中国农业大学：土壤学：土壤学实验指导

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 说 明 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。 编者 实验一 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）。 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。 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。 图1 韩家川附近地形断面及观察点分布 表3 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。 作业题 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。 4．长石 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。 5．云母 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。 8．铁矿石 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。 1．岩浆岩 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。 2．沉积岩 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。 （1）砾岩 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。 （2）砂岩 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。 （3）页岩 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。 3．变质岩 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。 （2）片岩 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。 （3）板岩 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。 作业题 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。 作业题 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： 1．砂土 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。 2．砂壤土 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。 3．轻壤土 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。 4．中壤土 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。 5．重壤土 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。 6．粘土 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： 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。 作业题 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： 图 标签格式 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。 作业题 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）。 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。 作业题 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 – 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。 作业题： 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．试剂 （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） 2．仪器 （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   温 度 (℃) 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。 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 品 总 号 ( ( ( (  分 析 号 ( (  土 壤 名 称 ( ( (  层次和深度（厘米） ( ( ~ ( (  吸 湿 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 壤 土  盐酸洗失量（%） 2.50  备 注 少 砾 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 一、目的 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 1．称样 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% b = 20%

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。 注意事项 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。 作业题 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 1．原理 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
d—真比重 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 记录表 重 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。 作业题 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 紧 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 重 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。 作业题 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。 4．种植 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）。 5．培育 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。 作业题 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视测定田间持水量的目的而定。为确定作物灌水定额时，h可定为1米左右；如为排水用，h应等于地下水深度。 H值大小与土壤质地和地下水位深度有关。通常为1.5~3。一般粘性土或地下水位浅的土壤选用1.5，反之选用2或3。 灌水前，在测试区和保护区各插厘米尺一根。灌水时为防止土壤冲刷，应在灌水和铺垫草或席子。先在保护区灌水，灌到一定程度后立即向测试地块灌水，使内外均保持5cm厚的水层，一直灌完为止。灌水渗入土壤后，为避免土表蒸发，可在上面覆盖青草或麦秆，再在草上盖一块塑料布，以防雨水淋入。 轻质土壤在灌水后24小时即可采样测定，而粘质土壤必须经48小时或更长时间才能采样测定。采样时在测试区上搁置一木板，人站在木板上，按木框的对角线位置掀开土表覆盖物，用土钻打三个钻孔，每个钻孔自上而下依土壤发生层次分别采土15~20g放入铝盒，盖上盒盖，带回实验室测定含水量。在保护区中取些湿土将钻孔填满，美国好覆盖物。以后每天测定一次，直到前后两天的含水量显著差异，水分运动基本平衡时为止。一般砂土需1~2昼夜，壤土3~5昼夜，粘土5~10昼夜才基本达到平衡。 五、结果计算 （1）田间持水量的计算 计算某一土层的田间持水量，只需在该层逐次测得的土壤含水量%中取结果相近的平衡值即可。 在计算整个土壤剖面的田间持水量时，由于土壤各层次的厚度、含水量和容重各不相同，应当用加权平均法来计算。计算公式如下：
式中W1, W2…Wn——各土层含水量，%
——各土层容重，g/cm3 h1, h2…hn—— 各土层厚度，cm。 例如设某一剖面中土层的厚度、容重和含水量如表4-1所列，其田间持水量的计算如下： 表4-1 某土壤剖面各层的容重及含水量 土层深度 （cm） 土层厚度 （cm） 土壤容重 （g/cm2） 土壤含水量 （重量%）  0~5 5 0.98 5.8  5~10 5 1.04 6.9  10~20 10 1.12 8.1  20~36 16 1.34 13.7  36~50 14 1.42 15.8   田间持水量，% = (5.8 (0.98(5)+(6.9(1.04(5)+(8.1(1.12(10)+(13.7(1.34(16) + (15.8(1.42(14) / (0.98(5)+(1.04(5)+(1.12(10)+(1.34(16) +(1.42(14) = 12.2% （2）水分储量的计算 水分储藏量用水层的mm数表示比较方便，因为它与面积无关，并可直接与降水量（mm）比较。 设W是计算得的土壤含水量%（干基），h是要计算水分储藏量的土层厚度（cm）。 假设土柱的底为100cm3，高hcm，则土柱体积为100(h cm3；土壤容重为dy时，其干土重为100(h(dy(g)。那末土壤含水量为W%时土柱中的水分储量为：
（g或cm3的水） 土柱面积为100cm2时，这些水分的厚度为：
(cm)或
(mm)。 作业题 1．何谓田间持水量？它包括哪几种水分形态？ 2．测定田间持水量有何意义？举例说明。 3．在田间测定过程中应注意哪些问题？ 实验十五 土壤毛管持水量的测定和毛管水上升现象的观察 一、实验目的及说明 毛管持水量是指毛管上升水的最大含量。在地下水位较高的地区，一般是低平地带，地下水可上升到地表或根系活动层，可源源不断地供给作物吸水。但如果地下水的矿化度较高，又是是土壤盐渍化的主要原因之一。因此，测定毛管持水量和观察毛管水上升现象，对认识土壤盐渍化、沼泽化的成因有重要意义。 二、仪器 瓷盘，毛巾，其余见测定土壤容重的仪器。 三、测定方法 用容重采土器（又叫环刀）将采取的自然状态的土壤，其下端置于装有水的瓷盘中，逐渐使土样中的毛管孔隙充水，等不再吸水，测定其含水量。这种方法比较简单，最好是先测定出毛管水活动层中水分分布曲线，然后根据这中曲线求出毛这水活动层中任何一层的毛管持水量。 四、测定步骤 1．样品采集方法与测定土壤容重相同，但环刀的一端要用垫有滤纸的带孔盖子，盖好后带回室内，还可与测定容重结合在一起做。 2．把装有原状土的环刀筒打开上盖，将其有孔的一端放置在与水联系的纱布或毛巾上，借毛管力将水引入土体中，一般砂性土约2小时，粘性土则需时间较长。 3．到达参定时间后称重，然后放回原处，过一段时间再称重，直至两次称重相差无几即可。将土全部转入铝盒中，测定土壤含水量。 五、毛管持水量计算 见下表： 项 目 Ⅰ Ⅱ  ①采土器园筒+土重g    ②毛管饱和时第一次称重g    ③毛管饱和第二次称重g    ④毛管饱和时第三次称重g    ⑤铝盒重g    ⑥铝盒+土重（饱和后）g    ⑦烘干后铝盒+土重（第一次）g    ⑧烘干后铝盒+土重（第二次）g    毛管持水量（%）=
    作业题 1．毛管持水量与田间技术量有何区别？ 2．一般在什么情况下进行毛管持水量测定？测定毛管持水量在生产上有何意义？ 实验十六 土壤透水性的测定 一、实验目的和说明 土壤的透水性是指土壤允许水分通过其本身的能力，一般用单位时间内通过土壤表层的水层厚度来表示（如mm/秒，mm/分，mm/时等）。 透水性是土壤重要的水分物理性质之一，其强弱决定于水压大小和土壤本身的性状，当水压固定不变时主要受土壤孔隙状况和原土壤含水量的支配，和孔隙状况有关的因素均能影响透水性的强弱。 土壤的透水过程，分为渗水和渗滤二个阶段。渗水阶段是土壤水分不饱和，下渗的水分只能湿润土壤，无多余的水分渗出土层。渗滤阶段是指土壤水分已达饱和，多余的水分继续向下渗透。 不同土壤其透水性的强弱差别很大，透水性不仅反映土壤水分和养分保蓄能力的大小，而且也影响大气降水、灌溉水的利用、地表迳流的强弱以及土壤的通气状况。同时也是衡量土壤肥力状况的指标之一。 衡量透水性强弱的标准，本实验以透水过程中第一小时由土表渗透的水量的mm数为尺度。如：第一小时 > 500mm/时  过高（易发生淋洗作用）  500~100 mm/时  透水良好  100~70 mm/时  中等  70~30 mm/时  弱  < 30 mm/时  差   二、测定方法 在一定面积的地表上，保持一定厚度的水压，定量灌水后，观察其单位时间内允许水分通过土体的数量，然后换算成单位时间内（第一小时）通过的水层厚度。 三、操作过程 在供测地段选择典型地块，打入同心方框，包括内框和外框，外框面积为50(50cm，内框面积为25(25cm，高度均为20cm，框底边缘呈楔形，内框用以测定计算，外框用以防止内框水份侧渗，先安外框，后装内框，安装前，先沿框内壁用小刀划好线、按线切出8~10cm深的窄缝，把方框放入、先用手向下压，再用木锤按对角线轻轻地敲击。然后将框内外边缘土壤压实，内框应安在外框的中心位置，安法同外框一样。 测定时应作3个重复，框之间的距离为50cm。在每个框内放入量水尺和温度表，以便观察水压头和温度的变化。然后在三个重复的框内外同时灌水，内框灌水应事先量好，供计算用。为了避免冲刷土表，在框内铺上草垫，当水层到5cm时开始计算时间和水量，用量筒不断向框内灌水，以保持5cm高的水头压，外框也同样保持5cm水头压。 消耗的水分按以下时间进行记录：第一小时每隔10分钟记录一次，第二、三小时每隔半小时记录一次，以后第小时记录一次，连续测定6小时，在灌溉地区次数还应增加。如气温高，应计算蒸发所消耗的水量。 为了正确地分析透水性和土壤基础性状的关系，应事先测定1米深土层内的含水量。 四、结果计算

K10——10分钟灌水量 Kt——t时间灌水量 （0.7+0.03）——温度校正系数 观测结果记录 观察 时间 隙 第一小时 第二小时 第三小时 第四小时 第五小时 第六小时 六小时的总数ml   10分 10 10 10 10 10 平均ml/分 总量ml/分 30分 30 平均ml/分 总量ml/分 30分 30 平均ml/分 总量ml/分 平 均ml/分 总 量ml/分 平 均ml/分 总 量ml/分 平 均ml/分 总量ml/分   Q消耗水量(ml)                         t℃                         Kt (mm/分)                         K10 (mm/分)                          结果分析，根据第一小时所得的Kt(mm/分)换算为K10(mm/时)，与标准数据比较，则可初步判断该土壤的透水性能。再结合土壤当时的含水量及所处的地形部位以及农业利用特点，确定今后如何改良的措施。 作业题 1．土壤透水性强弱说明什么问题？它与土壤通透性有何关系？ 2．测定土壤透水性应注意哪些问题？ 实验十七 土壤水吸力的测定 一、实验目的及说明 土壤水分是土壤肥力的重要因子之一，作物生长发育和产量高低与土壤水分有密切关系，用能量的观点来研究土壤水分，能更好地揭示土壤水分的运动规律和反映土壤水分的有效性。如毛管上升现象是土壤水分在毛管力的作用下，由水势高的一端向水势低的一端运动的结果，而毛管上升运动对作物供水，土壤盐分的运动都有重要影响。在农业生产中，应用张力计、中子仪等仪器可以测定土壤水分的能量状态，绘绘土壤水分特制曲线，了解土壤水分的动态变化，指导科学用水和提高农业用水的经济效益。 二、实验内容 （一）土壤水吸力的测定——张力计法 1．方法原理 土壤水吸力用张力计在田间现场测定。 土壤张力计由陶土管、真空表（负压表）和集气管三部分组成。在仪器完全充满水，密封，插入土壤后，仪器内处于气压下的自由水通过陶土管壁与土壤水有了水力接触，土壤的水势与仪器的水势必然要逐渐达到平衡。设仪器的水势为(WD，土壤的水势为(WS，则 (WS = (WD （1） 当忽略了重力势(g、温度势(t和溶质势(s后，土壤的水势和仪器的水势分别为： (WS = (PS + (MS （2） (WD = (PD + (MD （3） 式中 (PS和(MS——土壤水的压力势和基质势； (PD和(MD——仪器水的压力势和基质势。 将（2）和（3）式代入（1）式，则 (PS + (MS = (PD + (MD （4） 因为土壤水的压力势（以大气压为参比）为零，而仪器内无基质（土壤），故基质势为零，则 (MS = (PD （5） 或 (MS = VW(PD （6） （6）式中的VW为水的比容——1cm3/g；(PD为仪器所示的压力。故（6）式表示土壤水的基质势可由仪器所示的压力（差）来量度。 土壤水的吸力与土壤水的基质势在数值上是相等的，只是符号相反。一般情况下以土壤水基质势为负值，土壤水吸力为正值。 