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中国农业大学：土壤学：土壤学实验指导
分类： 格式： 日期：日
中国农业大学自编教材
基础土壤学实验常规测试技术
（本、外专业通用）
编者：吕贻忠
中国农业大学
基础土壤组
目录
说明
实验一 不同土地类型的“野外认地”
实验二 室内各种岩石、矿物及其风化标本的观察
实验三 室内土壤形态特征标本的观察
实验四 室内土壤质地手测法练习
实验五 田间认土
实验六 土壤分析样品的采集与制备
实验七 土壤矿物质颗粒分析
（一）比重计法
（二）吸管法
实验八 土壤微团粒测定
实验九 土壤密度（比重）的测定
实验十 土壤容重的测定
实验十一 风干土样吸湿水的测定
实验十二 凋萎系数的测定
实验十三 土壤水分含量（新鲜土样）的测定和田间验墒
实验十四 田间持水量的测定
实验十五 毛管持水量的测定和毛管上升现象的观察
实验十六 土壤透水性的测定
实验十七 土壤水吸力的测定
实验十八 土壤胶体凝聚、分散和电泳现象的观察
实验十九 几种土壤吸收性能的观察
实验二十 土壤有机质含量的测定
实验二十一 土壤腐殖质的分离及各组分性状的观察
实验二十二 土壤腐殖质的快速测定
实验二十三 土壤酸度的测定
实验二十四 土壤全氮的测定
实验二十五 土壤碱解氮的测定
实验二十六 土壤有效磷的测定
实验二十七 土壤速效钾的测定
实验二十八 土壤水溶性盐分的测定
实验二十九 土壤有效硼的测定
实验三十 土壤中有效锌、锰、铁、铜的测定
附表1 国际单位（S1）蝗倍数和分数的名称和符号
附表2 土壤研究中某些测定项目的计量单位的变更
附表3 土壤科学研究中某些常用计量单位的变更情况
本《基础土壤学实验常规测试技术》教材是在原土壤与植物营养专业（本专业）和植物生产类专业（外专业）的土壤学实验指导的基础上，经修改和扩充了必要的内容编写而成的。故将本、外专业的土壤学实验合并通用。本、外专业土壤课程实验具体做哪些实验项目，由任课教师从中指定选用，本教材也可供从事土壤科学研究的科研人员、分析技术人员参考。
本教材共编写了30个土壤常用实验测试项目，以适应土壤科学研究和农业生产发展的需要，实用性较强。同时，将土壤科学研究中某些测定项目的计量单位也变更过来，并附表1~3，以便寻查。
不同土地类型的“野外认地”
一、实验目的和意义
在农业生产中，“地”常作为利用和规划的单元。“地”是地表各因素相互联系的一个整体，它是“土”存在的场所或空间基础。“地”和“土”是两个不同的概念范畴，但又有密不可分的联系。如土壤的水、热、气、肥状况在很大程度上决定于“地”的条件。因此，在野外熟悉“地”的辨认方法，把地学知识和土壤学的内容密切联系起来，对学习土壤、帮助加深理解课堂所学内容十分有益。
本实验的目的是：（1）了解学校附近“地”和“土”的农业利用与周围环境条件的现状及相互关系。（2）初步辨认百望山上沉积的各种岩石和矿物的种类、性质及风化状况。（3）了解几种常见的地表沉积体（母质）以及对成土过程的影响。
二、内容概述
“地”和“土”是进行农业生产的基础条件，每一种“土”不是孤立存在的，而是分布在特定的“地”的位置上的，农民常把土和地二者俗称为“土地”。华北地区常见的农业用地（表1）。
华北地区常见的农业用地
地的名称
地形部位
地面状况
排水好坏
地下水埋深(米)
地表沉积物
旱涝情况

土石山地
山地
倾斜度大，土层薄，石质
极好，常遭冲刷
无固定地下水位
残积物，极粗
常旱

山坡地
山地
倾斜度稍大，土层稍厚，夹砾石
同上
同上
残积―波积物，粗
常旱

岗坡地
洪积扇顶部和河流两岸自然堤
倾斜明显，土层稍厚，高爽
同上
& 6~8
洪积―冲积物，砂质
常旱

夜潮地
河流两岸和扇缘地带
微倾斜，稍低于四周
不太好
1.5~2.0
洪积―冲积物，砂壤质
耐旱，通常不涝

四平地
平原中的高处
平坦
中等
2~4
淤积―冲积物，壤质
旱涝保收

下湿地
平原中低洼处，湖泊周围，交接洼地
低洼
很不好
1~1.5
淤积物，细
经常积水、常涝

低洼地
冲积扇扇缘交接洼地，平原中洼处
稍低洼
不好
1~2
淤积物，细
耐旱易涝

河套地
河床两边河漫滩和低阶地
平坦
中等
1.5~3
冲积物，粗
耐旱易涝

砂洼地
新旧河道槽形洼地，河漫滩
低洼
不好
& 1.5
冲积物，粗
易涝


由此可见，“地”是一个立体概念，其内容至少包括以下几项：即地形、地貌、地表沉积物或残积物、地下水、地表水和植被等状况。
地形是指地面高低起伏，坡度、坡向的不同变化，按其成因、起伏程度和范围，一般可分为大、中、小区地形。地貌是指地表形态结构及其发生发展与分布规律。如高山、平原、丘陵、高原和盆地等。其形成和发展都是在内营力和外营力长期共同作用下不断变化的。它们影响地表水热状况的再分布过程，进而影响土壤水、热、气状况的变化。
地表沉积或残积物质是组成土壤的基础物质或基本骨架。沉积物（体）是指风化产物经各种自然力，如水、风、冰川等外力搬运沉积而成，由于搬运的自然力不同而具有不同的性状。如残积物（体）是指岩石的风化产物直接残留于原地母岩上的物质。农业用地的主要沉积体和残积体的特点如表2。
几种方要沉积体的特征
沉（残）积体的类型
地形部位
形成原因
物质组成的特点

残积体
平缓的山地
风化后的物质未经机械搬动
碎体大小不一，磨园度差，由上而下逐渐过渡到未风化的岩石

坡积体
平缓上的山坡上
岩石风化产物经雨水、雪水搬运而沉积
分选差，磨园度愈在坡下越细，层次不明显

洪积体
山谷出口处
由洪水将山上的物质冲积于山口处沉积
形成扇形，物质经分选，磨园、靠近山口粗，离山品愈远则愈细，有层次性多倾斜

冲积体
平原地区及河流两岸
河流不断泛滥沉积而成
分选明显、磨园好，每一层沉积的物质粗细大致相近、层次明显

风积体
干旱沙漠地区、河岸、海岸
风力搬运沉积而成
层次明显，依风力大小、频率而定分选很好，大小颗粒均一，向风面倾斜

黄土状沉积体
中国北部的山麓、河谷两岸
由风、水力、冰川作用搬运而成
质地均一，棕黄色，粉砂质富含CaCO3直立性强。层次不明显


不同的地形地貌上覆盖的各种沉积体发育的土壤其性质差异很大，深刻地影响着土壤肥力、植物群落的分布和生长状况。
三、实验内容
本实验选择学校西北韩家川以北一地形断面，观察附近一线的“地”和“土”，做为由山地到平原的代表。在地形上包括山地、老新洪积扇、洪积扇上中部及扇缘、冲积平原。其主要农用“地”和“土”分布如下图及表。
韩家川附近地形断面及观察点分布
韩家川附近地形断面农业用地情况
观察点
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ

