实验3 土壤理化性质测定与分析

1 土壤样品的采集和制备

土壤样品的采集是否具有代表性，是决定分析结果能否正确反映土壤特性的关键。因此，采集的土壤样品必须具有代表性，以确保土壤质量分析结果的正确性。从田间采集来的土壤样品不可直接进行化学分析，需经过筛或风干过筛等处理后方可进行分析。因此，在风干过筛处理中保持最小的误差是同样的重要。本实验的目的在于通过土壤样品采集的实践，使学生更好地掌握采集具有代表性土壤样品的技能和合理处理样品的技能。

1.1土壤样品的采集

1.1.1耕层混合土壤样品的采集

（1）确定采样单元

根据有关资料和现场勘查后，将采样区划分为数个采样单元，每个采样单元的图类型，肥力状况和地形等因素要尽可能均匀一致。

（2）确定采样点数及采样点位置

采样点数的确定，取决于采样区域的大小、地块的复杂程度和所要求的精密度等因素，一般以5-20个为宜。采样点位置的确定要遵循随机布点的原则，常采用“S”型布点方式，该方式能较好地克服耕作、施肥等农业措施造成的误差。但在采样单元面积较小，地形变化较小，地力较均匀的情况下也可采用对角线（或梅花）形布点方式。为从总体上控制采样点的代表性，避免在堆过肥的地方和田埂，沟边以及特殊地形部位采样。

（3）各采样点土样的采集

遵循采样“等量”的原则，即每点所采土样的土体的宽度、厚度及深度均相同。使用采样器采样时应垂直于地面向下至规定的深度。用取土铲取样应先铲出一个耕层断面，再平行于断面下取土。

（4）混合土样的制备

将个点采集的土样集中在一起，尽可能捏碎，混均；如果采集的样品数量过多，可用四分法将多余的土样弃去，以取1kg为宜。其方法是将混均的土样平铺成四方形，划对角线将土样分成四份，将其中一对角线的两份弃去，如所剩样品仍很多，可重复上诉方法处理，知道所需数目为止。采集含水较多的土样时（如水稻土），四分法很难使用，可将各样点采集的烂泥状样品搅拌均匀后，再取出所需数量。将采好的土样装袋，土袋最好采用布制的，以保持通气。

（5）制作采样标签及采样记录

选用耐浸润的纸签（牛皮纸或硫酸纸），用铅笔在标签上注明采样地点，日期，采样深度，土壤名称，编号及采样人等，一式两份，土袋内外各放一份。同时做好采样记录。

1.1.2土壤剖面样品的采集

即按土壤发生层次的采样。首先在能代表研究对象的采样点挖掘1×1.5m左右的长方形土壤剖面坑，较窄的一面向阳，作为剖面观察面。挖出的土应放在土坑的两侧，而不要放在观察面的上方。土坑的深度根据具体情况确定，一般要求达到母质层或地下水位。根据剖面的土壤颜色、结构、质地、松紧度、湿度及植物根系分布等，划分土层。按研究所需了解的项目逐项进行仔细观察，描述记载，然后至上而下逐层采集样品，一般采集各层最典型的中部位置的土壤，以克服层次之间的过渡现象，保证样品代表性。每个土样质量1kg左右，将采集的样品放入样品袋，写明标签（同上）。

（1）土壤诊断样品采集

为找出造成某些植物发生局部死苗失绿，矮缩，花而不实等异常现象的原因，必须对土壤进行某些成分的分析测定。一般应在发生异常现象的范围内，采集典型土壤样品，多点混合，同时在附近采集正常土样作为对照。

（2）土壤盐分动态样品的采集

淋溶和蒸发是造成土壤剖面中盐分季节性变化的主要原因，因此，这类样品的采集按垂直深度分层采取。即从地表起每10cm或20cm划为一个采样层，取样方法多用“段取”即在该取样层内，自上而下，全层均匀的取土，这样有利于土壤储盐量的计算，或绘制土壤盐分分布图。研究盐分在土壤中垂直分布的特点时，则多用“点取”即在各样取样层的中间位置取样。此外，应特别注重采样的时间和深度，因为盐分上下移动受不同时间的淋溶与蒸发作用的影响很大。