土壤张力计只能测定0.85bar以下的土壤水吸力，也就是比较湿润的土壤湿度范围。 2．主要仪器 张力计 由陶土管、真空表、集气管三部分构成（图4-1）。 图4-1 土壤力张计 陶土管（1）是仪器的感应部件，是孔径为2(左右的多孔体。陶土管孔隙充分被水浸润后，孔隙间形成一支水膜，具有张力，在一定的压力差下，能通过水而阻止空气通过。水膜在一定的压力（差）下破裂的压力值称为漏气值，它是仪器作用功能的一个临界指标。陶土管的漏气值应略高于1bar。陶土管的透水性影响仪器的灵敏度。在保证达到规定的漏气值的前提下，其透水性愈快愈好。 真空表（2）是张力计的指示部件。张力计一般用汞柱或真空表来指示负压值。汞柱玻璃管以选用内径为3mm左右的厚壁玻管为宜，这样代换容量大[注2]，且不易折断。一般用于张力计的真空表的精密度为2.5级，即误差为2.5%，真空表的代换容量影响仪器的灵敏度，体形小的真空表代换容量大。 集气管（3）为收集进入仪器内部的空气之用。在使用过程中，仪器内部的水经常通过陶土管与土壤水交换，溶解在土壤水中的空气便可能进入仪器，在一定负压下，这部分溶解的空气便气化而聚集到集气管中。集气管中的空气达到其容量的1/3时，应即灌水排气。 开口土钻（直径略小于陶土管的直径）和刮土刀等。 3．操作步骤 先将土壤张力计完全充满水，使之封闭[注3]。其法：将仪器直立，在仪器中充满无气的水，不加塞和盖，让水浸润陶土管，待至陶土管壁冒出水珠，直至滴出，再等数分钟，这样陶土管壁的大部分孔隙已被水充满。再将水注满仪器，加塞和盖使仪器密封。置张力计于通风处，让陶土管蒸发。张力计的放置位置最好直立，略微倾斜，使真空表的出口向上，便于表中的空气排至集气管中。蒸发数小时后，真空表的负压可升至450mm Hg左右，轻轻叩拍仪器，使仪器内的空气聚集到集气管中，将陶土管浸入水中，使它吸水，集气管中的空气部分便逐渐缩小，真空表指针也逐渐退回。然后重新在集气管中灌满水、密封，再让陶土管蒸发，如此反复4~5次，当陶土管在空气中蒸发，仪器内负压可升至640mmHg以上，吸水时真空表指针较快地退回；吸水完毕竟，集气管内膨胀的空气能收缩成很小的气汇，即表明仪器内部埋藏的空气已基本除尽，仪器已可使用。将除好气的张力计的陶土管浸泡在水中待用。 在需要测量的田块上，选择好有代表性的地方，用开口土钻钻孔，孔要钻得直，一直钻到需测的深度，然后插入张力计。陶土管与钻孔周围土壤务必要接触紧密，才可使陶土管孔隙的水膜与土壤水产生水力上的联系。如接触不良，可在孔隙间撒入一些该土层的碎土，灌入少量的水，再填上其余的土壤。要注意尽量保持原来土壤的容重，不可过多地扰动或踏实仪器周围的土壤，以免测量的地点失去代表性。 仪器安装之后，一般需要0.5~24小时方与土壤水吸力达到平衡。平衡时间的长短，不仅取决于陶土管的导水率，也取决于土壤的导水率。平衡后即可进行观测读数。为了避免温度造成的误差，读数一般在早晨预定时间内进行，集气管中的空气容量达到集气管容量的1/3时，应在读数后开启盖和塞，将仪器灌水、除气、再密封。当气温降至冰点时应将仪器撤离，避免结冰损坏仪器。 4．结果计算 张力计读数减去零位校正值[注4]为真正的土壤水吸力。土壤水吸力一般以mb（毫巴）为单位，也有用cm H2O（厘米水）或atm（大气压）等作单位。不同单位可以相互换算[注5]。 在环境条件相同的情况下，同一干燥过程的土壤水吸力是土壤含水量的函数。相同土壤水吸力下的含水量标准差可小于1%（干土%）。但是土壤含水量并非土壤水吸力的单值函数，由于存在滞后现象，使土壤脱水和吸水过程的水分特征曲线不相重合（图4-2），因而用张力计测量的吸力值来换算土壤含水量是存在一定误差的，最高可达(3%（干土%），因此张力计法只能粗略地估算土壤含水量的情况。然而土壤水吸力是土壤水的强度指标，与土壤水的流动以及对植物有效性有直接关系，用它来表示土壤的干湿程度比较方便和合理。 图4-2 土壤水分特征曲线 注释 （1）土壤水吸力是指土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态。当土壤呈非饱和态时，土壤水自由活动的能力（势能）就减少。土壤含水量高，土壤（基质）水的吸力小，土壤水的基质势就大；土壤含水量低，土壤水的吸力大，土壤水的基质势就小。 土壤水吸力是土壤水分的重要性质之一，是反映土壤对植物供水能力的一种能量指标。在实用上常以某一吸力值来代替某一水分常数。例如以15bar (巴)的土壤水吸力值作为凋萎湿度的指标，以0.3bar的土壤水吸力值作为田间持水量的指标（也有把砂土取0.1bar，粘土取0.5bar的）。能态（土壤水吸力）相同时，不同土壤的含水量可以不同。例如15bar时，砂土含水量为5%，粘土含水量则可达20%。将土壤水吸力与含水量对应作图，可绘制出土壤水分特征曲线（参阅图4-2）。土壤释水过程与吸水过程的特征曲线是不同的，这种现象称为滞后现象，一般都以释水过程的特征曲线表示土壤的持水性。 土壤水吸力的大小除了受外界温度和压力的影响外，主要决定于土壤的种类、质地、孔隙和有机质含量等。 （2）每ml水的变化所造成的负压值的变化称代换容量，它部分地决定着仪器的灵敏度。 （3）仪器在使用时必须完全充满水封闭，假若仪器内部存留着空气便会降低仪器的灵敏度。因为当仪器内部负压增加时，空气的体积即随之膨胀，迫使由于空气膨胀而被占去的这部分容积的水从仪器中排出。空气量越多，负压越高，排出的水量就越多，这样就延迟了平衡时间，降低了灵敏度，为此一定要在使用仪器前尽量除尽仪器内部埋藏着的空气。陶土管壁内、真空表的弹簧管（或模盒）内、充入仪器的水里以及各部件的连接处都有空气存在。为驱除溶解于水中的空气，注入仪器的水必须煮沸并冷却使成无气水。在仪器使用过程中每一步骤所用的均为无气水，不再一一说明。 （4）仪器灌水封密后，真空表到测点（陶土管中部）间产生一静水压力差。如需作精密测量或所用仪器较长时，此静水压力应予消除，此即零位校正。如仪器较短，零位校正值很小，则可予忽略。由于真空表本身可能存在一定误差，可用实测的方法测量零位校正值：将已除过气的张力计垂直浸入水中，让水面保持在陶土管的中部，此时的真空表读数即为零位校正值。 （5）1mb = 10-3bar = 103dynes/cm2 = 9.869 ( 10-4 atm = 0.07501cm Hg = 1.02cm H2O。 作业题 1．张力计测定土壤水吸力的原理是什么？ 2．用张力计测定土壤水势应注意的关键问题是什么？ 实验十八 土壤胶体的凝聚和分散及电泳现象的观察 一、实验目的和意义 通常把土壤中< 0.001mm的土粒称为土壤胶体，又按物质组成划分为有机胶体和无机胶体。各种土壤由于其形成过程和人类熟化作用的差异，其所含胶体的种类和数量有显著的不同。土壤胶体对养料的保蓄以及其它各种性质都有很大影响，特别是土壤胶体的凝聚与分散直接关联着土壤微结构的形成，而后者对土壤理化性质的影响地更大。 本实验的目的，在于了解土壤胶体的凝聚和分散现象及其发生的条件，从而进一步认识土壤胶体和土壤理化性质的关系。 二、仪器和药品 每组试管10支，试管架1个，刻度移液管1支；有机胶体，无机胶体，Fe(OH)3，固体NaCl，0.1N AlCl3，0.1N CaCl3，0.1N NaCl，0.1N NaOH，蒸馏水。 三、方法步骤 （一）无机胶体的提取 称取含腐殖质少的粘性土样10~20克，置于乳钵中，加1N Na2C2O410~15毫升（如为碳酸盐土壤则用NaPO3），用研磨棒磨成糊状，使土壤结构全部破碎。将土糊转移至一玻杯中，加水100毫升左右，煮沸10~15分钟，注意不时摇动。冷却后，将土液移入广口瓶或大烧杯中。在玻杯11厘米高处做一刻度，加水至刻度，摇匀、静置沉降。按机械分析查出分离胶粒所需沉降的时间。及时用虹吸法吸出10厘米以上的悬液。再加1N Na2C2O47~8毫升，加水至刻度。重复上述手续直到悬液变清为止。所吸出的悬液即为Na+分散的土壤无机胶体。以比浊法稀释胶液浓度至约为0.16%，调节其pH值对8左右，备用。 （二）有机胶体的提取 取土样50克，（若为碳酸盐土壤，则应先除去Ca++，用0.5N或1N HCl处理数次，至碳酸盐完全分解为止，再用蒸馏水洗去Cl-），将土样放在大烧杯内，加0.1N NaOH500毫升，搅拌后煮沸半小时。冷却后，加入研细的结晶Na2SO4两小匙，搅拌静置，使矿质胶体凝聚。过夜，用虹吸法将上部暗色液体吸出，即为有机胶体——钠腐殖质。以比浊法稀释胶液浓度至约为0.16%，调节pH值对8左右，备用。 （三）土壤胶体的凝聚和分散 取试管8支，4支各加入无机胶液5毫升，另4支各加入有机胶液5毫升。将试管分为4组，每组有无机胶体和有机胶体各一份。前3组分别加入0.1N AlCl3、0.1N CaCl2、0.1N NaCl，每加一滴后振荡之，并观察管中胶液出现凝聚与否，记下各管出现凝聚时所用盐溶液滴数。 第四组两管各加入固体NaCl 0.4~0.5克，振荡后放置片刻，观察胶液是否凝聚。 取两支试管，各加入有机胶液5毫升。一支试管加入无机胶液5毫升，另一支加入Fe(OH)3胶液5毫升，比较两管中所出现的现象。 向用0.04mol L-1 AlCl3凝聚的无机胶体滴加0.1 mol L-1 NaOH，每加一滴后随即振荡观察凝胶有无变化，直至凝胶完全变为溶胶为止。将用固体NaCl凝聚的无机胶体的上部清液小心倒去，再加入蒸馏水5毫升，充分振荡，观察管中凝胶有无变化： 将试验结果记入下表 盐类 胶体      0.03mol L-1 AlCl3 0.05 mol L-1 CaCl2 0.1 mol L-1 NaCl  无机胶液5毫升     有机胶液5毫升      处 理 发 生 现 象  有机胶体+固体NaCl   无机胶体+固体NaCl   有机胶体+无机胶体   有机胶体+Fe(OH)3   AlCl3凝聚的无机胶体+0.1N NaOH   固体NaCl凝聚的无机胶体除去上部清液+H2O5毫升    四、电泳现象观察（示范） 带电粒子在电场中，要受电场的影响而运动。带正电荷的粒子向阴极移动，带负电荷的粒子向阳极移动。这种现象称为电泳。一般条件下，土壤胶体主要是带负电。本实验将观察土壤胶体的带电现象。 方法： 在电泳管中先放一些蒸馏水，加中性盐电解质数滴混合，以增加其导电性。然后把土壤胶体从中间漏斗缓缓放入电泳管中，使蒸馏水在上面，土壤胶体在下面，二者有明显的界面。记下界面的高度，然后接通直流电源（30~100伏特）。电泳仪装置如下图： 图 电泳仪装置示意图 如所用直流电源为30伏，大约经过两小时以后进行观察，可发现电泳管中的胶体——水界面产生移动。电源电压越大，其界面移动越快。并注意界面移动的方向，说明原因，并作出结论。 作业题 1．胶体的分散与凝聚对土壤的理化性质有何影响？ 2．土壤胶体系统由哪些部分构成？为什么土壤胶体多数均带负电荷？ 3．电泳现象说明什么问题？根据记录、实验结果分析讨论。 实验十九 几种土壤吸收性能的观察 一、实验目的和说明 土壤借助其吸收性能，可以把某些养料保存在土壤中以免淋失，同时在某些情况下也会降低某些养料的有效程度。因此，吸收性能对土壤的保肥和供肥性能有很大的影响。不同土壤因其质地，尤其是粘粒数量及其类型、腐殖质含量、土壤酸碱度的差异而影响到吸收性能的不同。因此，在农业生产上就必须考虑这些情况，采取相应的措施。 本实验的目的在于观察对土壤吸收性能影响有较大的物理化学吸收（代换吸收）和化学吸收情况，说明不同的土壤吸收性能的差异。 二、内容及方法 （一）土壤对色素分子的吸收（物理吸附） 取黄土、砂土各一份，每份称5克，分别装入长试管中，各加入0.2%孔雀绿溶液10ml，充分振荡后静置，然后观察上部清液颜色的深浅，从而比较不同土壤对色素分子的吸收能力。 观察后分析讨论各种土壤对色素吸收能力差异的原因。 （二）对阴阳防子的吸收 取黄土、砂土、红壤各1份，每份15克，分别放入150ml的三角瓶中，各加入1/80molL-1 NH4NO3及1/120molL-1KH2PO4各15ml，强力振荡10分钟，务必使土壤与溶液充分接触，摇混过滤，滤液留作下列实验用。 1．PO4- - -的吸收：用同样大小和粗细的试管4支，分别装入上述滤液各5ml，另一支试管取1/120molL-1 KH2PO4溶液2.5ml稀释到5ml作为对照，在各试管中分别加入钼酸铵试剂6滴，再加入氯化亚锡试剂10滴，摇匀后显兰色，然后分别观察各试管中兰色的深浅，以多、中、少、微表示，从而判断土壤对PO4-3的吸收情况。 2．NH4+的吸收：用同样大小和粗细的试管4支，分别装入上述滤液5ml，另一支试管取1/80molL-1 NH4NO3 2.5ml，稀释到5ml作为对照。然后往试管中分别中入25%酒石酸钾钠溶液3滴（固定Ca- -、Mg- -成为络离子或分子），摇匀，再分别加入奈氏试剂2滴，摇匀，如现黄色，说明有NH4+存在。比较黄色沉淀的多少，以判断土壤对NH4+的吸收情况。 3．NO3-的吸收：用同样大小和粗细的试管4支，分别装入上述滤液5ml，另一支试管取1/80mol L-1 Nh4NO5 2.5ml稀释至5ml作为对照。在各试管中分别加入小半勺硝酸试粉振荡1分钟，如有NO3-存在就显红色，然后根据所显红色深浅判断NO3-的吸收情况。 三、仪器和药品 土样，台称，三角称（50ml 3个，150ml 3个），平底试管16个，小漏斗（外径5.5cm）3个，滤纸，10ml量筒1个，0.02%孔孔雀绿，1/120mol L-1 KH2PO4，1/80mol L-1 NH4NO，25%酒石酸钾钠，奈氏试剂，钼酸铵，SnCl2溶液。 土 壤 土壤对色素的吸收情况  黄 土   砂 土    离子 吸收情况 土壤  PO4- - -  NH4+  NO3-   黄 土      砂 土      红 壤       作业题 将上述各项观察结果记入上表，根据各种土壤吸收性能的差异，进行分析讨论。 1．不同土壤对NH4+ 吸收的差异？为什么？ 2．不同土壤对PO4-3和NO3- 吸收的差异？为什么？ 3．不同土壤对色素分子吸收的差异？为什么？ 实验二十 土壤有机质的测定 有机质是土壤的重要组成部分，其含量虽少，但在土壤肥力上的作用去很大，它不仅含有各种营养元素，而且还是微生物生命活动的能源。土壤有机质的存在对土壤中水、肥、气、热等各种肥力因素起着重要的调节作用，对土壤结构、耕性也有重要的影响。因此土壤有机质含量的高低是评价土壤肥力的重要指标之一[注1]，是经常需要分析的项目。 测定土壤有机质的方法很多，有重量法、滴定法和比色法等。重量法包括古老的干烧法和湿烧法，此法对于不含碳酸盐的土壤测定结果准确，但由于方法要求特殊的仪器设备、操作繁琐、费时间，因此一般不作例行方法来应用。滴定法中最广泛使用的是铬酸氧还滴定法，该法不需要特殊的仪器设备，操作简便、快速、测定不受土壤中碳酸盐的干扰，测定的结果也很准确。 铬酸氧还滴定法根据加热的方式不同又可分为外热源法（Schollenberger法）和稀释热法（walkley-Baclk法），前者操作不如后者简便，但有机质的氧化比较完全（是干烧法的90~95%）。后者操作较简便，但有机质氧化程度较低（是干烧法的70~86%），而精密度较高，测定受室温的影响大。比色法是将被土壤还原成Cr3+的绿色或在测定中氧化剂Cr2O72-橙色的变化，用比色法测定之。这种方法的测定结果准确性较差。本实验只选用铬酸氧还滴定的两种方法。 用铬酸氧还滴定法测定土壤有机质，实际上测得的是“可氧化的有机碳”，所以在结果计算时要乘以一个由有机碳换算为有机质的换算因数。换算因数随土壤有机质的含碳率而定。各地土壤有机质的组成不同，含碳率亦不一致，如果都用同一换算因数，势必会产生一些误差；但是为了便于各地资料的相互比较和交流，统一使用一个公认的换算因数还是必要的，目前国际上仍然一致沿用古老的所谓“Van Bemmelen”因数即1.724，这是假设土壤有机质含碳为58%计算的。 一、铬酸氧还滴定的外热源法 1．方法原理 在一定温度加热的条件下，用一定浓度的K2Cr2O7-H2SO4溶液，氧化土壤有机C反应如下： 2Cr2O72- + 3C + 16H+ = 4Cr3+ + 3CO2( + 8H2O 反应剩余的Cr2O72-，以邻—菲罗啉为指示剂，用Fe2+标准溶液滴定： Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 由氧化有机C的Cr2O72-净消耗量计算土壤中有机碳的含量，再换算为有机质的量。由于此法对有机碳氧化还不够完全，所以测得的有机碳需乘以一个氧化校正系数，方能与经典的重量法的结果一致。氧化校正系数则阴测定时氧化剂的浓度，消煮的温度与时间、催化剂的存在与否以及样品中有机碳的含量不同而有变化。常用的外热源法（用油浴、石蜡浴或磷酸浴加热），测得的结果与重量法（干烧法）对比，只能氧化90%左右的有机碳，因此测得的结果应乘以氧化校正系数1.1。 土壤中如有Cl-和Fe2+存在，在测定时也能被K2Cr2O7-H2SO4溶液氧化而导致结果偏高，须设法消除其干扰[注2]。 2．试剂配制 （1）0.4molL-1(
K2Cr2O7-H2SO4)溶液 40gK2Cr2O7溶于1升水中，缓缓地分次加入比重为1.84的浓H2SO4 1升，随加随搅拌，防止温度剧烈上升（以不烫手为准）。冷却后充分摇匀。 标定：吸取10.00ml K2Cr2O7-H2SO4溶液放入250ml三角瓶中，加水50ml及邻—菲罗啉指示剂2滴，用0.2molL-1FeSO4标准溶液滴定。计算K2Cr2O7-H2SO4溶液的浓度c [mol L-1 (
K2Cr2O7)]。 （2）0.2molL-1FeSO4标准溶液56gFeSO4(7H2O或80g(NH4)2SO4(FeSO4(6H2O溶于60ml 3molL-1H2SO4中，然后加水至1升。 标定 准确称取经130℃烘2~3小时的K2Cr2O7（二级）约1g，溶于水中，定容至100ml。吸取此液20.00ml放入三角瓶中，加入10ml 3molL-1H2SO4及2滴邻-菲罗啉指示剂，用FeSO4溶液滴定之，计算1eSO4溶液的浓度c(molL-1 FeSO4)。由于Fe2+溶液的浓度容易改变，用时必须当天标定。 （3）邻-菲罗啉指示剂 1.49g邻-菲罗啉（C12H8N2）和0.70gFeSO4(7H2O（或1.0g(NH)2SO4(FeSO4(6H2O）溶于100ml水中，贮于棕色瓶内。 （4）85%H3PO4 工业品，供磷酸浴用。用前应先小心加热至约180℃，逐尽水份。 3．操作步骤 准确称取通过0.25mm筛孔的土样0.2~1.0g[注3]，放在光滑纸条的一端，小心地装入硬质试管（18(180mm）的底部。准确加0.4 molL-1(