土地类型
山坡地
岗坡地
液潮地
四平地

地形部位
山坡
老洪积扇中上部
洪积扇扇缘
冲积平原

地表沉积物
残积坡积物
洪积体
洪积体
冲积体

海拔高度
&70~140米
70~55米
50~51米
45~50米

地下水位（春季）
天固定地下水
&8~10米
3~4米
2~3米

土壤
石渣土
黄板土、红砂土
黄砂土、青砂土
潮土

主要作物
林木、酸枣、荆条、管草
桃、栗、苹果
小麦、玉米、菜地
小麦、水稻

利用状况
人工造林
果园
大田、菜园
大田作物


四、仪器
铁铣、土钻、土盒、小刀、书包、10%HCl。
五、实验方法
由农大西北门出发，向西北方向行进，过京密运河桥向北，沿百望山山麓至韩家川一带，选择若干个点或地段，进行现场观察，边看边讲边分析；或不过运河从西北旺大桥向东北，先看扇缘和冲积平原，然后逐步上山，最后在山上做小结。
1．在各观察点边看边讲做好记录的基础上，结合课堂讲授的内容，叙述几种所见到的地表沉积体（母质）的种类及特点。
2．分析该断面（从山地到平原）的“地”和“土”分布特点及相互关系。
3．分析该断面农用地对土壤性质的影响和农业利用的关系。
4．辨认百望山上岩石、矿物种类及特点。
实验二 室内岩石、矿物及其风化标本的观察
一、实验目的及说明
土壤由固、液、气三相物质所组成，固相物质部分由矿物、有机质和生物组成。土壤矿物质部分占土壤总重量的95%以上，占土壤容积的45%左右。故土壤固相物质主要是由矿物质部分所组成。土壤矿物质的组成和理化性质，直接受到成土母质所赋予的深刻影响，而成土母质又是岩石、矿物的风化产物。因此了解岩石、矿物的一般特性，对进一步认识土壤及其有关性状具有重要意义。
二、实验方法
（一）观察下列几种主要成土矿物的标本
首先观察各种主要成土矿物的颜色、晶体形态、硬度以及含有的化学元素成分，进而联系与其所形成的土壤母质性状的关系（不需详细研究辨认各种矿物的特征及方法）。
1．石英（SiO2）
石英在适宜条件下，其完整晶体是六方柱状锥体，一般情况下，为不规则的块状体。颜色透明（无杂质）、乳白、棕色或黑色。条痕无色；硬度7；贝状断口；脂肪光泽，晶面为玻璃光泽。极难风化，常以碎屑状颗粒残留下来，成为土壤中的砂粒，是砂土的主要矿物质成分。
2．石膏（CaSO4(2H2O）
石膏一般呈纤维状或板状，集合体多呈致密块状。晶体外形常呈燕尾双晶。颜色为白色，无色透明时称透石膏；玻璃光泽，解理面珍珠光泽；硬度2，能用指甲刻痕；比重2.3~2.4；易溶于水。石膏受热后失水变成硬石膏（CaSO4），晶体成细条状；条痕白色；叶片状者解理极完全，极易风化。石膏主要用来作胶结物质，生产水泥时做配料。
3．方解石（CaCO3）
方解石的晶体形态多种多样，一般多为菱面体，集合体呈粒体、片状、致密块状、钟乳状和晶簇；质纯者无色透明，含杂质时呈浅红、褐色和绿色等；玻璃光泽；硬度3；比重2.6~2.8；具有三向完全解理；条痕为白色；遇稀酸（HCl）时有强烈气泡反应，放出CO2极易风化。无色透明的方解石称冰洲石，在光学工业上用途价值很大，一般用作炼铁的溶剂和建筑材料。
长石分为正长石和斜长石
（1）正长石（AlSi3O8）
正长石是中酸性岩浆岩的主要造岩矿物。晶体成短柱状或板状，称卡氏双晶；颜色呈肉红、白黄、及灰绿色；透明或半透明；玻璃或珍珠光泽；硬度6；二向解理；比重2.5~2.6。正长石可用于陶瓷、玻璃工业，可提取钾盐，较易风化，是土壤中钾的主要来源。
（2）斜长石（NaAlSi3O8及CaAl2Si2O8的混合物）
斜长石是构成岩浆岩的主要造岩矿物，CaAl2Si2O8多分布在基性岩浆岩中，NaAlSi3O8多分布在酸性岩浆岩中。
纯NaAlSi3O8称为钠长石；纯CaAl2Si2O8称钙长石，晶体呈板状或板柱状，分散在岩石中，颜色白色或灰白色；玻璃光泽；二向解理，常见聚片双晶，解理面上有平行的双晶条纹，两组解理相交成86(~87(的斜角；硬度6，比重2.60~2.70，较易风化，是土壤中Na .Ca元素的主要来源。
云母类矿物又分为白云母和黑云母
白云母[KAl2(AlSi3O10COH)2]
集合体呈平行的片状或鳞片状；薄片无色，常带有浅黄、浅绿、浅灰等色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽；透明；一向极完全解理，可剥离成薄片，能弯曲有弹性；硬度2~3；比重2.76~3.10。白云母绝缘性能良好，可用作绝缘和耐火材料。难风化，黄土母质和流砂中常见其碎屑，是土壤中钾素的来源。
黑云母[K(Mg.Fe)3(AlSi3O10COH)2]
晶形和一般特性与白云母相同，但颜色呈黑色或棕黑色；透明或半透明；硬度2~3；比重2.8~3.2。因含铁质，绝缘性能较差。较易风化，但给土壤提供K. Mg. Fe元素较多。
6．角闪石[Ca2Na(Mg.Fe)4Al.Fe(Si.Al)8O22]3(OH)2
普通角闪石晶体呈柱状或细柱状，其横切面一般为六边形，集合体为粗粒状或细粒状；二向解理，两向解理相交成124(；颜色深绿至黑色；玻璃光泽；硬度5.5~6.0；比重3.2~3.6；条痕白色；易风化，是岩浆岩中的主要深色造岩矿物。
7．辉石Ca. Mg. Fe. Al(Si. Al)2O6
辉石常与橄榄石和基性斜长石共生。晶体呈短柱状，横切石为八边形；颜色一般为深绿、褐至黑色；玻璃光泽；二向解理相交成87(；硬度5~6；比重3.2~3.6，易风化。
普通角闪石和辉石是岩浆岩和变质岩的主要造岩矿物，它们的颜色、比重、硬度等物理性质极为相似，而解理夹角及横切面形状为其主要的区别特征。
铁矿石由于产状条件的差异而形成不同类型的铁氧化物和硫化物。一般可分为黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿和褐铁矿等多种铁矿石。
黄铁矿（FeS2）
晶体为立方体和五角十二面体，在晶面上常见到三组互相垂直的晶面条纹，也有立方体和五角十二面体的聚形。集合体呈致密地状、浸染状和球状结核体；浅铜黄色；条痕绿黑色；金属光泽；硬度6~6.5；无解理；比重4.9~5.2。黄铁矿是地壳中分布最广的硫化物矿物，可用于提取硫和硫酸的原料。
赤铁矿（Fe2O3）
赤铁矿晶体呈肾状鲕状，颜色多为砖红色，亦有铁黑色；条痕樱红色，是鉴定赤铁矿的主要特征；半金属光泽或土状光泽；硬度5.5~6.0；比重5.0~5.3；无解理；无磁性。常聚集成巨大的铁矿床。
褐铁矿（Fe2O3. nH2O）
褐铁矿是由含铁矿经氧化分解而形成的矿物。呈块状、土状或钟乳状；颜色因含水量不同，有黄、褐至黑色；条痕为黄褐色、光泽暗淡；硬度1~4；比重3.3~4。风化后释放出来Fe，是土壤中Fe元素的主要来源。
9．磷灰石[Ca5(Cl.F)(FO4)3]
磷灰石的晶形呈六方柱状，集合体为粒状、致密块状或结核状；颜色不一，以灰白、褐黄、浅绿等色；玻璃光泽或脂肪光泽；硬度5；解理不完全；比重3.2。是提取磷的主要矿物，可用于制造磷肥，是土壤磷元素的主要来源。
10．次生的粘粒矿物
（1）高岭石Al4(Si4O10)(OH)8
由长石、云母等铝硅酸盐矿物经过风化作用而新形成的次生矿物。常呈致密块状或土状；多为白色、土状光泽；硬度近于1；比重2.60；具有粗糙感；干燥时有吸水性；湿时有可塑性。这种矿物在我国南方土壤中分布很广。我国著名的瓷都――景德镇所产的瓷土，就是正长石风化后的产物――高岭石（又叫高岭土）。
（2）蒙脱石（又叫微晶高岭石）(Al.Mg)2(Si4O10)(OH)2.nH2O
通常为白色或黄、绿、红等色的土块状，晶形为极细的鳞片晶体，它是粘粒矿物中最细的一种。硬度1；比重为2；收水性强，吸水后体积膨胀。在我国北方土壤中分布较多。
（3）水化云母（又叫伊利石）KAl2[(Si.Al)4O10](OH)2.nH2O
一般为鳞片状或薄片状的白色块体；有油腻感；通常与方解石和其它矿物混合，在酸性、中性火山岩风化后形成的粘土中出现。我国中部土壤中含伊利石粘土矿物较多。
高岭石、蒙脱石和水化云母三种粘粒矿物是沉积岩中的主要组成部分和特有的矿物。它们个体极微小，晶形不能用肉眼辨认，是土壤无机胶体的主要组成部分。它们的存在对土壤的吸附性、粘结性、粘着性、可塑性、膨胀性、带电性等多种理化性质，有着极为深刻的影响。
（二）观察下列几种成土岩石的标本
岩石是矿物的天然集合体，大多数岩石是由两种以上矿物所组成；也有岩石只含一种矿物，如大理岩是由单一的方解石组成（古代称汉白玉）。岩石是组成地壳的主要成分，它是地壳发展一定阶段不同地质作用的地质体。人们很早就开始利用它做建筑材料、筑堤、修坝、建桥等等。
岩石种类很多，按其成因可将地壳中的岩石分为三类：即岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆冷凝固结而形成岩浆岩。随冷颖时所处地壳部位的深浅，则矿物结晶粗细亦不同。在地壳深处冷凝散热慢，形成较粗晶粒；浅处冷凝快，有的矿物聚合较快，形成斑晶；喷出地表的岩浆因冷却快，矿物一般来不及结晶，而呈致密状或玻璃状。岩浆岩分类见表2。
表2 岩浆岩的分类
产出状况
喷
出
岩
碎屑状
凝灰岩、凝灰砾岩、火山岩



玻璃状
黑耀岩、珍珠岩、松脂岩、浮岩、玄武岩玻璃



隐晶状
流纹岩
粗面岩
安山岩
玄武岩



浅成岩
斑晶状
花岗斑岩
正长斑岩
闪长斑岩
辉绿岩



深成岩
粗晶体
花岗岩
正长岩
闪长岩
辉长岩
橄榄岩、辉岩


矿物成分
主要
石
英
正长石
正长石
角闪石
斜长石
辉
石
斜长石
辉
石
橄榄石



次要
黑云母
角闪石
斜长石
透长石
(无石英)
角闪石
黑云母
(无石英)
角闪石
黑云母
橄榄石

斜长石

成分
SiO2
70%
60%
59%
48%
40%



盐基
Fe、Mg 少(多
K、Na 多(少

其他
颜色
浅
浅
深
深
深



比重
小(大

按硅酸在矿物中
饱和度的分类
酸性岩
中性岩
中性岩
基性岩
超基性岩


（1）花岗岩
花岗岩是岩浆在地壳深处冷凝而成。在地壳分布很广，由石英、正长石、云母和少量斜长石、角闪石等矿物组成。各种矿物结晶较好，晶体颗粒粗大。由于矿物组成复杂，结晶较粗，比较容易风化。
（2）流纹岩
矿物成分与花岗岩相同，由岩浆喷出地面冷凝而成，属于喷出岩。结晶颗粒很小或玻璃状，带有流纹和气孔构造，故不易风化。
（3）闪长岩
由斜长石和闪长石组成，有时含少量角闪石和黑云母，无石英。矿物结晶颗粒粗大，属于深成岩，较易风化。
（4）安山岩
矿物成分与闪长岩相似，结晶颗粒细小，属于喷出岩。一般呈灰、紫或灰绿色，较闪长岩分布广，较难风化。
（5）粗石岩
由正长石和角闪石所组成，无石英，结晶颗粒小，呈淡红、浅黄或灰色。常夹有小块正长石结晶，晶面粗糙。属于喷出岩，较难风化。
（6）辉长岩
由辉石、角闪石和黑云母等深色矿物组成为主，也有少量斜长石浅色矿物。结晶粗大，属于深成岩，较易风化。
（7）玄武岩
矿物成分与辉长岩相似，属于喷出岩。其特点比重较大，带有很多气孔，组织致密，气孔中为浅色矿物所填充，形成杏仁结构。风化后质地较粘，含盐基物质较多。
岩浆岩的共同特点：非碎屑状的块状构造；无有规则的层次排列；不含化石。
早期形成的各种岩石（岩浆岩、变质岩），经风化、搬运、沉积再经胶结作用而成的岩石。其特点具有层次性；物质组成复杂；有时具有化石。在地壳表面分布最广，是构成地壳表面的主要岩石。
由多种岩石碎屑胶结而成，由于岩石种类、搬运距离远近和岩性软硬不同而形成砾岩或角砾岩。风化后多成砾质或砂质母质。
由石英颗粒胶结而成，砂粒直径一般为0.2~2mm。风化后形成的土壤，土层薄，砂性强，通透性好，但养分缺乏。
由细土粒等沉积物经压实、脱水、胶结硬化而成。其特点是具有薄而平的层次，硬度小，断面较平坦。较砂岩易风化，在湿润地区风化后形成的土壤，土质粘重，养分含量较丰富；在干旱地区风化后多形成石渣土。
（4）石灰岩
由方解石组成，一般成灰或深灰色；遇稀酸HCl有强烈泡沫反应；风化以化学溶解作用为主，形成的土层薄，稍粘，富含Ca质。在山地亦往往形成石渣土。
由岩浆岩或沉积岩经高温高压作用发生变质而形成的岩石。使原来岩石中矿物成分、结构、构造及化学成分发生质变，形成一种新的岩石。一般出现岩浆岩的周围或岩浆浸入带部位。
（1）片麻岩
由花岗岩变质而来，主要矿物除含有长石、石英、云母及角闪石外，还含有石墨、石榴子石、十字石及堇青石等变质矿物。具有片麻构造。矿物结构因变质作用成片状，并排列成连续和断续的波浪式黑白相同的带状。较易风化，风化后质地较粗。
多由页岩变质而成，片状构造，且相互交错排列，片面不平坦，结晶细小，由云母、绿泥石、滑石、角闪石等片状或柱状矿物组成。风化较难，风化后形成的土壤质地较粘。
由泥质页岩变质而成，板状构造，易裂成薄片状，致密坚硬。一般呈灰色和灰黑色。片薄且平坦，表面有一层似浆糊状物质（绢云母）薄片能被完整分离。当地群众用来替代瓦覆盖房顶。
（4）石英岩
由砂岩变质而成，矿物组成以石英为主，并有少量长石、云母等，粒状结构。质地坚硬，是很好的建工细材。纯石英岩可制作石英玻璃。但风化较难，风化后形成的土壤质地粗，偏砂，养分贫乏。
变质岩的共同特点是：一般具有片理或片麻状构造；矿物质地致密、坚硬；难于风化，常见于岩浆岩的接触带上。
1．根据室内标本观察并结合课堂讲授内容描述主要成土矿和成土岩石的特征。
2．分析岩石、矿物――成土母质――土壤三者之间的相互联系以及母质对土壤理化性质带来哪些影响？
3．如何理解岩石矿物的风化作用是土壤形成过程不可分割的重要阶段？
实验三 室内土壤形态特征标本的观察
一、实验目的和意义
土壤形态特征是指土壤基本性状的外在表现，包括土壤的颜色、物质组成、结构性以及土层构造等。辨认和熟悉土壤的形态特征，是认识土壤的基础；也是在田间区分不同土壤类型和性质的重要依据。对于认土、用土和改土等方面均具有重要意义。
二、实验内容和说明
在室内辨认已备好的几种土壤不同形态标本，以增强感性认识，为下一实验“田间认土”进行剖面观察做好准备。
具体讲，土壤的形态特征的外部性状，包括土壤颜色、质地粗细、松紧和孔隙状况、结构性、墒情、新生体、侵入体、植物根系分布、土壤动物和石灰反应等。
（一）土壤颜色 是土壤最显著的特征之一，它是土壤内在特性的外部表现。有的土壤就是以颜色命名的，如黄土、红壤、黑土、紫色土等。通过土壤颜色的感观就可初步判断土 壤的固相组成和性状。例如：
1．在我国北方土壤腐殖质含量高时，土壤颜色就深。一般腐殖质含量达1%上下，则土壤为灰色；2~3%时则为深灰；&3~5%时则为黑色。在腐殖质含量相近时，则质地愈粗，染色愈明显。
2．土壤湿度愈大（土壤含水量愈高），土色愈深。故在鉴定土色时必须注意其湿度。
3．Fe2O3. nH2O常使土壤呈黄色，失水后成红棕色或红色。Fe的氧化物常呈胶膜形态包被土粒表面，成为土壤的染色剂。在还原条件下，铁的化合物常呈深兰、兰绿、青灰、灰白颜色。
4．SiO2、CaCO3、CaSO4、NaCl、Na2SO4等结晶或粉末；高岭石、石英、氧化铝、白云母等矿物都为白色或无色，它们在土壤中含量较多，使土色变浅，极多时则呈灰色，甚至白色。土色愈浅说明养分含量较贫乏。
在描述土壤颜色时，一般把主色放在后，副色放在前，并冠以深、暗、浅等词以形容颜色的深浅程度。如浅黄棕色，即主色为棕色，副色为黄色，前面冠以浅加以形容。
土壤由多种成分组成，故颜色并非单一，各种土壤颜色之间的相互关系（如图）。还可用迈歇尔色标系统制成的土色卡进行判定。
图 土壤颜色之间变换关系
（二）土壤质地
土壤质地粗细程度对土壤水、肥、气、热状况、植物扎根难易及耕性影响很大，不同粗细土层在剖面上的排列状况对土壤肥力，乃至土壤的生产力有极其重要的意义。粗质地土壤疏松，通气透水，有利于植物扎根，但不保水不保肥，养分贫乏；细质地土壤紧实，扎根困难，通气透水不良，养分含量较多，但可利用的养分较少；壤质土水、肥、气、热协调，是一种良好的土壤质地。
质地分类各国标准不一，解放后我国一直沿用前苏联H.A卡庆斯基分类系统。近年来，随着国际交往增多，又开始采用美国农业部分类制（详见教材47~50）。
在田间采用简易“眼看手摸”估测土壤质地，此法虽不太准确，熟练后也能满足生产要求，其特点是简单、实用、快速。
田间辨认质地的方法是：取一小把（块）土，加水少许至半饱和状态，即粘手又不粘手或半干半湿状态，然后按以下规格辨认（详见实验四手测法练习标准图）。
砂土――无论加多少水，也不能搓成球。
砂壤土――可搓成小球，但球面不平，有裂口易碎。
轻壤土――可搓成粗约3mm小细条，但拿起来时立即碎成数段。
中壤土――可搓成细条，但当弯成直径2~3cm小园环时，即刻裂口和碎断。
重壤土――可搓成粗约2~3mm小条，易成2~3cm小环，将小环压偏时出现裂隙。
粘土――可搓成小球――细长条――弯成小环，压扁后无裂隙。
（三）土壤结构
指土粒相互团聚或胶结而成的团聚体。其大小、形状和性质不同，所反映的生产性状也不一样。根据布鲁尔的定义，把土壤结构看成是“根据土粒和孔隙的大小、形状以及排列方式等特征构成土壤物质的物理性结构”较为恰当。由此可见，土壤结构与土壤孔隙密不可分，认为结构是土壤孔隙的调节器。土壤结构分类如下表。
土壤结构分类表
单位：mm
块状结构体
具有平直式变曲面的立体乃至多面体，相邻的结构团粒的表面相互连接，三轴发育相近
块状
表面平、边缘棱角明显
极小& 5
小5~10
中10~20
大20~50
极大&50