（3）土壤物理性质测定样品采集

如测定土壤容重和空隙度等物理形状，需要原状土样，其样品可直接用环刀在各土层中采取。采取土壤结构性的样品，必须注意土壤湿度，不宜过干或过湿，最好在不粘铲经接触不变形时分层采取。在取样过程中须保持土块不受挤压，不变形尽量保持土壤的原状，如受挤压变形的部分要去掉。土样采后要小心装入铁盒。其它项目土样根据要求装入铝盒或环刀，带回室内测定。

1.1.3土壤样品的处理和贮存

（1）新鲜样品的处理和贮存

某些土壤成分如低价铁、铵态氮、硝态氮等风干过程中会发生显著变化，必须用新鲜样品进行分析。为了能真实的反映土壤在田间自然状态下的某些理化性状，新鲜样品要及时送回室内进行处理和分析。先挑除非土壤物质，再通过2mm筛（或用玻璃棒或塑料棒将样品弄碎混匀）后迅速称样测定。新鲜样品一般不宜贮存，如需要暂时贮存时，可将新鲜样品装入塑料袋扎紧口袋放在冰箱冷藏室或速冻固定。

（2）风干样品的处理和贮存

1）风干

从野外采回的土壤样品要及时放在样品盘上（或无污染的纸、塑料布），摊成薄薄一层，置于干净整洁的室内通风处自然风干，严禁日晒，并注意防止酸碱等气体及灰尘的污染。风干过程要经常翻动土样，并将大土块捏碎及加速干燥，同时剔出非土壤物质。

2）过筛

A、一般化学分析试样

将风干后的样品平铺在制样板上用木棍或塑料棍碾压，或用研钵研磨，并将植物残体（细小的植物须根，可用静电吸引的方法清除），石块等侵入体和新生体剔出干净。压碎或研细的土样要全部通过2 mm（或1 mm）孔径筛为止（可供pH值，盐分，交换性能，以及有效养分的等项目的测定）。

将通过2 mm（1 mm）孔径筛的土样用多点法取出50 g-100 g继续碾磨，使之全部通过0.25 mm孔径筛（供有机质，腐殖质组成，全氮，碳酸钙等项目的测定）。

再将通过2 mm（1 mm）孔径筛的土样用多点发取出50 g-100 g继续用研钵磨细，使之全部通过0.149 mm孔径筛（供矿质成分，全量分析等项目的测定）。

B、微量元素分析试样

用于微量元素分析的土样其处理方法同一般化学分析样品，除在覆盖，研磨，过筛，运输，贮存等环节中，不接触金属器具，以防污染外，其它各环节要用木、瓷、竹或塑料工具。筛要用尼龙筛。过0.149 mm孔径筛时，要用玛瑙研钵研磨，具体操作同一般化学分析样品。处理好的样品应放在塑料瓶中保存。

C、颗粒分析试样

将风格土样反复碾碎，使之全部通过2 mm孔径筛。留在筛上的随时称量后保存，同时将过筛的土样称量，以计算石砾的百分比含量，然后将土样混合后盛于广口瓶内作为颗粒分析及其它物理性质测定用。若再土壤中油铁锰结核，石灰结核，铁子和半风化体，不能用木棍碾碎，应细心捡出称量保存。

注：观测采样地土壤剖面调查表

<1>.剖面层次：O层――腐殖质层，已分解或半分解的枯枝落叶粗有机物质为主的土层

          A层――表层，位于地表或O层之下的矿质发生层

          B层――位于A层之下的发生层，完全或几乎完全失去岩石结构

层次过渡：     1）.明显程度      A：突然过渡：过渡层厚度小于2cm；      B：明显过渡：过渡层厚度为2－5cm

                               C：逐渐过渡：过渡层厚度为5－12cm；      D：模糊过渡：过渡层厚度大于12cm

2）.过渡形式     A：平整过渡：过渡层呈水平或近于水平； B：波状过渡：指过渡层形成的凹陷，其宽度超过深度，如舌状；

 C：不规则过渡：指过渡形成的凹陷，其深度超过宽度； D：局部穿插型过渡：指过渡出现中断现象。

3）土壤颜色可采用门塞尔比色卡比色，也可按土壤颜色三角表进行描述。颜色描述可采用双名法，主色在后，副色在前，如黄棕、灰棕等。颜色深浅还可以冠以暗、淡等形容词，如浅棕、暗灰等。

