土壤学实验——土壤质地测定

土壤学实验实验二土壤质地的测定
学院：资源环境学院
专业：农业资源与环境
2010年10月
土壤质地的测定
（简易比重计法）
一．实验目的和意义
土壤质地是指土壤中各粒级土粒的配合比例或各粒级土粒在土壤总重量中所占的百分数，又称为土壤机械组成。

根据我国土壤质地分类标准，把土壤划分为砂土、壤土和粘土三大类。

土壤质地的粗细直接影响土壤蓄水性、透气性和保肥性。

一般而言土壤粒径较大的砂质土通透性较强，而蓄水性和保肥力较差，土壤温度的变幅也较大；相反粘性土虽然通透性较差，但蓄水保肥力都高，土壤温度的变幅也较小；而壤土则介于二者之间。

所以说土壤的质地是影响土壤理化性质和土壤肥力状况的主要因素，并与植物的生长发育具有密切的关系。

了解土壤质地状况，根据土壤类型选择合适的作物进行种植，并能根据土壤的质地状况对土壤进行改良，从而指导我们的农业生产。

二．实验原理
（1）土样的分散处理：土壤比重计法测定土壤机械组成的原理就是采用各种方法，把土壤颗粒物按照它的粒径大小分成若干等级，并测出不同颗粒等级土壤颗粒物的含量，从而求出土壤的机械组成。

一般而言，对于土壤粒径大于0.25mm的砂粒采用过筛的方法把它们逐级分离开来，对于土壤粒径较细的土粒筛分析有困难，而且结果也不精确，则需要通过制备悬液的方法进行沉降分离。

（2）分散剂：野外的土壤往往是许多大小不同的土粒相互胶结在一起形成微团粒体结构，在测定的时候需要对其进行分散处理，使其成为单粒状态，才能进行测定。

华北地区的土壤中碳酸钙、硫酸钙等较多，均为阻碍土粒分散的物质，一般采用六偏磷酸钠作为分散剂，其主要作用是利用其弱酸性质来破坏含于土壤中的碳酸钙，溶解碳酸钙，并加入碱溶液，可使土壤絮凝和化学胶结等过程中所形成的稳固的微结构性团粒体受到破坏。

对于不含碳酸盐的中性土壤可加入分散剂草酸纳，酸性土壤可加入氢氧化钠处理，分散剂加入的量可根据土壤的代换量决定，过少则分散不完全，过多则又会使之凝聚。

为分散完全，除加入分散剂外，还必须对土壤样品加以震荡或煮沸。

（3）沉降与测定：当充分分散的土粒均匀地分布在静水中，由于重力的作用土粒开始沉降，此时土粒受到重力、浮力和阻力三个力的作用，沉降一开始土粒速度增加，因此引起的阻力也随之增加，当重力、浮力和阻力达到平衡时，土粒开始做匀速沉降，根据Stokes 定律，其沉降速度与土粒的半径成正比，与介质粘滞系数成反比即：
式中，V指土壤的沉降速度（cm/sec）
g指重力加速度（980cm/s）
r指土粒的半径(cm)
d1指土粒的比重，平均值为2.65(g/cm3)
d2指介质的比重(g/cm3)
η指介质粘滞系数(g/cm.s)
可见，经充分搅拌后各不同粒径的土粒在介质中是均匀分布的，搅拌后各粒径土粒以不同的沉降速度开始沉降，土粒沉降一定时间后，在一定深度只存在小于某一粒径的土粒均匀地分布着。

在土粒沉降的过程中悬液的比重也在不断的随之发生变化，悬液比重与悬液中所含土粒的重量之间的关系如下：
式中，ρ悬指悬液比重(g/cm3)
ρ水指水的比重(g/cm3)
ρ土指土粒的比重（假定为2.65g/cm3）
V悬指悬液的溶剂（1000mL）
w土指悬液中土粒的重量（g）
测出悬液比重后，可以根据上式计算出悬浮土粒的重量，为了免去复杂的计算，鲍尤考斯设计了一种所谓甲种比重计，这种比重计可以直接读出悬液中所含有的土粒浓度（g/L）。