K2Cr2O7-H2SO4)溶液10.00ml，摇动试管，使土样分散。在试管口上加盖一小漏斗，以冷凝加热时逸出的水气。将试管放入加热至约170℃的磷酸浴[注4]中消煮，此时浴温约下降至162(2℃，继续维持此温度，待试管内溶液开始滚动或有较大气泡发生时，开始计算时间[注5]，保持沸腾5分钟。取出试管，在空气中放冷3分钟后，浸入冷水中冷却。将试管内容物倾入250ml三角瓶中，用水[注6]洗净试管及小漏斗，洗涤液全部无损地倒入三角瓶，此时三角瓶内溶液的总体积约为60~70ml，保持混合液中H2SO4的浓度为2~3mol L-1(1/2H2SO4)。加入邻-菲罗啉指示剂2滴，用0.2molL-1FeSO4标准溶液滴定至终点。每批样品测定的同时，做2~3个空白标定，即用纯石英砂或灼烧过的土壤代替土样，其它操作手续与样品测定相同。 4．结果计算[注7]
式中： a—空白标定时所消耗FeSO4标准液的体积（ml） b—土壤测定时所消耗FeSO4标准液的体积（ml） c—FeSO4标准溶液的浓度（molL-1FeSO4） 0.003—1/4c的摩尔质量（kg(mol-1） 1.724—由有机C换算为有机质的因数 f—氧化校正系数（此法为1.1） m—风干土样质量（g），如以干基表示应扣除样品中的水分的质量。 平行测定结果用算术平均值表示，保留三位有效数字。 二次平行测定结果的允许差：土壤有机质含量小于3%时为0.05%；3~8%时为0.10~0.30%。 二、铬酸氧还滴定的稀释热法 1．方法原理 稀释热法的原理（化学反应、干扰离子、结果计算）与外热源法基本相同，只是利用浓H2SO4的稀释热（温度可达120℃）来加温氧化有机碳，不必另外加热，此法应在室温20℃以上的条件下进行，如果气温较低，则应采取适当的保温措施。稀释热法对土壤中可氧化的有机碳氧化率较低，约71%左右，所以测得的结果应乘以氧化校正系数1.4。 2．试度剂配制 （1）1molL-1(1/6K2Cr2O7)标准水溶液 49.09 K2Cr2O7（三级）溶于水，稀释至1升。 标定 吸收10.00ml lmol(1/6 K2Cr2O7)溶液入入三角瓶中，加水约40ml，浓H2SO4 3ml，邻-菲罗啉指示剂2~3滴，用0.5mol L-1FeSO4标准溶液滴定，计算K2Cr2O7的浓度c[molL-1(
K2Cr2O7)]。 （2）0.5molL-1FeSO4标准溶液 140gFeSO4(7H2O（三级）溶于水，加入15ml浓H2SO4冷却，稀释至1升。 标定 准确称取105℃烘干的分析纯K2Cr2O7约0.5g加水约50ml溶解后加浓H2SO4约3ml及邻-菲罗啉指示剂2滴，用FeSO4溶液滴定，计算FeSO4溶液的浓度c(molL-1FeSO4)，FeSO4溶液的浓度易改变，用时必须当天标定。 （3）浓H2SO4浓度不小于96%，比重1.84三级；如浓度较低，须经加热浓缩，比重达1.84（20℃）即可使用。土壤中如有Cl-存在，每升H2SO4中须加15gAg2SO4。 （4）邻-菲罗啉指示剂 同三（一） （5）二氧化硅 粉末状 3．操作步骤 土壤样品风干后，挑去肉眼能见的植物残体，磨细，并通过0.5mm筛孔。准确称取土样1~2g（含有机质约15~35mg），放入500ml三角瓶中，准确加入1molL-1(
K2Cr2O7)水溶液10.00ml，轻轻转动，使土粒分散。迅速地将20ml浓H2SO4直接注入土壤悬浊液，立即轻轻转动三角瓶，使土壤与试剂充分混匀，然后较剧烈地转动，前后共计转动1分钟，把三角瓶静放在石棉网上30分钟（室温应在20℃以上）。然后加入约200ml水和3~4滴邻-菲罗啉指示剂，用0.5molL-1FeSO4标准液滴定。溶液变深绿色时表示将近滴定终点，此后FeSO4液须逐滴慢加，直到由蓝绿色突变为褐红色为终点。在每批土样测定的同时做2~3份空白标定，除不加土样外，其他手续均同上。 如果样品测定中有75%以上的K2Cr2O7已被还原时，必须减少称样量重做；反之K2Cr2O7净耗量太少时，最好增加称样量重做，但土样量最多不能超过10g。 4．结果计算 除氧化校正系数（f）为1.4外，计算式同三（一）。 注释 （1）华北地区土壤有机质含量一般约为0.6~1.5%，不同肥力等级的土壤有机质含量约为： 高肥力地 > 2.0%，如北京市近郊的多年菜园土  上等肥力地 1.5~2.0%  中等肥力地 1.0~1.5%  低肥力地 0.5~1.0%  薄沙地 < 0.5%   （2）为了消除土壤中少量Cl-的干扰，可以加入少量（约1.0g）Ag2SO4，它不仅能沉淀Cl-，还能促进有机质分解。据研究，当使用Ag2SO4时，氧化校正系数应为1.04，不使用时为1.1。Ag2SO4的用量不能太多，否则会生成Ag2Cr2O7沉淀而影响测定结果。水稻土或长期处于渍水条件下的土壤中，由于含有Fe2+和其它还原性物质会影响测定结果，产生误差。为了消除Fe2+的干扰，必须将新采回的土壤晾干压碎、平铺成薄层，每天翻动1~2次，在空气中暴露十天左右之后，方可进行分析。 （3）为了保证有机质能被氧化完全。反应终了时K2Cr2O7的浓度应维持0.1molL-1 (
K2Cr2O7)以上。据此，土样的称量应视有机质含量而定：含有机质5%左右的土样约取0.2g；3~4%的取样0.3g；2%的取样0.5g；1%的取样1g左右。 （4）土样消煮时也可以采用石腊浴或其他油浴，由于磷酸不是有机质，可避免因污染而造成的误差；器皿用后也易洗涤。但磷酸的腐蚀性较强，必须用玻璃容器装置磷酸。 （5）必须在试管内溶液沸腾或有大气泡生成时才开始计算时间。掌握沸腾的标准应尽量一致，继续煮沸的5分钟也应尽量读记准确。 （6）本实验指导的各项实验中用水，除冷却水外，一律为普通蒸馏水或无离子水。 （7）为了避免必须每日标定FeSO4溶液的准确浓度之烦，测定结果也可改用下式计算。
式中：Ccr和Vcr——分别为K2Cr2O7标准溶液的浓度[molL-1(
K2Cr2O7)]和所用ml数（10.00） （1-b/a）CcrVcr的来源是：空白标定时，CcrVcr = CFea，即 CFe = CcrVcr/a将此式代入正文计算式的（a-b）CFe项中，即得（1-b/a）CcrVcr。 作业题 1．比较用外热法和稀释热法测定土壤有机质优缺点和应用范围及条件？ 2．土壤有机质含量不同对土壤肥力有什么影响？ 3．如何消除在测定过程中Cl-、Fe+2的干扰及氧化不完全等问题？ 4．测定时应注意的事项是什么？ 实验二十一 土壤腐殖质的分离及各组分性状的观察 一、实验目的及说明 腐殖质是经微生物的作用，在土壤中新合成的一类高分子的有机化合物。其分子结构复杂，性质稳定而不易分解。腐殖质不是一种单一的化合物，而是由一系列化合物聚合而成的混合物。 研究腐殖质的性质，必须先把它从土壤中分离出来，目前一般所用的方法，是先把土壤中未分解的动植物残体用机械的方法分出，然后用不同溶剂来浸提土壤，把土壤腐殖质各组分先后分离出来。在各组分中，以褐腐酸（胡敏酸）最重要。所以本实验的目的是了解土壤腐殖质的提取及分组过程，并对黄腐酸和褐腐酸的主要性质进行观察和比较，进一步巩固课堂的讲授内容。 二、仪器药品 仪器：三角瓶、滤纸、漏斗、刻度试管、小试管、离心机 试剂：0.1molL-1 NaOH，固体NaCl，0.5 molL-1 H2SO4，0.3 molL-1 AlCl3，0.5 molL-1 CaCl2，1 molL-1 NaCl 三、方法原理 理想的腐殖质提取剂，是能将腐殖质分离得完全彻底而又不改变其成分、结构、及物理和化学的性质。为寻找理想的浸提剂，已做了许多试验研究，如1%NaF，稀焦磷酸钠（0.1 molL-1Na4P2O7），0.1 molL-1Na4P2O7 + 0.1 molL-1 NaOH混合液，Na2CO3水溶液等。但是，到目前为止，稀的氢氧化钠水溶液仍是最常用的提取剂，因为它的提出量最大。土壤腐殖质被提取出来后，经酸化和过滤进一步把黄腐酸和褐腐酸分开，然后后成褐腐酸溶液，观察不同电解质对褐腐酸絮凝的作用大小以及各种褐腐酸盐类的溶解度。 四、方法和步骤 1．土样制备 将含较多腐殖质的土壤（如黑土）研细，检去植物根屑等未分解的有机物，过1mm筛备用。 2．浸提腐殖质 称取土样8克放在100毫升的三角瓶中，加入40毫升0.1 molL-1NaOH（稀碱液），瓶口加塞，振荡三角瓶，以加速浸提作用。振荡5分钟后静止使其澄清，将三角瓶内浸提物过滤，滤液装入干净的三角瓶中备用。 3．各组分腐殖质的性状观察 （1）观察稀碱液浸提出的腐殖质（即活性腐殖质）液的颜色。 （2）用10毫升刻度试管取滤液8毫升于小试管中，加入1 molL-1H2SO4约1.5毫升（使滤液pH值约为3），摇匀后放在离心机（3000转/分）上离心，离心5分钟后，观察沉淀物（褐腐酸）和清液（黄腐酸）的颜色。 （3）吸掉上述试管内清液，保留沉淀物，加入0.1 molL-1NaOH3毫升溶解后，用蒸馏水稀释到10毫升。用0.05 molL-1H2SO4调pH值约为8以后，分装在三支试管内，并在各试管内逐滴加入0.3 molL-1AlCl3，0.5 molL-1 CaCl2，1 molL-1NaCl。每加一滴后观察胶体是否出现凝聚，并记录凝聚时用电解质溶液的滴数。如果1 molL-1NaCl超过20滴仍未凝聚，可加固体NaCl试之。 作业题 1．溶解在0.1 molL-1NaOH溶液中的腐殖质是哪几类？0.1 molL-1 NaOH的提取液是什么颜色，是否透明？经酸化沉淀后，溶液是什么颜色，主要是哪类腐殖质？ 2．在酸中沉淀的是哪类腐殖质，不同电解质溶液对腐殖质凝聚的影响如何？ 3．通过本实验，你认为各种腐殖质及其盐类对土壤结构性可能有何影响？ 实验二十二 腐殖质组成的快速测定 （焦磷酸钠—氢氧化钠提取法） 一、测定原理及说明 土壤腐殖质由胡敏酸、富啡酸和存在于残渣中的胡敏素组成。快速测定通常采用0.1molL-1 Na4P2O7和0.1 molL-1NaOH混合溶液提取土壤腐殖酸的方法（科诺诺娃等，1966）。 土壤在Na2P2O7-NaOH混合溶液的强碱和络合剂的双重作用下，能将土壤中游离态和络合态的腐殖酸，形成易溶于碱的腐殖酸钠盐，从而比较完全地将腐殖酸溶解出来，可省去脱钙手续，从溶液中直接测定腐殖酸总碳量；并从腐殖酸中分离富啡酸后测定胡敏酸碳量；以两项的差值求得富啡酸碳量；其残渣中的碳即总称为胡敏素碳量，其量按腐殖质全碳量与腐殖酸总碳量的差值求得。 二、主要仪器 恒温烘箱，恒温水浴锅，振荡机，油浴锅等。 三、试剂 （1）0.1molL-1Na4P2O7-0.1 molL-1NaOH混合提取液：称取焦磷酸钠（Na4P2O7(10H2O分析纯）44.6g和氢氧化钠（NaOH，分析纯）4.0g，加水后加热溶解定溶到1升，此溶液的pH应为13左右。 （2）0.05 molL-1NaOH溶液：称取2g氢氧化钠（NaOH，分析纯），用水溶解定容到1升。 （3）0.05 molL-1
H2SO4溶液：量取2.8ml 1∶1H2SO4溶液，用水稀释到1升。 （4）1 molL-1
H2SO4溶液：量取56ml 1∶1H2SO4溶液，用水稀释到1升。 （5）0.8000 molL-1
K2Cr2O7标准溶液：配法同3—2（1）。 （6）0.2 molL-1FeSO4溶液：配法同3—2（1）； （7）邻啡罗啉指示剂：配法同3—2（3）； （8）H2SO4：硫酸（H2SO4，分析纯）； （9）植物油或石蜡（固体）。 四、操作步骤 （1）样品待测液的制备：称了10.00g通过0.25mm风干土样于200ml三角瓶中，加入100ml Na4P2O7和NaOH混合提取液（1∶10土液比），加塞后在振荡机上振荡10分钟，使土液充分混合，在20~25℃烘箱中，放置提取14~16小时，取出三角瓶后再次摇匀溶液，用紧孔滤纸过滤制备清液，如很难过滤，也可用离心的办法得到清液，溶液中如有漂浮物应立即用快速滤纸重新过滤。将清液收集于三角瓶中待测。 （2）腐殖酸总碳量（胡敏酸和富啡酸）的测定：吸取样品待测液2~15ml（视溶液颜色深浅而定），移入管壁厚度一致（20(2cm）的硬质试管中，用1 molL-1
H2SO4溶液中和到颜色突然变浅，内溶液pH应为7.0（用pH试纸检验），将试管置于80~90℃恒温水浴锅中加热蒸到干为止。然后按土壤有机质的测定方法（本章3-3）测定含碳量，即得腐殖酸总碳量。 （3）胡敏酸的分离及其含碳量的测定： ①吸取样品待测液10~50ml（视溶液颜色而定），移入100ml烧杯中，在电炉上微微加热的情况下，逐滴加入1 molL-1
H2SO4溶液，边用玻棒搅动，使溶液的pH调至1.5左右（用pH试纸检验），此时应出现胡敏酸絮状沉淀，在80℃左右保温30分钟，然后将溶液放置过液，使胡敏酸与富啡酸充分分离。 ②将溶液用紧孔滤纸过滤，用0.05 molL-1
H2SO4溶液沉淀物多次，直到滤出液呈无色为止，弃去滤液。再将漏斗上沉淀物用加热到近沸的0.05molL-1NaOH溶液少量多次地溶解，溶出液用25~100ml量瓶接收，直到滤出液呈无色为止，用水定容。即即得胡敏酸的待测液。 ③吸取此待测液10~20ml（视溶液颜色深浅而定），置于硬质试管中，用1 molL-1
H2SO4溶液中和至7.0（pH试纸检验），再将试管置于80~90℃恒温水浴锅中加热蒸到近干为止，然后按土壤有机质方法（本章3-3）测定胡敏酸含碳量。 五、结果计算 a．腐殖质全C，gkg-1：参照土壤有机质测定（本章3-4）； b．腐殖酸总C, gkg-1 =
c．胡敏酸碳C, kg-1 =
式中 0.8000——molL-1
K2Cr2O7标准溶液的浓度； 5——消化时加入K2Cr2O7标准溶液的ml； V01——测定腐殖酸总碳时，空白消耗FeSO4的ml； V1——测定腐殖酸总碳时待测液消耗FeSO4的ml； 0.003——每mol
C的质量（g）； 1.1——经验校正常数； W1——测定腐殖酸总碳时的体积相当土重（g）； V02——测定胡敏酸时空白消耗FeSO4的ml； V2——测定胡敏酸时待测液消耗FeSO4的ml; W2——测定胡敏酸碳时的体积相当土重（g）； 1000——换算成每kg含量。 d．富啡酸C, gkg-1——腐殖酸总碳（C）量，gkg-1—胡敏酸碳（C），gkg-1 e．胡敏酸C，kg-1 = 腐殖质全碳（C）量，gkg-1—腐殖酸总碳（C）量，gkg-1 注释 （1）土壤样品必须予先用放大镜仔细剔除植物残根及杂物，再用有机玻棒与绸布磨擦所产生的静电作用进一步剔除之，尽量避免未分解的粗有机质碳进入溶液，再磨细通过0.25mm筛。 （2）提取温度和时间应尽量符合要求范围，以免对测定结果产生影响。 （3）在油浴中消化时，每个试管中应加入少许不含有机碳的石英砂或SiO2粉末，以免溶液溅失。 （4）吸取待测液进行蒸干时，应视颜色深浅吸取适宜的体积，应在K2Cr2O7的氧化当量范围内，一般以3~9mg（C）范围为宜。 （5）在试管中蒸干前，用pH1~14试纸检验pH的方法：用玻棒蘸一滴溶液于试纸上观察pH值，应尽量减少使用量。 （6）原方法（中国科学院南京土壤所，1978）中沉淀胡敏酸的pH为3，现改为1.5的目的是更有利于新形成的分子量较小的胡敏酸沉淀完全。 （7）在油浴中消化定碳较电热板上更能准确控制温度和时间，为保证结果准确至关重要。 （8）用本法所提取的腐殖酸，只能提取胡敏酸和富啡酸的绝大部分，因此，存在于残渣的碳量中，除包括胡敏素外，实际上还有极少量的紧结态腐殖酸和部分未经分解的粗有机质等，会增大胡敏素碳的测定值。 作业题 1．土壤有机质与土壤腐殖质的含义有何区别？腐殖质组分包括哪几部分？其中哪种是有价值？ 2．快速测定土壤腐殖后各组分的原理是什么？它与测定土壤有机质有何异同？ 3．测定时应注意哪些问题？ 实验二十三 土壤酸度的测定 一、实验目的和说明 土壤酸度对土壤肥力有重要影响，特别是对土壤中养分存在状态和有效程度、土壤的生物化学过程、微生物活动以及植物本身等都有显著作用。如施入土壤中的磷酸盐肥料在pH6.5~7.5时肥效最高，超过7.5时，形成磷酸钙盐而降低了肥效；pH小于6.5~5.5时，则有可能渐次形成磷酸铁、铝，也降低其溶解度。硝化作用只有在pH6.5以上才能进行。土壤中绝大多数有益微生物，都适于中性或微碱性条件下生活；各种不同植物对土壤反应的适应程度也不同，大多数农作物均喜中性土壤。有耐酸的植物，如马尾松、茶、草莓等。也有耐碱的植物如碱蓬，芨芨草等。 不同土壤，由于形成过程不同，因此其酸碱反应也有差异。同一土壤的不同层次，其反应也不相同，例如灰化土，红壤都属于酸性土，而灰化土中的灰化层为强酸性反应，淀积层则为近中性或弱碱性反应。华北平原褐土则为中性至微碱性反应，碱土则为碱性反应。 土壤酸度与土壤溶液的组成、土壤胶体组成、代换量和代换性阳离子组成等都有密切关系，同时土壤酸度也因自然条件和耕作措施的变化而不断变化着。因此，对土壤酸度的了解，在农业生产上有重要意义。 通常将土壤酸度分为两大类，一类为活性酸度，它是由土壤溶液中氢离子浓度引起的，用pH表示。另一类为潜在酸度，是由胶体上代换性氢离子及铝离子所引起的。潜在酸度又可分为代换酸度及水解酸度，用pH或每100克土壤有若干毫克当量的H+或Al+++表示。后一种方法多用于水解酸度，实际上它是指用水解性碱性盐类如醋酸钠等与土壤作用后，所测得的总酸度，是用标准碱滴定的结果。 二、土壤活性酸度的测定 土壤活性酸度是土壤的水浸提液的H+浓度，以pH表示，目前较广泛采用的方法为电位计法和比色法。 （一）电位计（pH计）测定法 1．方法原理 pH计的原理是当一个指示电极与一个参比电极同时浸入同一溶液中，两电极间即产生一种电动势，这种电动势的大小直接与溶液的pH值有关。在测定过程中，参比电极电位保护不变，而指示电极的电位则随溶液pH值的改变而改变。这种指示电极电位的改变，可通过一定换算装置是直接表示为pH，常用的参比电极为甘汞电极，而指示电极有多种，常用的是玻璃电极。 2．