黑；暗栗、暗棕、暗灰；栗、棕、灰；红棕、黄棕、浅棕；红、橙、黄、浅黄、白。

<2>.水分状况：干，润，潮，湿四种程度

<3>土壤结构：土壤结构是成土过程或利用过程中由物理的、化学的和生物的多种因素综合作用而形成，按形状可分为块状、片状和柱状三大类型；按其大小、发育程度和稳定性等，再分为团粒、团块、块状、棱块状、棱柱状、柱状和片状等结构。

土壤层次：包括O层、A层、B层3个主要层次，各层次判断标准如下O层：已分解的或半分解的枯枝落叶粗有机物质为主的土层。 A层：位于地表或O层之下的矿质发生层。它具有下列条件之一： ·聚集有与矿质组分充分混合的腐殖化有机质，且B层和E层性质不明显。·具有因耕作、放牧或类似的扰动作用而形成的土壤性质。B层：位于O、A层之下的发生层，完全或几乎完全丧失岩石构造，并具有下列一个或一个以上的特征:·聚积有硅酸盐粘粒、铁、铝、腐殖质、碳酸盐、石膏或二氧化硅。·碳酸盐的淋失。残积三二氧化物的富集。·有大量三二氧化物胶膜，使该层具有较低的亮度、较高的彩度和较红的色调。具粒状、块状或棱柱状结构。土层深度：以cm表示，测量并记录各发生层的实际厚度。土壤结构持性：土壤具有黏结、黏着或抗变形、裂断等的属性。土壤结持性在土力学方面具有重要价值。 土壤的结持常数：也叫阿德堡极限（Atterberg limits）最早由 Atterberg （1911， 1912）提出，土壤显示粘结性、粘着性、可塑性的含水量范围（上、下限），对于 每种土壤都是一定的值。因此，叫常数。 结持常数包含有： 下塑限、上塑限、塑性值、粘着点、脱粘点等，均以含水量表示，而且都是可 以具体测定的。 土壤结持性描述方法：有人按照干湿程度分：湿、潮、干。湿时粘、潮时坚、干 时硬。 又有人依据土壤湿度由干到湿依次分为 1.坚固结持性 2.酥软（或酥脆）结持性 3.可塑结持性 4.粘韧结持性 5.浓浆结持性 6.薄浆结持性。土壤质地：根据土壤的颗粒组成划分的土壤类型。土壤质地一般分为砂土、壤土和粘土三类，其类别和特点，主要是继承了成土母质的类型和特点，又受到耕作、施肥、排灌、平整土地等人为因素的影响，是土壤的一种十分稳定的自然属性，对土壤肥力有很大影响。

2 土壤水分测定—烘干法

进行土壤水分含量测定有两个目的：一是为了解田间土壤实际含水状况，以指导农业生产。二是为了得知风干土样水分的含量，以计算以干基为基础的分析结果。前者目前测定方法很多，如负压计法等，土壤物理分析中有详细的介绍。后者因其含水量较少，需要测定的精度较高，最好采用烘干法（也可用于田间土壤含水测定），因此本实验仅介绍此法。

2.1原理

在105-110℃温度下，使土壤的重力水、毛管水、膜状水以及吸湿水均变成气态水而蒸发掉，而结构水不被破坏，土壤有机质也不被分解。根据失去水分的重量，即可计算出土壤水分的百分含量。