亚块状
表面平稍有园拱边缘圆滑无棱角
极小& 5
小5~10
中10~20
大20~50
极大&50

柱状结构体
垂直轴比其它两轴发育良好，呈垂直排列
棱柱状
柱头部棱角明显
极小& 10
小10~20
中20~50
大50~100
极大&100


圆柱状
柱头部圆形
极小& 10
小10~20
中20~50
大50~100
极大&100

片状结构体
水平两轴发育良好成水平排列
片状
最薄& 1
薄1~2
中2~5
厚5~10
最厚&10

团粒结构体几乎为等边多角形乃至球形
粒状
团粒本身排列较紧密
最小& 1
小1~2
中2~5
大5~10
最大&10


团块状
团粒本身为多孔性
最小& 1
小1~2
中2~5
大5~10
最大&10


常见的土壤结构，耕层有团粒、坷垃、板结和结皮；犁底层有片状；底土层有核状（或粒状）、柱状和棱柱等结构。
团粒结构是农业上最优良的结构体，近似圆形，无棱角，其中以直径1~3mm大小较好，多出现在熟化程度较高的耕层（或表层）。
坷垃、板结和结皮是不良的结构体。坷垃多因质地粘重、腐殖质含量少和耕作不当引起的。形成的坷垃坚硬有棱角、用手捏不易散碎，农民称为“生坷垃”或“死坷垃”；反之，易捏碎较松散的称为“熟坷垃”或“活坷垃”。坷拉常引起压苗、漏风跑墒。其危害程度决定于坷垃的大小和数量。
板结和结皮是在灌溉或降雨之后出现，潮湿而粘重的土壤因脱水干燥而使地表龟裂，质地粘重程度和干燥速度，影响龟裂的厚度和宽度，厚度&5~10mm者称为板结；& 5mm者称为结皮。底土层的柱状、棱柱状结构，一般在碱土的碱化层出现，质地粘重，脱水后坚硬，通气透水不良，影响扎根。
（四）土壤湿度
墒即表示水分，墒情表示土壤含水量的多少，又称土壤湿度。土壤墒情是土壤基本组成成分，也是土壤肥力因素之一，墒情好坏不仅影响土壤的物理、化学和生物学的变化过程，而且直接影响土壤肥力及植物生长发育。俗话说：“多收少收在于肥，有收无收在于水”。道出了水分与农业生产的依速关系。
一般在田间采用手测法加以判断，常用干、润、潮、湿等墒情分级表示。即干土、潮干土（灰墒）、黄墒、黑墒、汪水等区别不同的土壤湿度（详见土壤墒情测定部分）。
（五）土壤松紧状况
土壤松紧表示土粒与土粒或土团与土团之间相互连接或堆积的状态方式。它影响作物、出苗、扎根难易以及后期生长。判断土壤松紧程度一般在田间用铁铣掘入土壤的难易程度表示：
1．极紧实――用铁铣很难掘入土壤。
2．紧实――用铁铣十分费力才能掘入土壤。
3．稍紧――稍用力就可掘入土壤。
4．稍松――铁铣很小用力就可掘入土壤。
5．极松――不用力和铁铣自垂即可进入土壤。
在科学研究中也可用土壤紧实度计（土壤硬度计）测定土壤的松紧度；也可用容重大小表示土壤的松紧度。土壤的松紧与孔隙状况有密切的关系，疏松的土壤，孔隙度大，容重小，紧实的土壤则相反（见下表）。
容重、孔隙度与土壤松紧度的关系
土壤松紧度
容重（g/cm3）
孔隙度（%）

最松
& 1.00
& 60

松
1.00~1.14
60~56

合适
1.14~1.26
56~52

稍紧
1.26~1.30
52~50

紧
& 1.30
& 50


（六）土壤孔隙状况
土壤是一个极其复杂的多孔体系。其孔隙的粗细、形状以及连通情况复杂多样，目前还不能直接测定出来。一般在土壤剖面各土层中，细微的孔隙难于观察记录，只能目堵一些较大的孔隙，如根孔、动物穴等。把它们的数量记录下来，以便了解该土壤的透水、排水性的差异。
在研究工作中，常采用测定土壤容重来间接计算土壤的孔隙度，以了解土壤的孔隙数量和孔隙（径）分布状况。
（七）植物根系分布
植物根系在土壤中的分布主要集中于土壤表面（0~50cm），往下逐渐减少。根系密集之处，也就是植物吸收水分和养分的供给区。土壤剖面各层的根量是用目测法估算，以多、中、少表示之。
（八）新生体和侵入体
新生体是土壤形成过程中的产物。其形态突出，易与土体分离，反映了土壤的成土条件和成土过程的特征。华北地区常见的新生体有：石灰结核（沙姜石）、铁锰结核、锈纹、锈斑、假菌丝体等；在盐碱地区有盐结皮、盐霜；在南方红壤中常有铁盘；西北干旱土壤中有盐盘、石膏盘、石灰盘等。它们是土壤在长期形成过程中，由于物理和化学变化而形成的一种特殊的物体。
侵入体是迁入土壤中的各种外来物体，如煤渣、砖头、瓦砾、塑料……等。它们是在发生上与土壤物质转化无关的物质，均称为侵入体。新生体和侵入体影响耕作和作物生长。危害程度与数量和分布部位有关。
（九）石灰反应
指石灰性土壤遇盐酸生成氯化钙（CaCl2）和二氧化碳（CO2）的反应。在石灰含量较高的土壤施用磷肥，往往易发生“固定作用”，影响磷肥的效果。在田间测定石灰含量有无或多少，其方法是用手抓一把土，放在铁铲上，加入10%盐酸。看其有无气泡发生或气泡的强烈程度，表示石灰的含量。一般分为四级如下表所示：
反映程度
反映特征
碳含量范围
反映强度符号