试剂配制 （1）1molL-1 KCl溶液：用感量0.1克台秤称取74.6克KCl，溶于400~500ml蒸馏水中，用10%KOH或HCl调节pH在5.5~6.0之间，而后稀释至1升。 （2）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1升，即为pH4.01、浓度为0.05molL-1的苯二甲氢钾溶液。 （3）pH6.87标准缓冲液：称取在45℃烘过的磷酸二氢钾3.39克和无水磷酸氢二钠（或带有12个结晶水的磷酸氢二钠于干燥器中放置二周，使成为带2个结晶水的磷酸氢二钠，再经130℃烘成无水磷酸氢二钠备用），溶解在蒸馏水中，定容至1升。 （4）pH9.18标准缓冲溶液：称3.80克硼砂（NaB4O7(10H2O）溶液于蒸馏水中，定容至1升。此缓冲液容易变化，应注意保存。 3．操作步骤 称取通过1mm孔径筛子的风干土样10克，放入50毫升烧杯中，加入25毫升无离子水，间歇地搅拌或摇动30分钟，放置平衡半小时后用pH计测定之。 国产及进口pH计有各种型号，现就上海雷磁25型酸度计的用法介绍如下： （1）接通电源，预热5分钟。 （2）将指示电极（玻璃电极）和参比电极（甘汞电极）插入已知pH值的标准缓冲液，轻轻摇动溶液使其均匀。 （3）将温度补偿纽调节与杯内缓冲液同一温度。 （4）将选择开关扭至pH处，将范围开关扭至0~7位置，或7~14位置（根据土壤酸度小于或大于7而定），读电表的相应刻度。 （5）旋转零点调节器，使电表指针在pH 7处。 （6）按下读数按钮，并略予转动，使其固定在按下的位置，旋转定位调节器，使电表读数恰为所用标准缓冲液的pH值。 （7）放开读数按钮，电表指针应恢复到7处，否则应重复5、6、7三步骤，直至指针分别与缓冲液pH值及指针读数7均符合为止，此后在测定过程中应把定位调节器固定起来不再变动。 （8）取出电极，用无离子水充分冲洗后，再用滤纸轻轻吸去水分。然后将玻璃电极的球泡插入待测土样的下部悬液中，轻轻转动烧杯，使试液与电极密切相接，这时务须加倍注意，稍疏忽即易将玻璃电极碰破。随后某汞电极插在上部清液中。 （9）未知液温度应与缓冲液相同，如不相同，则将温度补偿器改指在未知液的温度处。 （10）让电极和试液接触2~3分钟后，按下读数按钮（注意未按下前指针应在7处，否则用零点调节器调至7处），这时电表所指数即未知溶液的pH值，如指针指到pH范围之外，应转换范围开关的位置（例如从7~14处转到0~7处，或从0~7转到7~14处），然后再进行测定。 （11）将稳定的pH计读数记载下表，注明是水浸出液或盐浸出液，并说明测时的水土比例。 （12）测量完毕，将读数按钮放开，立即用蒸馏水充分冲洗电极，以免沾污，pH计不同时，可将电源关闭，把玻璃电极浸在无离子水中，把某汞电极间用橡皮套套好贮存。如须搬动pH计则应将pH计的范围开关扭至空档（0处），以保护电表。 4．注意事项 （1）水土比的影响：一般土壤悬液越稀则测得的pH愈高，通常大部分土壤以脱粘点稀释到水土比10∶1时，pH约增高0.3~1.0单位，其中尤以碱土稀释效应为大。为了能够相互比较，在测定pH时，水土比应加以固定。国际土壤学会曾规定2.5∶1的水土比例为准。 （2）拟测的土壤样品，过筛后如不立即测定，应贮存于密塞瓶中，以免受试验室氨气或其他酸类气体的影响。加水浸提土样时，摇动及放置平衡的时间对土壤pH值有影响，有的1分钟即可平衡，有的要1小时之久，本法为了适应于我国大多数土壤情况而定。测定时电极浸入土壤悬液后应摇动均匀，使电极电位达到平衡，随即进行测定，不应放置过久。 （3）玻璃电极使用前要在0.1N HCl溶液中或蒸馏水中浸泡24小时以上，使用时先轻轻振荡电极内溶液，至球体部分无气泡为止。电极球体极薄易碎，使用时必须小心谨慎。电极不用时，可放在0.1N HCl中或无离子水中保存，如长期不用可放在纸盒中保存。 （4）甘汞电极：一般在套管中是用饱和KCl溶液灌注的，如发现电极内部无KCl结晶时，应从侧口投入若干KCl结晶体，以保持溶液的饱和状态。电极不用时可插入饱和KCl液中或者在纸盒中保存。不得浸没在无离子水或其它溶液中。 （二）比色法 1．原理 本法基于在一定pH值的范围内，指示剂随不同溶液的pH值而呈现不同颜色变化。用各种不同变色范围的指示剂就可以测出相应溶液的pH值。在测定时先配制一系列不同pH值的缓冲溶液，加入相应的指示剂显色后作为标准色阶，然后将待测液同样显色与标准色阶比较就可以测出待测液pH值。 2．缓冲溶液和标准色阶的配制 （1）磷酸二氢钾（KH2PO4）——硼砂（Na2B4O7）缓冲溶液（pH6.0~9.0）： 0.1mol L-1 KH2PO4溶液：准确称取13.609克KH2PO4(A、R)溶于水中，转入1000ml容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀。 KH2PO4-Na2B4O7配制pH标准系列 0.1molL-1KH2PO4 (ml) 0.05molL-1Na2B4O7 (ml) pH (18℃)  8.77 1.23 6.0  8.30 1.70 6.2  7.70 2.30 6.4  7.12 2.88 6.6  6.58 3.42 6.8  6.10 3.90 7.0  6.66 4.34 7.2  5.36 4.64 7.4  5.08 4.92 7.6  4.80 5.20 7.8  4.50 5.50 8.0  4.24 5.76 8.2  3.80 6.20 8.4  3.20 6.80 8.6  2.48 7.52 8.8  1.32 8.68 9.0   0.05molL-1 Na2B4O7溶液：19.071克Na2B4O7 (10H2O（A、R）溶于水中，转入1000ml容量瓶中，用水稀释到刻度，摇匀。 将上述0.1molL-1 KH2PO4溶液和0.05 molL-1Na2B4O7溶液按下表比例配制，即得pH由6.0~9.0的标准系列。 （2）指示剂 A、单一指示剂的配制：配制溴百里酚兰、酚红、甲酚红、酚酞四种单一指示剂。称取上列指示剂各0.1克，分别置于玛瑙研钵（或玻璃研钵）中，加入20ml 95%乙醇，共同研磨后，倾入100ml容量瓶中，加无离子水稀释到刻度。以上各指示剂溶液的浓度为0.1%。 单一指示剂变色pH范围 指示剂 浓 度（%） 变色pH范围 颜色变化  溴百里酚兰 0.1 6.2~7.6 黄—兰  酚 红 0.1 6.4~8.0 黄—红  甲 酚 红 0.1 7.2~8.8 黄—红  酚 酞 0.1 8.2~9.8 无色—红   B、通用指示剂的配制：称取等量（0.25克）的甲酚红和百里酚兰（又名1-甲异丙苯兰），放在玛瑙研钵中，加0.1N氢氧化钠11.9毫升，共同研匀，待完全溶解后再用蒸留水稀释至1升。其变色范围如表： pH 7 8 9  颜 色 橙 黄 橙 红 红 紫   （2）标准色阶的制备：标准色管可用均匀一致而有5ml刻度的小试管，将每一小试管中加5ml的各种pH值的缓冲溶液，然后再加所需的某种指示剂0.25ml。例如，pH6.0~7.6范围的缓冲溶液，可加溴百里酚兰指示剂，然后用软木塞塞住，并用腊封口。也要用安培瓶代替标准色管。此外，再做几个盛蒸馏水的空白比色管以备比色时用。如测定石类性土壤或碱土pH值时可制备7.0，7.5，8.0，8.5，9.0五级标准缓冲溶液，加入上述通用指示剂，装小安培瓶中封口。 3．操作步骤 称风干土5克，加固体BaSO4 4克（如不易得到纯净BaSO4，可以不加）及无离子水25ml，摇荡后先吸取澄清液4~6滴，加入2滴通用指示剂，测得其pH值的大致范围，以选择测定时所用的适当指示剂，再准确进行待测液pH值的测定，测定时先吸取待测液5ml，加入适当指示剂0.25ml，再取一比色管，装上等量无离子水，然后放置多孔比色盒中，与适宜的标准色管进行比色，以测出试液的pH值。 三、土壤代换性酸度的测定 （一）电位计测定方法 测定方法除用1mol L-1氯化钾溶液代替无水氧化碳蒸馏水外，其他操作步骤均与水浸提液相同。 （二）化学测定法 （1）原理：用中性盐溶液浸提土壤，从滤液所得的pH值即为代换性酸度，一般采用1N KCl溶液浸提。其反应是： ① 土壤胶体 + 7KCl → + HCl + AlCl3 + CaCl2 + KCl ② AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3↓+ 3HCl 代换性酸度就其严格意义来说是指代换性H+和Al+++所造成的酸度，但在测定过程中无论用任何溶液提取，都包括了土壤溶液的游离H-，测定的结果实际上是代换性H+、Al+3、及游离H+的总合，通常仍称为代换性酸度。 如欲测定代换性酸度的pH值，则可将KCl提取的土壤溶液用上述比色法测定之。如测定代换性酸度总量，则可用酚酞作指示剂，以标准NaOH滴定之。如欲了解其中代换性铝及氢各占多少，则可加NaF使Al+++由溶液中沉淀下来，然后再用NaOH滴定。 AlCl3 + 6NaF →Na3AlF6↓+ 2NaCl 所得结果为代换性氢及游离酸造成的酸度。前后二次测定的差，即为由代换性铝产生的酸度。 （2）步骤及方法 称风干红壤土40克，置干250毫升三角瓶中，加100毫升1molL-1KCl液，摇动一小时，或在工作时间内，每隔2小时摇动三分钟，静置过液。摇匀后，迅速用干的细孔滤纸过滤，承接滤液于一干三角瓶后。 用移液管准确吸取50毫升滤液于三角瓶内，煮沸5分钟，趁热用0.01mol-1NaOH滴定，以酚酞作指示剂。滴定值换算为cmol(H)(kg-1土，是为代换性酸度的总量。 取滤液2~3毫升置于试管中，加HCl（1∶9）数滴使成酸性，然后滴入2~3滴1~KCNS，如溶液现红色，证明有铁存在，对分离代换性铝有妨碍。但通常用1molL-1KCl处理土壤不会有铁溶出。如滤液中不含铁，用移液管准确吸取滤液50毫升，置于三角瓶内，煮沸5分钟，去除CO2，加入3ml 5%NaF，以沉淀全部Al+++，冷却后用0.01molL-1NaOH滴定，用酚酞作指示剂。滴定结果相当于代换性氢和游离酸的量，以cmol(H) (kg-1表示。 上述1molL-1KCl浸提液也可用做测定pH值，是为盐浸液的pH值，也是代换性酸度的一种表示，测定的方法同活性酸度。 四、土壤缓冲性 取50ml烧杯四个，第（1）烧杯先加10克中性土，再加25ml蒸馏水，再加0.5molL-1HCl溶液2滴，摇动，静止，测定pH值。然后再加0.5molL-1HCl溶液3滴，摇动，静止，测定pH值。 第（2）烧杯先加10克中性土，再加25ml蒸馏水，再加0.5molL-1NaOH溶液2滴，摇动，静止，测定pH值，然后再加0.5molL-1NaOH溶液3滴，摇动，静止，测定pH值。 第（3），（4）烧杯，除不加土样外，其它步骤分别与（1），（2）相同，测定pH值。 列表记录各种处理的pH值，并加以比较，说明其原因。 作业题 1．列表记录实验结果 2．分析土壤具有不同pH值的原因，并分析pH值对土壤养分，植物生长和微生物活动的影响。 3．什么是活性酸度和代换性酸度？二者有何关系？ 实验二十四 土壤全氮的测定 （半微量开氏法） 一、实验目的及说明 土壤中的氮素绝大部分以有机态的蛋白质、核酸、氨基糖和腐殖质等类化合物形式存在，这类有机氮的极大部分，必须经过微生物分解才能为作物吸收利用。而无机态的NH4+、NO3-、和NO2-在土壤中含量很低，仅为全氮量的1~5%。因此，土壤全氮量的测定结果，不一定能反映采样当时的土壤氮素供应强度，但它可以代表土壤总的供氮水平。从而为评价土壤基本肥力[注1]，为经济合理施用氮肥，以及采取各种农业措施以促进有机氮矿化过程等，提供科学依据。 测定土壤全氮的方法主要有干烧法和湿浇法。干浇法是杜马（Dumas, 1931年）创设，又称杜氏法，经典的杜氏法操作繁琐、费时，在土壤分析中很少采用。湿烧法是丹麦人开道尔（J. Kjeldahl, 883年）创设，又称开氏法，本法创始以来，经过大量的研究改进，由于它仪器设备简单，操作简便、省时，结果可靠、再现性好，所以迄今仍为土壤农化实验中测定全氮的主要方法。 二、方法原理 开氏法分为样品的消煮和消煮液中铵态氮的定量两个步骤。 （1）样品的消煮 样品用浓硫酸高温消煮时，各种含氮有机化合物经过复杂的高温分解反应转化为铵态氮（硫酸铵），这个复杂的反尖，总称为开氏反应。在开氏反应的同时，有机碳都被硫酸氧化为CO2而逸失： C + 2H2SO4 = CO2( + SO2( + 2H2O( 开氏反应的速度不大，通常需要利用加速剂来加速消煮过程。加速剂的成分，按其效用的不同，可分为增温剂、催化剂和氧化剂三类。常用的增温剂是硫酸钾或无水硫酸钠。消煮时的温度要求控制在360~410℃之间，如温度低于360℃，消煮不容易完全，特别是杂环氮化合物不易分解；温度过高又易引起氮素的损失。温度的高低取决于加入盐的多少，一般应控制在每毫升浓硫酸中含有0.3~0.6g盐，借以提高消煮溶液的沸点，加速高温分解过程。开氏法中用的催化剂的种类很多，主要有Hg、HgO、CuSO4、Se等。其中CuSO4催化效率虽不及Hg和Se，但使用时比较安全，不易引起氮素的损失。现今多采用Cu—Se与增温剂的盐，配成粉剂或压成片状联合使用，效果较好。常用的氧化剂有K2Cr2O7、KmnO2、HClO和H2O2等。但氧化剂的作用很激烈，容易造成氮素的损失，使用时必须谨慎。 样品中的有机氮是否已完全转化成盐，不能以消煮液是否清流来判断。通常消煮到溶液开始清亮后尚须“后煮”一定时间，以保证有机氮能定量地转化为铵盐。 上述消煮不包括全部硝态氮，若需包括硝态氮和亚硝氮的全部测定，应在样品消煮前，先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮，再用还原铁粉使全部硝态氮还原而转化成铵态氮。由于土壤中硝态氮一般情况下含量极少，故可忽略不计。 （2）消煮液中铵的定量 消煮液中的铵态氮可根据要求和实验室条件选用蒸馏法，扩散法或比色法等测定。 常用的蒸馏法是将含(NH4)2SO4的土壤消煮液碱化，使氨逸出，用硼酸溶液吸收，然后用标准酸溶液滴定硼酸中吸收的氨。计算土样中全氮的含量。其反应为： NH4+ + Oh- = NH3↑+ H2O NH3 + H3BO3 = NH4+ + H2BO3- H+ + H2BO3- = H3BO3 硼酸吸收NH3的量，大致可按每ml 1%H3BO3最多能吸收0.46mgN计算。如1ml 2%的H3BO3最多可吸收1×2×0.46 ≈ 1mgN。 三、试剂配制 （1）浓H2SO4 （三级、无氮、比重1.84） （2）10molL-1 NaOH 210g工业用NaOH放入研质烧杯中加水约200ml，搅动，溶解后转入硬质剂瓶中，加塞，防止吸收空气中的CO2。放置几天，待Na2CO3沉降后，将清液虹吸到盛有约80ml无CO2的水的硬质瓶中，加水至500ml。瓶口装一碱石棉管，以防吸收空气中的CO2。 （3）0.01molL-1HCl标准溶液 先将8.5ml浓HCl加水至1升，用硼砂（Na2B4O7 ( 10H2O）或160℃烘干的Na2CO3标定其浓度（约0.1molL-1HCl）。然后用水准确稀释10倍后使用。 （4）溴甲酚绿—甲基红混合指示剂 0.5g（或0.099g）溴甲酚绿、0.1g（或0.066g）甲基红于玛瑙研钵中，加入少量95%乙醇，研磨至指示剂全部溶解后，加95%乙醇至100ml。 （5）2%H3BO3—指示剂混合溶液 20gH3BO3（三级）溶于水，加水至1升。在使用前，每升H3BO3溶液中，加入20ml混合指示剂，并用稀碱或稀酸溶液调节至溶液刚变为紫红色[注2]（pH值约为4.5）。 （6）加速剂 K2SO4或无水Na2SO4（三级）100g、CuSO4(5H2O（三级）10g、硒粉1g于研钵中研细，充分混合均匀。 四、操作步骤 称取风干土样（0.25mm）约1.0(((g[注3]（含N约1mg左右）。将土样小心送入干燥的开氏瓶底部，加入少 无离子水（0.5~1ml），湿润土样后，加入2克加速剂和5毫升浓H2SO4，摇匀，将开氏瓶倾斜地置于电炉上，开始用小火加热，待瓶内反应缓和时（约需10~15分钟），可加强火力，使消煮的土液保持微沸，加热的部位不得超过瓶中的液面，消煮的温度以H2SO4蒸汽在瓶颈上部1/3处冷凝回流为宜，在消煮过程中应间断地转动开氏瓶，使溅至瓶壁上的有机质能及时分解。待消煮液和土粒全部变为灰白稍带绿色（约需15分钟）后，再继续消煮1小时。全部消煮时间约需85~90分钟。消煮完毕后，取下开氏瓶，冷却，以待蒸馏。在消煮土样的同时，做两份空白测定，除不用土样外，其它操作与测定土样相同。 在蒸馏氨以前，先检查蒸馏装置是否漏气，并用空蒸的馏出液将管道洗净。待消煮液冷却后，用少量无离子水将消煮液全部转入蒸馏器的内室，并用水洗涤开氏瓶4~5次（总用水量不超过30~40ml）。另备150ml锥形瓶，加入5毫升2%硼酸——指示剂混合液，放在冷凝管下端，管口置于硼酸液面以上3~4cm处，然后向蒸馏室内缓缓加入10molL-1NaOH溶液20ml，立即关闭蒸馏室，通入蒸汽蒸馏。待馏出液体积约达50~55ml时（约需8~10分钟），即蒸馏完毕，用少量已调节至pH4.5的水洗涤冷凝管末端。 用0.01molL-1HCl标准液滴定至馏出液由蓝绿色突变为紫红色。记录所用HCl标准溶液的体积。与此同时进行空白消煮液的蒸馏和滴定，以校正试剂等误差。 五、结果计算
