土壤質(zhì)地的測定

1、土壤質(zhì)地的測定（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x土壤質(zhì)地是指土壤中各粒級土粒的配合比例或各粒級土粒在土壤總重量中所占的百分?jǐn)?shù)，又稱為土壤機(jī)械組成。根據(jù)我國土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)，把土壤劃分為砂土、壤土和粘土三大類。土壤質(zhì)地的粗細(xì)直接影響土壤蓄水性、透氣性和保肥性。一般而言土壤粒徑較大的砂質(zhì)土通透性較強(qiáng)，而蓄水性和保肥力較差，土壤溫度的變幅也較大；相反粘性土雖然通透性較差，但蓄水保肥力都高，土壤溫度的變幅也較?。欢劳羷t介于二者之間。所以說土壤的質(zhì)地是影響土壤理化性質(zhì)和土壤肥力狀況的主要因素，并與植物的生長發(fā)育具有密切的關(guān)系。了解土壤質(zhì)地狀況，根據(jù)土壤類型選擇合適的作物進(jìn)行種植，并能根據(jù)土壤的質(zhì)地狀況對土壤進(jìn)行改良

2、，從而指導(dǎo)我們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。土壤質(zhì)地的室內(nèi)測定一般采用“比重計(jì)法”和“吸管法”， 野外則采用“干試法”和“濕試法”進(jìn)行簡易速測。 其中， 吸管法操作較為繁瑣，但測定結(jié)果較為精確，而比重計(jì)法操作較為簡單，但精度較差， 計(jì)算也較為繁瑣， 一般多用于大批量樣品分析。（二）野外速測法（ 1 ）干試法砂土：在手掌中研磨時(shí)有砂粒的感覺，放到手上會從指縫間自動(dòng)流下，用手指碾時(shí)散碎；用肉眼觀察則幾乎完全由砂粒 組成；土壤干燥時(shí)土粒分散，不成團(tuán)。砂壤土：在手掌中研磨時(shí)主要是砂的感覺，也有細(xì)土粒的感覺，用手指能碾成不完整的小片；用肉眼觀察主要是砂粒，也有較細(xì)土粒；土壤干燥時(shí)土塊用手指輕壓則易碎。輕壤土：在手掌中研磨

3、時(shí)有相當(dāng)量的粘質(zhì)粒，用手指能碾成小片， 但表面較為粗糙； 用肉眼觀察則主要是砂粒， 有 20-30%的粘土粒；干燥時(shí)手指需用較大的力才能將土塊破壞。中壤土：在手掌中研磨時(shí)感覺砂質(zhì)和粘質(zhì)的比例大致相同，用手指碾成的小片光滑但不光亮；用肉眼觀察則還可看到砂粒；干燥時(shí)土壤結(jié)成塊且用手指難于將土塊破壞。重壤土：在手掌中研磨時(shí)感覺有少量的砂粒，用肉眼觀察則幾乎看不到砂粒，干燥時(shí)用手指不可能將土塊弄碎。粘土：在手掌中研磨時(shí)感覺主要是粘粒，是很細(xì)的勻質(zhì)土，用肉眼觀察則為勻質(zhì)的細(xì)粉末，干燥時(shí)形成堅(jiān)硬的土塊，用錘擊仍不能使其粉碎。（ 2 ）濕試法取小塊土壤樣品（比算盤株略大些） ，用手指捏碎，揀掉土壤樣品內(nèi)的細(xì)

