壤容重最大，可知此块草地的土壤比较紧实，土壤的水分、空气、热量状况较差。应该定期的对此块绿地土壤进行松土。3.2.3对于同一地块的容重越小其对应的有机质含量相应的越高些。3.2.4并且孔隙度越大，容重越小。分析区土木学院南边平地荷花湖北边绿地学校西门南边绿地学校西门北边绿地测绘学院西边绿地荷花湖平均容重/g/cm31.311.431.441.421.491.29平均孔隙度（%）50.7546.0045.5046.5044.0049.50图表2图表33.3土壤ph分析从处理的数据结果可以看出每个地块的ph值都在8.0-8.5之间，说明我校的土壤为碱性土壤，因此在种植树种或者是草本植物时应该选择适合于碱性土壤的。在农业生产中应该注意土壤的酸碱度，积极采取措施，加以调节。在对校园的草地进行管理时，应该注意土壤的酸碱度，发现土壤如果土壤过酸或过碱，要对土壤进行酸碱的改良。3.4凋萎系数3.4.1土壤的凋萎系数是由土壤最大吸湿水乘以1.5(1.3～2.5)而得来的。物发生永久萎蔫时，土壤中尚存留的水分含量（以土壤干重的百分率计）。它用来表明植物可利用土壤水的下限，土壤含水量低于此值，植物将枯萎死亡。粘土的凋萎系数比砂土的高。3.4.2每个地块的凋萎系数值都不同，但是出于同一个地块的土壤的凋萎系数差别不大。3.4.3测绘学院周边绿地的凋萎系数最小，由于粘土的萎蔫系数比砂土的高，因此可以知道刘宏伟组所测得草地块的土壤质地可能为砂土。3.4.4学校西门北边绿地的凋萎系数最大，其土壤质地可能为粘土。图表43.5土壤体积含水量从实验数据来看，绿地的体积含水量都比较高，这是因为焦作地区潜水位低，地下水丰富。学校西门北边绿地和荷花湖周围绿地体积含水量相对更大，一部分原因在于人工水源的补给。4、结论本次实习通过对河南理工大学测绘学院周围的土地进行取样、测定，分别得出其容重、PH