土壤机械分析(比重计法)1.0_New

土壤机械分析(比重计法)1.0
土壤机械分析(比重计法)1.0
实验报告
课程名称： 土壤学实验 指导老师： 谢晓梅 成绩：__________________ 实验名称： 土壤机械分析（比重计法）
同组学生姓名： 边舒萍
一、实验目的和要求 二、实验内容和原
理
三、实验材料与试剂 四、实验器材与仪器
五、操作方法和实验步骤 六、实验数据记录和处理
七、实验结果与分析 八、讨论、心得
一、 实验目的和要求
1. 了解土壤颗粒组成状况在农业生产上的重要意义；
2. 掌握土壤颗粒分析方法，从测得的数据来确定土壤质地，为分析土壤的其它理化性质提供参考数据。

二、 实验内容和原理
本实验采用比重计法对土壤进行机械分析，即把土粒按其粒径分为若干级，并测出各级的量，从而判断土壤的颗粒组成。

比重计法：将径较细的土粒加分散剂后，充分分散，处理成悬浮液定容后，根据Stokes
专业： 农
资1202 姓名： 平
装 订
定律及土壤比重计浮泡在悬液中所处的平均有效深度。

静置不同时间后，用土壤比重计直接读出每升悬浮液中所含各级颗粒的质量，计算其百分含量[1]，并确定土壤质地。

计算公式如下，
1.土壤含水量（%）=[风干土重（g）—烘干土重（g）]/烘干土重（g）
2.＜0.25nm各级颗粒质量百分数(%)
=[比重计读数+比重计刻度弯面校正值(本实验忽略不计)+温度校正值-分散剂校正值]/烘干土重（g）
3.读数校正
1）温度校正值：本实验比重计读数以20℃为准，依据土壤比重计温度校正表计算得到比重计温度校正后读数。

2）分散剂校正值（g/L）=加入分散剂的体积（ml）×分散剂的浓度（mol/L）×分散剂的摩尔质量×10-3。

三、实验器材与仪器
土样（取于余杭塘路施工旁，风干研磨细后过18目筛）；
特种土壤比重计，研钵，橡头玻棒，温度计，带孔搅拌棒，1000mL沉降筒，洗瓶。

草酸钠溶液（c=0.25mol/L；M=133.99）
四、操作方法和实验步骤
1.称取风干土样置于铝盒中，放入烘箱，在105℃烘16h再在干燥器中冷却至室温恒
重，称量后计算土壤水分换算系数；
=50.0853g置于瓷研钵中；
2.称取风干土样m
3
3.土样分散。

根据采样土壤呈中性或弱碱性[2]，于烧杯中加20mL草酸钠溶液作为分
散剂，调成糊状，静置30min。

用橡头玻棒研磨不少于20min，之后加入剩余20mL 分散剂；
4.悬浮液制备。

充分搅动研钵中悬浮液，加蒸馏水后全部洗入1000mL沉降筒，多次
洗涤，并合并与沉降筒中，直到滤下的水不再浑浊为止。

同时应留意勿使量筒内的悬浮液体积超过1000mL。

最后将量筒内的悬浮液加水至刻度；
5.温度测定。

将温度计悬挂在盛有1000mL水的1000mL量筒中，并将量筒与待测悬浮
筒尽量放在同一地点，在测定比重时同时记录水温（℃），即代表悬浮液的温度。

6.悬浮液比重测定。

带孔搅拌棒上下搅拌1min（约30次），用带孔搅拌棒搅拌沉降
筒中的悬液时，动作要平稳，速度要均匀，向下要触及沉降筒底部，一般距液面3-5cm，否则会使空气压入悬液，影响土粒开始时的沉降速度。

7.本实验采用国际制：5min（＜0.02mm)，5h（＜0.002mm)。

计算得到比重计校正后
读数，此值代表直径小于所选定粒径的颗粒累计含量。

五、实验数据记录和处理
表1 土壤含水率测定
铝盒m0（g）风干土重+铝
盒m1（g）
烘干土重+
铝盒m2（g）
土壤含水
率w（%）
14.1923 24.2015 23.8452 3.56
注：w（%）=（m2-m1）/（m2-m0）
表2 土壤悬浮液比重测定与校正值
测定时长
粒径大
小
（mm）
土壤悬
液比重
（g/L）
水温
（℃）
温度校
正后土
壤悬液
比重
（g/L）
分散剂
校正后
土壤悬
液比重
（g/L）
5min ＜0.02 41.0 20.5 41.2 39.9
5h ＜0.002 24.8 20.0 24.8 23.5 注：温度校正值依据表3土壤比重计校正表[3]得。