无
无气泡、无响声
0
-

微
小气泡放出、响声很小
& 1%
+

中
气泡明显、很快消失、响声较大
1~5%
++

强
气泡强烈、呈沸腾状、时间长、响声大
& 6%
+++


（十）土壤构造
土壤构造又称土体构型或质地剖面。即是土层在土壤剖面中的上下排列状况。它可影响土壤水、肥、气、热的保蓄、交换及站给，植物扎根的难易和耕性好坏。一般在河流冲积母质上发育的土壤的剖面上土层排列十分明显，沉积层次砂粘交错界线分明、整齐。而发生学层次排列构造的剖面，其层次之间逐渐过渡，界线不很清晰可见。
华北地区冲积草原上常见的土体构造有以下几种：
1．砂盖垆 称上砂下粘、上轻下重、上松下紧。具体指上层（耕层20~30cm）土质较轻，砂壤―轻壤土，下层土质较粘（厚度&20cm），中壤土以上（或较上层稍粘）的土体构型。俗称“蒙金地”，这样的质地剖面排列，前期有利播种、出苗、扎根和生长，后期有利于保肥供肥，不致造成脱肥，耕性好，耕作管理方便，是农业生产上较好的土壤构造。
2．垆盖砂 土层排列与上述相反，即粘重土层在上，砂性土层在下。这种质地剖面构型不利于耕作和农作物在各生育期对水肥气热等条件的要求。故称不良的质地剖面构型。
3．夹砂层和夹粘层 整体剖面（0~100cm）均为砂层（粗砂）称为通体砂。表层粘，下层粘，中间夹有一层粗砂（20~30cm），称为腰砂土。全剖面均为粘土层称为通体粘。或上、下层为砂层，中间（20~30cm）夹有一层粘土层，称为夹粘土。以上这些剖面土层排列对土壤耕作和作物生长都不利，为不良的质地剖面构型。
4．泻汤土 表层质地（0~30cm）为中壤―重壤，下层为粘土。这种构型旱不保墒，雨季出现过饱和状态，形成上层滞水，称为泻汤土。不易耕作，不利于作物生长，很难管理。
5．特殊土层
华北地区盐碱土，表层常见有盐霜、盐结皮，碱土有碱化层；如潮土或褐土化潮土，底土层常有砂姜层出现；南方酸性土壤中，如红壤的土体中有铁盘分布；西北干旱土壤中有石膏层和石灰层分布。这些特殊层次，危害作物生长的程度，决定于它们在土体中出现部位、厚度和数量。
三、观察内容
在室内仔细观察不同土壤类型的土壤颜色、结构、新生体、侵入体、盐酸反应以及各种质地剖面土层排列标本。其余的形态特征需到田间实地挖坑逐一观察。
1．仔细观察、辨认各种土壤所表现的外部形态的特征，并加以比较，逐步学会分析其差异产生的原因。
2．学习辨认土壤形态特征对野外认土有何意义？
实验四 室内土壤质地手测法练习
一、实验目的和说明
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，又叫土壤的“机械组成”。土壤质地不同，对土壤肥力、耕性和植物生长有着极其深刻的影响。土壤质地是土壤重要的基本性状之一，也是土壤形态学特征的一个主要内容。在土壤调查中质地是观察和描述土壤剖面不可缺少的项目之一。
沙性土一般含粗土粒多，细土粒较少。疏松，大孔隙较多，易耕，通气透水性良好，土生暖，但保水保肥性弱，养分贫乏，发小苗不发老苗。粘性土（粘土、重壤土）则相反。粘粒多砂粒少，土质粘重，耕性不良，通气透水性差，土性发阴，但保水保肥性强，养分含量丰富，有后劲，发老苗不发小苗。由此可见，过砂过粘的土壤质地均属于不良的土壤质地，应不断地加以改良才能适宜农作物的生长发育要求。壤性土（中壤土、轻壤土），砂粘比例适中，克服了砂性土和粘性土的缺点，发挥了二者优势，属于良好的土壤质地。其特点是通气透水、保水保肥、养分适中、耕性良好等。是农业生产上较为理想的土壤质地。
土壤质地在室内可用“比重计法”或“吸管法”进行测定，又叫做“机械分析”。而一般在生产上（如在田间）常利用“眼看手摸”的办法进行快速简便的测定，这是一种经验性的估测方法，准确性较差，但一般能满足生产上的要求，很实用。如能熟练掌握亦可获得较好结果。使其误差缩小，准确性提高。
我国目前土壤质地分类，参见教材p47~50部分。
二、实验方法及步骤
（一）先摸已知土壤质地样品（已鉴定过的各种质地名称）
按“先看后摸，先砂后粘，先干后湿”的三先三后的顺序进行。
“先看后摸”即先目测然后用手摸各种已知土壤质地土粒的粗细、有无坷垃存在、坷垃多少及硬软情况。质地粗者不能成坷垃，越细者坷垃数量越多，坷垃的硬度越大。可以用手捏住坷垃，以用力大小鉴定土坷垃硬度的大小。
“先砂后粘”即上述过程由粗到细顺序进行，细心体会土粒间的手感。其方法是用手捏住不同质地的土粒，来回摩擦，体验手感的粗糙程度和发声的大小，一般粗者声响大、粗糙感强而滑感弱。质地越粘者，则相反。
“先干后湿”按粗(细顺序、干摸、细心体会手感、（粗糙感、滑感）然后将不同质地地加适量水调湿（注意加水量不能过多或过少）手感呈似粘手又不粘手状态为最佳。随后按搓成球(成条(成环形的顺序进行，最后将环压偏成土片，观察指纹是否明显加以综合判断。
各种土壤质地手测鉴标准如下：
用眼能分辨出土粒颗粒大小，手感粗、均匀、无滑感、无塑性，加水后揉不成球。一般细砂土以上的土壤质地，其中某些原生矿物成分（如石英）可辨认，可见到云母片发出的光泽。
手感较粗。砂性强，湿润后有微弱的塑性，可搓成小球，但球面有裂口不平，易散碎。
有少量干土块，易捏碎，稍有塑性，可揉成直径为3mm小条，易断成小段。
干土块稍多，较硬，塑性较明显，可揉成小条，搓成2~3mm直到小圆球时易断裂。
干土块增多，较硬，塑性明显。手感粘、湿，可搓成小条，弯成小圆环，压缩后产生裂口。
干土块多，坚硬，用手指难以捏碎，湿摸手感粘、滑。可搓成小条，弯成小圆环，压偏后无裂口，指纹明显。
室内质地手测法练习标准如下图：
田间速测土壤质地标准
（二）练习鉴定未知土壤质地样品
在以上反复练习已知样品基础上，对各种质地的手感有一定的熟悉，将未知质地样品以同样方法反复练习，判断出未知样品的土壤质地名称。
1．把未知土壤质地样品鉴定结果记入下表
未知土壤样品号
土壤质地名称

1


2



2．分析以上两种土壤质地的农业生产性状如何？
实验五 田间认土
一、实验目的和意义
田间认土是了解农作物生产条件，评定土壤肥力的一种不可缺少的重要手段和方法。其目的是要通过实际（或具体）土壤剖面形态特征的观察，联系“三田”（试验田、丰产田、高产田）周围的自然条件（地形、水文、气候等），水利设施，农业利用状况以及室内各肥力因素分析数据，初步综合分析该土壤的肥力状况，从而为制定用土、改土规划和措施提供依据。
二、实验方法步骤
田间认土包括土壤剖面观察点的选择和挖掘；土壤形态特征的描述和记载；剖面土壤的采集和保存；土壤肥力综合评定等内容。
（一）田间土壤剖面点的选择和挖掘
为准确评定某一土壤的农业生产性状，观察点的选择必须是有代表性和典型性。一般应选在“地”的中央，要避免选在田国、地角、渠道旁和粪堆上，点的位置应能代表该土壤所处的“地”的特点、排灌条件及土地利用状况。
剖面坑挖掘规格一般以一个人下去工作方便为宜。其坑长1.5~2米，宽1米，深1~1.5~2米（以需要而定）如图所示。
挖坑时应注意以下几点：
（1）观察面必须向阳和上下垂直。
（2）表土和底土分别堆放在左右两边，回土时应底土在下，表土在上，不能打乱土层排列次序。
（3）坑的前方，即观察面上方不能堆土和踩踏，以免破坏土壤的自然状态。
（4）坑的后方挖成阶梯状，便于上下工作，并可节省土方（如图所示）
图 土壤剖面示意图
（二）剖面形态特征描述和记载
剖面坑挖好后，首先对坑要进行修整，看是否符合要求，一个人下去工作是否方便。
1．先用平口铁铣将观察面自上而下垂直修成自然状态，并用剖面刀从上而下挑出新鲜面。
2．根据剖面所表现出来的形态特征的差异（颜色、质地、结构、松紧、根系分布状况等）划分出土层，并量出各土层的厚度，记入下表。
剖面深度(cm)
颜色
质地
松紧
结构
湿度
孔隙状况
根系分布
新生体侵入体
盐酸反应













3．逐层观察、描述土壤的颜色、质地、松紧、结构、湿度、孔隙状况、根系分布、新生体系和侵入体、盐酸反应等，分别记入表内。
（三）剖面土样的采集和保存
1．分层采集土样
为了研究土壤理化性质和供分析测定用的样品。在土壤剖面观察描述完之后，按土壤层次分别采取土样，要注意代表性，一般采样顺序是从最下层开始，由下而上用铲子或剖面刀，采集每层中心部位的土壤（如下图）。数量一公斤左右，把土块捏细混合放入干净的土袋中（布袋或塑料袋）。填好标签，写明剖面号、地点、层次、深度、采集人和日期等。袋内放一个，袋外栓一个，带回室内风干、处理。标签格式如下图所示：
分层取样示意图
2．整段标本采集
为室内深入研究和展览，需要采集土壤剖面整段标本。其方法为：做一个两面活动盖子的木匣（长100cm，宽大20cm，高10cm）。取土时先将两盖子取下，按木匣大小垂直嵌进土壤剖面上，切成土柱，并将一面削平，套上一盖，然后将另一面削平取下，套上另一盖固定即成，填写好标签。送室内保存或展览厅陈列。
（四）土壤肥力的综合评定
通过以上土壤形态特征的观察和描述，接着进行分析该土壤的农业生产性状，结合当地土壤所处的自然环境条件和人为利用现状，综合分析和评定该土壤的肥力。土壤肥力的高低，不仅决定于自然基础条件优劣，而且受于人为主观改造能力和科技水平制约。如农田基本建设情况，土地平整、灌排设施配套、种植制度组合以及管理水平等，都会直接或间接地影响土壤肥力的发挥。
最后，根据该土壤的综合评定情况，总结出优缺点及存在的主要问题，提出改良和利用的初步意见。
同时，在评定前最好先访问当农民，了解他们长期种植的经验及有关问题，这对我们正确进行评定工作是十分有益的。
1．仔细观察室内土壤的每一种形态特征并作好记录。
2．进行土壤综合评定应考虑哪些条件和影响因素？
实验六 土壤分析样品采集与制备
一、实验目的和说明
为开展土壤科学实验，合理用土和改土，除了野外调查和鉴定土壤基础性状外，还须进行必要的室内常规分析测定。而要获得可靠的科学分析数据，必须从正确地进行土壤样品（简称土样）的采集和制备做起。一般土样分析误差来自采样、分样和分析三个方面，而采样误差往往大于分析误差，如果采样缺乏代表性即使室内分析人员的测定技术如何熟练和任何高度精密的分析仪器，测定数据相当准确，也难于如实反映客观实际情况。故土样采集和制备是一项十分细致而重要的工作。
二、实验方法步骤
（一）土样采集
采样方法因测定目的而异。除剖面土样或盐碱土采样要分层采集（见实验五）外，还有为了解土壤肥力状况需要采集混合土样。混合土样多用于耕层土壤的化学分析，一般根据不同的土壤类型和土壤肥力状况，按地块分别采集混合土样。一般要求是：
（1）采样点应避免田边、路旁、沟侧、粪底盘以及一些特殊的地形部位。
（2）采样面积一般在20~50亩的地块采集一个混合样可根据实际情况酌情增加样品数。
（3）采样深度一般以耕层（0~20cm）的表土为宜，取样点不少于5点。可用土钻或铁铲取样，特殊的微量元素分析，如铁元素需改用竹片或塑料工具取样以防污染。
（4）每点取样深度和数量应相当，集中放入一土袋中，最后充分混匀碾碎，用四分法取对角二组，其余淘汰掉。取样数量约1公斤左右为宜。
（5）采样线路通常采用对角线、棋盘式和蛇形取样法（见下图）。
混合土样采集示意图
（6）装好袋后，栓好内外标签。标签上注明采样地点、深度、作物前茬、施肥水平、采集人和日期，带回室内风干处理。
（二）土壤样品制备
样品制备过程中的要求：
（1）样品处理过程中不能发生任何物理和化学变化，以免造成分析误差。
（2）样品要均一化，使测定结果能代表整个样品和田间状态。
（3）样品制备过程包括：风干―分选―去杂―磨碎―过筛―混匀―装瓶―保存―登记。
风干――将取回的土样放在通风、干燥和无阳光直射的地方，或摊放在油布、牛皮纸、塑料布上，尽可能铺平并把大土块捏碎，以便风干快些。
分选――若取的土样太多，可在土样匀摊开后，用“四分法”去掉一部分，留下300~500克供分析用。
去杂、磨细和过筛――将风干后土样先用台称称出总重量，然后将土样倒在橡皮垫上，碾碎土块，并用镊子尽可能挑出样品中的石砾、新生体、侵入体、植物根等杂质，分别放入表面皿或其它容器中；将土样铺平，用木棒轻轻辗压，将辗碎的土壤用带有筛底和筛盖的1mm筛孔的土筛过筛，并盖好盖，防止细土飞扬。不能筛过的部分，再行去杂，余下的土壤铺开再次碾压过筛，直至所有的土壤全部过筛，只剩下石砾为止。一般化学分析常用通过1mm的筛孔的样品。（样品通过多大筛孔应依不同分析要求而定）。
将& 1mm土样和挑选出的石砾、新生体分别称重、记载样品处理结果填入下表。
项目
风干土样
总重（克）
& 1mm石砾
粗砂量（克）
& 1mm土
粒重（克）
新生体重
（克）
植物根重
（克）
其它

