土壤—颗粒组成(粒径分布)的测定—比重计法

FHZDZTR0008 土壤 颗粒组成(粒径分布)的测定 比重计法
F-HZ-DZ-TR-0008
土壤—颗粒组成(粒径分布)的测定—比重计法
1 范围
本方法适用于土壤颗粒组成(粒径分布)的测定。

2 原理
土样经化学和物理方法处理成悬浮液定容后，根据司笃克斯(Stokes)定律及土壤比重计浮泡在悬浮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，并定出土壤质地名称。

比重计法操作较简便，但精度较差，可根据需要选择使用。

3 试剂
3.1 氢氧化钠溶液：0.5mol/L ，20g 氢氧化钠，加水溶解后稀释至1000mL 。

3.2 六偏磷酸钠溶液：0.5mol/L ，51g
六偏磷酸钠溶于水，加水稀释至1000mL 。

图1 搅拌棒 3.3 草酸钠溶液：0.5mol/L ，33.5g 草酸钠溶于水，加水稀释至
1000mL 。

4 仪器
4.1 土壤比重计，又称甲种比重计或鲍氏比重计，刻度0~60g/L 。

4.2 量筒，1000mL 。

4.3 锥形瓶，500mL 。

4.4 烧杯，50mL 。

4.5 洗筛，直径6cm ，孔径0.25mm 。

4.6 土壤筛，孔径2、1、0.5mm 。

4.7 搅拌棒(图1)。

5 操作步骤
5.1 称取通过2mm 筛孔的10g(精确至0.001g)风干土样置于已知质量的50mL 烧杯(精确至0.001g)中，放入烘箱，在105℃烘6h ，再在干燥器中冷却后称至恒量(精确至0.001g)，计算土壤水分换算系数。

5.2 称取通过2mm 筛孔的50g(精确至0.01g)风干土样(粘土或壤土50g ，砂土100g)置于500mL 锥形瓶中。

5.3 分散土样：根据土壤的pH 值，于锥形瓶中加入50mL 0.5mol/L 氢氧化钠溶液(酸性土壤)、50mL 0.5mol/L 六偏磷酸钠溶液(碱性土壤)或50mL 0.5mol/L 草酸钠溶液(中性土壤)，然后加水使悬浮液体积达到250mL 左右，充分摇匀。

在锥形瓶上放小漏斗，置于电热板上加热微沸1h ，并经常摇动锥形瓶，以防止土粒沉积瓶底成硬块。

5.4 分离2~0.25mm 粒级与制备悬浮液
大于0.25mm 粒级颗粒用筛分法测定，小于0.25mm 颗粒用比重计法测定。

在1000mL 量筒上放一大漏斗，将孔径0.25mm 洗筛放在大漏斗内。

待悬浮液冷却后，充分摇动锥形瓶中的悬浮液，通过0.25mm 洗筛，用水洗入量筒中。

留在锥形瓶内的土粒，用水全部洗入洗筛内，洗筛内的土粒用橡皮头玻璃棒轻轻地洗擦和用水冲洗，直到滤下的水不再混浊为止。

同时应注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用水加至1000mL 。

将盛有悬浮液的1000mL 量筒放在温度变化较小的平稳试验台上，避免振动，避免阳光直接照射。

将留在洗筛内的砂粒(2~0.25mm)用水洗入已知质量的50mL 烧杯(精确至0.001g)中，烧杯置于低温电热板上蒸去大部分水分，然后放入烘箱中，于105℃烘6h ，再在干燥器中冷却
后称至恒量(精确至0.001g)。

再将0.25mm 以上的砂粒，通过1.0及0.5mm 孔径土壤筛筛分，分别称出其烘干质量(精确至0.001g)。

5.5 测定悬浮液温度
取温度计悬挂在盛有1000mL 水的1000mL 量筒中，并将量筒与待测悬浮液量筒放在一起，记录水温(℃)，即代表悬浮液的温度。

5.6 用土壤比重计测定悬浮液的读数
测定小于0.05mm 粒级的比重计读数，在搅拌完毕静置1min 后放入土壤比重计；测定小于0.02mm 粒级，搅拌完毕静置5min 后放入土壤比重计；测定小于0.002mm 粒级，搅拌完毕静置8h 后放入土壤比重计。

用搅拌棒垂直搅拌悬浮液1min(上下各30次)，搅拌时搅拌棒的多孔片不要提出液面，以免产生泡沫，搅拌完毕的时间即为开始静置的时间(有机质含量较多的悬浮液，搅拌时会产生泡沫，影响比重计读数，因此在放比重计之前，可在悬浮液面上加几滴乙醇)。