因此，我们在测定过程中按照不同温度下土粒沉降时间（下表），直接测出所需粒径的土粒含量，再根据土壤质地的分类标准即可一般性的了解土壤质地。

三．实验仪器及试剂
托盘天平，1000毫升沉降筒，搅拌棒，甲种比重计，温度计，冲洗筛，带橡皮头的玻璃棒，瓷蒸发皿，药勺，洗瓶
0.5M氢氧化钠：称取20克氢氧化钠于烧杯内，加少量蒸馏水溶解后，通过多次清洗烧杯的方法转移到1000毫升容量瓶内，洗瓶定容摇匀，待用。

0.25M草酸钠：称取33.5克草酸钠于烧杯内，加少量蒸馏水溶解后，通过多次清洗烧杯的方法转移到1000毫升容量瓶内，洗瓶定容摇匀，待用。

0.5M六偏磷酸钠：称取51克六偏磷酸钠于烧杯内，加少量蒸馏水溶解后，通过多次清
洗烧杯的方法转移到1000毫升容量瓶内，洗瓶定容摇匀，待用。

四．操作步骤
（1）称样：称取通过1mm孔筛的风干土壤样品50克（精确到0.01克），置于研钵中，加蒸馏水湿润样品。

（2）分散：根据土壤的pH值分别选用分散剂
石灰性土壤：用0.5mol六偏磷酸钠60毫升
中性土壤：用0.5mol草酸纳20毫升
酸性土壤：用0.5mol氢氧化钠40毫升
加入分散剂后，为使得样品充分分散，需对样品进行分散处理。

在瓷蒸发皿中，加一部分分散剂使土样呈稠糊状，静置半小时，使分散剂充分作用，然后用带橡皮球的玻璃棒研磨20分钟，使之分散完全。

加入剩余分散剂。

（3）在1000毫升的沉降筒上置于漏斗，漏斗上放一筛孔直径为0.25mm的铜筛，用洗瓶洗出瓷蒸发皿中冷却的所有土粒。

筛上残留的沙粒用橡皮头玻璃棒轻轻擦洗，同时用蒸馏水冲洗，使得小于0.25mm的土粒全部洗入沉降筒内，直到筛下漏出清水为止。

注意冲洗时控制每次用水量，以免超过总量1000毫升，最后定容。

（4）测定悬液比重：将沉降筒置于昼夜温度变化较小的平稳实验台上，用温度计（±0.1℃）测定悬液温度，根据所测液体温度，结合小于某一粒径颗粒沉降时间表，查出小于。

用搅拌棒搅拌悬液1分钟（上下各约30次），0.01mm土粒所对应的比重计读数时间记为t
1
时刻使用比重计测定悬液比重。

测当搅拌棒提离悬液液面时立即计录时间，记为t。

在t+t
1
定时要提前10-15秒将比重计轻轻插入悬液中，到了选定时间立即记录比重计读数，记为d 代表小于0.01mm土粒的含量。

每次测定读数后，取出比重计放在盛有蒸馏水的量筒中备用。

（5）判断土壤质地：根据计算结果，结合土壤质地分类标准，判断测定土壤样品的土壤质地。

（6）重复上述（1）-（5）步，测定其他2组的土样。

（7）空白测定：为了消除分散剂和温度变化的影响，故在测定一批样品的同时，做一空白测定。

取1支1000ml的量筒，加入分散剂（按所测土样加相同分散剂及数量），加软水至刻度，按悬液测定时间进行测定，读数为空白校正值。

五．结果计算
（1）土壤最大吸湿水测定
（2）校正比重计读数
校正值=分散剂校正值+温度校正值
校正后的读数=比重计读数-校正值
（3）粒径含量计算
记录表格
悬液温度T=21.5℃
温度校正值=+0.45
根据苏联制按<0.01mm土粒%列表：
（1）第一组第一次测定的土样为轻壤土。

（2）第一组第二次测定的土样为松砂土。

（3）第二组的土样为轻壤土。

（4）第五组的土样为重壤土。

六．问题讨论
第一组的土样第一次测定和第二次测定的结果差距很大，使得质地类型有很大的不同，不是误差的原因，应该是其中一组测定错误导致。

实验错误的原因可能有以下几点：
1.由于第一组土样两次测量不是同时进行的，其中一组的测量可能由于在几个土样
同时测量的情况下，计时的时候出现错误。

导致在时间不在25分钟的时候进行
测量。

2.4个人同时在测量的时候，安排不有序，有些混乱，在加入分散剂的时候可能没
有将20ml的NaOH全部加入进行充分的分散。

同时研磨不充分。

3.读数时没有多人同时读数，可能在一人读数的时候读错。