2012年--环境土壤学试验教案

实验一 土壤样品的采集与处理及吸湿水的测定

一、目的意义

土壤样品采集和制备是土壤理化分析的重要环节。采样过程中引起的误差往往比室内分析引起的误差大得多，因此，必须采集有代表性的土样。样品的采集和制备必须严格认真地进行，否则尽管以后分析工作很精细，仍不能得出正确的结果。

从野外采回来的土壤样品，常常含有砾石、根系等杂物，土粒又相互粘聚在一起，这就会影响分析结果的准确性，所以在进行分析前，必须经过一定的制备处理。

经处理后的土壤含有吸湿水，吸湿水含量随空气相对湿度的变化而变化，土壤不同，吸湿水含量各异。因此，在一般土壤分析工作中，结果的计算都不以风干土重为基数，而是以烘干土重为基数。而分析时一般都用风干土，故分析前必须先测定吸湿水含量，以便把风干土重换算成烘干土重。 二、土壤样品的采集

土壤样品的采集方法，根据分析目的不同而有差别。如果要研究整个土体的发生发育，则必须按土壤发生层次采样：如果要进行土壤物理性质的测定，需采原状土样品：如果研究耕层土壤的理化性质、养分状况，则应选择代表性田块，在耕作层多点采取混合样品，如有必要，还可在耕作层以下再采一层混合样品。

混合样品的采集方法，样点的数目和分布，应视田块的形状、大小、土壤肥力状况、研究目的和要求的精细程度等而有不同，一般有下列三种采样方法： 1．对角线采样法：

田块面积较小，接近方形，地势平坦，肥力较均匀的田块可用此法（见图1—1），取样点不少于5个。 2．棋盘式采样法：

面积中等，形状方整，地势较平坦，而肥力不太均匀的大田块宜采用此法（见图1—2），取样点不少于10个。 3．蛇形采样法：

适用于面积较大，地势不太平坦，肥力不均匀的田块（见图1—3）。按此法采样，在田间是曲折前进来分布样点，至于曲折的次数则依田块的长度、样点密度而有变化，一般在3—7次之间。

图1—1：对角线采样法 图2—2：棋盘式采样法 图3—3：蛇形采样法

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到达田间以后，先要确定采样方法，如果是采集耕作层土壤，则先在样点部位把地面的作物残茬、杂草、石块等除去。如果是新耕翻的土地，就将土壤略加踩实，以免挖坑时土块散落。用铁铲挖一个小坑，坑的一面修成垂直的切面，再用铁铲垂直向下切取一片土壤，采样深度应等于耕作层的深度，用采土刀把大片切成宽度一致的长方形土块。各个土坑中取的土样数量要基本一致，合并在一起，装入干净的布袋，携回室内。一般每个混合样品约需一公斤左右，如果样品取得过多，可用四分法将多余的土壤弃去。四分法的做法是：将采集的土壤样品放在干净的塑料薄膜上弄碎，混合均匀并铺成四方形，划分对角线，分成四份，保留对角的两份，其余两份弃去，如果保留的土样数量仍很多，可再用四分法处理，直至对角的两份达到所需数量为止。

将土样装入布袋或塑料袋中，用铅笔写两张标签，一张放在布袋内，将有字的一面向里叠好，字迹不得搞模糊。另一张扎在布袋外面。标签上应该填写样品编号（采样地点、土壤名称、采样深度，采样日期、采样人等）。

在撒播作物田里挖坑时，应选择作物长势较均匀的地方作为采样点，在中耕作物田里挖坑时，应在株间和行间的几种不同部位进行，在作物生长期间如不允许挖坑损害多量植株时，则改用土钻（或取土器）取土，但要适当增加取样点数目。

应避免在田边、路边、沟边、特殊的地形部位以及堆放肥料的地方采样。当发现土壤存在差异，如有盐碱斑，或作物生长不正常时，则就分别取样，以便单独进行分析和研究。

对果园土壤采样，根据分析目的不同而有差异。如要进行土壤农化性质的分析，可以选定能代表果园的果树5—6株，从距各树干30厘米左右的内侧选2—3个点，分别取表土 （即主根系区，在0—20cm深度）和下层土（在30—50cm深处），从2—3个点取出的表土和下层土样分别进行混合，或分别分析每个点试样。采样时应将复盖在表层未分解的有机物、杂草等清除后，再开始采样。当果树由于某种原因出现异常症状，而又可能是土壤为媒介引起的，采集土壤分析样品时，应准确区别健壮树和异常树，分别选5—6株，采集根际及其下层土壤样品；各样点土壤不要混合，分别测定。 三、土壤样品的处理

风干后的土壤在磨土板上用木棍碾碎，将细土通过2毫米的筛子。留在筛上的土块再倒在木板上重新碾碎，再过筛，如此反复进行，除小石块外，必须使全部土样都碾碎过筛，不得随意丢弃。将通过2毫米筛孔的土样混合均匀，用四分法取出1/2装入广口瓶中，保存备用。余下的土样进一步碾碎，使全部土壤都通过1毫米筛孔。这部分土样可供速效性养分及交换量，pH等项目的测定用。再从通过1毫米筛孔的土样中，用骨匙多点取出样品，约30克左右，放入瓷研钵中进一步研磨，使全部通过0.25毫米筛孔的筛子。这部分样品供分析有机质、全氮等项目用。将磨好的土样分别装入广口瓶或塑料瓶中备用，瓶外贴一张标签，瓶内也要放一张相同的标签。

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四、土壤吸湿水的测定： 1、操作步骤

取风干过筛的土样（过1毫米筛）5克，放入已知重量的铝盒中，在分析天平上称重。然后，把盒盖套置在铝盒下面，放进烘箱，在105~110℃温度下烘8小时，取出，将铝盒盖好，放入干燥器冷却至室温，称重。然后重新放入烘箱中再烘2小时冷却后称重，以验证土样是否达到恒重（两次重量之差，不大于3毫克）。一般要做2—3个重复。 2、结果计算：

?W1?W2W2?W?1000土壤吸湿水（g/kg）

?