4、礫、新生體和侵入體等，加入適量水（土壤加水充分濕潤以擠不出水為宜，手感為似粘手又不粘手） ，調(diào)勻，放在手掌心用手指來回揉搓，搓成球-成條-成環(huán)的順序進(jìn)行，最后將環(huán)壓扁成土片，觀察各個(gè)環(huán)節(jié)狀況從而加以綜合判斷。砂土：不能搓成條、團(tuán)或球狀、片狀。砂壤土：可搓成球但不可搓成條，勉強(qiáng)搓成條也極易裂成小片段。輕壤土：可搓成條，但提起時(shí)易斷。中壤土：可搓成球、條，將細(xì)條彎成環(huán)狀時(shí)有裂痕，壓扁時(shí)斷裂。重壤土：可搓成球、條，將細(xì)條彎成環(huán)狀時(shí)無裂痕，壓扁時(shí)有大裂痕。粘土：可搓成球、條，將細(xì)條彎成環(huán)狀時(shí)無裂痕，壓扁時(shí)也無裂痕。（三）簡易比重計(jì)法1 、實(shí)驗(yàn)原理（ 1 ）土樣的分散處理：土壤比重計(jì)法測定土壤機(jī)械組成的

5、原理就是采用各種方法，把土壤顆粒物按照它的粒徑大小分成若干等級，并測出不同顆粒等級土壤顆粒物的含量，從而求出土壤的機(jī)械組成。 一般而言， 對于土壤粒徑大于 0.25mm的砂粒采用過篩的方法把它們逐級分離開來，對于土壤粒徑較細(xì)的土粒篩分析有困難，而且結(jié)果也不精確，則需要通過制備懸液的方法進(jìn)行沉降分離。（ 2 ）分散劑：野外的土壤往往是許多大小不同的土粒相互膠結(jié)在一起形成微團(tuán)粒體結(jié)構(gòu)，在測定的時(shí)候需要對其進(jìn)行分散處理，使其成為單粒狀態(tài)，才能進(jìn)行測定。華北地區(qū)的土壤中碳酸鈣、硫酸鈣等較多，均為阻礙土粒分散的物質(zhì)，一般采用六偏磷酸鈉作為分散劑，其主要作用是利用其弱酸性質(zhì)來破壞含于土壤中的碳酸鈣，溶解碳

6、酸鈣，并加入堿溶液，可使土壤絮凝和化學(xué)膠結(jié)等過程中所形成的穩(wěn)固的微結(jié)構(gòu)性團(tuán)粒體受到破壞。對于不含碳酸鹽的中性土壤可加入分散劑草酸納，酸性土壤可加入氫氧化鈉處理，分散劑加入的量可根據(jù)土壤的代換量決定，過少則分散不完全，過多則又會使之凝聚。為分散完全，除加入分散劑外，還必須對土壤樣品加以震蕩或煮沸。( 3 ) 沉降與測定： 當(dāng)充分分散的土粒均勻地分布在靜水中，由于重力的作用土粒開始沉降，此時(shí)土粒受到重力、浮力和阻力三個(gè)力的作用，沉降一開始土粒速度增加，因此引起的阻力也隨之增加，當(dāng)重力、浮力和阻力達(dá)到平衡時(shí)，土粒開始做勻速沉降，根據(jù)Stokes 定律，其沉降速度與土粒的半徑成正比，與介質(zhì)粘滯系數(shù)成反

7、比即：式中， V 指土壤的沉降速度( cm/sec )g 指重力加速度( 980cm/s )r 指土粒的半徑(cm)d1 指土粒的比重，平均值為 2.65(g/cm3)d2 指介質(zhì)的比重(g/cm3)刀指介質(zhì)粘滯系數(shù)（g/cm.s）可見，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟾鞑煌降耐亮Ｔ诮橘|(zhì)中是均勻分布的，攪拌后各粒徑土粒以不同的沉降速度開始沉降，土粒沉降一定時(shí)間后，在一定深度只存在小于某一粒徑的土粒均勻地分布著。在土粒沉降的過程中懸液的比重也在不斷的隨之發(fā)生變化，懸液比重與懸液中所含土粒的重量之間的關(guān)系如下：式中，p懸指懸液比重（g/cm3）P水指水的比重（g/cm3）P土指土粒的比重（假定為2.65g/cm3