在选定的时间前30s ，将土壤比重计轻轻放入悬浮液中央，尽量勿使其左右摇摆和上下浮沉，记录土壤比重计与弯液面相平的标度读数。

查土壤比重计温度校正表(表1)。

得到土壤比重计校正后读数，此值代表直径小于所选定粒径mm 数的颗粒累积含量(g)。

按照上述步骤，分别测得小于0.05、小于0.01和小于0.002mm 各粒级的土壤比重计读数。

表1 土壤比重计校正表
温度，℃ 校正值 温度，℃ 校正值 温度，℃ 校正值
6.0 -2.2 1
7.5 -0.7 25.0 +1.7
8.0 -2.1 18.0 -0.5 25.5 +1.9 10.0 -2.0 18.5 -0.4 26.0 +2.1 11.0 -1.9 1
9.0 -0.3 26.5 +2.3 11.5 -1.8 19.5 -0.1 27.0 +2.5 12.5 -1.7 20.0 0 27.5 +2.7 13.0 -1.6 20.5 +0.2 28.0 +2.9 13.5 -1.5 21.0 +0.3 28.5 +3.1 14.0 -1.4 21.5 +0.5 29.0 +3.3 14.5 -1.3 22.0 +0.6 29.5 +3.5 15.0 -1.2 22.5 +0.8 30.0 +3.7 15.5 -1.1 23.0 +0.9 30.5 +3.8 16.0 -1.0 23.5 +1.1 31.0 +4.0 16.5 -0.9 24.0 +1.3 31.5 +4.2 17.0 -0.8 24.5 +1.5 32.0 +4.6 6 结果计算
6.1 土壤水分换算系数按式(1)计算：
K =1
m m ……(1) 式(1)中：
K ——水分换算系数；
m ——烘干土质量，g ；
m 1——风干土质量，g 。

烘干土质量(g)=风干土质量(g)×K
6.2 2.0mm~1.0mm 、1.0mm~0.5mm 、0.5mm~0.25mm 粒级含量按(2)、(3)、(4)、(5)式计算：
2.0mm~1.0mm 粒级含量(%)=m
m 2×100……(2) 1.0mm~0.5mm 粒级含量(%)=m
m 3×100……(3) 0.5mm~0.25mm 粒级含量(%)=m
m 4×100……(4) 0.05mm 粒级以下，小于某粒级含量(%)=
m m 5×100……(5) 式中：
m 2——2.0mm~1.0mm 粒级烘干土质量，g ；
m 3——1.0mm~0.5mm 粒级烘干土质量，g ；
m 4——0.5mm~0.25mm 粒级烘干土质量，g ；
m 5——小于某粒级的土壤比重计校正后读数；
m ——烘干土质量，g 。

6.3 分散剂质量校正
分散剂占烘干土质量(%)按式(6)计算： A =m
V C 04.0×××100……(6) 式(6)中：
A ——分散剂氢氧化钠占烘干土质量，%；
C ——分散剂氢氧化钠溶液浓度，mol/L ；
V ——分散剂氢氧化钠溶液体积，mL ； m ——烘干土质量，g ；
0.04——氢氧化钠分子的摩尔质量，g/mmol 。

如采用六偏磷酸钠分散剂，则其摩尔质量为0.102g/mmol ；如采用草酸钠分散剂，则其摩尔质量为0.067g/mmol ，计算时适当选择。

6.4 各粒级含量(%)计算
各粒级含量(%)按(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)式计算：
粉(砂)粒(0.05mm~0.02mm)粒级含量(%)=小于0.05mm 粒级含量(%)–
小于0.02mm 粒级含量(%) (7)
粉(砂)粒(0.02mm~0.002mm)粒级含量(%)=小于0.02mm 粒级含量(%)–
小于0.002mm 粒级含量(%) (8)
粘粒(小于0.002mm)粒级含量(%)=小于0.002mm 粒级含量(%)–A(%) (9)
细砂+极细砂(0.25mm~0.05mm)粒级含量(%)=100–[2.0mm~1.0mm 粒级含量(%)+
1.0mm~ 0.5mm 粒级含量(%)+0.5mm~0.25mm 粒级含量(%)+0.05mm~0.02mm
粒级含量(%)+0.02mm~0.002mm 粒级含量(%)+小于0.002mm 粒级含量(%)] (10)
砂粒(2.0mm~0.05mm)粒级含量(%)=2.0mm~1.0mm 粒级含量(%)+1.0mm~0.05mm 粒级含量(%)+0.5mm~0.25mm 粒级含量(%)+0.25mm~0.05mm 粒级含量(%) …… (11) 粉(砂)粒(0.05mm~0.002mm)粒级含量(%)=0.05mm~0.02mm
粒级含量(%)+0.02mm~0.002mm 粒级含量(%) (12)
7 确定土壤质地名称
7.1 根据砂粒(2.0mm~0.05mm)、粉(砂)粒(0.05mm~0.002mm)及粘粒(小于0.002mm)粒级含量
(%)，在土壤质地分类三角座标图(图2)上查得土壤质地名称。

7.2 如土壤含砾石较多，在土壤质地命名时，应根据砾石含量及大小冠以“石”或“砾”字
样(如表2)，这部分砾石含量及大小应在野外调查时加以测定。

表2 按砾石大小及所占体积的质地分级
砾石大小，cm
占体积%
2~7.5 7.5~25 >25 5~15 少砾少砾石少石
15~30 中砾中砾石中石
30~70 多砾多砾石多石
>70 全砾全砾石全石例：某砂砾土的砾石含量30~50%，其中以大于25cm为主，则命名为多石砂壤土；如2~>25cm砾石等量存在时，则命名为多砾石砂壤土。

图4 土壤质地分类三角座标图
例：某土壤含粘粒15%，粉（砂）粒20%，砂粒65%，则此土壤的质
地名称为“砂质壤土”。

8 允许差
样品进行两份平行测定，取其算术平均值，取一位小数。

两份平行测定结果允许差为粘
粒级<3%，粉(砂)粒级<4%。

9 参考文献
[1] LY/T1225-1999. 森林土壤颗粒组成(机械组成)的测定。

[2] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京：中国农业科技出版社. 1999，282.。