重量（克）与风干土样%








混匀装羡慕――将筛过的土壤全部倒在干净的纸上，充分混匀后装入500~1000ml磨口瓶中保存。每个样品瓶上应贴两个标签，大标签贴在瓶盖上。书写标签用HB铅笔或黑墨水自来水笔填写，并在外面涂上一薄层石腊，以供长期保存。
样品保存和登记――大量样品必须编号，建立样品总帐，放在干燥的地方，按一定顺序排列保存。样品登记总帐时，应记好剖面号数、采样详细地点、采样人、处理日期以及石砾、新生体含量%……等详细记载，以便随时查寻。
1．在采集土样过程中，为什么要强调代表性，它与室内分析数据可靠性有何关系？
2．土壤样品制备包括哪些过程？你认为哪一个过程最重要？
实验七 土壤矿物质颗粒分析
一、比重计法
土壤质地（机械组成）是指土壤中各粒级土粒的配合比例。土壤中的水分、空气、养料、温度、微生物活动、耕性和作物生长发育等。都显著地受土壤质地的影响。因此，这项测定具有重要意义。一般为确定土壤质地而进行土壤颗粒分析的常用方法有吸管法、比重计法等。本实验介绍比重计法。
（一）测定原理
1．土样的分散处理
田间土壤往往是许多大小不同的土粒相互胶结在一起而成团聚体存在的，因此必须加以分散处理，使其成单粒状态，才能进行测定。华北地区的土壤中代换性Ca++、Mg++数量较多，大多含有碳酸钙、硫酸钙等，这些都是阻碍土粒分散的物质。一般常采用六偏磷酸钠(NaPO3)6作为分散剂，处理上述土壤使其分散。（偏磷酸钠一方面可以代换胶体上的Ca++，形成可溶性高的钠钙偏磷酸盐复离子，另一方面又可与& 0.002mm的碳酸钙作用，在其表面形成一种不溶解的胶体状物质Ca3(PO4)2(XH2O，使碳酸钙不溶解，保持不散状态）。
对不含碳酸盐的土壤，可直接加入分散剂Na2C2O4或NaOH处理，分散剂加入的数量根据土壤的代换量来决定。过少则分散不完全，过多则又会使之凝聚。
为了分散完全，除加分散剂外，还必须对土样加以振荡或煮沸。为便于操作，本实验用煮沸法。
2．筛分和悬液制备
分散过的土壤中& 0.25mm的土粒用筛分法分离；& 0.25mm的土粒则制成一定容积的悬液进行沉降分离。
3．沉降与测定
悬液中各级土粒以不同的速度沉降，从而悬液的密度也随之不断改变，经不同时间将土壤比重计放入悬液，测其密度，再由悬液密度计算出各级土粒的重量。
悬液密度与土粒重量的关系如下：
式中：ds为悬液密度；d1为水的密度（67F时为0.9938）；d2为土粒的密度（假定为2.65）；w为悬液中土粒重量；v为悬液的容积（1000ml）。
测出悬液密度后，可用上式计算出悬浮土粒的重量。土壤比重计就是据此关系，使每刻度表示每公升悬液中有一克土粒悬液浮。因此可直接读出土粒重量，不必再经计算。
4．温度的校正
土壤比重计的刻度是以20℃为准的，但测定时悬液温度不一定是20℃。而我们知道由于温度的不同影响土粒的沉降速度，因此每次测定悬液密度后，还须测定悬液的温度，计算温度校正值，温度校正值可由下表查出，即可计算出实测数值。
土壤比重计温度校正表
温度（℃）
校正值
温度（℃）
校正值
温度（℃）
校正值

6.0~8.5
-2.2
18.5
-0.4
26.5
+2.2

9.0~9.5
-2.1
19.0
-0.3
27.0
+2.5

10.0~10.5
-2.0
19.5
-0.1
27.5
+2.6

11.0
-1.9
20.0
0
28.0
+2.9

11.5~12.0
-1.8
20.5
+0.15
28.5
+3.1

12.5
-1.7
21.0
+0.3
29.0
+3.3

13.0
-1.6
21.5
+0.45
29.5
+3.5

13.5
-1.5
22.0
+0.6
30.0
+3.7

14.0~14.5
-1.4
22.5
+0.8
30.5
+3.8

15.0
-1.2
23.0
+0.9
31.0
+4.0

15.5
-1.1
23.5
+1.1
31.5
+4.2

16.0
-1.0
24.0
+1.3
32.0
+4.6

16.5
-0.9
24.5
+1.5
32.5
+4.9

17.0
-0.8
25.0
+1.7
33.0
+5.2

17.5
-0.7
25.5
+1.9
33.5
+5.5

18.0
-0.5
26.0
+2.1
34.0
+5.8


（二）操作步骤
1．用小铝匙取应测土样少许，放在表面皿上，滴加10%HCl数滴，以测试土壤中有无碳酸钙盐类。
2．用台称称出相当于无水干土50克的风干土两份，分别放入两个500毫升三角瓶中，并加蒸馏水200毫升。
3．非碳酸盐土壤按土壤代换量加入当量的0.5N Na2C2O4。若为碳酸盐土壤则应加入1N(NaPO3)6 15~30毫升。
4．将三角瓶内的土样摇匀，煮沸半小时，应注意随时摇动，以免土液溢出；防止土粒沉积瓶底结成硬块或烧焦，即影响分散，又可能使瓶底受热不匀而发生破裂。
5．在1升量筒上架置漏斗，漏斗上放0.25mm筛孔的小筛，把分散的土液倒入，然后再用水冲洗筛上土粒，使所有& 0.25mm土粒通过筛孔进入量筒。每次用水不宜太多，以免最后水量超过1000毫升。
6．用洗瓶将留在筛上的砂粒，洗入已知重量的水分皿或扁铝盒中，倾出过多的水，放入105~110℃烘箱中烘干，称至恒重。
7．用搅拌器在悬液全部深度内上下搅动各15次，将量筒中土液搅匀。分别在搅拌后45秒、25分、2小时和48小时，用比重计测其读数，分别为& 0.05、& 0.01、& 0.005、& 0.001mm的各级土粒重量。测读数时应在搅拌一立即记下时间。在测定前20秒将比重计徐徐放入土液中，待稳定后再放开手，否则土液被搅动而读数不准。读完后取出比重计洗净擦干、保存。
8．读完读数后，立即测定土液温度，然后再用搅拌器搅拌土液至第二次应测时间再行测定土液的密度和温度。
（三）结果计算
将比重计读数和温度测定的结果，记入下表并计算出各级土粒的百分数：
① 1~0.25mm土粒
重复
水分皿或
铝盒号
（1）
水分皿或
铝盒重
（克）
（2）
铝盒+土粒重
（克）
（3）
1~0.25mm
土粒重（克）
（2）-（1）
1 C 0.25mm



Ⅰ






Ⅱ







② & 0.25mm各级土粒的总合百分数
项
目
（一）
（二）
（三）
（四）

粒径mm
& 0.05
& 0.01
& 0.005
& 0.001

重复
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ

读数









温度℃









读度((









总合%









(( 为温度校正值
③各级土粒百分数
粒径mm
1~0.25
0.25~0.05
0.05~0.01
0.01~0.005
0.005~0.001
& 0.001

