實(shí)驗(yàn)3 土壤理化性質(zhì)測定與分析

1、實(shí)驗(yàn)3 土壤理化性質(zhì)測定與分析1土壤樣品的采集和制備土壤樣品的采集是否具有代表性，是決定分析結(jié)果能否正確反映土壤特性的關(guān)鍵。因此，采集的土壤 樣品必須具有代表性，以確保土壤質(zhì)量分析結(jié)果的正確性。從田間采集來的土壤樣品不可直接進(jìn)行化學(xué)分 析，需經(jīng)過篩或風(fēng)干過篩等處理后方可進(jìn)行分析。因此，在風(fēng)干過篩處理中保持最小的誤差是同樣的重要。 本實(shí)驗(yàn)的目的在于通過土壤樣品采集的實(shí)踐，使學(xué)生更好地掌握采集具有代表性土壤樣品的技能和合理處 理樣品的技能。1.1 土壤樣品的采集1.1.1耕層混合土壤樣品的采集（1）確定采樣單元根據(jù)有關(guān)資料和現(xiàn)場勘查后，將采樣區(qū)劃分為數(shù)個(gè)采樣單元，每個(gè)采樣單元的圖類型，肥力狀況和地

2、 形等因素要盡可能均勻一致。（2）確定采樣點(diǎn)數(shù)及采樣點(diǎn)位置采樣點(diǎn)數(shù)的確定，取決于采樣區(qū)域的大小、地塊的復(fù)雜程度和所要求的精密度等因素，一般以5-20個(gè) 為宜。采樣點(diǎn)位置的確定要遵循隨機(jī)布點(diǎn)的原則，常采用“S”型布點(diǎn)方式，該方式能較好地克服耕作、施肥 等農(nóng)業(yè)措施造成的誤差。但在采樣單元面積較小，地形變化較小，地力較均勻的情況下也可采用對(duì)角線（或 梅花）形布點(diǎn)方式。為從總體上控制采樣點(diǎn)的代表性，避免在堆過肥的地方和田埂，溝邊以及特殊地形部 位采樣。（3）各采樣點(diǎn)土樣的采集遵循采樣“等量”的原則，即每點(diǎn)所采土樣的土體的寬度、厚度及深度均相同。使用采樣器采樣時(shí)應(yīng)垂 直于地面向下至規(guī)定的深度。用取土鏟取

3、樣應(yīng)先鏟出一個(gè)耕層斷面，再平行于斷面下取土。（4）混合土樣的制備將個(gè)點(diǎn)采集的土樣集中在一起，盡可能捏碎，混均；如果采集的樣品數(shù)量過多，可用四分法將多余的 土樣棄去，以取1kg為宜。其方法是將混均的土樣平鋪成四方形，劃對(duì)角線將土樣分成四份，將其中一對(duì) 角線的兩份棄去，如所剩樣品仍很多，可重復(fù)上訴方法處理，知道所需數(shù)目為止。采集含水較多的土樣時(shí) （如水稻土），四分法很難使用，可將各樣點(diǎn)采集的爛泥狀樣品攪拌均勻后，再取出所需數(shù)量。將采好的土 樣裝袋，土袋最好采用布制的，以保持通氣。（5）制作采樣標(biāo)簽及采樣記錄選用耐浸潤的紙簽（牛皮紙或硫酸紙），用鉛筆在標(biāo)簽上注明采樣地點(diǎn)，日期，采樣深度，土壤名稱，

4、編號(hào)及采樣人等，一式兩份，土袋內(nèi)外各放一份。同時(shí)做好采樣記錄。1.1.2 土壤剖面樣品的采集即按土壤發(fā)生層次的采樣。首先在能代表研究對(duì)象的采樣點(diǎn)挖掘1x1.5m左右的長方形土壤剖面坑，較 窄的一面向陽，作為剖面觀察面。挖出的土應(yīng)放在土坑的兩側(cè)，而不要放在觀察面的上方。土坑的深度根 據(jù)具體情況確定，一般要求達(dá)到母質(zhì)層或地下水位。根據(jù)剖面的土壤顏色、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、松緊度、濕度及 植物根系分布等，劃分土層。按研究所需了解的項(xiàng)目逐項(xiàng)進(jìn)行仔細(xì)觀察，描述記載，然后至上而下逐層采 集樣品，一般采集各層最典型的中部位置的土壤，以克服層次之間的過渡現(xiàn)象，保證樣品代表性。每個(gè)土 樣質(zhì)量1kg左右，將采集的樣品放入樣