式中：V——滴定试液时所用酸标准液的体积（ml）; V0——滴定空白时，所用酸标准液的体积（ml）； c——酸标准溶液的浓度（molL-1HCl）； 0.014——N的摩质量（kg(mol-1） m——烘干土样质量（g）。 平行测定结果，用算术平均值表示，保留小数点后三位。 平行测定结果的相差：土壤含量大于0.1%时，不得超过0.005%；含氮量0.1~0.06%时，不得超过0.004%；含氮量小于0.06%时，不得超过0.003%。 注释 1．华北地区土壤全氮的分级指标大致是： 土壤全氮水平 低 中 高  土壤全N% < 0.05 0.05~0.08 >0.08   以上指标仪供测定结果应用时参考。 2．硼酸—指示剂的混合溶液放置时间不宜过久，如使用过程中pH值有变化，需随时用稀酸或稀碱调节之。最好在临用前混合二种溶液并调pH值。 3．土壤全N含量在0.1%以下，称土样1~1.5g；含N在0.1~0.2%应称样1~0.5g，含N在0.2%以上应称样0.5g以下。 4．消煮时开氏瓶加热的部位，不得超过瓶中的液面，以防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解，导致氮素损失。 作业题 1．土壤全氮包括哪几部分？作物吸收利用是哪几种氮素形态？ 2．用硼酸—指示剂的混合液放置时间不宜过长，为什么？ 3．在测定过程中如何防止氮素损失？ 实验二十五 土壤碱解氮的测定 （碱解—扩散法） 一、实验目的及说明 土壤有效氮迄今还没有很满意的化学测定方法。过去常用的酸水解法测定土壤水解性氮，对于有机质含量较高的土壤，其测定结果与作物反应有良好的相关。但该法用于有机质含量低的土壤测定时，其测定结果不理想。又由于是用酸水解土样，因此，该法不适用于含石灰质的土壤。 碱解—扩散法是近年来较为广泛应用的一种测定有效氮的方法：该法是用一定浓度的碱溶液，在一定的温度条件下，使土壤中易水解的有机态氮水解，生成氮时所测得的“水解性氮”也称碱解氮。土壤中碱解氮的含量与土壤有机质和全氮含量以及土壤的水热条件，微生物活动情况有密切相关，碱解氮含量的高低，能大致反映出近期内土壤氮素的供应情况，与作物生长和产量有一定的相关性，可作为土壤有效氮的指标。碱解—扩散法测定，不受土壤中CaCO3的影响，操作简便，结果的精密度较高，适于大批样品的分析，但此法测得的有效氮不包括NO3-N[注1]，水解和扩散时间较长，还需要扩散皿、恒温箱及微量滴定管等仪器设备。 二、方法原理 利用稀碱与土样在一定条件下进行水解作用，使土壤中易水解的有机态氮化合物转化为NH3，连同土壤中原有的NH4+-N，一并用扩散法测之。碱的种类和浓度、土液比率、扩散皿的容积大小、水解时的温度和作用时间等因素，对测得的高低都有影响。为了取得可以互相比较的结果，必须严格按照指定的条件进行测定。 三、除需用2%硼酸溶液，甲基红-溴甲酚绿混合指示剂和0.01molL-1HCl标准溶液外，尚需配制下列试剂。 （1）1molL-1NaOH溶液 40.0g化学纯NaOH溶于1升水中。 （2）碱性甘油 40g阿拉伯胶粉与60ml水在烧杯中混合，温热至70~80℃，搅拌促溶，约1小时后放冷。加入20ml甘油和20ml饱和K2CO3水溶液，搅匀，放冷。最好用离心机分离以除去泡沫和不溶物，将清液倾泻于小玻瓶中。此法配制的碱性甘油粘接性较好。也可用简单方法配制：即在甘油中溶液几小粒固体NaOH，搅拌均匀后便可使用。 四、操作步骤 称取风干土样（1mm）2.00g，均匀地铺放在扩散皿外室的一边。取2ml2%H3BO3—指示剂溶液放入扩散皿的内室[注2]。然后在扩散皿的外室磨口边缘上均匀地涂一薄层碱性甘油，盖上毛玻璃[注3]，从毛玻璃的小孔处（应对着扩散皿外室的无土处）注入5ml 1molL-1 NaOH，立即盖严扩散皿，并小心地转动扩散皿，使土粒与溶液均匀分散。然后用橡皮筋套紧，以防毛玻璃滑动。放入40(1℃的恒温箱中，24(0.5小时后取出，揭开毛玻璃，用酸标准溶液滴定扩散皿内室H3BO3液吸收的NH3，边滴边用小玻棒轻轻搅动，直至溶液由兰绿色突变为紫红色。 在测定样品同时，进行空白测定以校正试剂误差和滴定误差，同时最好用NH4+-N标准溶液做NH4+-N回收率的测定，以检验测定结果的准确性[注5]。 五、结果计算
式中：V和V0—土样测定和空白测定所用HCl标准液的体积（ml）； c—HCl标准溶液的浓度（molL-1HCl） 14000—N的摩质量换算为mg/kg的乘积； m—干土样质量（g）。 注释 （1）测定中如果要包括土壤NO3—N在内，需在土样中加入FeSO4，并以Ag2SO4作催化剂，使NO3—N还原为NH4+-N。而FeSO4本身要消耗部分NaOH，所以测定时所用NaOH的浓度须提高一点。例如2g土加5ml 1.07molL-1NaOH，0.2FeSO4(7H2O和1ml饱和Ag2SO4溶液进行碱解和还原。 （2）测定以前扩散皿内室应用已调节至pH4.5的水洗至加入的水不再变色为止（紫红色）。然后再加入2%H3BO3—指示剂混合液。 （3）毛玻璃的内侧也需用毛管涂一薄层碱性甘油，切勿涂多！以防从烘箱中取出扩散皿时，逸出的NH3被毛玻璃上凝结的水吸收，影响测定结果。 （4）大批样品测定时，可将6~8个扩散皿叠起，用绳扎紧，放入恒温箱，这样既可充分利用恒温箱的容积，又可减少扩散皿漏气的可能性。 （5）N4+-N回收率的测定：吸取100mgL-1NH4+-N标准液5.00ml于扩散皿外室：按测定土样的同样操作测定。每批样品应做4~6个NH4+-N回收率试验。在样品滴定前先滴定2份盛标准液的扩散皿，作回收率检查。若NH4+-N的回收率达98%以上，证明溶液中的NH3已扩散完全，可以开始滴定成批样品；如回收率尚未达到要求，则需延长扩散时间。 作业题 1．何谓碱解氮？为什么要严格控制水解时的温度和时间？ 2．用碱解—扩散法测定出来的氮素包括哪几个氮素形态？对作物有效性如何？ 3．在测定过程中应注意哪些问题？ 实验二十六 土壤有效磷的测定 （0.5molL-1NaHCO3 浸提—钼锑抗比色法） 一、实验目的及说明 土壤中有效磷的含量，随土壤类型、气候、施肥水平、灌溉、耕作栽培措施等条件的不同而异。通过土壤有效磷的测定，有助于了解近期内土壤供应磷的情况，为合理施用磷肥及提高磷肥利用率提供依据。 土壤速效磷的测定中，浸提剂的选择主要是根据土壤的类型和性质测定。浸提剂是否适用，必须通过田间试验来验证。浸提剂的种类很多，近20年各国渐趋于使用少数几种浸提剂，以利于测定结果的比较和交流。我国目前使用最广学的浸提剂是0.5molL-1NaHCO3溶液（Olsen法），测定结果与作物反应有良好的相关性[注1]，适用于石灰性土壤、中性土壤及酸性水稻土。此外还使用0.03molL-1NH4F-0.025molL-1HCl溶液（BrayⅠ法）为浸提剂，适用于酸性土壤和中性土壤。 同一土壤用不同的方法测得的有效磷含量可以有很大差异，即使用同一浸提剂，而浸提时的土液比、温度、时间、振荡方式和强度等条件的变化，对测定结果也会产生很大的影响。所以有效磷含量只是一个相对的指标。只有用同一方法，在严格控制的相同条件下，测得的结果才有相对比较的意义。在报告有效磷测定的结果时，必须同时说明所使用的测定方法。 二、方法原理 石灰性土壤中磷主要以Ca-P（磷酸钙盐）的形态存在。中性土壤Ca-P、Al-P（磷酸铝盐）、Fe-P（磷酸铁盐）都占有一定的比例。0.5molL-1NaHCO3、（pH8.5）可以抑制Ca2+的活笥，使某些活性更大的与Ca结合的P浸提出来；同时，也可使比较活性的Fe-P和Al-P起水解作用而被浸出。浸出液中磷的浓度很低，须用灵敏的钼蓝比色法测定，其原理详见土壤全磷的测定章节。 当土样含有机质较多时，会使浸出液颜色变深而影响吸光度，或在显色出现浑浊而干扰测定，此时可在浸提排荡后过滤前，向土壤悬液中加入活性碳脱色，或在分光光度计800nm波长处测定以消除干扰。 三、试剂配制 （1）0.5molL-1NaHCO3(pH8.5)浸提剂 42.0gNaHCO3（化学纯）溶于约800ml水中，稀释至1L，用浓NaOH调节至pH8.5（用pH计测定），贮于聚乙稀瓶或玻璃瓶中，用塞塞紧。该溶液久置因失去CO2而使pH升高，所以如贮存期超过20天，在使用前必须检查并校准pH值。 （2）无磷的活性碳粉和滤纸 须做空白试验，证明无磷存在。如含磷较多，须先用2molL-1HCl浸泡过液，用水冲洗多次后再用0.5molL-1NaHCO3浸泡过液，在布氏漏斗上抽滤，用水冲洗几次，最后用蒸馏水淋洗三次，烘干备用。如含磷较少，则直接用0.5molL-1 NaHCO3处理。 （3）钼锑抗试剂 10.0g钼酸铵[(NH4)6Mo7O24(4H2O]（分析纯）溶于300ml约60℃的水中，冷却。另取181ml浓H2SO4（分析纯）慢慢注入约800ml水中，搅匀，冷却。然后将稀H2SO4液入钼酸铵溶液中，随时搅匀，再加入100ml 0.3% (m/v)酒石酸氧锑钾[K(SbO) C4H4O6(
H2O]溶液；最后用水稀释至2升，盛于棕色瓶中，此为钼锑贮备液。 临用前（当天）称取0.50g抗坏血酸（分析纯）溶于100ml钼锑贮备液中，此为钼锑抗试剂，在室温下有效期为24h，在2~8℃冰箱中可贮存7天。 （4）磷标准贮备液（Cp = 100mgL-1） 称取105℃烘干2h的KH2PO4（分析纯）0.4394g溶于200ml水中，加入5ml浓H2SO4（分析纯）转入1L容量瓶中，用水定容，该贮备液可长期保存。 （5）磷标准工作液（Cp = 5mgL-1） 将一定量的磷标准贮备液用0.5molL-1NaHCO3溶液准确稀释20倍，该标准工作液不宜久存。 四、操作步骤 称取风干土样（1mm）2.50g置于干燥的150ml三角瓶中，加入25(1℃的液温下[注3]，于往复振荡机[注3]上振荡30(1min，立即用无磷干滤纸过滤到干燥的150ml三角瓶中。如果发现滤液的颜色较深，则应向土壤悬浊液中加入约0.3~0.5g活性碳粉，摇匀后立即过滤。 在浸提土样的当天，吸取滤出液10.00ml[注4]（含1~25(gp）放入干燥的50ml三角瓶中，加入5.00ml钼锑抗显色剂，慢慢摇动，使CO2逸出。再加入10.00ml水，充分摇匀，逐尽CO2。在室温高于15℃处放置30min后，用1cm光径比色杯[注5]在660~720nm波长（或红色滤光片）[注6]处测读吸光度，以空白溶液（10.00ml 0.5molL-1NaHCO3溶液代替土壤滤出液，同上处理）为参比液，调节分光光度计的零点。 校准曲线或直线回归方程 在测定土样的同时，准确吸取磷标准工作溶液0、1.50、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00ml，分别放入50ml容量瓶中，并用0.5molL-1NaHCO3溶液定容。该标准系列溶液中磷的浓度依次为0、0.15、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50mgL-1P。吸取该标准系列溶液各10.00ml同上处理显色，测读系列溶液的吸光度，然后以上述标准系列溶液的磷浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制校准曲线，或计算两个变量的直线回归方程。 五、结果计算 土壤有效磷（P），mgkg-1 = Cp ( 20(7)+ 式中 Cp——从校准曲一或回归方程求得土壤滤出液中磷的浓度，mgL-1P 20——浸提时的液土比 平行测定的允许差测定值< 10mgkg-1P时允许绝对差值< 0.5mgkg-1；10~20mgkg-1P时绝对差值为< 1mgkg-1P；>20mgkg-1P时允许相对差< 5%。 注释 （1）用0.5molL-1NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定结果的评价标准如下： 土壤有效P(mgkg-1) < 5 5~10 > 10  土壤有效P供应标准 低（缺磷） 中等（边缘值） 高（不缺磷）   （2）温度对测定结果影响较大，据北京地区土样测定结果表明，温度每升高1℃，磷的含量相对增加约2%，因此统一规定，在25(1℃的恒温条件下浸提。 （3）振荡机的振荡频率最好是约180r/min，但150~250r/min的振荡机也可使用。 （4）如果土壤有效磷含量较高，应改为吸取较少量的滤出液（如土壤有效磷在30~60mgkg-1之间者吸5ml，在60~150mgkg-1之间者吸2ml），并用0.5molL-1NaHCO3浸提剂补足至10.00ml后显色。 （5）当显色液中磷的浓度很低时，可与标准系列显色液一起改用2或3cm光径比色杯测定。 （6）钼锑抗比色法磷显色液在波长为882nm处有一个最大吸收峰，在波长为710~720nm处还有一个略低的吸收峰。因此最好选择波长882nm处进行测定，此时灵敏度高，且浸出液中有机质的黄色也不干扰测定。如所用的分光光度计无882nm波长，则可选在波长为660~720nm处或用红色滤光片测定，此时浸出液中有机质的颜色干扰较大，需用活性碳粉脱色后再显色。 （7）如果吸取滤出液少于10ml，则测定结果应再乘以稀释倍数（10/吸取滤出液体积，ml）。 作业题 1．土壤中磷的形态有哪几种？有效磷的含义是什么？ 2．土壤中磷素的分布特征是什么？南北方土壤中磷的固定因子有何不同？ 3．施用磷肥应注意什么问题？ 4．用Olsen法测定土壤有效磷有何优点？ 实验二十七 土壤速效钾的测定 一、实验目的及说明 根据钾存在的形态和作物吸收利用的情况，可分为水溶性钾、交换性钾和粘土矿物中固定的钾三类，前两类可被当季作物吸收利用，统称为“速效性钾”，后一类是土壤钾的主要贮藏形态，不能被作物直接吸收利用，按其粘土矿物的种类和对作物的有效程度，有的是难交换性的“中效性钾”，有的是非交换性的“迟效性钾”和“无效性钾”。各种形态的钾彼此能相互转化，经常保持着动态平衡，称之为“土壤钾的平衡”。 土壤全钾的含量只能说明土壤钾总贮量的丰缺，不能说明对当季作物的供钾情况一般土壤中全钾并不少，但速效性钾则仅20~200mgkg-1K，不到全钾量（华北平原耕层土壤全钾大约在1.7~2.2%K，或2.0~2.6%K2O）的1~2%。为了判断土壤钾供应情况[注1]以及确定是否需用钾肥及其施用量，土壤速效钾的测定是很有意义的。 土壤速效钾的95%左右是交换性钾，水溶性钾仅占极少部分，由于土壤交换性钾的浸出量依从于浸提剂的阳离子种类，因此用不同浸提剂测定土壤速效钾的结果也不一致而且稳定性也不同。目前国内外广泛采用的浸提剂是1molL-1NH4Ac溶液。因此NH4+和K+的半径相近，以NH4+取代交换性K+时所得结果比较稳定，重现性好，能将土壤表面的交换性钾和粘土矿物晶格间非交换性钾分开，不因淋洗次数或浸提时间的增加而明显增加出的钾量。另外待测液可直接用火焰光计测定而无干扰。 在无火焰光度计时，可用1molL-1NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法测定土壤速效钾此法测值1molL-1NH4Ac法低，分级指标须另订。 一、1molL-1NH4Ac浸提—火焰光度法 1．方法原理 用中性的1molL-1NH4Ac溶液浸提土壤时，NH4+与土壤胶体表面的K+进行交换，连同水溶性K+一起进入溶液。浸出液中的K可直接用火焰光度法测定。火焰光度法的原理详见土壤全钾测定一节。 2．试剂配制 （1）1molL-1NHAc(pH7.0) 77.08gCH3COONH4（化学纯），溶于900ml水，用稀Hac或NH4OH调节至pH7.0，然后稀释至1升。调节pH值的具体方法如下：取出50ml 1molL-1 NH4Ac溶液，以1∶1NH4OH或1∶4 HAc调至pH7.0（用pH计测试）。根据50ml NH4Ac所用NH4OH或 HAc的ml数，算出所配溶液的大概需要量，将全部溶液调至pH7.0。 （2）K标准溶液[2] 0.1907gKCl（分析纯，110℃烘干2h）溶于1molL-1NH4Ac 溶液中，并用此溶液定容至1升，其CK = 100mgL-1。 用时准确吸取100mgkg-1标准溶液0，1，2.5，5，10，20ml，分别放入50ml容量瓶中，用1molL-1 NH4Ac溶液定容，即得0，2，5，10，10，40mgL-1K标准系列溶液，贮于塑料瓶中保存。 3．操作步骤 称取风干土样（1mm）5.00g于150ml三角瓶中，加入50ml 1molL-1NH4Ac溶液，用塞塞紧，在往返式振荡机上振荡30min，用干的定性滤纸过滤，以小三角瓶或小烧杯收集滤液后，与K标准系列溶液一起在火焰光度计上测定，记录检流计读数。绘制校准曲线或计算直线回归方程。 4．结果计算 土壤速效钾，mgKg-1 = CK ( V/m 式中：CK——从校准曲线或回归方程求得的待测液钾浓度（mgL-1） V——浸提剂体积（ml） m——称样量（g） 如果浸出液中钾的浓度超过测定范围，应用1molL-1NH4Ac稀释后测定，其测定结果应乘以稀释倍数。 注释 （1）1molL-1NH4Ac法测定结果的评价标准是： (mgkg-1K) < 30 30~60 100~160 > 160  供K水平 极低 中 高 极高   （2）含NH4Ac的K标准溶液及浸出液不宜久放，以免长霉，影响测定结果。 二、1molL-1NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法 1．方法原理 用四苯硼钠比浊法测定速效钾时，NH4+有干扰，故浸提剂不宜用NH4Ac，而用1molL-1 NaNO3溶液。浸出液中的K+，在微碱性介质中与四苯硼钠（NaTPB）反应，生成溶解度很小的微小颗粒四苯硼钾（KTPB）白色沉淀： K+ + [B(C6H5)4] - = K[B(C6H5)4]( 根据溶液的浑浊度，可用比浊法测定钾的量。待测液含K+ 3-20mgkg-1范围内符合比尔定律。 浸出液中如有NH4+存在，也将生成四苯硼铵白色沉淀（NH4TPB），干扰钾的测定。消除NH4+的干扰可在碱性条件下用甲醛排蔽，因为二者能缩合生成水溶性的、稳定的六亚甲基四胺： 4NH3 + 6HCHO = (CH2)6N4 + 6H2O 浸出液中如有ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等金属离子存在，在碱性溶液中有会生成碳酸盐或氢氧化物沉淀而干扰测定，可加EDTA掩蔽。 2．试剂配制 （1）1molL-1NaNO3浸提剂 85.0gNaNO3（化学纯）溶于水中，稀释至1升。 （2）甲醛-EDTA掩蔽剂 2.50gEDTA二钠盐（C10H14O8 (N2Na2(2H2O，化学纯）溶于20ml 0.05molL-1硼砂溶液（19.07g Na2B4O7 (10H2O/L）中，加入80ml 3%的甲醛溶液（HCHO，分析纯），混匀后即成pH9.2的掩蔽剂。配好后须用3%四苯硼钠作空白检查，应无混浊生成。 （3）3%四苯硼钠溶液 3.00g四苯硼钠(Na[B(C6H5)4]，化学纯)溶于100ml水中，加10滴0.2molL-1NaOH，放置过液，用紧密滤纸过滤，清亮滤液贮于棕色试剂瓶中。