2.2操作步骤

取一个空铝盒——编号后放入105-110℃烘箱烘2 h——于天平称重并记录为W0。

取土样10 g平铺于铝盒中——称重并记录为W1——将铝盒盖倾斜放在铝盒上并置于烘箱中——加热至105-110℃并恒温干燥6-8 h（一般样品烘干6 h，含水较多，质地较粘重的样品烘8 h）——取出将盒盖盖严并移入干燥器中——冷却20-30 min后称量计为W2——再将铝盒放回105-110℃的烘箱中——继续烘3-5 h后冷却称重计为W3（两次称重差应＜3 mg，否则再继续烘至恒重）。

2.3结果计算

土壤水分（干基）g·kg-1=( W1-W2)÷（W2-W0）×1000

烘干土重=风干土重÷（1＋土壤含水量）

式中  W0—烘干空铝盒质量g；W1—烘干前铝盒加土样质量g；W2—烘至恒重的铝盒加土样质量g。

3 土壤容重的测定（环刀法）

3.1原理

利用一定容积的环刀切割自然状态的土壤，使土壤充满其中，称量后计算单位体积的烘干土壤质量，即为容重。本方法适用于除坚硬和易碎的土壤以外各类土壤容重的测定。

3.2主要仪器设备

环刀：容积100cm3；钢制环刀托：上有两个小排气孔；削土刀：刀口要平直；小铁铲；木槌；天平：感量0.1 g；电热恒温鼓风干燥箱；干燥器。

3.3 分析步骤   

采样前，先在各环刀的内壁均匀地涂上一层薄薄的凡士林，逐个称取环刀质量（m1），精确至0.1 g。选择好土壤剖面后，按土壤剖面层次，由上至下用环刀在每层的中部采样。如只测定耕层土壤容重，可不挖土壤剖面。先用铁铲刨平采样层的土面，将环刀托套在环刀无刃的一端，环刀刃朝下，用力均衡地压环刀托把，将环刀垂直压入土中。如土壤较硬，环刀不易插入土中时，可用木锤轻轻敲打环刀托把，待整个环刀全部压入土中，且土面即将触及环刀托的顶部（可由环刀托盖上之小孔窥见）时，停止下压。用铁铲把环刀周围土壤挖去，在环刀下方切断，并使其下方留有一些多余的土壤。取出环刀，将其翻转过来，刃口朝上，用削土刀迅速刮去粘附在环刀外壁上的土壤，然后从边缘向中部用削土刀削平土面，使之与刃口齐平。盖上环刀顶盖，再次翻转环刀，使已盖上顶盖的刃口一端朝下，取下环刀托。同样削平无刃口端的土面并盖好底盖。在环刀采样的相近位置另取土样20 g左右，装入有盖铝盒，测定含水量（w）。将装有土样的环刀迅速装入木箱带回室内，在天平上称取环刀及湿土质量（m2），精确至0.1 g。

3.4结果计算

容重，g·cm-3＝  (m2-m1)×[100-w（H2 O）]/ （V×100）

式中：m2——环刀及湿土质量g；m1——环刀质量g；V ——环刀容积cm3。

V＝πr2h，式中r为环刀有刃口一端的内半径（cm），h为环刀高度，一般常用环刀容积为100 cm3；

    w（H2 O）——土壤含水量%＝[（湿土重－干土重）/湿土重]×100。

          平行测定结果以算术平均值表示，保留两位小数。    平行测定结果允许绝对误差≤0.03g·cm—3。

3.5 注释    ①容重测定也可将装满土壤的环刀直接于105℃±2℃的恒温干燥箱中烘至恒温，在天平上称量测定。

容重，g·cm—3＝烘干土样质量（g）/环刀容积（cm3）

②在用削土刀削平土面时，应注意防止切割过分或切割不足。

③采样时取土深度应保持一致。

④如果结合做田间持水量项目时，好的内壁不涂凡士林。

⑤也可直接从环刀筒中取出土壤测定含水量。

4.实验结果

4.1  土壤水份测定和容重调查记录表

4.2    观测采样地土壤剖面调查表

样地地点：广东省梅州市嘉应学院情人山   样地名称：情人山

土壤类型：红壤                               母质（母岩）：石灰岩

植被类型：针阔混交林                               土地利用方式：公育林地 

海拔高度：615米                               经纬度：E  116.6°  N  24.33°

坡度：28°                                   坡向：西北

日期：20##年6月2日星期二                                   记载人：

5结果分析

由上表格数据可知：样方1土壤中土壤水份（g·kg）最高为167.23，最低为61.88，说明样方1中土层深度为10-20cm的土样含水量较高，更有利于植物的生长。