Ⅰ







Ⅱ







平均







计算方法
同①
100-①-(一)
（一）-（二）
（二）-（三）
（三）-（四）
（四）


（四）仪器和药剂配制
台秤1，500ml三角瓶2，1000ml量筒2，土壤比重计1，百度温度计1，0.25mm土筛1，大漏斗1，洗瓶1，搅拌器1，小铝匙1，水分皿或小烧杯2，热源（附三角架、石绵网），干燥器1，表面皿2，烘箱。
10%HCl 取比重1.19HCl 230ml稀释至1000ml。
1N(NaPO3)6将NaH2PO4结晶放在蒸发皿中，在马福炉中加热至650℃，保持15分钟，取出后倒入另一蒸发皿中，使迅速冷却成玻璃状固体，再称取此固体(NaPO3)651克，溶于500ml水中，再加Na2CO3固体调节其酸度至pH8~9。
1．用比重计测定土壤颗粒的原理是什么？
2．每次测定悬液密度，必须同时测定其温度、计算温度校正值，为什么？
3．用比重计法测定土壤颗粒分布，应注意哪些问题？
4．根据测定结果，认定供试土壤属于何种质地？试分析该土壤的土壤肥力状况如何？
二、吸管法
吸管法是目前土壤颗粒分析的主要方法之一。此方法是以司笃克斯定律为基础，利用土粒在静水中沉降规律，将不同直径的土壤颗粒把不同粒级分开，加以收集、烘干、称重、并计算各级颗粒含量百分数。
（一）方法原理
土壤颗粒分析，就是用各种方法，把土粒按其粒径大小分成若干粒级，定量测出每一种粒级的百分数，从而求出土壤的颗粒组成。对粒径较粗的土壤（& 0.25mm）一般采用筛分法，逐级分离出来。对粒径较细的土粒（& 0.1mm）需要先把土粒充分分散，然后让土粒在一定容积的水液中自由沉降，凭借粒径愈大沉降愈快的原理，根据司笃克斯定律计算出某一粒径的土粒沉降至某一所深度需要的时间。在规定时间内用吸管在该深度处吸取一定体积的悬液，该悬液中所含土粒的直径则必然都小于计算所确定的粒级直径。将吸出悬液烘干称重，计算百分数。根据需要的各粒径依此进行沉降、计时、吸液、烘干、称重、计算等操作，就可把不同粒级的重量测定出来，再通过换算，计算出土壤中各级土粒百分数，确定土壤的颗粒组成，进行土壤质地命中。
（二）试剂与仪器
（1）0.5mol L-1氢氧化钠溶液 称取20克氢氧化钠（化学纯），加蒸馏水溶解后，定容至1000毫升，摇匀。
（2）0.25mol L-1草酸钠溶液 称取33.5克草酸钠（化学纯），加蒸馏水溶解后，定量至1000毫升，摇匀。
（3）0.5 mol L-1六偏磷酸溶液 称取51克六偏磷酸钠[(NaPO3)6]（化学纯），加蒸馏水溶解后，定容至1000毫升，摇匀。
（4）0.2 mol L-1盐酸溶液 取浓盐酸（化学纯）250毫升，用蒸馏水稀释至15000毫升，摇匀。
（5）0.05 mol L-1盐酸溶液
取浓盐酸（化学纯）62.5毫升，用蒸馏水释至15000毫升，摇匀。
（6）10%盐酸溶液 取10毫升浓盐酸（化学纯），加90毫升蒸馏水混合而成。
（7）6%过氧化氢溶液
取20毫升30%过氧化氢（化学纯），再加80毫升蒸馏水混合而成。
（8）10%氢氧化铵溶液 取20毫升1∶1氢氧化铵溶液，再加80毫升蒸馏水混合而成。
（9）10%醋酸溶液 取10毫升冰铵醋液（化学纯），再加90毫升蒸馏水混合均匀。
（10）10%硝酸溶液 取10毫升浓硝酸（化学纯），再加90毫升蒸馏水混合均匀。
（11）4%草酸溶液 取4克草酸铵（化学纯），溶于100毫升蒸馏水中。
（12）5%硝酸银溶液
称取5克硝酸银（化学纯）溶于100毫升蒸馏水中。
（13）异戊醇[(CH3)2CHCH2CH2CH2OH] （化学纯）
（14）浓硫酸（工业用）
（1）土壤颗粒分析吸管仪
（2）搅拌棒
（3）沉降筒：即1000毫升量筒，直径约6厘米，高约45厘米。
（4）土壤筛
（5）三角瓶（500毫升），漏斗（直径7厘米）
（6）天平（感量0.0001克和0.01克两种）
（7）其他 电热板，计时钟，温度计（(0.1℃），烘箱，250毫升高型烧杯，50毫升小烧杯，普通烧杯，小量筒，漏斗架，真空干燥器，小漏斗（内径4厘米）等。
（三）操作步骤
1．样品处理
（1）称样 称取通过1毫米筛孔的风干样品（已全部去除有机质）10克（精确到0.01克）测定吸湿水，求出风干样品重，作为计算各级土粒百分数的基础。另称三份，每份10克，其中一份测定盐酸洗失量（指需要去除有机质和碳酸盐的样品），另两份作制备颗粒分析悬液用。
（2）& 1毫米的石砾处理 将& 1毫米石砾放入10~12厘米直径的蒸发皿内，加水煮沸，随时搅拌，煮沸后弃去上部浑浊液，再加水煮沸，弃去上部浑浊液，直至上部全为清水为止。将蒸发皿内石砾烘干称重，而后通过10毫米及3毫米筛孔，分级称重，计算各级石砾百分数。
（3）去除有机质
对于含大量有机质又需去除的样品，则用过氧化氢去除有机质。其方法是将上述三份样品，分别移入250毫升高型烧杯中，加少量蒸馏水，使样品湿润。然后加6%的过氧化氢，其用量看有机质多少而定，并经常用玻璃棒搅拌，使有机质和过氧化氢接触，以利氧化，当过氧化氢强烈氧化有机质时，发生大量气泡，会使样品溢出容器，需立即滴加戊醇消泡，避免样品损失。如有机质过多，必须用过氧化氢反复处理，直至有机质完全氧化为止，过量的过氧化氢用加热法排除。
（4）去除碳酸盐
如果样品中含有碳酸盐时，需用盐酸脱钙。方法是分次滴加0.2molL-1盐酸于高型烧杯中，直至无气泡（CO2）发生为止。为避免烧杯中盐酸浓度降低，需要不断倾去上部清液，然后继续加入0.2 molL-1盐酸，直至样品中所有碳酸盐全部分解。若土壤中有大量碳酸钙存在时，可以适当增加盐酸浓度，以加快脱钙速度。
（5）经上述处理的样品，尚须用0.5 molL-1盐酸过滤淋洗，淋洗时应注意，必须使上一次加入的盐酸滤干后，再加盐酸，这样可以缩短淋洗时间，如此反复淋洗，直至滤液中无钙离子反应为止。
（6）检查钙离子的方法 用小试管收集少量滤液（约5毫升），滴加10%氢氧化铵中和再加数滴10%醋酸酸化，使呈微酸性，然后加几滴4%草酸铵（可稍加热），若有白色草酸钙沉淀物，即表示有钙离子存在。如无白色沉淀，则表示样品中已无钙离子。
交换性钙淋洗完毕后，再用蒸馏水洗除氯化物及盐酸，直至无氯离子存在。某些土壤，特别是粘土，在洗氯离子过程中，其滤液常出现浑浊现象。这是因为电解质洗失后，土壤趋于分散，胶粒透过滤纸进入滤液所致。所以在淋洗过程中，如发现滤液浑浊，即表明土吉胶体透过滤纸，此时已说明氯离子含量极微，应立即停止洗涤，以免胶体损失，影响分析结果的准确性。
（7）检查氯离子方法
用小试管收集滤液（约5毫升），滴加10%硝酸，使滤液酸化，然后加5%硝酸银1~2滴，若无白色氯化银沉淀物，即表示有氯离子存在。如无白色沉淀物，则表明滤液中无氯离子，无需用加蒸馏水淋洗。
2．制备悬液
将经上述处理后的另两份样品，分别洗入500毫升三角瓶中，加入10毫升0.5molL-1氢氧化钠，并加蒸馏水至250毫升，盖上小漏斗，于电热板上煮沸，煮沸后需保持1小时，使样品充分分散。冷却后将悬液通过0.25毫米孔径洗筛，并用橡皮头玻棒轻轻地将土粒洗控，用蒸馏水冲洗，使& 0.25毫米的土粒全部洗入沉降筒中，直至筛下流出的水澄清为止。但洗水量不能超过1000毫升；而& 0.25毫升砂粒则移入铝盒中，烘干后称重，计算粗砂粒（1~0.25毫米）占烘干样品重的百分数。
对于不需去除有机质及碳酸盐的样品，则可直接称取样品10克，放入500毫米三角瓶中，加蒸馏水洗泡过夜。然后根据样品的pH加入不同分散剂煮沸分散。对于石灰性土壤，每10克样品加0.5molL-1六偏磷酸钠10毫米；中性土壤，每10克样品加0.25molL-1草酸钠10毫升；酸性土壤，每10克样品加0.5molL-1氢氧化钠10毫升。煮沸分散后通过0.25毫米孔径筛，洗入1000毫升沉降筒。粗砂粒处理同上。
3．样品悬液的吸取
（1）将已洗入沉降筒内的悬液，加蒸馏水定容至1000毫升刻度后放于吸管仪平台上。
（2）测定悬液温度后，按司笃克斯定律之公式计算各粒级在水中沉降25厘米、10厘米（或7厘米）所需的时间，即为吸液时间（见附表1）。
附表1
土壤质地分析各级土粒吸取时间表（土粒比重2.65）
土粒直径（毫米）
&0.05

& 0.01
& 0.005
& 0.001

取样深度（厘米）
25
10
10
10
10

时
间
分
秒
分
秒
分
秒
时
分
秒
时
分
秒


(℃)
5
2
50
1
3
28
9
1
52
37
46
55
19


6
2
44
1
6
27
18
1
49
12
45
30
3


7
2
39
1
4
26
28
1
45
52
44
6
39


8
2
34
1
2
25
41
1
42
45
42
48
48


9
2
30
1
0
24
57
1
39
47
41
34
40


10
2
25

58
24
15
1
36
58
40
24
15


11
2
21

57
23
33
1
34
14
39
15
40


12
2
17

55
22
54
1
31
38
38
10
48


13
2
14

54
22
18
1
29
11
37
9
38


14
2
10

52
21
42
1
26
49
36
10
20


15
2
7

51
21
8
1
24
31
35
12
52


16
2
4

49
20
35
1
22
22
34
19
7


17
2
0

48
20
4
1
20
17
33
27
14


18
1
57

47
19
34
1
18
17
32
37
11


19
1
55

46
19
5
1
16
22
31
49
0


20
1
52

45
18
38
1
14
30
31
2
40


21
1
49

44
18
11
1
12
44
30
18
11


22
1
47

43
17
45
1
11
1
29
35
22


23
1
44

42
17
21
1
9
23
28
54
24


24
1
42

41
16
57
1
7
46
28
54
24


25
1
39

40
16
34
1
6
15
27
36
23


26
1
37

39
16
12
1
4
46
26
59
19


27
1
35

38
15
50
1
3
21
26
23
44


28
1
33

37
15
30
1
1
59
25
49
26


（3）记录开始沉降时间和各级吸液时间。用搅拌器搅拌悬液1分钟（一般速度为上下各30次）搅拌结束时即为开始沉降时间。在吸液前就将吸管放于规定深度处，再按所需粒径与预先计算好的吸液时间提前10秒钟开启活塞吸悬液25毫升。吸取25毫升悬液约须20秒钟，速度不可太快，以免涡流影响颗粒沉降规律。将吸取的悬液移入有编号的已知重量的50毫升小烧杯中，并用蒸馏水洗尽吸管内壁附着的土粒，全部移入50毫升小烧杯。另外，含有机质多而未去除有机质的样品，在搅拌时会引起不少气泡，而影响吸管浓度刻线的观察，因而必须立即滴加戊醇消泡。
（4）将盛有悬液的小烧杯放在电热板上蒸干，然后放入烘箱，在105~110℃下烘6小时至恒重，取出置于真空干燥器内，冷却20分钟称重。
四、结果计算
1．小于某粒径颗粒含量百分数的计算
式中x为小于某粒径颗粒重量（%）；gv为25毫升吸液中小于粒长颗粒重量（克）；g为由风干土重和吸湿水%换算的烘干样品重（g）；v吸管容积（常用的为25毫升）。
2．&1毫米粒径粒含量百分数的计算：
3．吸湿水含量百分数的计算：
4．盐酸洗失量及其百分数的计算：
盐酸洗失量（克）= 烘干样品重（克）- 盐酸淋洗后样品烘干重（克）
5．1~0.25毫米粒径颗粒含量百分数的计算：
6．分散剂重量校正 加入样品的分散剂充分分散样品并分布在悬液中，故对& 0.25毫米各级颗粒含量需校正。由于在计算中各级含量百分数由各级依次递减而算出，所以，分散剂占烘干样品重的百分数可直接于& 0.001毫米部分减去（详见下面计算实例）。
7．计算实例：
（1）吸湿水含量――5.26%
（2）10~3毫米粗砾含量――（样品中无粗砾）
（3）3~1毫米细砾含量――1.50%
（4）烘干样品重――9.5000克
（5）盐酸洗失量――0.2375克
（6）1~0.25毫米颗粒重――0.0475克
（7）25毫升
悬液中小于某粒径颗粒烘干重
& 0.05毫米颗粒重――0.2150克
& 0.01毫米颗粒重――0.1501克
& 0.005毫米颗粒重――0.1152克
& 0.001毫米颗粒重――0.0691克
（8）小于某粒径颗粒占烘干样品重的百分数：
（9）加入悬液中的分散剂（10毫升0.5N氢氧化钠）占烘干样品重的百分数为2.11%，在& 0.001毫米部分减去29.09% - 2.11% = 26.98%。
（10）由上可得各粒级颗粒占烘干样品重的百分数
1~0.25毫米
0.50%

0.05~0.01毫米
90.53% - 63.20% = 27.33%

0.01~0.005毫米
63.20% - 48.51% = 14.69%

0.005~0.001毫米
48.51% - 29.09% = 19.24%

& 0.001毫米
26.98%

0.25~0.05毫米
100% - (0.50+27.33+14.69+19.24+26.98+2.50)%
= 8.58%


由于土壤中碳酸盐和可溶性盐分在各粒级间分布没有一定的规律性，因此在分析结果中，目前将“盐酸洗失量”单独列为一项，而不分配到各粒级中。在盐基不饱和的土壤中，盐酸处理的损失以硅酸态的铁、铝化合物为主，以盐酸洗后烘干土重为基础计算各级颗粒百分数。
吸管法允许平行绝对误差，粘粒粒级& 1%，粉砂粒级&别2%。
8．分析结果评定
土壤颗粒分析的结果可用表格形式表示，如附表2。
土壤质地分析结果登记表（以烘干样品为基础计算的重量百分数）
样
(