5、品袋，寫明標(biāo)簽（同上）。（1）土壤診斷樣品采集為找出造成某些植物發(fā)生局部死苗失綠，矮縮，花而不實(shí)等異?，F(xiàn)象的原因，必須對(duì)土壤進(jìn)行某些成 分的分析測定。一般應(yīng)在發(fā)生異?，F(xiàn)象的范圍內(nèi)，采集典型土壤樣品，多點(diǎn)混合，同時(shí)在附近采集正常土 樣作為對(duì)照。（2）土壤鹽分動(dòng)態(tài)樣品的采集淋溶和蒸發(fā)是造成土壤剖面中鹽分季節(jié)性變化的主要原因，因此，這類樣品的采集按垂直深度分層采取。即從地表起每10cm或20cm劃為一個(gè)采樣層，取樣方法多用“段取”即在該取樣層內(nèi)，自上而下，全層 均勻的取土，這樣有利于土壤儲(chǔ)鹽量的計(jì)算，或繪制土壤鹽分分布圖。研究鹽分在土壤中垂直分布的特點(diǎn) 時(shí)，則多用“點(diǎn)取”即在各樣取樣層的中間位置取樣

6、。此外，應(yīng)特別注重采樣的時(shí)間和深度，因?yàn)辂}分上 下移動(dòng)受不同時(shí)間的淋溶與蒸發(fā)作用的影響很大。（3）土壤物理性質(zhì)測定樣品采集如測定土壤容重和空隙度等物理形狀，需要原狀土樣，其樣品可直接用環(huán)刀在各土層中采取。采取土 壤結(jié)構(gòu)性的樣品，必須注意土壤濕度，不宜過干或過濕，最好在不粘鏟經(jīng)接觸不變形時(shí)分層采取。在取樣 過程中須保持土塊不受擠壓，不變形盡量保持土壤的原狀，如受擠壓變形的部分要去掉。土樣采后要小心 裝入鐵盒。其它項(xiàng)目土樣根據(jù)要求裝入鋁盒或環(huán)刀，帶回室內(nèi)測定。1.1.3 土壤樣品的處理和貯存（1）新鮮樣品的處理和貯存某些土壤成分如低價(jià)鐵、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮等風(fēng)干過程中會(huì)發(fā)生顯著變化，必須用新鮮樣品進(jìn)行

7、分析。 為了能真實(shí)的反映土壤在田間自然狀態(tài)下的某些理化性狀，新鮮樣品要及時(shí)送回室內(nèi)進(jìn)行處理和分析。 先挑除非土壤物質(zhì)，再通過2mm篩（或用玻璃棒或塑料棒將樣品弄碎混勻）后迅速稱樣測定。新鮮樣品一 般不宜貯存，如需要暫時(shí)貯存時(shí)，可將新鮮樣品裝入塑料袋扎緊口袋放在冰箱冷藏室或速凍固定。（2）風(fēng)干樣品的處理和貯存1）風(fēng)干從野外采回的土壤樣品要及時(shí)放在樣品盤上（或無污染的紙、塑料布），攤成薄薄一層，置于干凈整潔 的室內(nèi)通風(fēng)處自然風(fēng)干，嚴(yán)禁日曬，并注意防止酸堿等氣體及灰塵的污染。風(fēng)干過程要經(jīng)常翻動(dòng)土樣，并 將大土塊捏碎及加速干燥，同時(shí)剔出非土壤物質(zhì)。2）過篩A、一般化學(xué)分析試樣將風(fēng)干后的樣品平鋪在制樣板