此试剂要求严格，每批样品测定的同时，都须用同一四苯硼钠溶液作校准曲线。 （4）钾标准溶液 0.1907KCl（分析纯，110℃干燥2小时）溶于1molL-1NaNO3溶液中，并用它定容1升，此溶液的CK = 100mgL-1。 标准系列溶液：准确吸取100mgL-1K标准溶液0，1.5，2.5，5，7.5，10，12.5ml，分别放入50ml容量瓶中，用1molL-1NaNO3溶液定容，即为0，3，5，10，15，20，25mgL-1K的标准系列溶液。 3．操作步骤 称取5.00g风干土样（1mm）放入150ml三角瓶中，加入1molL-1NaNO3浸提剂25.00ml，加塞，振荡5分钟，用干滤纸过滤。吸取清滤液8.00ml，放入25ml三角瓶中，准确加入1.00ml甲醛-EDTA掩蔽剂，摇匀，然后用移液管沿瓶壁加入1.00ml 3%四苯硼钠溶液，立即摇匀。放置15~30min，在分光光度计波度420nm处和1cm光径比色杯中比浊，（比浊之前，须再混匀一次）用空白溶液（用8.00ml浸提剂代替土壤滤出液，其他试剂都相同）调节分光光度计吸光度A的0点。 工作曲线可分别吸取上述3、5、10、15、20、25mgL-1K标准系列溶液各8.00ml按照测定的相同步骤各加1.00ml甲醛-EDTA掩蔽剂和1.00ml 3%四苯硼钠溶液，测定吸光度后绘制校准曲线或求回归方程。 4．结果计算 土壤速效钾，mgkg-1 = Cv ( V/m 式中：CK—从校准曲线或回归方程求得待测液中K浓度，mgL-1 V—浸提剂体积，ml m—称样量，g 注释： 测定值的评价标准： < 20mgkg-1 20~50mgkg-1 > 50 mgkg-1  缺钾 中等 足够   作业题： 1．土壤中的速效钾包括哪几种形态？土壤钾元素丰缺主要决定于哪些因素？ 2．两种方法测定土壤钾的方法，其评价指标为什么不一样？ 3．用四苯硼钠比浊法测定土壤中的速效钾基本原理是什么？如何消除NH4+的干扰？ 实验二十八 土壤水溶性盐的测定 当土壤中水溶性盐含量增大，土壤溶液浓度增高时，作物种子的萌发及正常生长受到抑制，重则导致死苗，盐渍土上作物受危害的程度，不仅与土壤总含盐量的高低有关。盐分组成的类型影响也很大。就作物本身而言，不同的作物及同一种作物不同生育期的耐盐能力也不一样。因此在盐渍土的改良、利用规划、保苗及作物正常生长中，除了要经常和定期测定土壤和地下水中的含盐量以外，还要测定盐分的组成。以此作为了解土壤盐渍化强度、盐渍土的类型以及土体中季节性的水盐动态的依据。 土壤水溶性盐的分析项目一般包括：全盐量或离子总量、阴离子及阳离子组成、pH值等。各项目的测定结果均以每千克所含盐的厘摩（c mol(kg-1）和重量百分含量（%）表示。 一、土壤浸出液的制备 1．方法原理 土壤中水溶性盐可按一定的水土比，用水液平衡法浸出。浸出时的水土比例，振荡时间和浸提方式对盐水的溶出量有一定的影响。特别是对中溶性盐[如Ca(HCO3)2、CaSO4]和难溶盐来说，随着水土比例的增大和浸泡时间的延长，其溶出量也随之增大，致使测定结果产生误差。为了使各地分析资料便于相互交流比较，必须采用经统一的水土比例、振荡时间。本实验采用5∶1的水土比例，这种较大水土比例的浸出，操作简便，易获得较多的浸出液，但这种水土比例与田间土壤含水量状况差异较大，故在研究土壤溶液中盐的浓度与作物生长的关系时，应选用近似于田间情况差异小的水土比例，如2∶1及1∶1饱和浆浸出液。本实验着重介绍常用的5∶1水土比浸出液。 2．操作步骤 用台称称取风干土样（1mm或2mm）50g放入500ml三有瓶中用量筒准确加入250ml无CO2的水[注1]，摇荡3分钟，过滤，滤液用干燥三角瓶承接，最初的滤液如果浑浊，应重新过虎，直到滤液清亮为止，全部滤完后，将滤液充分摇匀，供测定各离子及全盐量用。 较难滤清的土壤悬浊液，可用皱折的双层紧密滤纸反复过滤。也可试用加聚丙烯酰胺或盐溶液（已知浓度）的方法使土壤胶粒凝聚后过滤。碱化的土壤和盐量低的粘土悬浊液，可用细菌过滤器（素瓷滤管）抽滤。 过滤后的浸出液不能久放，电导率、pH值、CO32-、HCO3-等项的测定，应立即进行，其它离子的测定最好能在当天做完。 二、土壤全盐量的测定 （一）重量法 1．方法原理 取一定量的清亮盐分浸出液，蒸干，用H2O2除去干残渣中的有机质后，在105℃~110℃烘干，称重即为“土壤水溶性总量”。 试剂：10~15%H2O2。 2．操作步骤 吸取完全清亮的土壤浸出液50.0ml（如用100ml可分两次取，每次50ml）放入已知重量（m1）的瓷蒸发皿中（重量最好不要超过25g），移放在水浴上蒸干。滴加10~15%H2O2少许，转动蒸发皿，使残渣湿润[注2]，继续蒸干。如此重复用H2O2处理，至有机质氧化殆尽，残渣呈白色为止。然后在105℃~110℃烘烤4小时。取出放在干燥器中冷却约30分钟，称重[注3，4]，再重复烘2小时，冷却，称至恒重（m2），前后两次重量之差，不得大于1mg。计算土壤全盐量。 3．结果计算 土壤全盐量（或总盐量），% = m2 – m1/m (100 式中，m——与吸取浸出液相当的土样量（g） （二）电导法 1．方法原理 土壤中的水溶性盐是强电解质，其水溶液具有导电作用。导电能力的强弱可用电导率表示。在一定的盐浓度范围内，溶液的含盐量与电导率呈正相关。含盐量愈高，溶液的渗透压愈大，电导率也愈大。因此土壤中水溶盐可按一定的水土比例制备浸出液后，用电导仪测得25℃时的电导率，这个数值可直接表示土壤含盐量的高低，但它不能反映盐分的组成。如果土壤溶液中几种盐类之间的比例较固定（即组成相似），测定的盐分浓度以电导率来表示是较准确的。用电导法测定土壤盐分传感器，它不需要取样可直接测定田间土壤溶液的电导率，是研究盐渍化土壤水盐动态的主要仪器。 用土壤饱和泥浆作电导测定来估测全盐量其结果较接近于田间情况，但为避免泥浆损坏电极的铂黑层，目前在国内多采用5∶1水土比的土壤浸出液来测定电导液，该浸出液的电导率与土壤盐渍化程度及作物生长关系的指标，近年来有不少单位在进行研究和拟定[注5]。 2．试剂配制 0.02molL-1KCl标准溶液 称取经105℃烘干4~6小时的KCl（分析纯）1.491g，溶于少量无CO2水中，转入1升容量瓶中定容，以备测定电极常数K值。 3．操作步骤 浸出液的制备，详见十二（一）。取土壤浸出液（或水样）30~40ml，放入50ml烧杯中，用少量待测液冲洗电极2~3次，将电极插入待测液中（电极的铂片部分应全部浸没在溶液中），然后按仪器说明书调节仪器，待指针的位置稳定后，记录电导度读数。取出电极，用蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干。每次测完一个试液，均须重复将电极洗净、吸干再用。 测定溶液温度[注6]。如果连续测定一批样品时，则应每隔10分钟测一次液温，在10分钟内所测的样品，可用前后两次液温的平均温度。 4．结果计算 土壤浸出液的电导率（EC26）= 电导度(St)( 温度校正系数(fx) ( 电极常数(K)[注7]。一般电导仪的电极常数值已在仪器上补偿，故只要乘以温度校正系数（fx）即可（fx可由有关参考书中查出）。 注释 （1）盐分测定制备土壤浸出液的用水，必须严格检查无Cl-及无Ca2+；pH值为6.5~7.0；并需煮沸15分钟以逐去CO2，冷却后即可使用。如用含CO2高的水浸出时，会增加土样中CaCO3和CaSO4的溶解度。 （2）加H2O2处理残渣时，只要使残渣湿润即可，以避免H2O2分解有机质时，泡沫过多，致使盐分溅失。 （3）由于盐分（特别是氯化物）在空气中容易吸湿，故应使各样品在相同的时间和条件下冷却称重。 （4）用烘干法测定全盐量%时，有下列主要误差来源，在精密分析工作中，应作相应的校正。 a. 残渣中混杂有少量非盐固体，例如硅酸盐胶体和未除尽的有机质等，造成正误差。 b. HCO3-在蒸发和烘干过程中，全部变为CO32- 2HCO3- ( CO32- + CO2 + H2O 使重量约损失一半，造成负误差，必要时这一误差可在测得的总盐量中加HCO-% /2予以校正之。 c. Cl-烘干时有部分损失，特别是Cl-多于Na-、K+（以mmol计算）时，如：MgCl2能变为MgO(MgCl2而致减轻一些重量，造成负误差（因2MgCl2 + H2O = MgO(MgCl2( + 2HCl(） d. 当浸出液中含有大量的SO42-烘干时，所形成的CaSO2(2H2O或MgSO4(7H2O中的结晶水不能完全除尽，致使结果偏高，迂此情况应改为180℃烘干至恒重。 e. 称量时可能因吸湿造成正误差 （5）如新疆农垦总局通过对南疆盐上5∶1水土比例浸出液的电导率与土壤盐渍化程度的关系研究，初步提出的参考指示是：电导率dsm-1< 1.8为非盐渍化土，1.8~2.0为可疑，> 2.0为盐化土。 北京农大在河北省曲周地区治理盐碱土的研究中，用四电极土壤电导仪总结出当地土壤盐化程度划分的参考标准： 盐化程度 非盐化 轻盐化 中盐化 重盐化 盐土  含盐量% < 0.2 0.2~0.4 0.4~0.6 0.6~1.0 > 1.0  EC*1∶1(ds/m) < 2.5 2.5~5.5 5.5~8.5 8.5~14 > 14  * 1∶1 为水土比 （6）溶液的电导率不仅与溶液的离子浓度、离子负荷及离子迁移率有关而且与溶液的温度有关。一般每增加1℃，电导值约增加2%。通常都把电导值换算为标准温度25℃时的电导值。 （7）电极常数K值的测定，最方便的办法是用已知电导率EC的标准盐溶液，用待测定的电极测定此标准液的电导（C）从公式
求得K值。 下表不同温度下0.0200molL-1KCl标准溶液的电导率，dsm-1 t, ℃ 电导率 t, ℃ 电导率 t, ℃ 电导率 t, ℃ 电导率  11 2.043 16 2.294 21 2.553 26 2.819  12 2.033 17 2.345 22 2.606 27 2.873  13 2.142 18 2.397 23 2.659 28 2.927  14 2.193 19 2.449 24 2.712 29 2.981  15 2.243 20 2.501 25 2.765 30 3.096   三、土壤水溶性盐组成的测定 1．测定说明 土壤水溶性盐主要由8种阴、阳离子组成，其中4种阳离子是Ca2+、Mg2+、K+、Na+（NH4+和Mn2+、Fe3+、Al3+通常含量极微）、盐分的组成不同，对作物的危害程度也不同。 测定土壤水溶性盐的各离子后，可能计算离子总量（8个离子的百分数总和）以此作为全盐量。离子总量与全盐量之间的相对误差通常小于(10%，在盐分分析的允许误差范围之内。 根据生产和科研工作对土壤水溶性盐测定所要求的准确度，实验设备的条件以及对分析方法要求的简易、快速，本实验选定土壤各阴、阳郭含量的测定方法如下： CO32-和HCO3- —中和滴定法（双指示剂法）。 Cl- —沉淀滴定法（莫尔法）。 Ca2+和Mg2+ —EDTA滴定法；原子吸收分光光度法。 SO42- —EDTA间接滴定法；间接计算法。 Na+或Na+ + K+ —间接计算法，火焰光度法。 离子总量—计算法。 上述测定CO32-、HCO3-、Cl-的方法是目前普遍通用的，这3个离子可用同一份土壤浸出液测定。 Ca2+、Mg2+的EDTA滴定法较快速、准确，多年来在各种分析工作中已普遍采用，如果实验室有原子吸收分光光度计，最好选用更为快速、简便和准确的原子吸收分光光度法。SO42-测定的方法很多，其中EDTA单位滴定法适用于少量SO42-（20~300mgkg-1）的测定，但钡镁混合剂的用量不易确定，对于一些碱化土测定时终点较难掌握。如果盐分中的K+、Na+用火焰光度法测定，则SO42-也可用间接计算法求得。 上述全部分析共需4份10ml或25ml土壤浸出液，滴定时用10ml或25ml滴定管，相对误差约为百分之几，一般不大于10%，可以满足一般工作的要求。 盐分测定的土壤样品可用新采的湿样（同时测定水分），也可用通过1mm或2mm筛孔的风干样品。 2．方法原理 土壤盐分浸出液中8种阴、阳离子的测定方法原理简述如下： （1）HCO3-和CO32- —中和滴定法（双指示法）用标准酸分步滴定，反应如下： CO32- + H HCO3- 终点（pH8.3）用酚酞指示； HCO3- + H+ H2O + CO2终点（pH3.8）用甲基橙指示。 滴定时标准酸如采用H2SO4，则滴定后的溶液可以用来作以下Cl-的测定。 （2）Cl- ——沉淀滴定法（莫尔法）根据分步沉淀的原理，用AgNO3标准液滴定Cl-，以K2CrO4为指示剂。化学计量点前生成AgCl白色沉淀，化学计量点后开始生成砖红色Ag2CrO4沉淀，反应如下： Cl+ + Al- AgCl(（白色） 2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4(（砖红色） 滴定在中性或微碱性溶液中进行pH在6.5~10.5之间。 （3）Ca2+和Mg2+ ① EDTA滴定法 在试液pH >12，无铵盐存在时，Mg2+将沉淀为Mg(OH)2，此时可用EDTA标准溶液直接滴定Ca2+，用钙指示剂或酸性铬兰和萘酚绿B(K-B指示剂)指示终点。终点时试液由紫红色突变为纯兰色。由消耗EDTA量计算Ca2+量。 在试液pH≈10时，可用EDTA标准溶液滴定Ca2+ + Mg2+含量，用铬黑T或K- B指示剂，终点由紫红色突变为纯兰色。由Ca2+ + Mg2+含量中减去Ca2+即为Mg2+含量。 ② 原子吸收分光光度法 原子吸收分光光度法是基于光源（空心阴极灯）发出具有待测元素的特征谱线的光，通过试样所产生的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，透射光进入单色器，经分光再照射到检测器上，产生直流电讯号。经放大器放大后，就可从读数器（或记录器）读出（或记录）吸收值。在一定的实验条件下，吸收值与待测元素浓度的关系是服从比尔定律的。因此测定吸收值就可求出待测元素的浓度。 （4）SO42- ① EDTA间接滴定法 SO42-是阴离子，不能直接与EDTA形成配位化合物，而是先加入过量的BaCl2将溶液中的SO42-沉淀完全；过量的Ba2+连同浸出液中原有的Ca2+和Mg2+，在pH≈10时，加铬黑T或K – B指示剂，用EDTA标准液滴定之。为了使终点清晰，应添加一定量的Mg2+。由净消耗的Ba2+量即可计算SO42-的含量。 ② 间接计算法 以cmol(kg-1土计算时（反应的等物质量规则），溶液中阴离子的总和必等于阳离子的总和。如K+、Na+用火焰光度法分别测定后，用各阳离子cmol(kg-1土之和减去CO32+、HCO3-、CT-的cmol(kg-1土之和即等于SO42-的cmol(kg-1(1/2 SO42-)。 （5）Na+或K+ + Na+ ① 火焰光度法 见土壤全钾测定的火焰光度法。 ② 间接计算法 如SO42-用EDTA间接滴定法测定后，求得SO42-的浓度[cmol(kg-1 (1/2 SO42-)]。以各阴离子cmol(kg-1土之和减去Ca2+ + Mg2+ cmol(kg-1土之后，即得K+ + Na+ cmol(kg-1土。在盐渍土中Na+的量通常占K+ + Na+含量的90%以上，故用K+ + Na+的cmol(kg-1土乘以Na的厘摩质量即得Na+ %。 3．试剂配制 除需用0.02%molL-1 (1/2H2SO4)标准液，1∶4HCl，0.02 molL-1NaHCO3，2 molL-1NaOH，1%酚酞指示剂，0.1%甲基橙指示剂等以外，尚需配制下列试剂。 （1）0.04 molL-1AgNO 3标准溶液 6.80AgNO3（分析纯）溶于水，转入1升容量瓶中，释稀至刻度。贮存于棕色瓶中，必要时用NaCl标定其浓度。 （2）5%K2CrO4指示剂 5gK2CrO4（化学纯）溶于少量水中，滴加饱和AgNO4至有砖红色沉淀生成，摇匀后过滤，滤液稀释至100ml。 （3）0.02 molL-1EDTA标准溶液 22.32gEDTA二钠盐（Na2H2C10O8N2(2H2O又叫乙二胺四乙酸二钠，分子量372.1），溶于无CO2的水中，稀释至3升。如用EDTA酸配制，则取17.526EDTA，溶于约120ml 1 molL-1NaOH，加无CO2的水，准确稀释至3升。贮存于塑料瓶或硬质玻璃瓶中。 上述EDTA标准液的浓度，于必要时可用锌标准液或CaCO3标准液标定之： ①锌标准溶液的配制方法：先用1∶5的纯HCl将小Zn粒（不是Zn粉）表面的ZnO洗去，继用水充分洗涤，再用酒精洗几次，最后用乙醚淋洗几次，吹干。准确称取刚处理的Zn粒约0.7克（准确至0.002g），溶于稍过量的1∶1NHO3中，用水准确稀释至500ml，计算此Zn标准溶液的准确浓度（约为0.02 molL-1Zn），标定EDTA时吸取20.00ml Zn液，放入150ml三角瓶中，滴加浓氨水，直到初生成的沉淀又溶尽为止。加入铬黑T指示剂少许，用EDTA滴定至溶液由酒红色变为纯兰色为止。记下EDTA标准液的用量。并按下式计算EDTA标准溶液的准确浓度。
式中 CEDTA——EDTA标准溶液的浓度（molL-1EDTA） CZn——锌标准溶液的浓度（molL-1Zn） VEDTA——EDTA标准溶液的用量（ml） VZn——锌标准溶液的用量（ml）。 ② CaCO3标准溶液的配制：测定ca2+、Mg2+等用的EDTA标准溶液，为了减少方法误差，可选用CaCO3溶液进行标定。 称取110℃干燥的CaCO3（分析纯）1.0( ( ( g，放入400ml烧杯中。用少量水湿润，盖上表面皿，慢慢加入25ml 0.5molL-1HCl，小心加热促溶并驱尽CO2。冷却后定量转移到500ml容量瓶中，用水定容。 吸取上述Ca2+溶液20.00ml于250ml三角瓶中，加20ml pH10的氨缓冲液和少量铬黑T，用已配制的EDTA溶液滴定至溶液由紫红色刚变为纯兰色。与此同时作空白试验，按下式计算EDTA溶液的浓度（C）：