层次和深度（厘米）
(
水（%）
5.26

各
级
颗
粒
含
量
百
分
数
（%）
& 10毫米
―


10~3毫米
―


3~1毫米
1.50


1~0.25毫米
0.50


0.25~0.05毫米
8.58


0.05~0.01毫米
27.33


0.01~0.005毫米
14.69


0.005~0.001毫米
19.42


& 0.001毫米
26.98

质地名称（中国制）
粘
土

盐酸洗失量（%）
2.50

备
质


作业题
1．吸管法测定土壤质地的原理是什么？
2．与比重计比较有何优越性？
3．测定时应注意哪些事项？
实验八 土壤微团粒分析
土壤微团粒是指小于0.25毫米的团粒结构。
土壤微团粒的测定，有助于了解土壤中由原生颗粒所形成的微团粒在浸水状况下的结构性能和分散强度，这对于评价土壤的农业利用有很大意义。把土壤微团粒测定结果与土壤机械分析结果中& 0.001毫米部分的含量进行比较，可计算土壤分散系数和结构系数，以表明土壤微结构的水稳性。
二、方法原理
土壤微团粒测定和土壤机械分析吸管法一样，是根据不同直径微团粒的沉降时间不同，将悬液分级，所不同的是在颗粒分散时为了保持土壤的微团粒免遭破坏，只用物理处理（振荡）来分散样品，而不加入化学分散剂，因为Na+或NH+离子都能使微团粒全部或大部分分散成单位。
土壤微团粒的测定，大致分为土壤样品处理、悬液制备、分级吸液、结果计算步骤。
应当指出，因为微团粒较土壤颗粒疏松，比重也稍小，所以同一直径的微团粒比单粒沉降得慢些，因此国外曾经有人建议，在进行土壤微团粒分析时，应把司笃克斯的系数0.22改为0.13，不过中国科学院南京土壤研究所认为，土壤中只有一部分是微结构，而还有一部分是单粒，如改变沉降系数，纠正了原有的误差，而造成了新的误差，故不必改变计算系数，只是在研究和应用微团粒分析结果时，应注意到此项结果较实际的稍微偏高。
三、操作步骤
称取通过1毫米筛孔的风干土10克（精确到0.01克），倒入250毫升的振荡瓶中，加蒸馏水至150毫升左右，静置浸泡25小时，另称10克土样，用烘干法测定吸湿水。
2．振荡分散
将盛有样品的振荡瓶用橡皮塞塞紧，放于水平振荡机中并固定，以防振荡过程中容器破裂，样品损失。开动振荡机（每分钟200次）振荡两小时。试验表明，当振荡频率为每分钟振荡200次时，只需振荡2小时，就可得到土壤微团粒样品的标准悬液。
3．悬液制备
将振荡后的土液通过0.25毫米孔径洗筛，用蒸馏水洗入1000毫升沉降筒内，并用蒸馏水定容至1000毫升。在过筛时，切忌用橡皮头搅拌与擦洗过重，以免破坏土样的微结构。大于0.25毫米的微团粒则洗入铝盒，烘干称重并计算百分数。
将制备好的悬液置于吸管架的小桌上（和吸管法一样，要置于没有阳光直射、昼夜温差小的地方）。测量液温，计算各级微团粒的吸液时间。
4．悬液的吸取和处理
与吸管法相同。
四、结果计算
1．吸湿水的计算方法，同土壤机械分析法，由此再将风干土换算成烘干土重。
2．小于某粒径微团粒含量百分数按下式计算：


式中v――小于某粒径的微团粒重量（%）
gv――25毫升吸液中小于某粒径的微团粒重量（克）
g――样品烘干重（克）
v――吸管容积（25毫升）
3．& 1毫米粒径的各级微团粒百分数的计算，同土壤机械分析吸管法，但无需计算盐酸洗失量，也不必扣除分散剂重理。
4．土壤的分散系数和结构系数的计算
式中a――微团粒分析结果中& 0.001毫米部分含量百分数
b――土壤机械分析结果中& 0.001毫米部分含量百分数
例如，若a = 2%
应当说明的是，分散系数与结构系数这两项指标及其计算公式并非完整，只能供研究和鉴定土壤形成水稳性团粒的能力和土壤微团粒稳定性时参考，这些计算公式只适用于粘质土壤。
五、仪器及设备
振荡机；0.25毫米孔径洗筛，振荡瓶（容积250毫升），其它与土壤机械分析吸管法相同。
1．一般认为，土壤微团粒分析的称样数量要依质地而异，不过除了专题研究以外，在进行一般分析，尤其是大批标本分析时，也可统一采用10克土样。
2．在盐碱土微团粒分析时，如果用蒸馏水作为介质，会引起土壤的分散，致使测定结果中粉砂粒组合量显著偏高。所以应用分析土样的水浸提液来代替蒸馏水作为分散介质。水浸提液的水土比为25∶1为宜，其制备方法是，称取& 1毫米土样40克，倒入1000毫升量筒内，加蒸馏水定容至1000毫升，用橡皮寒寒紧沉降筒口，上下颠倒摇动10分钟，然后静止24小时，上部的透明澄清液，即为所需的水液提取液。在制备悬液定容至1000毫升时，如水浸提液体积不够，可略加蒸馏水补足之。静置24小时后，也可再振荡5分钟，然后过滤得到所需的水浸提液。
1．用吸管法测定土壤团粒与测定土壤质地的粒级有何本质区别？
2．求出的结构系数说明什么问题？
3．测定时应注意哪些事项？
实验九 土壤密度（比重）的测定
一、测定目的
土壤比重（又称为真比重），是指单位容积土壤固体物质的重量（不包括土壤空气和水分）与同容积水的质量之比。是计算孔隙度的基础。
二、测定方法――称重法
将已知重量的土壤放入液体中，完全除去空气部分后，求出由土壤固相换算出的液本的体积，以土壤固相重量除以体积，即得比重。
2．操作过程
（1）称取等量风干土二份（一般为5~10g）计算成无水土壤重
（2）取25ml或50ml比重瓶两个，分别加入煮沸过的蒸馏水至满，放入水槽冷却至室温，再加满除气水，盖上瓶盖，使过多的水由塞中心小孔溢出，擦干比重瓶外面的水，称重。
（3）把比重瓶的水倒出一半左右，将已称好的土样入瓶中，煮沸5~7分钟（不加盖），不断摇动以除去土壤中的空气，但不要使悬液流出。煮沸后冷至室温，加满除气水，盖好盖称重。
三、结果计算
dw―为该温度水下的比重
ws―装入土壤比重瓶的重量
wa―比重瓶的重量
wsw―装入土壤和水的比重瓶的重量
ww―装入水的比重瓶重量
复
Ⅰ
Ⅱ

无水土样的重量



②加满水的比重瓶重



③上两项之和①+②



④盛土及水的比重瓶重



⑤与土壤同体积水重③- ④



⑥土壤比重=①/⑤



比重平均值




四、仪器工具
比重瓶，天平，皮头滴管，烧杯，热源。
1．根据记录表数据计算出土壤比重。
2．假设一土壤容重为1.3g/ml，用你所测的土壤比重值计算出土壤孔隙度是多少？
实验十 土壤容重的测定
一、测定目的
土壤容重（又称为假比重）是用来表示单位原状土壤固体的质量，是衡量土壤松紧状况的指标。容重大小是土壤质地、结构、孔隙等物理性状的综合反映，因此，容重与土壤松紧及孔隙度有如下关系：
松
度
容重（g/ml）
孔隙度（%）

最松
& 1.00
& 60

松
1.00~1.14
60~56

合适
1.14~1.26
56~52

稍紧
1.26~1.30
52~50

紧
& 1.30
& 50


土壤过松、过紧均不适宜作物生长发育的要求。过松跑墒，作物根扎不牢；过紧透水透气不良。土壤容重不是固定不变的，尤其是土壤表层常常因自然条件和人为措施而改变。测定容重不仅能反映土壤或土层之间物理性状的差异，而且是计算土壤孔隙度、土壤容积含水量和一定体积内土壤重量等不可缺少的基本参数。
二、仪器、工具
容重采土器、折尺、剖面刀、铁锹、小木锤、小木板、烘箱、台秤。
三、测定方法――采土器法
（一）原理
容重是在田间自然状态下，单位容只土壤的干重。单位为kg/l或g/ml。测定时将一定容积的采土器（金属圆筒）插入土壤中采取土样，经烘干（105~110℃，6~8小时）后求出干土重，由采土器的容积算出单位容积的干土重量。
（二）操作过程
将采样点的表土铲平，在土壤的垂直剖面上，分层平稳地打入采土器（可在套环上垫一木板，直接敲击木板），切勿左右摇晃和倾斜，以免改变土壤的原来状况，待采土器全部进入土壤后，用铁铲挖去采土器四周的土壤，取出采土器，小心脱出采土器后端的安全钢环（不可搅动采土器内的土壤）。然后用小刀削平采土器两端的土壤，使土壤容积一定。（在整个操作中，如发现环刀内土壤亏缺或松动，应弃掉重取。）将土壤全部转入已知重量的铝盒中，放入105℃烘箱中烘至恒重，重复3~5次，取平均值（如果兼测土壤含水量，则烘前应称湿土重）。在操作过程中，有关测定数据应及时按下列表格记栽。
四、结果计算
da = s/v = s/100
da―为容重（g/ml）
s―为干土重量（g）
v―采土器的容积通常为100ml
复
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ

铝盒号




铝盒重①




铝盒+干土重第一次②




铝盒+干土重第二次③




采土器体积④（100ml）




容重= ③-①/④（g/ml）




容重平均值（g/ml）





作业题
1．根据上表记录的数据计算出土壤容重平均值。
2．假设一土壤比重为2.65，用你所测的土壤容重值计算出土壤孔隙度是多少？
3．在田间用容重采土器取样过程中应注意哪些问题？
4．简述测定土壤容重的意义何在？
实验十一 风干土样吸湿水含量的测定
一、实验目的
风干土样仍保持有一定的水分，其数量随大气的相对湿度和土壤组成而定。土壤的各项分析测定结果，都要以无水的干土为计算基础，即以占烘干土重的百分数（%）表示，而不以风干土为计算基础，因为风干土的含水量因土壤组成不同而差异很大，难以相互比较。因此，分析测定的土样，必须测定其吸湿水含量。
土壤中的吸湿水含量测定是在105~110℃的温度下，将土壤中的水汽化去除，使土壤成为无水的干土。如温度过高，虽然所需时间短，但会使土壤中的某些成分（如有机质和碳酸盐等）挥发掉，使结果偏高；温度过低，则难于除净吸湿水。
二、测定方法及步骤
在分析天平上称取风干土样5~10克两份，分别放入已知重量的小铝合或称量皿中，称时将盖盖上；放入烘箱内，将盖打开斜放旁边或盒底。调节烘箱温度至105~110℃，连续烘烤8小时（在烘烤期间不要随意打开烘箱，以免影响烘箱内温度升降变化和使土壤吸湿）。8小时后打开烘箱，用坩埚钳将盖盖好，迅速放入干燥器内冷却，至室温后称重。然后再打开盖，重新放入烘箱内，继续烘烤2小时，取出―冷却―称重。两次称重达到恒重（即两次称重相差不超过0.003克）即可。如未达恒重，则需反复烘烤，直至恒重为止。然后按最后一次称重，计算其吸湿水含量（占干土重的百分数，准确至数点后两位）。
记录下表并计算
重
复
Ⅰ
Ⅱ