?1000风干土重?烘干土重烘干土重

式中 W1——风干土重+铝盒重（克） W2———— 烘干土重+铝盒重（克） W————铝盒重（克）

吸湿水测定后，将一定数量的风干土重换算成为烘干土重可按下式计算：

五、记录格式和思考题：

土壤吸湿水测定记录表 土壤 名称

1、在田间采样应注意哪些问题？

2、怎样才能采集一个有代表性的混合样品？ 3、为什么要测定吸湿水？

铝盒重 风干土重+铝烘干土重+铝烘干土重水分重土壤吸湿（克） 水（g/kg） 烘干土重?风干土重1?土壤吸湿水重/1000

W（克） 盒重W1（克） 盒重W2（克） （克）

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实验二 土壤酸碱度的测定

一、目的和意义：

土壤溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度比例不同，所表现出来的酸碱性质称为土壤的酸碱度，通常用pH表示。土壤酸碱度是土壤重要的化学性质，它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，对作物生长和土壤微生物活动也有影响。土壤的各种理化性质、生物化学性质也和酸碱度有密切的关系。测定土壤pH值可以作为改良酸性土和碱性土的参考依据，可以指导合理施肥，确定适宜的肥料种类。

测定土壤pH通常用比色法和电位测定法，电位法精确度比较高，pH的误差在0.02左右；混合指示剂比色法精确度较差，pH的误差在0.5左右，适用于野外速测，pH标准溶液系列的比色法精确度较混合剂比色法高，但不及电位法精确。 二、原理

用电位法测定溶液或土壤悬液的pH值，常用的pH指示电极为玻璃电极，参比电极有甘汞电极和银—氯化银电极。当上述两种电极插入待测液中时，构成一电池反应，两者之间产生电位差，由于参比电极的电位是固定的，所以电位差的大小就决定于溶液中的氢离子活度。根据测得的电位差和参比电极的电位，可求出pH指示电极的电位。再根据指示电极的电位与溶液pH值的直线关系，算出溶液的pH值，一般可直接从酸度计上读得pH值。

复合电极的主要部分是电极下端的一个玻璃球泡和比它高一些地方的一个直径约2mm的多孔的瓷芯，当电极插入溶液中后，它把溶液和银—氯化银电极的饱和氯化钾溶液通成为盐桥，玻璃电极的内部也有一个银—氯化银电极，内参比电极通过玻璃和溶液接触，二个银—氯化银电极之间的电位差由于玻璃球泡的作用，随着溶液pH值的变化而变化。

三、试剂及主要仪器

（1）试剂：pH4.01标准缓冲液：称取在105℃烘过的苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）10.21克，用蒸馏水溶解后稀释至一升，即为pH4.01，浓度为0.05 mol·L-1的苯二甲酸氢钾溶液。

（2）pH6.87标准缓冲液：称取在45℃烘过的磷酸二氢钾（KH2PO4）3.39克和无水磷酸氢二钠（Na2HPO4）3.53克，溶解在蒸馏水中，定容至一升。

（3）pH9.18标准缓冲液：称取3.80克绷砂（Na2B4O7.10H2O）溶于蒸馏水中，定容至一升。此溶液易变化，应注意保存。

（4）1mol·L氯化钾溶液：称取氯化钾74.6克，溶于400毫升蒸馏水中，用10%氢氧化钾和盐酸调节pH至5.5-6.0，然后稀释至1升。

仪器：pH计。

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四、操作步骤

1.待测液的制备：称取通过1毫米筛孔的风干土壤25克，放入50毫升的小烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水25毫升，间断搅拌半小时，使土壤充分分散（此时应避免空气中有氨或挥发性酸的影响）。待测。

2.仪器校正：用酸度计测定待测液的pH值前，要用标准的缓冲液进行校正。a）用pH6.86的标准缓冲液校正。b）如待测液是碱性，要用pH9.18的标准缓冲液校正；如果待测液是酸的，则用pH4.01的标准缓冲液校正；中性的用pH6.86的标准缓冲液校正。 校正方法:

每天接通电源后需对主机预热10分钟，然后对电极进行标定1次，保证仪器处于最佳工作状态。

1）将选择按钮调制pH档，“斜率”旋钮顺时针旋到底，温度旋钮旋到溶液的温度

值。

2）蒸馏水冲洗电极，并用滤纸擦干，然后将电极置于pH6.86的缓冲溶液中，读数

稳定后调节“定位”旋钮至该溶液在当时温度下的pH值（可查）。

3）蒸馏水冲洗电极，并用滤纸擦干。根据被测溶液的酸碱性，选择pH4.00（待测

也为酸性时）或pH9.18（待测也为碱性时）的标准缓冲溶液值进行标定。标定方法同2）。

4）重复2）、3）的标定2-3次，直至不需要通过调节旋钮即可准确读出标准液pH

为止。

5）用蒸馏水冲洗电极，并用滤纸擦干待用。

3.样品测定：将复合电极玻璃球泡插到土壤悬液中。轻轻摇动烧杯以去除玻璃表面的水膜，使电极电位达到平衡，但要注意不得使烧杯壁碰撞玻璃电极，防止球泡损坏，每测完一个样品，都要用蒸馏水将电极表面粘附的土粒洗净，并用滤纸轻轻将电极吸附的水吸干，然后再测定第二个样品。 4.记录数据。

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