8、 ）V 懸指懸液的溶劑（ 1000mL ）w 土指懸液中土粒的重量（g ）測出懸液比重后，可以根據(jù)上式計(jì)算出懸浮土粒的重量，為了免去復(fù)雜的計(jì)算，鮑尤考斯設(shè)計(jì)了一種所謂甲種比重計(jì)，這種比重計(jì)可以直接讀出懸液中所含有的土粒濃度（ g/L ） 。因此，我們在測定過程中按照不同溫度下土粒沉降時(shí)間（下表） ，直接測出所需粒徑的土粒含量，再根據(jù)土壤質(zhì)地的分類標(biāo)準(zhǔn)即可一般性的了解土壤質(zhì)地。2、操作步驟（ 1 ）稱樣：稱取通過1mm 孔篩的風(fēng)干土壤樣品 50 克（精確到 0.01 克） ， 置于 500 毫升三角瓶中， 加蒸餾水濕潤樣品。另稱取 10 克樣品置于鋁盒內(nèi)， 在 105 度烘箱內(nèi)烘干到恒重， 計(jì)算

9、最大吸濕水含量。（ 2 ）分散：根據(jù)土壤的 pH 值分別選用分散劑石灰性土壤：用 0.5mol 六偏磷酸鈉 60 毫升中性土壤：用 0.5mol 草酸納 20 毫升酸性土壤：用 0.5mol 氫氧化鈉 40 毫升加入分散劑后，為使得樣品充分分散，需對樣品進(jìn)行分散處理，常用的物理分散方法有以下三種：煮沸法：將分散劑加入盛有樣品的 500mL 三角瓶內(nèi)，再加入蒸餾水約 250mL ， 蓋上小漏斗， 搖勻后放在電熱板上加熱，并不時(shí)搖動(dòng)三角瓶，以免土粒粘結(jié)。煮沸后降低電熱板的溫度，使得懸液保持微沸 1 小時(shí)。震蕩法：將分散劑加入盛有樣品的 500mL 三角瓶內(nèi)，再加入蒸餾水約 250mL ，然后放于震

10、蕩機(jī)內(nèi)持續(xù)震蕩8 小時(shí)。研磨法：將稱好的樣品置于瓷蒸發(fā)皿中，加一部分分散劑使之呈稠糊狀，靜置半小時(shí)，使分散劑充分作用，然后用帶橡皮球的玻璃棒研磨20 分鐘，使之分散完全。加入剩余分散劑。（3） 大于 0.25mm 的土粒篩分： 在 1000 毫升的沉降筒上置于漏斗，漏斗上放一篩孔直徑為 0.25mm 的銅篩，用洗瓶洗出三角瓶中冷卻的所有土粒。篩上殘留的沙粒用橡皮頭玻璃棒輕輕擦洗，同時(shí)用蒸餾水沖洗，使得小于 0.25mm 的土粒全部洗入沉降筒內(nèi)，直到篩下漏出清水為止。注意沖洗時(shí)控制每次用水量，以免超過總量1000 毫升，最后定容。將篩上大于 0.25mm 的砂粒無損地移入鋁盒中， 烘干后用 0.

11、5mm的篩孔再次分離，得到 1-0.25mm 的粗砂粒， 0.25-0.5mm的中砂粒，分別稱重并計(jì)算其重量百分?jǐn)?shù)，記為 d1 、 d2 。（ 4 ）測定懸液比重：將沉降筒置于晝夜溫度變化較小的平穩(wěn)實(shí)驗(yàn)臺上，用溫度計(jì)（± 0.1 ）測定懸液溫度，根據(jù)所測液體溫度，結(jié)合小于某一粒徑顆粒沉降時(shí)間表，查出小于0.05mm 、小于 0.01mm 、小于 0.005mm 、小于 0.001mm土粒所對應(yīng)的比重計(jì)讀數(shù)時(shí)間分別記為 t1 、 t2 、 t3 、 t4 。用攪拌棒攪拌懸液1 分鐘（上下各約 30 次） ，當(dāng)攪拌棒提離懸液液面時(shí)立即計(jì)錄時(shí)間，記為 to在t+t1、t+t2、t+t3、t