称量皿或铝盒号



（1）称量皿重（克）



（2）称量皿+风干土重（克）



（3）粉后第一次称重（克）



（4）烘后第二次称重（克）



（5）烘后第三次称重（克）



土壤吸湿水% = （2）-（5）/（5）-（1）( 100%




三、仪器、工具
铁铣、花铲、折尺、土钻、土袋、标签、牛皮纸、台称、镊子、表面皿、广口瓶、橡皮垫、木棒、分析天平、小铝盒或称量皿、坩埚钳、烘箱、干燥器。
1．为什么要测定吸湿水？测定原理方法是什么？
2．计算出吸湿水含量？
3．吸湿水含量包括哪几种水分形态？
实验十二 凋萎系数的测定
凋萎系数（又称萎蔫系数）指作物开始永久凋萎，并在饱和水气中也不能恢复膨压时的土壤含水量。此时所含的水分形态为全部吸湿水和部分膜状水，有部分水仍可被作物吸收，但因补给极慢，难以维持作物正常需水要求而导致作物萎蔫。不同土壤由于质地、结构、腐殖质含量的差异，其萎蔫系数也不同；不同作物物和同一作物不同生育阶段其萎蔫系数也有一定的差别。
一、测定原理
凋萎系数的测定一般有两种方法，一是间接测定法；二是直接测定法。
（一）间接测定 根据不同土壤质地和水分常数计算求得。通常用最大吸湿水含量乘以一个系数而得。其系数为1.34~1.5~2.0，若土质偏砂乘以1.34；壤质乘以1.5；粘质乘以2.0。有人建议乘以1.5即可。这种计算法只能求得其近似值，不能反映作物本身的多样性。
（二）直接测定法 也叫生物测定法。直接用植物生长做试验求出凋萎系数。
1．测定幼苗的凋萎系数 即当幼苗发生永久萎蔫时，测定其土壤的含水量即为幼苗的凋萎系数。这种方法能较准确的反映不同作物的特点，但不能反映作物在不同发育阶段的特殊性。
2．测定作物孕蕾开花阶段的凋萎系数
二、测定方法及步骤――幼苗法
1．装土将通过2mm孔径的风干土均匀装满烧杯（杯高6~7cm，直径4~5cm，杯中插入一直径0.5cm，长为8cm的玻璃管，以便浇水时空气由此排出。每一样品重复4次）。
2．浇水（或营养液），用塞有棉花的漏斗均匀滴加水，浸湿土壤（空气可由玻管排出）。
3．准备幼苗
在装土前几天，选好所需种子（如大麦种子），着手开始摧芽，发芽3~4天后即可使用。
在湿润的土表下2cm处种入5~6粒已发芽的种子，盖土后称重记载，杯口用厚纸盖住，以免土表蒸发（以后每杯选留3株）。
将杯放在光线充足处（避免烈日直射），待幼苗生长到与杯口齐平时，杯口用腊纸封住，纸上有孔，幼苗即可由此长出。纸与杯壁接合处，封上石腊，然后在腊纸上盖一薄层石英砂，防止土表蒸发，排气的玻管口用棉花塞上。
6．观察、管理 在生长过程中，每天早、中、晚观察室温和生长情况，并每隔5~6天称重一次（如杯内水分蒸发过多，可进行第二次灌水）。当第二片叶子长得比第一片叶子较长时，证明幼苗根已分布于杯内的整个土体，此时可进行试验（也可最后灌一次水）。然后将杯移到没有阳光直射处，直到第一次凋萎（叶子下垂）。
当植株出现凋萎后，将杯子移入木箱内，经一昼夜观察，如凋萎现象消失，即把杯放回原处，待凋萎现象再次出现后，再把杯置入箱内，如此反复观察，直到植株并不复原，就可认为幼苗已达到永久凋萎。
7．取样分析
去除石腊封面、土表2cm的土层，植株及根系，参照测定土壤吸湿水的方法，测定杯中土壤的含水量即为凋萎系数。
三、结果计算
四、仪器、试剂
木箱（内放湿锯木末，使箱内水汽饱和）、作物种子、温度计。
营养液――2.8克磷酸氢铵（NH4H2PO4）、3.5克硝酸钾（KNO3）、5.4克硝酸铵（NH4NO3）溶于1升水中。
1．土壤凋萎系数的含义是什么？它与作物吸水有何关系？
2．凋萎系数含水量含有哪几种水分形态？其性质如何？
3．测定凋萎系数有几种方法？幼苗法测定凋萎系数的关键关键问题是什么？
实验十三 土壤水分含量（新鲜土样）的测定和田间验墒
一、测定目的及说明
土壤墒情亦表示土壤水分含量状况，是土壤肥力因素之一。土壤墒情好坏不仅影响土壤的物理、化学和生物化学的变化过程，而且直接影响土壤肥力状况、耕作性状和作物的生长发育。因此，及时地进行土壤墒情监测，了解土壤水分含量和补给状况，以便采取相应措施调节土壤墒情，满足作物丰产的要求。
（一）土壤水分含量的测定――烘干法
1．测定方法要点
将从田间取回的土样，置于105℃(2℃的烘箱中烘至恒重。求出土壤失水重量占烘干土样重的百分数。
2．主要仪器
土钻、小刀、铝盒、台称、恒温干燥箱、干燥器（内盛无水CaCl3或变色硅胶）。
3．操作步骤
在田间用土钻钻取有代表性的土样，用小刀刮去钻中浮土，挖取土钻中部土样20g左右，迅即装入已知重量（W1）的铝盒（直径45mm，高30mm）中，盖好盒盖，装入木箱（注意铝盒不可倒置，以免样品撤落），带回室内，在天平上称重（W2），每个样品至少重复测3份。将打开盖子的铝盒（盖子放在铝盒旁侧）放在105℃(2℃的恒温干燥箱中烘6小时后，盖好盖子，置铝盒于干燥器中30分钟左右，冷却至室温，称重。如无干燥器，亦可将盖好的铝盒放在磁盘中，待至不太烫手时称重。然后启开盒盖再烘3小时，冷却，称重（W3）。土样含水量高时，前后两次称重相差不得超过0.05；含水量中等或低时（或砂土），不得大于0.03g[3]。
4．结果计算
式中：W1――铝盒重（g）
W2――铝盒+湿土样品重（g）
W3――铝盒+烘干土样品重（g）
最后，根据测定结果，结合实际，判断土壤墒情是否适耕，适播，或根据作物发育阶段和表（0~20cm）底（20~50cm）深（50~100cm）墒的含量与补给情况，以确定调节墒情的措施。
土壤水分含量测定记录表
深度
（厘米）
铝盒号
①铝盒重（克）
②
铝盒重+湿土重（克）
③
铝匐重+烘后土重（克）
④
干土重
（克）
⑤
水分重（克）
⑥
含水量（%）
备注





第一次
第二次

















注：①在砂土地区如遇到因土干，土钻取不出土样时，表层20~30cm也可以先用土铲或铁铣直接挖穴分层取土，然后在原穴上用土钻取20~30cm以下的土样；②在钻孔中要防止杂土混入，每钻都要除去混入的杂土；③同一取样深度内如有两种质地，应分别记录取样；④在缺乏电源和烘箱设备时，也可以用其他方法代替，如酒精灼烧法，用铁锅炒干法等等，可以因地制宜，就地取材，但对精确度则有一定影响。
（二）田间验墒
根据土壤在不同含水状况下的土色和握在手中的感觉及其可塑程度，利用眼看手摸加以判断。本法属于经验性的，简便易行，但必须结合实际多练习。熟练后，才能使用。华北地区农民群众常将墒情分为干土、潮干土、黄墒、黑墒等四级，其判断方法如下：
（1）干土 土壤呈气干状态，或结成土块或碎成土面，不宜耕作和播种，干土层如超过4指时，播种不能萌发，2~4指不能全苗，2指则不影响播种。在作物生育期间，植物表现萎蔫，必须通过灌溉等措施加以调节。
（2）潮干土
土色灰，手握土不成团，易散碎，微有凉爽的感觉，这时耕作质量不好，播种只能胀破种皮，不能萌发，成苗率很低。在作物生育期间，作物生长缓慢，植物表现萎蔫，必须通过灌溉等措施加以调节。
（3）黄墒 土色以黄为主，手握土勉强成团，落地多半可以散碎，手有凉感，稍有湿印，这时为耕作最适合的墒情，播种也易全苗，但对生长旺期的作物，水分仍嫌不足。
（4）黑墒 土色显深，手握土成团，落地不散，手上有湿印，表示墒情稍高，耕作质量不好，易形成死坷垃，播种可以全苗。有时因墒多、气少、土温低、出苗慢。但在作物旺盛生长阶段能够充分满足作物对墒情的要求。
黑墒以上就是汪水，水分偏多，为不良的墒情。
不同质地的土壤在同一墒情下，含水量不同，例如：黄墒时的土壤含水量，砂土为5~8%，轻壤土为9~15%，重壤土为14~19%，随着质地由砂变粘而增高。另外，同一含水量，不同质地土壤其水分有效程度也不同。同样含水量为10%左右，对砂土来说，大都是有效水，对轻壤土来说，几乎一半以上为无效水，而对重壤土则几乎全是无效水，作物不能吸收利用。这就是说，随着质地由砂变粘，土壤对水分的吸力增强，被作物吸收利用的水分也相对地降低了。
三、仪器工具
土钻、铝盒、台称、烘箱、小刀。
华北几种常见的土壤，在不同墒情下的含水量和有效程度可参考下表：
土壤
田间持水量
%
黑墒
（速效水）%
黄墒
（有效水）%
潮干土
（迟效水）%
干土
（无效水）%
春玉米出苗最低含水量%

土名
质地







粗砂土
―
8(6~10)
―
& 3~4
2~4
& 2
3~4

砂土
―
12(10~14)
& 8
5~8
3~5
& 3
4~5

细砂土
―
18(16~20)
& 12~14
9~13
5~9
& 5
7~9

面砂土
―
22(20~24)
& 14~16
9~15
6~9
& 6
10~11

砂性土
砂壤土
18(16~20)
& 12~13
9~13
5~9
& 5
7~9

黄土
轻壤土
22(20~24)
& 14~16
11~15
6~11
& 6
10~11

鸡粪土
中壤土
24(22~26)
& 17~19
13~18
9~13
& 9
13~14


重壤土
26(24~28)
& 18~20
14~19
11~14
& 11
15~16


作业题
1．根据测定数据计算土壤含水量。
2．根据土壤含水量分析土壤墒情对土壤耕作，播种及作物生长是否适宜？
实验十四 田间持水量的测定
一、实验目的及说明
田间持水量是指在地下水位较深的情况下，降水或灌溉水等地面水进入土壤，借助于毛管力保持在上层土壤的毛管孔隙中的水分。它与来自地下水的毛管水不相连，好象悬挂在上层土壤中一样，故称之为毛管悬着水，它是山区、丘陵、岗坡地及四平地等地势比较高的地，植物吸水的主要水分形态。当毛管悬状水达到最大量时的含水量称之为田间持水量。在数量上包括吸湿水、膜状水和毛管悬着水。若继续供水超过田间持水量，并不能使该土体的持水量再增大，只能向下渗，湿润下层土壤。田间持水量是确定灌水量的重要依据。
二、测定原理和方法
在田间，经过大量降雨或灌水使土壤饱和，待排除重力水后，在没有蒸发和蒸腾的条件下，测定土壤水分达到平衡时的含水量。地下水埋深大于3m的土层所保持的主要是毛管悬着水，系真正的田间持水量。当地下水位浅到测定土层处于毛管支持水范围时，地下水位越浅，测得的田间持水量越大，故测定结果必须注明地下水的深度。
三、主要仪器
木框 正方形，框内面积1m2，框高20~25cm，下端削成楔形，并用白铁皮包成刀刃状，便于插入土内。
提水桶；铝盒；土钻；铁锹；1/1CO天平；干燥箱；塑料布（正方形，面积约为5m2）；青草或干草；米尺；木板等。……
四、操作步骤
在田间选择一块面积为4m2有代表性的比较平坦的地块，仔细平整土面。在地块中央插入木框，一般插入10cm深（或达犁底层），框内为测试区。在其周围筑一正方形的坚实土埂，埂高40cm，、埂顶宽30cm，框与土埂间为保护区。在测试区附近挖一土壤剖面，观察土壤培面特征，按发生层次在剖面壁采样测定各层土壤自然含水量、容重和比重。根据测得的土壤含水量算出待测土层（约1米左右）中的总贮水量，从容重和比重的结果算出待测土层中孔隙总容积，从中减去现有的总贮水量，求出待测土层全部孔隙为水充满所需补充灌入的水量。为了保证土壤湿透并达到预测深度，实际灌水量将为计算出的水量的1.5倍。按下式计算测试式和保护区的灌水量：
式中
――灌水量（m3）
a――土壤饱和含水量（%）
W――土壤自然含水量（%）
dy――土壤容重（g/cm3）
S――测试区面积（m2）
H――使土壤达饱和含水量的保证系数。
土层需要灌水深度h视测定田间}