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土壤机械组成方法

实验二(1) 土壤机械分析--比重计速测法

一、目的要求

土壤矿物质颗粒是土壤固相的主要组成部分,其颗粒直径大小,对土壤理化性状及肥力有较大的影响。通过土壤颗粒分析,测定各粒级所占的百分含量,可以确定土壤质地,它是土壤学实验中的基本的分析项目之一。

土壤质地对土壤形成、土壤理化性质、肥力因素、植物生长及微生物活动都有很大影响。因此,测定土壤颗粒组成具有重要意义。

本实验采用比重计速测法,按卡庆斯基质地分类(简制)确定土壤质地名称。 二、方法原理

比重计速测法是将一定数量的土样(<1毫米),经过化学与物理处理,使其充分分散成单粒,然后置于一升容积的水中,让其自由沉降,其沉降速度符合司笃克斯定律(即球体(土粒)在介质(水)中沉降,其沉降速度与球体(土粒)半径的平方成正比,而与介质(水)的粘滞系数成反比)。根据不同温度下土粒沉降时间,可以用甲种比值计测定悬液的比重。比重计读数直接指示出悬液在比重计所处深度上的悬液中小于某一粒径的土粒的含量,再据卡庆斯基质地分类表查出质地名称。

司笃克斯定律:

μ21292d d gr V -=

其中:V 半径为r 的土粒在介质中沉降的速度, g 重力加速度 r 土粒的半径

d1 土粒的密度,平均为2.65克/厘米3 d2 介质(水)的密度 μ 介质(水)的粘滞系数

三、试剂及仪器

1.0.5mol·L -1(Na 2C 2O 4)草酸钠溶液:称取33.5克草酸钠(化学纯),加蒸馏水溶液解后稀释至1升,摇匀。

2.0.5 mol·L -1(NaOH )氢氧化钠溶液:称取20克氢氧化钠(化学纯),加蒸馏水溶液后稀释至1升,摇匀。

3.0.5 mol·L -1(NaPO 3)6六偏磷酸钠溶液:称取51克六偏磷酸钠[(NaPO 3)6](化学纯),加蒸馏水溶解后稀释至1升,摇匀。

4.天平(感量0.01克)、铝盒、有柄瓷钵、橡皮塞玻棒、大漏斗、定时钟、沉降筒、搅拌棒、温度计等。

5.甲种比重计(鲍氏比重计):刻度范围为0—60,最小刻度单位1克/升。刻度代表比重计所处深度上的土壤悬液的平均比重。

四、操作步骤:

1.称取通过1毫米孔径筛子的风干土50克,如为砂土则称取100克,精确至0.01克,放入有柄瓷钵中。

2.根据土壤pH 分别选用下列分散剂:

石灰性土壤(50克样品):加0.5 mol·L -1(NaPO 3)6六偏磷酸钠60毫升。

中性土壤(50克样品):加入0.5 mol·L -1(21

Na 2C 2O 4)草酸钠25毫升。

酸性土壤(50克样品):加0.5 mol·L -1(NaOH )氢氧化钠40毫升。 3.加入分散剂后,用橡皮塞玻棒研磨15分钟,(粘土研磨25分钟),研磨好以后,将土浆通过大漏斗用蒸馏水全部洗入1000毫升的沉降筒中,用蒸馏水加至刻度,然后将沉降筒放在平稳处,用搅拌棒上下搅拌1分钟(每分钟上下各30次),搅拌停止后立即记时。

4.根据悬浮液的温度,查表2—1,小于0.01毫米土粒沉降所需的时间(如15℃时为30分钟),在到达所需时间前30钞,将比重计轻轻放入沉降筒,到达所需要时间时读出比重计的读数,取出比重计,用水洗净,放入空白液中读数。

5.空白液制备

另取一只1000毫升量筒,先加500毫升蒸镏水,再加入与试验所用相同数量的分散剂,最后加蒸镏水达1000毫升刻度,用搅拌棒上下搅匀。于测定土壤悬液比重之前(或之后)放入比重计,读取弯液面顶部与比重计杆相交处的读数(在0点以下为正值,0点以上为负值)。此数值为空白校正读数,包括温度、弯液面和分散剂的校正。

五、结果计算

1.将风干土重换算成烘干土重

烘干土重 =1000/1吸湿水风干土重

+

2.计算小于0.01毫米土粒的百分含量

<0.01毫米土粒% =

100

)

(?-烘干土样重

空白值比重计读数(

根据<0.01毫米土粒%,查卡庆斯基质地分类表(见表2—2),确定土壤

质地名称。

六、记录格式和思考题

比重计速测法结果登记表

土壤名称 吸湿水% 测定日期

土壤机械组成方法

1.空白校正值包括哪几方面内容?

2.酸性土壤为何要用NaOH作为分散剂,而石灰性土壤要用六偏磷酸钠作为分散剂?

3.颜色能否作为鉴定土壤质地的重要指标?为什么?

4.样品通过简易手测法鉴定的质地名称是什么?

七、注意事项:

1.比重计要轻轻放入沉降筒中,以免上下浮动妨碍读数准确性。比重计玻璃很薄,杆子很细,容易折断,用比重计时要特别小心,尽量避免横向拿取,拿时要一手竖向拿其上端杆子,一手托其下部球泡。

2.水温过高过低均影响结果的准确性,一般在10℃—37℃范围内测定比较适宜。

3.如有机质过高要用H

2O

2

去除,盐土要先淋洗其中的可溶性盐分,否则不

能获得良好的结果。

4.搅拌时,搅拌棒上下速度要均匀,而且每次要触及沉降筒底部,不能提出水面,防止把土壤悬浮液溅出,把空气带进悬浮液中产生涡流而影响土粒沉降速度。

附:土壤质地简易测定法—手测法

土壤质地的手测法是根据土壤物理机械特性—粘结性和可塑性的表现程度

来确定质地的,主要用于野外质地鉴定。可以分为干试法和湿试法。

干试法:将土块完全捏碎到没有结构,取一部分放在手掌中捏时能得到均匀、柔软的感觉或某种粗糙的感觉。

湿试法:将土壤用水浸湿,加水时要逐渐地少量地加入,用手指将湿土调匀,拌水过多或未充分湿润的土样均不适用,所加水量要恰使土壤和匀后不粘手。当土团具有塑性时,将土团尽量做成小球,搓成小条,并将土条弯曲成土环,以决定土壤的质地。

室外鉴别土壤质地的标准:

一、砂土:干时完全无结构,成为疏松的散砂,湿润时不能搓成小球。

二、砂壤土:干时捏碎起来很容易,有较粗的砂粒,湿润状态下可搓成短而

粗的条。

三、壤土:可搓成直径2—3毫米的细条,弯曲时易断裂。

四、粘土:干时很难捏碎,湿时可搓成细条,弯成土环时不断裂,将土条压

扁时也不会有裂缝。

表2—1 <0.01毫米土粒沉降时间表

土壤机械组成方法

表2—2 卡庆斯基土壤质地分类表

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