12、+t4時(shí)刻分別使用比重計(jì)測定懸液比重。測定時(shí)要提前10-15 秒將比重計(jì)輕輕插入懸液中，到了選定時(shí)間立即記錄比重計(jì)讀數(shù)，記為 d3 、 d4 、 d5 、 d6 ，分別代表小于 0.05mm 、小于0.01mm 、小于 0.005mm 、小于 0.001mm 土粒的含量。每次測定讀數(shù)后，取出比重計(jì)放在盛有蒸餾水的量筒中備用。（ 5 ）判斷土壤質(zhì)地：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)（下表） ，判斷測定土壤樣品的土壤質(zhì)地。我國土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)3、結(jié)果計(jì)算（ 1 ）土壤最大吸濕水測定（ 2 ）校正比重計(jì)讀數(shù)校正值 =分散劑校正值+溫度校正值校正后的讀數(shù)= 比重計(jì)讀數(shù)-校正值（ 3 ）粒徑含量計(jì)算4

13、、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑電子天平， 1000 毫升沉降筒，攪拌棒，甲種比重計(jì)，溫度計(jì)，土壤篩，沖洗篩，帶橡皮頭的玻璃棒，三角瓶，藥勺，干燥器，烘箱，洗瓶0.5M 氫氧化鈉：稱取20 克氫氧化鈉于燒杯內(nèi)，加少量蒸餾水溶解后，通過多次清洗燒杯的方法轉(zhuǎn)移到 1000 毫升容量瓶內(nèi)，洗瓶定容搖勻，待用。0.25M 草酸鈉：稱取33.5 克草酸鈉于燒杯內(nèi)，加少量蒸餾水溶解后，通過多次清洗燒杯的方法轉(zhuǎn)移到 1000 毫升容量瓶內(nèi)，洗瓶定容搖勻，待用。0.5M 六偏磷酸鈉：稱取51 克六偏磷酸鈉于燒杯內(nèi)，加少量蒸餾水溶解后，通過多次清洗燒杯的方法轉(zhuǎn)移到 1000 毫升容量瓶內(nèi)，洗瓶定容搖勻，待用。（四）吸管法1 、

14、實(shí)驗(yàn)原理經(jīng)充分混勻的土壤懸液沉降一段時(shí)間后，在一定深度，只存在小于某一粒徑的土粒均勻分布著（下圖） ，只要在這個(gè)時(shí)間和這個(gè)深度的液層中吸取一定量的懸液烘干、稱重、便能計(jì)算出小于該粒徑土粒的含量。因此，在給定深度和不同時(shí)間吸液，便可以將不同粒徑的土粒分離并計(jì)算其百分含量。只要規(guī)定了吸液深度，便可根據(jù)Stokes 公式求出不同溫度下，不同比重的土壤，其各粒徑土粒在水中沉降至該深度所需要的時(shí)間，因?yàn)樵趧蛩龠\(yùn)動(dòng)中，其中， t 指沉降時(shí)間（秒）s 指沉降深度（厘米）v 指速度（厘米/ 秒）其余指標(biāo)同上2、操作步驟（ 1 ）樣品處理>1mm石礫處理：將土樣風(fēng)干，揀去粗有機(jī)質(zhì)，磨碎，過1mm 篩，大于

15、 1mm 的石礫裝在容器中，加水煮沸，用淀帚輕輕擦洗，使粘附于石礫上的土粒全部懸浮與水中。傾出濁水，再加水煮洗。如此反復(fù)進(jìn)行，直至石礫清洗干凈。將石礫烘干， 過 3mm 篩， 分別稱重， 并稱量通過1mm 篩孔的全部土重， 算出石礫的含量百分?jǐn)?shù)。 如果沒有石礫， 則過 1mm篩孔的細(xì)土，勿需稱重。稱重：稱取過1mm 篩的風(fēng)干土樣（已去除有機(jī)質(zhì)殘?bào)w）測定其吸濕水量。再稱10 克風(fēng)干土壤樣品三份，其中一份測定洗矢量，兩份制備制備成土粒懸液供顆粒分析用。去除有機(jī)質(zhì)：若土壤有機(jī)質(zhì)含量高，需先去除?？蓪⑸鲜鋈萃寥罉悠贩謩e移入250mL 高型燒杯中，先加少量水使土壤濕潤， 再加 6% 過氧化氫， 用淀帚