式中 CEDTA——EDTA标准溶液的浓度（molL-1EDTA） VCa——钙标准溶液的用量（ml） CCa——钙标准溶液的浓度（molL-1C） (V–V8)EDTA——减去空白试验后的EDTA标准溶液净用量（ml） （4）pH10的氨缓冲溶液 70gNH4Cl溶于水中，加入570ml新开瓶的浓氨水（比重0.90，含NH325%），加水稀释至1升，注意防止吸收空气中的CO2。 （5）钡镁合剂 1.22g BaCl2(2H2O和1.02g MgCl2 ( 6H2O溶于水，稀释至500ml。此溶液中Ba2+和Mg2+的浓度各为0.01molL-1，每ml约可沉淀SO42- 1毫克。 （6）钙红指示剂 0.5g钙指示剂（钙试剂羧钠盐）与50g烘干的NaCl共研至极细。贮于密闭棕色瓶中，用毕塞紧，注意防吸湿。 （7）K-B指示剂 0.5g酸性铬蓝K 1g 萘酚绿B与100g干燥的NaCl在研钵中研磨均匀，贮于棕色瓶中，密封保存。 （8）Ca, Mg标准溶液 0.498gCaCO3（优级纯），加水10ml，在搅拌下滴加6molL-1 HCl溶液，至CaCO3全部溶解，加热逐去CO2，冷却后转入1升容量瓶中，用水定容，此为1000mgL-1Ca标准溶液。取此标准溶液50.0ml，用水准确稀释至500ml，即为100mgL-1Ca标准溶液；另取1.000g金属Mg（光谱纯）溶于少量6molL-1HCl，用水定容至1升。此为1000mgL-1Mg标准溶液。取此标准溶液5.00ml，用水稀释定容至100ml，即为50mgL-1Mg标准溶液。 （9）5%La溶液 13.4g LaCl3(7H2O（光谱纯）溶于100ml水中。 （10）Na、K混合标准溶液 2.542g NaCl（分析纯，105℃烘干），溶于少量水中，定容至1升。此为1000mgL-1 Na标准溶液。另取1.907g KCl（分析纯，105℃烘干）溶于少量水中，定容至1升。此为1000 mgL-1 K标准溶液。将1000mgL-1 Na+和K+标准溶液准确的等体积混合，即为500mgL-1的Na、K混合标准溶液，贮于塑料瓶中。 （11）0.1molL-1Al2(SO4)3溶液 34gAl2(SO4)3或66gAl2(SO4)3 (18H2O溶于1升水中。 4．操作步骤 （1）CO32-、HCO3和Cl-的测定 吸取土壤浸出液25.00ml（取浸出液的体积可根据含盐量高低酌情增减）放入150ml三角瓶中加酚酞1滴。如溶液不显红色，表示无CO32-存在，如显红色，则用10ml滴定管加入0.02molL-1(
H2SO4)的标准液，随滴随摇，直至粉红色不很明显（pH8.3）为止。记录所用H2SO4标准液的毫升数为V1，浓度为CH。 再向试液中加入甲基橙1滴，继续用0.02molL-1(
H2SO4)的标准液，滴定至溶液刚由黄色变为橙红色（pH3.8）为止。记录此段滴定所用H2SO4标准液的毫升数为V2。 再向试液中滴加0.02molL-1 NaHCO3（约3滴）至变为纯黄色（pH ( 7），然后加5%K2CrO4指示剂5滴，用25ml滴定管加入0.04molL-1AgNO3，随滴随摇，直至生成的砖红色沉淀不再消失为止[注1]。记录所用AgNO3标准溶液的毫升数为VAg。 结果计算



式中 C—H2SO4标准溶液的浓度，molL-1(
H2SO4) V1—滴定CO32-所用H2SO4标准溶液的体积ml V2—滴定HCO3-所用H2SO4标准溶液的体积ml m—相当于分析时所取浸出液体积的干土质量g M1—(
CO32-)的摩尔质量0.0300kg ( mol-1 M2—HCO3-的摩尔质量，0.061 kg ( mol-1 土壤Cl- cmol ( kg-1(Cl-) =

式中：C—AgNO3标准溶液的浓度molL-1AgNO3 V—滴定用AgNO3溶液的体积ml m—相当于分析时所取浸出液体积的干土质量g M—Cl-的摩尔质量，0.0355kg(mol-1 （2）Ca2+和Mg2+的测定 A．EDTA间接滴定法 Ca2+的测定 吸取土壤浸出液25.00ml，放入150ml三角瓶中，如CO32-或HCO3-含量较高，应参照上项CO32-测定时所消耗酸的量，加入同等量的1∶4 HCl使之酸化，并煮沸以去除CO2。如CO32-和HCO3-含量都很少，则可省去此步操作。在冷溶液中加入2molL-1NaOH 2ml，摇匀，放置1分钟[注2]，加入钙指示剂（或K-B指示剂）少许，摇匀后，立即用25ml滴定管滴加0.02molL-1EDTA，至溶液由酒红色突为为纯蓝色[注3]。记录所用EDTA的毫升数为V1，其浓度为C。 Ca2++ Mg2+含量的测定 吸取浸出液25.00ml，加氨缓冲液1m[注4,5]，摇匀后再加铬黑T指示剂（或K-B指示剂）少许，充分摇匀，立即用EDTA标准液滴定至溶液由酒红色变为纯蓝色。近终点时必须缓慢滴定[注6]。记录用所EDTA的毫升数为V2，其浓度为C。 结果计算



式中：C—EDTA标准溶液的浓度，molL-1EDTA V1、V2—滴定Ca2+和Mg2+含量时所消耗的EDTA标准液的体积ml m—相当于分析时所取浸出液体积的干土质量g M1—(
Ca2+)的摩尔质量0.0200kg ( mol-1 M2—(
Mg2+)的摩尔质量0.0122kg ( mol-1 B．原子吸收分光光度法 吸取5.00~10.00ml土壤浸出液（视浸出液中Ca2+、Mg2+的含量而定）[注7]于50ml容量瓶中，加5%La溶液5ml，用水定容。在选定工作条件[注8]的原子吸收分光光度计上，分别在422.7nm（Ca）及285.2nm（Mg）波长处测定Ca和Mg的吸收值。同时绘绘工作曲线。根据浸出液中Ca、Mg的吸收值，分别在工作曲线上查得Ca2+、Mg2+的浓度（mgL-1）[注9]，计算土壤水溶性盐中Ca2+和Mg2+含量。 工作曲线 吸取100mgL-1 Ca标准溶液0，1.25，2.25，5.0，7.5，10.0，15.0ml，分别于50ml容量瓶中，各加50%La溶液5ml，用水定容。即为0，2.5，5，10，15，20，30mgL-1Ca的标准系列溶液。 吸取50mgL-1Mg标准溶液0，0.5，1.0，2.0，3.0，5.0，7.0ml，分别于50ml容量瓶中，各加5%La溶液5ml用水定容，即为0，0.5，1.0，2.0，3.0，5.0，7.0mgL-1Mg的标准系列溶液。在与测定样品相同的条件下，在原子吸收分光光度计上测定Ca和Mg标准系列溶液的吸收值，绘制浓度与相应吸收值的工作曲线或计算直线回归方程。在成批样品的测定过程中，要按一定时间间隔，用标准液校准仪器。 结果计算



式中：CCa—等测液中Ca2+的浓度，mgL-1 CMg—待测液中Mg2+的浓度，mgL-1 V—吸取土壤浸出液的体积ml M1—(
Ca2+)的摩尔质量0.0200kg ( mol-1 M2—(
Mg2+)的摩尔质量0.0122kg ( mol-1 （3）SO42-的测家 A．EDTA间接滴定法 吸取浸出液25.00ml[注10]于150ml三角瓶中，加1∶4HCl 8滴，加热至沸，用10ml移液管缓慢地准确加入过量25~100%的钡镁合剂[注11]，使SO42-沉淀完全，如出现较多BaSO4沉淀，应酌情增加钡镁合剂。记录所用钡镁合剂的毫升数。将溶液微沸5分钟，冷却后放置2小时或过夜。加氨缓冲液2ml，摇匀，再加铬黑T指示剂（或K-B指示剂）少许，摇匀后，立即用0.02molL-1EDTA标准液滴定至溶液由酒红色突变为纯蓝色为止。终点前如颜色太浅，可稍添加一些指示剂。记录所用EDTA的毫升数为V3，其浓度为C。 另取水25ml，同上加入1∶4HCl和同体积的钡镁混合剂，再加氨缓冲液及铬黑T（或K-B指示剂）少许，用EDTA滴定。记录所用EDTA标准溶液的ml数为V4。 土壤SO42-cmol(kg-1(
SO42-)=
% = cmol ( kg-1(
SO42-) ( M 式中：C—EDTA标准溶液的浓度molL-1 V2—滴定Ca2+ + Mg2+含量时所用EDTA标准溶液的体积ml V3—滴定沉淀SO42+后剩余Ba2+和土壤浸出液中Ca2+ + Mg2+含量所用EDTA标准溶液的体积 ml V4—BaMg合剂空白滴定时所用EDTA标准溶液的体积 ml M—（
SO42-）的摩尔质量0.0480kg ( mol-1。 B．间接计算 如Na+、K+用火焰光度法测定，则可按下式计算SO42-的含量。 土壤SO42- cmol ( kg-1(
SO42-) = cmol ( kg-1 (
Ca2+ +
Mg2+ + K+ +Na+) – cmol ( kg-1 (
CO32- + HCO3- + Cl-) % = cmol ( kg-1(
SO42-) ( M 式中：M—（
SO42-）的摩尔质量0.0480kg ( mol-1。 （4）Na+、K+的测定 A．火焰光度法 吸取土壤浸出液5.00~10.00ml（视Na+、K+含量而定）于25ml容量瓶中，加入1ml 0.1molL-1 Al2(SO4)3溶液，用水定容[注12]，摇匀。将此液在火焰光度计上，按仪器使用说明书分别进行Na+和K+测定，记录读数。从工作曲线上查得该试液中Na+和K+的含量。 工作曲线 将500mgL-1的Na+、K+混合标准液准确稀释成125mogL-1 Na+、K+标准溶液。吸取此液0，1，2，4，6，8，10ml，分别于25ml容量瓶中，各加1ml 1mol-1Al2(SO4)2溶液，用水定容，即为0，5，10，20，30，40，50mgL-1 Na+和K+标准系列溶液，在与土壤浸出液测定的同时，分别在火焰光度计上测得Na+、K+标准系列溶液的读数（检充计），绘制读数及其相应浓度mgL-1的工作曲线。在成批样品测定过程中，要按一定时间间隔用标准溶液校正仪器。 结果计算 土壤Na+ % = CNa (
( 5 ( 10-4 cmol ( kg-1 (Na+) =% M1 土壤K+ % = CK (
( 5 ( 10-4 cmol ( kg-1 (K+) =% M2 式中：CNa—待测液中Na+的浓度 mgL-1 CK—待测液中K+的浓度 mgL-1 M1—Na+的摩尔质量0.0230kg ( mol-1 M2—K+的摩尔质量0.0391kg ( mol-1 V—吸取土壤浸出液的体积ml 25—定容体积ml 5—浸提时的水土比例 10-4—将mgL-1换算成%因数 B．间接计算法 测定K+后可计算Na+，否则只能计算Na+ + K+含量。 土壤Na+ cmol ( kg-1 (Na+) = cmol ( kg-1(
CO32- + HCO3-1 + Cl- +
SO42-) - cmol ( kg-1(
Ca+ +
Mg+ + K+) % = cmol ( kg-1(Na+) ( M 土壤Na+ + K+ cmol ( kg-1 (Na+ + K+) = cmol ( kg-1(
CO32- + HCO3-1 + Cl - +
SO42-) - cmol ( kg-1(
Ca+ +
Mg+ ) % = cmol ( kg-1(Na+ + K+) ( M 式中M—Na+的摩尔质量0.0230kg ( mol-1。 （5）离子总量的计算 离子总量cmol ( kg-1 = cmol ( kg-1(
Ca2+ +
Mg2+ +Na+ + K+) = cmol ( kg-1(
CO32- + HCO3-1 + Cl- +
SO42-) % = Ca % + Mg2+ % + K+ % + Na+ % + CO32- % + HCO3- % + Cl- % + SO42- % （6）允许误差（供参考） ① 全盐量与离子总量之间的误差 全盐量范围% < 0.05 0.05~0.2 0.2~0.5 > 0.5  允许误差% -25~ +20 -20~ +15 -15~ +10 -10 ~ +15  
② 全盐量两次测定的允许偏差 全盐量范围 < 0.05 0.05~0.2 0.2~0.5 > 0.5  允许偏差% 15~20 10~15 5~10 < 5   ③ 各个离子两次测定的允许偏差 离子含量范围cmol(kg-1 < 0.5 0.5~1 1~5 > 5  允许偏差% 10~15 5~10 3~5 < 3   注释 （1）滴定过程中生成的AgCl沉淀容易吸附Cl-，使溶液中的Cl-浓度降低，以致未到终点即过早产生砖红色Ag2CrO2沉淀，故滴定时须不断剧烈摇动，使被吸附的Cl-释出。待测液如有颜色致使滴定终点难以判断时，可改用电位滴定法测定。 （2）以钙红为指示滴定Ca2+时，溶液的pH值应维持在12~14之间，这时Mg2+已沉淀为Mg(OH2)2，不致防碍Ca2+的滴定。所用的NaOH中不可含有Na2CO3，以防Ca2+被沉淀为CaCO3。待测液碱化后不宜久放，滴定须及时进行，否则溶液能吸收CO2以至析出CaCO3沉淀。 （3）当Mg较多时，往往会使Ca测定结果偏低百分之几，因为Mg(OH)2沉淀时会携带一些Ca，被吸附的Ca在到达变色点后又能逐渐进入溶液而自行恢复红色。遇此情况应补加少许EDTA溶液，并计入V1中，加入蔗糖能阻止Ca随Mg(OH)2沉淀，可获得较好的结果。 如有大量Mg存在时（Mg∶Ca >5），准确滴定Ca则应先加稍过量的EDTA使其与Ca形成配位比合物，然后碱化，这样就只有纯Mg(OH)2沉淀而不包藏Ca。此后再用CaCl2标准液回滴过剩的EDTA由EDTA净用量计算Ca量。 （4）土壤浸出液中所含Mn、Fe、Al、Ti等金属离子的浓度很低，一般可不必使用掩蔽剂，如果Mn4+稍多，在碱性溶液中指示剂易被氧化褪色，加入盐酸羟胺或抗坏血酸等还原剂可防止其氧化，如果Fe、Al等稍多，它们能封闭指示剂，可用三乙醇胺等掩蔽之。 （5）以铬黑T为指示剂滴定Ca2+ + Mg2-含量时，溶液应当准确地维持在pH10，pH值太低或太高都会使终点不敏锐，从而导致结果不准确。 （6）由于Mg—铬黑T螯合物与EDTA的反应，在室温时不能瞬间完成，故近终点时必须缓慢滴定，并充分摇动，否则易过终点，如果将滴定溶液加热至50~60℃（其它条件同上），则可以用常速进行滴定。 （7）待测液的浓度应稀释到符合该元素的工作范围内，测定Ca、Mg的灵敏度不一样，必要时须分别吸取不同体积的待测液稀释后测定。 （8）原子吸收分光光度法测定Ca2+和Mg2+时所用的谱线波长、灵敏度和工作范围、工作条件：如空心阴极电流，空气和乙炔的流量和流量比，燃烧器高度，狭缝宽度等须根据仪器型号，待测元素的种类和干扰离子存在情况等通过实验测试来选定。待测液中干扰离子的影响必须设法消除，否则会降低灵敏度，或造成严重误差。测Ca2+时主要的干扰离子有PO43-、SiO32-、SO42-，其次为Al、Mn、Mg、Cu等。Fe的干扰较小，测Mg2-时干扰较少，仅SiO32-和Al有干扰，SO42-稍有影响。Ca2+和Mg2+测定时，上述干扰都可以用释放剂LaCl3或SrCl2（终浓度为1000mgL-1）有效地消除。 （9）Mg2+浓度 > 1000mgL-1时，会使Ca2+的测定结果偏低，Na+，K+，NO3-浓度在500mgL-1以上则均无干扰。 （10）此法测定SO42-时，试液中的SO42-浓度不宜大于200mgL-1。故若SO42-多于8mg时，应酌量减少浸出液的用量，稀释之。 （11）沉淀SO42-时加入的钡镁合剂必须适当过量（过量25~100%），以维持溶液中剩余的Ba2-达到一定浓度，使SO42-沉淀完全，一般非硫酸盐盐土的耕层样品加10ml即已足够。在热沸的酸性溶液中徐徐进行BaSO4的沉淀和陈化，可使沉淀颗粒粗大，降低其浓度，以免在以后EDTA滴定时溶液。溶液沸热后CO2亦已逐尽以后不致生成BaCO3、CaCO3等沉淀。 （12）盐渍土中K的含量一般都很低。Ca-∶K+ > 10∶1时，Ca2+有干扰。Ca2+对Na+干扰较大，通常在待测液中含Ca2+超过20mlL-1时就有干扰，随着Ca2+量的增加，干扰随之加大。Mg2-一般不影响Na+的测定，除非MgNa > 100。 附录 盐分测定结果应用的参考指标 盐分测定结果一般应用于以下几个方面： （1）土壤盐减程度的划分 不同程度盐渍化土壤的划分，最直接的是用缺苗情况来划分，而缺苗情况和土壤总盐量有密切关系，因此各地多以盐分高低及其对作物危害的程度和缺苗情况，作为反映盐碱程度的轻重，划分盐碱地类型的依据。 内陆盐碱地分级指标 盐碱地 等 级 河 北 河 南   缺苗 耕层含盐量(%) 危害程度 耕层含盐量(%)  好地 小时1~2成 < 0.2 无 < 0.2  轻盐碱地 3成左右 0.2~0.5 玉米、豆类作物微受抑制 0.2~0.3  中盐碱地   棉花生长受抑制，小麦、玉米能拿8成苗，但保苗难 0.3~0.6  重盐碱地 5成左右 0.4~0.6 棉花、大麦能拿3~6成苗 0.6~1.0  盐碱荒地 盐荒地 >0.6 光板地 > 1.0   不同作物的耐盐度（耕层0~20cm全盐量%） 耐盐能力 作 物 苗 期 生 育 期  强 甜菜 0.5~0.6 0.6~0.8   向日葵 0.4~0.5 0.5~0.6   蓖麻 0.35~0.4 0.45~0.6   秴子 0.5~0.6 0.6~0.8  较强 高梁 0.3~0.4 0.4~0.55   棉花 0.25~0.35 0.4~0.5   黑豆 0.3~0.4 0.35~0.45   苜蓿 0.3~0.4 0.4~0.55  中等 冬小麦 0.22~0.3 0.3~0.4   玉米 0.2~0.26 0.25~0.35   谷子 0.15~0.20 0.20~0.25  弱 绿豆 0.15~0.18 0.18~0.23   大豆 0.18 0.18~0.25   马铃薯 0.10~0.15 0.15~0.20   花生 0.10~0.15 0.15~0.20   （2）作物的耐盐指标 通常用电泳表示作物耐盐能力的强弱，不同作物的耐盐能力不同，同一种作物的不同的生育期，其耐盐能力也不一样，了解作物的耐盐度，不仅可以更好地做到因地种植，而且也是采取保苗措施及改良碱地过程中不可缺少的依据之一。 （3）灌溉矿质矿化度的评价 矿化度是灌溉水中易溶盐的总量，通常以g/L表示。矿化度是评价灌溉水质的一个重要的指标但不是唯一的指标，因为它没有反映灌溉水的化学组成的复杂性，河北平原目前采用指标是： 灌溉水的矿化度 < 1 1~2 2~3 > 3  灌溉水的水质 优质 可用于灌溉 半碱水，一般不宜灌溉 碱水，不宜   但根据许多地区群众的经验和科学试验结果说明：矿化度>3g/L碱水，只要具备一定条件，讲究方法也可以用于灌溉，但必须慎重。 