8、上用木棍或塑料棍碾壓，或用研缽研磨，并將植物殘?bào)w（細(xì)小的植物須 根，可用靜電吸引的方法清除），石塊等侵入體和新生體剔出干凈。壓碎或研細(xì)的土樣要全部通過2 mm （或 1 mm）孔徑篩為止（可供pH值，鹽分，交換性能，以及有效養(yǎng)分的等項(xiàng)目的測定）。將通過2 mm （ 1 mm）孔徑篩的土樣用多點(diǎn)法取出50 g-100 g繼續(xù)碾磨，使之全部通過0.25 mm孔徑 篩（供有機(jī)質(zhì)，腐殖質(zhì)組成，全氮，碳酸鈣等項(xiàng)目的測定）。再將通過2 mm（1 mm）孔徑篩的土樣用多點(diǎn)發(fā)取出50 g-100 g繼續(xù)用研缽磨細(xì)，使之全部通過0.149 mm孔徑篩（供礦質(zhì)成分，全量分析等項(xiàng)目的測定）。B、微量元素分析試樣用于

9、微量元素分析的土樣其處理方法同一般化學(xué)分析樣品，除在覆蓋，研磨，過篩，運(yùn)輸，貯存等環(huán) 節(jié)中，不接觸金屬器具，以防污染外，其它各環(huán)節(jié)要用木、瓷、竹或塑料工具。篩要用尼龍篩。過0.149 mm 孔徑篩時(shí)，要用瑪瑙研缽研磨，具體操作同一般化學(xué)分析樣品。處理好的樣品應(yīng)放在塑料瓶中保存。C、顆粒分析試樣將風(fēng)格土樣反復(fù)碾碎，使之全部通過2 mm孔徑篩。留在篩上的隨時(shí)稱量后保存，同時(shí)將過篩的土樣 稱量，以計(jì)算石礫的百分比含量，然后將土樣混合后盛于廣口瓶內(nèi)作為顆粒分析及其它物理性質(zhì)測定用。 若再土壤中油鐵錳結(jié)核，石灰結(jié)核，鐵子和半風(fēng)化體，不能用木棍碾碎，應(yīng)細(xì)心撿出稱量保存。注：觀測采樣地土壤剖面調(diào)查表.剖面層

10、次：O層一一腐殖質(zhì)層，巳分解或半分解的枯枝落葉粗有機(jī)物質(zhì)為主的土層A層一一表層，位于地表或O層之下的礦質(zhì)發(fā)生層B層位于A層之下的發(fā)生層，完全或幾乎完全失去巖石結(jié)構(gòu)層次過渡：1）.明顯程度A：突然過渡：過渡層厚度小于2cm；B：明顯過渡：過渡層厚度為2 5cmC：逐漸過渡：過渡層厚度為5 12cm；D：模糊過渡：過渡層厚度大于12cm2） .過渡形式A：平整過渡：過渡層呈水平或近于水平；B：波狀過渡：指過渡層形成的凹陷，其寬 度超過深度，如舌狀；C：不規(guī)則過渡：指過渡形成的凹陷，其深度超過寬度；D：局部穿插型過渡：指過渡出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。3）土壤顏色可采用門塞爾比色卡比色，也可按土壤顏色三角表進(jìn)行描

11、述。顏色描述可采用雙名法，主色在 后，副色在前，如黃棕、灰棕等。顏色深淺還可以冠以暗、淡等形容詞，如淺棕、暗灰等。黑；暗栗、暗棕、暗灰；栗、棕、灰；紅棕、黃棕、淺棕；紅、橙、黃、淺黃、白。.水分狀況：干，潤，潮，濕四種程度土壤結(jié)構(gòu)：土壤結(jié)構(gòu)是成土過程或利用過程中由物理的、化學(xué)的和生物的多種因素綜合作用而形成，按 形狀可分為塊狀、片狀和柱狀三大類型；按其大小、發(fā)育程度和穩(wěn)定性等，再分為團(tuán)粒、團(tuán)塊、塊狀、棱 塊狀、棱柱狀、柱狀和片狀等結(jié)構(gòu)。土壤層次：包括O層、A層、B層3個(gè)主要層次，各層次判斷標(biāo)準(zhǔn)如下O層：巳分解的或半分解的枯枝落 葉粗有機(jī)物質(zhì)為主的土層。A層：位于地表或O層之下的礦質(zhì)發(fā)生層。它具