16、攪勻土液， 蓋好表玻璃，在水浴或電熱板上加溫，使有機(jī)質(zhì)充分氧化。對于含有大量有機(jī)質(zhì)的土樣，應(yīng)增加過氧化氫的濃度。在過氧化氫氧化有機(jī)質(zhì)的時(shí)候會發(fā)生大量氣泡，可低價(jià)異戊醇以防止泡沫溢出燒杯。氧化過程中應(yīng)經(jīng)常用淀帚攪拌土樣，反應(yīng)減弱后，在添加過氧化氫，直至土色變淡，表示土壤有機(jī)質(zhì)已基本分解完全。過量的過氧化氫可煮沸排除，冷卻后，傾棄去上面清液。脫鈣和洗矢量的測定：含碳酸鹽的土壤樣品在有機(jī)質(zhì)分解后逐次加入 0.2MHCl ，每次約 10mL ，直至無二氧化碳產(chǎn)生為止。為保證鹽酸有足夠的濃度，每次加入鹽酸前應(yīng)先傾去土樣上面的清液。 碳酸鹽含量高的土樣， 鹽酸濃度可適當(dāng)增加。去除土樣中的碳酸鹽后， 用 0

17、.05M 鹽酸沖洗土樣至濾紙上過濾（其中測定洗矢量用的濾紙必須事先稱得干紙重） 。再用0.05M 鹽酸繼續(xù)淋洗土樣（使膠體上的鈣離子和鎂離子完全為氫離子所代換，土粒充分分散） ，直至濾液中無鈣離子為止。脫鈣后的土樣再用水淋洗，洗盡多余的鹽酸，直至濾液中無氯離子為止（如發(fā)現(xiàn)濾液渾濁，表明土壤膠體已透過濾紙，應(yīng)立即停止淋洗） 。將測定洗矢量的一份土樣，連同濾紙一起放于已知重量的燒杯中，在105 度干燥箱中烘干，稱至恒重，計(jì)算洗矢量。（ 2 ）制備懸液仔細(xì)地用水將另外兩份顆粒分析用的土樣從濾紙上分別洗入 500mL 三角瓶中，加入 0.5M 氫氧化鈉 10mL ，加水至250mL 左右。 三角瓶口蓋

18、上一個(gè)小漏斗， 放在電熱板上加熱，并不時(shí)的搖動(dòng)三角瓶，以免土粒粘結(jié)。煮沸后，降低電熱板溫度， 使懸液保持微沸 1 小時(shí)。 將冷卻后的懸液通過0.25mm孔徑篩洗入沉降筒，用水沖洗篩網(wǎng)，并用淀帚輕輕擦洗上面的砂粒，務(wù)必使篩及放置洗篩的漏斗上的土粒全部沖洗至沉降筒中，向沉降筒中加水制備成1升的懸液。洗篩上0.25mm 粒徑的砂粒， 用水洗入鋁盒或稱量瓶， 烘干， 稱重，計(jì)算粗砂粒（ 1-0.25mm ）占烘干樣品重的百分?jǐn)?shù)。對于不含碳酸鹽也不需要去除有機(jī)質(zhì)的土樣， 在稱取 10 克土樣后，直接放入 500mL 三角瓶中。 然后根據(jù)土樣的 pH 加入不同的分散劑。對10g 土樣來說，石灰性土壤加入0.5M 六偏磷酸鈉 10mL, 中性土壤加入0.5M 草酸鈉溶液10mL ，酸性土壤加入氫氧化鈉 10mL ， 再加250mL 水浸泡過夜