六、实验结果与分析
表4 土壤颗粒组成与质地名称
0.002-0.02mm 0.02-2.0mm
＜
0.002mm
质量（g）22.3 16.2 9.8
46.2 33.5 20.3
含量
（%）
土壤质
粘土
地类型
注：土壤质地类型依据表5国际制土壤质地分类标准[4]得出。

土样的颗粒组成分析测定结果及其土壤质地名称见表4。

所采土样粘粒含量大于45%，为粘土类型。

之前土壤质地指测法中，我们通过揉搓土样（黏结性和塑性良好）和搓条法（能搓成完整突跳，可弯成小圈，但小圈有裂缝），估测土壤质地为壌质粘土。

比重计法测定结果与指测法相近，同时也与采样地点（靠近河流，表层长有草本植物）的特征相符合，这说明实验结果有一定的可信度。

本土样为粘土类型，土壤黏粒含量高达46.2%，而粗粒含量仅有20.3%，常常成紧实黏结的固相骨架。

粒间孔隙书目比砂质土壤多但非常狭小，雨水和灌溉水难以下渗，因易在黏粒聚集层上部形成滞留水层，影响植物根系下伸。

同时，该土壤保肥能力强：土壤通气性差，好气性微生物活动受到抑制，有机质分解缓慢[5]。

因此我们看到采样地点表层土壤中，草本植物的根系都十分浅。

针对本实验采样地点的土壤，可采用深沟、密沟、高畦或通过深耕破坏紧实的心土层，
以及采用暗管、暗沟的排水系统[5]，减轻或避免水分滞留而导致的涝害。

七、讨论、心得
1.悬浮比重测定注意事项和改进
在用搅拌棒垂直搅拌悬浮液时，勿将多孔片提出液面，以免产生泡沫。

若有机质含量较多的悬浮液泡沫较多，可再悬浮液面上滴加少量乙醇，减小对比重计读数的影响。

精度要求较高时，可在开始阶段用氢氧化法去除有机质，反应式：
C+2H
2O
2
→CO
2
+H
2
O；通过盐酸淋洗Ca来出去碳酸盐（脱钙）。

直接分散法中，除上述适应于中性土壤的草酸钠溶液外，针对其他pH值的土壤采用不同的分散剂：
①酸性土壤（50g）+0.5NaOH 40mL:中和酸度外使土壤胶体形成代换性钠的胶体。

②石灰性土壤（50g）+0.5M[NaPO
3]
6
60mL:对于CaCO
3
表面形成不溶的胶状保护物，
致使CaCO
3
不再溶解[6]。

2.Stokes定律应用
当充分分散的土粒均匀地分布在静水中，仅仅在一瞬间，重力与阻力即达到平衡（加速度为零）。

此时，土粒沉降速度与其半径成正比，此为Stokes定律，其公式[6]为：
我们利用特制的土壤比重计，在规定时间内，测定某一深度内悬液比重，从而换算出土壤中粗细颗粒的比例，并可以推算出土壤质地等级。

参考文献
[1] 陈丽琼. "比重计法测定土壤颗粒组成的研究." 环境科学导刊 29.4 (2010): 97-99.
[2] 王美青, 章明奎. "杭州市城市和郊区各功能区土壤的性质比较." 浙江农业学报 16.6 (2004): 377-380.
[3] 郭棣生, 马占秋. "比重计试验原理及其制造精度的探讨." 岩土工程学报 3 (1981): 106-113.
[4] 黄冠华, 詹卫华. "土壤颗粒的分形特征及其应用." 土壤学报 39.4 (2002): 490-497.
[5] 黄昌勇; 土壤学. 北京: 中国农业出版社. Z000, 2000.
[6] 土壤学实验指导. 中国林业出版社, 2004.。