作业题 1．比较重量法和电导法测定土壤全盐量的测定条件及优缺点？ 2．测定Ca+2、Mg+2时的待测液碱化后不宜久放，为什么？ 3．在盐碱土中，当Ca+2∶K > 10∶1时，Ca2+对Na+产生干扰，为什么？ 4．测定土壤中的全盐量和离子之间的允许误差是多少？如何计算？ 实验二十九 土壤有效硼的测定 土壤中的硼可分为水溶性硼、酸溶性硼和难溶性硼，全硼是各种形态硼的总和。全硼含量一般不宜用来判断土壤对作物供应的能力。土壤有效硼一般用水溶性硼表示，水溶性硼是指沸水能溶解的硼，对作物是有效的。 土壤有效硼一般含量很低，除可用1CP测定外，常用分光光度法测定。常用的显色剂有姜黄素、甲亚胺和四羟基恩醌等，其中以姜黄素法灵敏度较高，是测定土壤有效硼的国家标准方法。甲亚胺法虽灵敏度不够高，但在水溶液中显色，操作方便，适用于自动化分析，应用也较广泛。 一、沸水浸提——姜黄素分光光度法 1．测定方法原理 土壤经沸水浸提，浸出液中的硼在蒸发干涸（燥）的条件下与姜黄素形成玫瑰红色配位化合物（玫瑰花青苷）[1]，用乙醇溶液溶解后，在550nm波长处测其吸光度。 测定的灵敏度和财现性，决定于姜黄素的质量与操作条件，包括蒸发时的温度和速度，试剂量，溶剂，环境（空气的温度、湿度及流动情况）等，对显然都有一定的影响，因此必须严格控制在同一测定条件下进行，以提高再现性。室温下玫瑰花青苷（在95%乙醇中）可稳定2~3h。超过3h后，会逐渐水解使红色减退。 NO3-是主要干扰离子，它能氧化姜黄素，当待测液中NO3-含量超过20mg/L时，应碱化后灼烧除去[2]。有机质含量高时使待测液显黄色，可用蒸干灼烧法破坏。 2．试剂配制 （1）10%硫酸镁溶液 10.0gMgSO4 (7H2O（分析纯）溶于100ml水中。 （2）95%乙醇（分析纯） （3）姜黄素—草酸溶液 0.040g姜黄素和5.0g草酸（分析纯）溶于100ml 95%乙醇中，贮存于塑料瓶中，放在阴凉避光处（如放入冰箱中可稳定一周）。 （4）硼标准溶液 0.5716g H3BO3（优级纯或分析纯）溶于水中，定容1L，贮存于塑料瓶中。此溶液c(B) = 100mg/L。将此溶液稀释10倍即为硼标准溶液c(B) = 10mg/L。 3．操作步骤 称取风干土样（2mm）20.2g（或10.0g），置于250ml三角瓶中[3]，加入40.0ml（或20.0ml）水，轻轻摇动，连接回流冷凝器[4]，在控温电炉上加热至微沸5min（液面普遍冒小泡开始计时）后，立即移去热源，冷却5min，取下三角瓶加2滴10%硫酸镁溶液[5]，摇匀后立即过滤。将土壤悬液一次倾入滤纸上，用羔瓶承接滤液。同时进行空白试验，纠正试剂和仪器污染而引起的误差。 吸取1.00ml清亮滤液于50ml蒸发皿内[6]，加4.00ml姜黄素—草酸溶液，在恒温水浴上55( 3℃蒸发至干[7]，继续在此温度烘焙15min[8]取下。待蒸发皿冷却后，加入20.00ml95%乙醇[9]，并用橡皮头玻棒研研磨皿内壁，使内溶物完全溶解后，用中速定性滤纸过滤到另一干燥的50ml三角瓶中，塞紧防乙醇蒸发。用1cm光径比色杯，在波和550nm处测定吸光度（在3h之内）以95%乙醇为参比溶液调节仪器零点，测定空白试验的吸光度，并从分析结果中除去。 校准曲线或直接回归方程 准确吸取10mg/L B标准溶液0，0.5，1，2，3，4，5ml，分别放入50ml容量瓶中，加水定容后即得0，0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0mg/L B标准溶液，各吸取1.00ml该标液后，按测样步骤显色及测定吸光度，然后绘制校准曲线或求直线回归方程。 4．结果计算 土壤有效硼, mg/kg = c(B) ( V/m 式中： c(B)—从标准曲线或回归方程求得的待测液中B浓度，mg/L V—浸提液体积，ml m—称样量，g 平行测定允许绝对差值 B含量< 0.2mg/kg时为0.02~0.03mg/kg；< 0.5mg/kg时为0.04~0.05mg/kg；> 0.5mg/kg时为0.06mg/kg。 注释 （1）反应示意式为： 化学反应式 （2）NO3-浓度超过20mg/L时，对硼的比色测定有干扰。此时可准确吸取一定量浸出液于蒸发皿中，加入少许饱和Ca(OH)2溶液碱化，在水浴上蒸干，再慢慢灼烧以破坏NO3-。再用一定量的0.1molL-1HCl溶解残渣，吸取1.00ml试液显色。由于待测液的酸度对显色有影响，所以标准系列溶液也应按同样步骤处理。 （3）最好使用石英器皿浸提，以免玻璃中的硼污染，若用玻璃器皿，应先用稀HCl浸泡，然后洗净。每批样品应尽量使用同一批器皿，并作空白试验。 （4）也可在三角瓶上盖一小漏斗代替回流装置。 （5）MgSO4可加速澄清，有利于得到清亮滤注。也可滴加2滴2molL-1CaCl2溶液，或用0.01molL-1CaCl2溶液代替水为浸提剂。 （6）为使蒸发条件一致，瓷蒸发皿需经过挑选，以保证其形状、大小、厚薄尽可能一致。 （7）为使恒温水浴完全敝开，将瓷蒸发皿直接漂浮在水面上，水面应尽可能高，使蒸发皿不致被水浴的器壁挡住而影响空气的流动，以保证蒸发速度一致。 （8）从皿内显色物呈现红色开始计时，有水残存时会使颜色强度降低。蒸发和干燥后不应长时间暴露在空气中，以免玫瑰花青苷吸收空气中的水分而水解。所以应立即将蒸发皿从水浴中取出擦干，放入干燥器内，待比色时再随时取出。 （9）含硼量低时，可加10.00ml乙醇。 二、沸水浸提——甲亚胺分光光度法 1．测定方法原理 土样经沸水浸提，浸出液中的硼在微酸介质中与甲亚胺生成水溶性的黄色配位化合物[1]，在波长415nm处测定吸光度。 甲亚胺与硼的反应受pH、温度和试剂浓度的影响，因此试液与标准系列溶液应尽量在相同条件下显色。铁、铝、铜等离子有干扰，可加入EDTA或NTA（氨三乙酸）掩蔽。NH4+使结果偏高，可加入带大量NH4+的氨缓冲溶液，使影响恒定而消除。有机质的颜色可用扣除空白或碱化后灼烧除去。 2．试剂配制 除10%硫酸镁溶液，硼标准溶液外，尚需配制： （1）0.8%甲亚胺溶液[2] 0.8g甲亚胺和2.0g抗坏血酸（分析纯）溶解于100ml水中，在水浴上加热（< 50℃）助溶。使用当天配制（在冰箱中可保存2~3天）。 （2）缓冲—掩蔽剂 250g醋酸铵（分析纯）和15gEDTA二钠盐（分析纯）溶解于400ml水中，然后缓缓加入125ml冰醋酸（分析纯）。 3．操作步骤 土样浸提方式同（一） 吸取冷却后的滤液5.00ml于25（或50）ml塑料瓶中，加入缓冲—掩蔽剂2.00ml，摇匀，再加入0.8%甲亚胺溶液2.00ml，摇匀，放置30min后，用1（或2）cm光径比色杯在415nm波长处测吸光度（A1）以试剂空白调节仪器零点。 若浸出液有颜色，应另取滤液5.00ml，加入缓冲—掩蔽剂2.00ml和2.00ml水，摇匀。以2.00ml缓冲—掩蔽剂和7.00ml水的混合液为参比调节仪器零点，测定吸光度（A2）。硼显色液校正后的吸光度为(A = A1 – A2。 校准曲线或直线回归方程 准确吸取硼标准工作溶液（10mg/L）0，0.5，1，2，3，4，5ml，分别放入50ml容量瓶中，加入定容，即得0，0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0mg/L标准系列溶液。各吸取5.00ml按上述操作步骤显色及测定吸光度，然后绘制标准曲线或求直线回归方程。 4．计算结果 土壤有效硼[3]mg/kg = c(B) (V/m 式中： c(B)—从校准曲线或回归方程求得的待测液中B浓度，mg/L V—浸提液体积，ml m—称样量，g 若用玻璃三角瓶浸提，应从结果中减去空白的硼量。 注释 （1）甲亚胺与硼可能反应示意式： 化学反应式 （2）甲亚胺可自制：将18gH酸[1-氨基-萘酚-3, 6-二磺酸，C10H4NH2OH(SO3H)2]或20.8gH酸钠溶解于约500ml温水中，必要时过滤，用10%（m/V）KOH溶液调至约pH 7，然后用浓HCl调至pH 1.5。液温约60℃时，在不断搅拌下加入20ml不杨醛（C6H4OH(CHO3为无色液体），保温约1h，同时不断搅拌或振荡1h，静置过液。弃去上层澄清液，用平板漏斗抽滤，用无水乙醇淋洗4~5次，在100℃下干燥3h，即得桔黄色的甲亚胺-H。此产品易吸湿，应在玛瑙研钵中研细，混匀，保存于干燥处。 （3）沸水溶性硼测定结果的评价标准，随土壤作物而异，一般以0.5mg/kg B为临界值。 作业题 1．用沸水浸提—姜黄素分光光度法测定土壤有效硼的主要干扰因子是什么？如何消除？ 2．硼的标准溶液如何配制？ 3．两种测定土壤有效硼的方法各有何优缺点？ 4．测定土壤有效硼应特别注意什么问题？ 实验三十 土壤中有效锌、锰、铁和铜的测定 （DTPA浸提—原子吸收分光光度法） 锌、锰、铁和铜是植物生长所必需的微量营养元素。它们的含量与土壤类型有关，而同一土类中又因不同成土母质而异。 土壤中这四种元素的全量高低，对植物的营养关系不大，关键是测定它们对植物的有效性。这些元素的有效性受土壤环境条件，特别是pH值的影响很大。pH值增高时，有效性显著下降，在pH 7以上时，如石灰性土壤，其有效浓度往往会降至作物缺乏的临界点。而在酸性土壤地区，它们的有效浓度有时超过应有的正常范围，而使作物中毒，或影响其它养分的有效度。从土壤化学方面说，这四种元素的阳离子的溶解度和移动性是受水争，配离子的形成和与有机物质的螯合反应等因素控制。铁和锰的有效性对土壤氧还电位也很敏感，土壤在淹水或通气差时，溶液中的锰、铁含量即上升。土壤温度对微量元素的有效性也有显著影响，低土温常会降低其有效性。 土壤有效锌、锰、铁和铜的浸提剂种类很多，检验浸提剂对某地区土壤的适用性，主要是通过生物试验来决定。目前锰常用的浸提剂有1molL-1NH4Ac溶液（交换性锰）和0.2%对苯二酚—1molL-1NH4Ac溶液（易还原锰）。酸性和中性土壤的有效锌和铜常用的浸提剂是0.1molL-1HCl溶液，而石灰性土壤和中性土壤常用的浸提液是DTPA溶液，它也适用于有效铁、锰的浸提，但以锌的浸出量与作物反应的相关性最佳，铁次之，锰与铜又次之。 浸出液中锌、锰、铁和铜的定量方法有分光光度法，极谱法和原子吸收分光光度法，以及电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）等。本实验选用DTPA溶液浸提，原子吸收分光光度法定量。 一、测定方法原理 DTPA浸提剂是pH 7.30的0.005molL-1 DTPA（二乙三胺五乙酸）—0.01molL-1CaCl2—0.1molL-1TEA（三乙醇胺）溶液。DTPA与金属离子的螯合能力较强，在pH 7.30时，仍能与Zn、Mn、Fe、Cu离子螯合。因此，在浸提土壤过程中DTPA与溶液中游离的金属离子形成可溶性螯合物，降低了溶液中金属离子的浓度，使土壤固相上对植物营养有效性较高的离子转入溶液中而被浸提。TEA使浸提剂成微碱性，并使其具有较强的缓冲性，在pH 7.30时，TEA约有四分之三质子化，能使土壤中的交换性离子被交换下来。适量浓度的Ca2+（0.01molL-1 CaCl2）能抑制土壤中CaCO3的溶解，避免有效性低的闭蓄养分的溶解。 浸出液中的锌、锰、铁和铜的定量，可直接用原子吸收分光光度法测定。 二、试剂配制 （1）DTPA浸提剂 成分：0.005molL-1DTPA—0.01molL-1CaCl2—0.1molL-1TEA pH7.30 配法：1.967g DTPA（二乙三胺五乙酸，[(HOCH2)2NCH2 (CH2]2 ( NCH2COOH，分析纯），溶于14.92gTEA[三乙醇胺，(HOCH2CH2)3 ( N，分析纯]和少量水中；再将1.47gCaCl2 ( H2O（分析纯）溶于水后，一并转入1L容量瓶中，加水至约950ml；在pH计上用1∶1HCl调节至pH 7.30（每升浸提剂约需用1∶1HCl溶液8.5ml），最后用水定容，贮于塑料瓶中，几个月内不会变质（注意DTPA必须是酸式）。 （2）标准贮备液 任选下列方法之一配制 （a）标准溶液[c(Fe Mn Cu Zn = 1000mg/L)] 分别称取1.000g纯金属锌、铁和铜（光谱纯），1.5824g二氧化锰（分析纯）溶解于5~10ml浓HCl中，蒸发至近干，用浸提剂溶解并定容1L。 （b）锌标准溶液[c(Zn)= 100mg/L] 0.4398ZnSO4 (7H2O（分析纯，未风化的）溶于浸提剂中，定容1L。 锰标准溶液[c(Mn)= 100mg/L] 0.2749g无水MnSO4（即用分析纯的MnSO4 (7H2O在150℃烘干，移入高温电炉中400℃灼烧2h）溶于浸提剂中，定容1L。 铁标准溶液[c(Fe)= 100mg/L] 0.7022g Fe(NH4)2(SO4)2 ( 6H2O（分析纯）溶解于浸提剂中，定容1L。 铜标准溶液[c(Cu)= 100mg/L] 0.3928CuSO4 ( 5H2O（分析纯，未风化的）溶解于浸提剂中，定容1L。 三、操作步骤[1] 土壤风干后，用塑料棒在塑料板上将土样压碎，通过1mm筛孔的尼龙筛[2]，混匀后，称取土样10.00g于150ml三角瓶中，加入20.00ml DTPA浸提剂，在约25℃振荡2h[3]，过滤。用原子吸收分光光度计测定浸出液中的Zn、Mn、Fe、Cu。 校准曲线或直线回归方程 用DTPA浸提剂将标准贮备液稀释成一定浓度（如10mg/L）后，再分别稀释配制成标准系列溶液Zn 0.1~ mg/L；Mn 0.5~5mg/L；Fe 1~20mg/L；Cu 0.1~4mg/L。直接在原子吸收分光光度计上测读吸光度后，绘制校准曲线或求直线回归方程，其测定条件应与土样相同。 四、结果计算 土壤有效微量元素[4]，mg/kg =C ( V/m 式中： C—从校准曲线或回归方程求得的浸出液中微量元素的浓度，mg/L V—浸提液体积，ml m—称样量，g 注释 （1）该测定中操作必须小心，注意防止污染。采样和样品制备过程应尽量避免使用金属制品，且最好用塑料制品。 所用的玻璃器皿应选用不含锌的硬质玻璃制品，仪器除按一般方法洗涤外，还应用6molL-1 HCl溶液洗一次，再用纯水彻底洗去酸。 纯水最好用硬质玻璃蒸馏器重蒸馏，或用离子交换纯水器提纯。试剂也应注意检验和纯化。 （2）样品磨细程度，会改变DTPA浸提剂提取微量元素的数量，特别是铁。我国习惯用1mm筛孔的土样。 （3）在振荡2h的条件下，土壤与浸提剂之间的反应并未达到平衡，所以影响土壤与浸提间反应速率的因素，都会影响所浸出的金属离子的数量。因此，浸提条件（如振荡时间，振荡强度，温度等）都必须标准化，否则各批样品的测定结果无法相互比较。 （4）DTPA浸提测定有效Zn、Mn、Fe、Cu结果的参考缺乏临界值分别为：Zn 0.5~1.0mg/kg；Mn 1.0mg/kg；Fe 2.5~4.5mg/kg；Cu 0.2mg/kg。 作业题 1．用DTPA浸提—原子吸收发光光度计法测定土壤中的有效锌、锰、铁、铜有何优越性？ 2．在测定过程中必须强调避免使用金属制品？ 3．为什么要强调土样磨细程度？ 4．在中入浸提剂后，要振荡2小时，必须注意浸提条件的标准化，为什么？ 附表1 国际单位（SI）蝗倍数和分数的名称和符号 国际符号 英文名称 中文名称 因数 国际符号 英文名称 中文名称 因数  d deci 分 10-1 da deca 十 101  c centi 厘 10-2 h hecto 百 102  m mili 毫 10-3 K kilo 千 103  ( micro 微 10-6 M Mega 兆（百万） 106  n nano 纳[诺] 10-9 G giga 吉[咖]千兆 109  p pico 皮[阿] 10-12 T tera 太[拉]兆兆 1012  f femto 非[姆托] 10-15 P peta 拍它 1015  a atto 阿[托] 10-18 E exa 艾[可萨] 1016   注：[ ]中字可省略 附表3-5为转抄于《土壤通报》1991年第22卷第3期 附表2 土壤研究中某些测定项目的计量单位的变更 使用计量单位 的项目名称 应废除或不采用的计量单位（1） 法定计量单位（或SI制导单位）（2） （1）项换算为（2）项时的换算因子  土壤中元素、有机质和水分等含量 重量百分数（%） 克每千克，g kg-1 ( 10  某些微量物质 百万分数（ppm） 毫克每千克，mgkg-1 或微克每克，(gg-1 ( 1 ( 1  阳离子交换量（CEC） 毫克当量每百克 （mg/100g） 厘摩尔（+）每千克 cmol(+)kg-1 ( 1  交换性阳离子 一价以Na为例  毫克当量每百克 （mg/100g） 厘摩尔（Na）每千克 cmol(Na)kg-1 ( 1  二价以Ca为例  厘摩尔（
Ca）每千克 cmol(
Ca)kg-1 ( 1  三价以Al为例  厘摩尔（
Al）每千克 cmol(
Al)kg-1 ( 1  比表面* 平方米每克(m2g-1) 平方米 每千克（m2kg-1） ( 103  土壤容重* 克每立方厘米(g cm-3) 百万克 每立方米（Mg m-3） ( 1   * 两种表示法均有应用 附表3 土壤科学研究中某些常用计量单位的变更情况 量的名称及其符号 已废除的计量单位(1) 应采用的国际制或我国法定单位（2） （1）项换算为（2）英的换算因子  长度（l） 埃（?） 纳[ ]米，nm ( 0.1  时间（t） 月（months） [小]时，h; d; d; 月; weeks   压力（p） 巴（bas） 标准大气压（atm） 毫米汞柱（mmHg） 帕[斯卡]，Pa 帕[斯卡]，Pa 帕[斯卡]，Pa  ( 105 ( 101325 ( 133.322  B物质的浓度（CB） 当量浓度（N） 摩[尔]浓度[M] mol L-1 (
(份数)  能量（W） 热（Q） 卡[路里]（cal） 尔格（erg） 焦[耳]，J 焦[耳]，J ( 4.1868 ( 10-r  电导（EC） 毫姆欧 每厘米 （mmho cm-1） 西[门子]每米 (Sm-1)或ds m-1 ( 0.1 ( 1  放射性活（A） 居里（Cl） 贝可[勒尔]，Bq ( (3.7 ( 10 10)  注：[ ]内为可省略的字；（ ）为国际符号