第二篇：实验二 土壤理化性质的测定

实验二 土壤理化性质的测定

一、实验目的

通过本实验，学会观察描述土壤的形态特征，掌握土壤容重以及土壤含水量测定的方法。

二、实验器材

pH试纸、水果刀、土样、环刀、铝盒、电子天平、酒精、烘箱、试管夹、时域土壤水分仪等。

三、实验步骤

1、土壤形态特征的描述

（1）土壤颜色

鉴别土壤颜色可用门塞尔比色卡进行对比确定土色，也可用肉眼进行简单判断。

（2）土壤湿度

根据手感，土壤湿度可分为五级：干、潮、湿、重湿、极湿。

（3）土壤质地

在野外鉴定土壤质地通常采用简单的指感法，感觉手感，可分为六级：砂土、沙壤、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土。

（4）土壤结构

土壤结构大多按几何形状来划分，可分为五类：团粒结构、片状结构、块状结构、棱柱状结构、核状结构。

（5）土壤松紧度，又名坚实度

土壤坚实度可用刀试法进行简单判断。可分为五类：极坚实、坚实、紧实、较紧实、疏松

（6）pH值

可用广泛pH试纸，或pH混合指示剂，取黄豆大土粒碾散。放在白瓷板上，滴入蒸馏水5~8滴，数分钟后用pH试纸测定土壤pH值。

2、土壤容重的测定

（1）先将环刀称重。

（2）在需要测定容重的地块上，环刀的刃口向下，将环刀垂直压入土中。环刀入土时要平稳，用力一致，不能过猛，以免受震动而破坏土壤的自然状态。环刀的方向要垂直不能倾斜，避免环刀与其中的土壤产生间隙，使容重的结果偏低。

（3）将整个环刀从土中取出，除去环刀外粘附的土壤，用小刀仔细地削去环刀两端多余的土壤，使环刀内的土壤体积与环刀容积相等，然后带回室内称重。

（4）结果计算

土壤容重的计算：

rs——土壤容重（克/立方厘米），g——环刀内湿土重（克）

V——环刀容积（立方厘米），W——土壤含水率（g/kg）

3、土壤含水量的测定

（1）酒精燃烧法

①取铝盒称重为W_l(克)。

②取湿土约10克(尽量避免混入根系和石砾等杂物)与铝盒一起称重为W₂(克)。

③加酒精于铝盒中，至土面全部浸没即可，稍加振摇，使土样与酒精混合，点燃酒精，待燃烧将尽，用小玻棒来回拨动土样，助其燃烧(但过早拨动土样会造成土样毛孔闭塞，降低水分蒸发速度)，熄火后再加酒精3毫升燃烧，如此进行2—3次，直至土样烧干为止。

④冷却后称重为W₃(克)。

结果计算：

                         W₂-W₃

    土壤水分含量（%）＝—————     ×100

                             W₃-W₁

（2）烘干法

    ①取干燥铝盒称重为W₁(克)。

    ②加土样约5克于铝盒中称重为W₂(克)。

    ③将铝盒放入烘箱，在105℃一110℃下烘烤6小时，一般可达恒重，冷却20分钟可称重。

结果计算同前

（3）TDR法

①将时域土壤水分仪搬至被测地点；

②将探头插入被测土层中；

③直接在仪器上读取数据。

四、实验记录格式和思考题

土壤容重测定记录表

土壤含水量测定记录表

1、请描述土壤的形态特征。

2、请对各实验结果进行误差分析。