12、有下列條件之一：聚集有與 礦質(zhì)組分充分混合的腐殖化有機(jī)質(zhì)，且B層和E層性質(zhì)不明顯。具有因耕作、放牧或類似的擾動(dòng)作用而形 成的土壤性質(zhì)。B層：位于O、A層之下的發(fā)生層，完全或幾乎完全喪失巖石構(gòu)造，并具有下列一個(gè)或一 個(gè)以上的特征:聚積有硅酸鹽粘粒、鐵、鋁、腐殖質(zhì)、碳酸鹽、石膏或二氧化硅。碳酸鹽的淋失。殘積三 二氧化物的富集。有大量三二氧化物膠膜，使該層具有較低的亮度、較高的彩度和較紅的色調(diào)。具粒狀、 塊狀或棱柱狀結(jié)構(gòu)。土層深度：以cm表示，測量并記錄各發(fā)生層的實(shí)際厚度。土壤結(jié)構(gòu)持性：土壤具有 黏結(jié)、黏著或抗變形、裂斷等的屬性。土壤結(jié)持性在土力學(xué)方面具有重要價(jià)值。土壤的結(jié)持常數(shù)：也叫阿 德堡極限（

13、Atterberg limits）最早由Atterberg（1911，1912）提出，土壤顯示粘結(jié)性、粘著性、可塑性的 含水量范圍（上、下限），對(duì)于 每種土壤都是一定的值。因此，叫常數(shù)。結(jié)持常數(shù)包含有：下塑限、上 塑限、塑性值、粘著點(diǎn)、脫粘點(diǎn)等，均以含水量表示，而且都是可以具體測定的。土壤結(jié)持性描述方法： 有人按照干濕程度分：濕、潮、干。濕時(shí)粘、潮時(shí)堅(jiān)、干時(shí)硬。又有人依據(jù)土壤濕度由干到濕依次分為1. 堅(jiān)固結(jié)持性2.酥軟（或酥脆）結(jié)持性3.可塑結(jié)持性4.粘韌結(jié)持性5.濃漿結(jié)持性6.薄漿結(jié)持性。土壤質(zhì)地： 根據(jù)土壤的顆粒組成劃分的土壤類型。土壤質(zhì)地一般分為砂土、壤土和粘土三類，其類別和特點(diǎn)，主要是

14、 繼承了成土母質(zhì)的類型和特點(diǎn)，又受到耕作、施肥、排灌、平整土地等人為因素的影響，是土壤的一種十 分穩(wěn)定的自然屬性，對(duì)土壤肥力有很大影響。2 土壤水分測定一烘干法進(jìn)行土壤水分含量測定有兩個(gè)目的：一是為了解田間土壤實(shí)際含水狀況，以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。二是為了 得知風(fēng)干土樣水分的含量，以計(jì)算以干基為基礎(chǔ)的分析結(jié)果。前者目前測定方法很多，如負(fù)壓計(jì)法等，土 壤物理分析中有詳細(xì)的介紹。后者因其含水量較少，需要測定的精度較高，最好采用烘干法（也可用 于田間土壤含水測定），因此本實(shí)驗(yàn)僅介紹此法。2.1原理在105-110C溫度下，使土壤的重力水、毛管水、膜狀水以及吸濕水均變成氣態(tài)水而蒸發(fā)掉，而結(jié)構(gòu)水 不被破壞，土壤

15、有機(jī)質(zhì)也不被分解。根據(jù)失去水分的重量，即可計(jì)算出土壤水分的百分含量。2.2操作步驟取一個(gè)空鋁盒一一編號(hào)后放入105-110C烘箱烘2 h于天平稱重并記錄為W0。取土樣10 g平鋪于鋁盒中稱重并記錄為W1將鋁盒蓋傾斜放在鋁盒上并置于烘箱中加熱至 105-110C并恒溫干燥6-8 h （一般樣品烘干6 h，含水較多，質(zhì)地較粘重的樣品烘8 h）取出將盒蓋蓋嚴(yán) 并移入干燥器中一一冷卻20-30 min后稱量計(jì)為W2再將鋁盒放回105-110C的烘箱中繼續(xù)烘3-5 h 后冷卻稱重計(jì)為W3 （兩次稱重差應(yīng)3 mg，否則再繼續(xù)烘至恒重）。2.3結(jié)果計(jì)算土壤水分（干基）gkg-1=（ W1-W2）: （W2-

16、W0） X1000烘干土重=風(fēng)干土重：（1+ 土壤含水量）式中 W0一烘干空鋁盒質(zhì)量g； W1一烘干前鋁盒加土樣質(zhì)量g； W2一烘至恒重的鋁盒加土樣質(zhì)量g。3 土壤容重的測定（環(huán)刀法）3.1原理利用一定容積的環(huán)刀切割自然狀態(tài)的土壤，使土壤充滿其中，稱量后計(jì)算單位體積的烘干土壤質(zhì)量， 即為容重。本方法適用于除堅(jiān)硬和易碎的土壤以外各類土壤容重的測定。3.2主要儀器設(shè)備環(huán)刀：容積100cm3 ；鋼制環(huán)刀托：上有兩個(gè)小排氣孔；削土刀：刀口要平直；小鐵鏟；木槌；天平: 感量0.1 g；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；干燥器。3.3分析步驟采樣前，先在各環(huán)刀的內(nèi)壁均勻地涂上一層薄薄的凡士林，逐個(gè)稱取環(huán)刀質(zhì)量（m1），

17、精確至0.1 g。 選擇好土壤剖面后，按土壤剖面層次，由上至下用環(huán)刀在每層的中部采樣。如只測定耕層土壤容重，可不 挖土壤剖面。先用鐵鏟刨平采樣層的土面，將環(huán)刀托套在環(huán)刀無刃的一端，環(huán)刀刃朝下，用力均衡地壓環(huán) 刀托把，將環(huán)刀垂直壓入土中。如土壤較硬，環(huán)刀不易插入土中時(shí)，可用木錘輕輕敲打環(huán)刀托把，待整個(gè) 環(huán)刀全部壓入土中，且土面即將觸及環(huán)刀托的頂部（可由環(huán)刀托蓋上之小孔窺見）時(shí)，停止下壓。用鐵鏟 把環(huán)刀周圍土壤挖去，在環(huán)刀下方切斷，并使其下方留有一些多余的土壤。取出環(huán)刀，將其翻轉(zhuǎn)過來，刃 口朝上，用削土刀迅速刮去粘附在環(huán)刀外壁上的土壤，然后從邊緣向中部用削土刀削平土面，使之與刃口 齊平。蓋上環(huán)刀頂

18、蓋，再次翻轉(zhuǎn)環(huán)刀，使巳蓋上頂蓋的刃口一端朝下，取下環(huán)刀托。同樣削平無刃口端的 土面并蓋好底蓋。在環(huán)刀采樣的相近位置另取土樣20 g左右，裝入有蓋鋁盒，測定含水量（w）。將裝有土 樣的環(huán)刀迅速裝入木箱帶回室內(nèi)，在天平上稱取環(huán)刀及濕土質(zhì)量（m2），精確至0.1 go 3.4結(jié)果計(jì)算容重，g.cm-3= （m2-m1）x100-w （H2 O） / （Vx100）式中：m2環(huán)刀及濕土質(zhì)量g； m1環(huán)刀質(zhì)量g； V 環(huán)刀容積cm3oV = n r2h，式中r為環(huán)刀有刃口一端的內(nèi)半徑（cm），h為環(huán)刀高度，一般常用環(huán)刀容積為100 cm3；w （H2 O） 土壤含水量% =（濕土重一干土重）/濕土重x100o平行測定結(jié)果以算術(shù)平均值表示，保留兩位小數(shù)。 平行測定結(jié)果允許絕對(duì)誤差 0.03g*cm3o3.5注釋容重測定也可將裝滿土壤的環(huán)刀