环境土壤学实习指导(DOC 28页).doc

环境土壤学教学实习实验一 土壤质地的识别、测定和分析一、实验目的不同质地类别的土壤所呈现出来的物理性质如土壤孔隙性、结构性、耕性会有明显差异，化学性质如保肥性、供肥性、酸碱性等也会有差异，从而表现出不同的肥力状况，对植物生长发育产生不同的影响。要求能用比重计法和手测法分别测出土壤样品的质地；二、实验原理简易比重计法：能迅速准确的测定土壤质地类别，且费时少，精确度高，适用于大量样本的质地测定；手测法：是最简便的质地测定方法，广泛应用于野外田间土壤质地的测定，但不如比重计法准确。(一) 简易比重计法方法原理取一定量的土样，经物理、化学方法处理后分散成单粒，将其制成一定体积的悬浊液，使分散的土粒在悬液中自由沉降。根据粒径越大下沉速度越快的原理，应用物理学上司笃克斯（stokes,1845）公式计算出某一粒级土粒下沉所需时间。用特制的甲种比重计测得土壤悬液中所含小于某一粒级土粒的数量（g/l），经校正后可算出该粒级土粒在土壤中的质量百分数，查表即可确定土壤质地名称。本实验采用卡庆斯基分类制，只需测定0.01mm粒径土粒含量，就可以确定土壤质地名称（二）手测法方法原理本法以手指对土壤的感觉为主，结合视觉和听觉来确定土壤质地名称，方法简便易行，熟悉后也较为准确，适合于田间土壤质地的鉴别。可分为干测法和湿测法，两种方法可以相互补充，一般以湿测法为主。三、实验仪器与材料1.土壤样品：准备三种已知待测土壤样品；过1mm筛的风干土壤样品35个。2. 仪器、用具：量筒、特制搅拌棒、甲种比重计、温度计、橡皮头玻璃棒、烧杯、钟表、天平、角匙、称样纸、表面皿，白瓷比色盘、玛瑙研钵，酸度计、洗瓶、磁力搅拌器等四、操作步骤（一）手测法操作步骤湿测法 取一小块土，去除石砾和根系，放在手中捏碎，加水少许，以土粒充分浸润为度，根据能否搓成球、条以及弯曲时断裂与否来加以判断，表1以供参考。表1土壤质地手测法判断标准质地名称干燥状态下在手指间挤压或摩擦的感觉在湿润条件下揉搓塑型时的表现砂土感觉粗糙，研磨时有沙沙响声不能成球形，用手捏成团，但一松即散，不能成片砂壤土砂粒为主，混有少量粘粒，很粗糙，研磨时有响声，干土块用小力即可捏碎勉强可成厚且短的片状，能搓成表面不光华的小球，不能搓成条轻壤土干土块稍用力挤压即碎，手捻有粗糙感片长不超过1厘米，片面较平整，可成直径约3毫米的土条，但提起后易断裂中壤土干土块用较大力才能挤碎，为粗细不一的粉末，砂粒和粘粒的含量大致相同，稍感粗糙可成较长的薄片，片面平整，但无反光，可以搓成直径约3毫米的小土条，弯成23厘米的圆形时会断裂重壤土干土块用大力才能破碎成为粗细不一的粉末，粘粒的含量较多，略有粗糙感可成较长的薄片，片面光华，有弱反光，可以搓成直径约2毫米的小土条，能弯成23厘米的圆形，压扁时有裂缝黏土干土块很硬，用力不能压碎，细而均一，有滑腻感可成较长的薄片，片面光华，有强反光，可以搓成直径约2毫米的细条，能弯成23厘米的圆形，且压扁时无裂缝（二）简易比重计法1. 操作步骤（1）试剂配制 0.5mol/L的NaOH溶液：称取20g NaOH，蒸馏水溶解后定容至1000ml，摇匀。 0.5mol/L草酸钠溶液：称33.5g纯草酸钠，蒸馏水溶解后定容至1000ml，摇匀。 0.5 mol/L六偏磷酸钠溶液：称51g六偏磷酸钠，蒸馏水溶解定容至1000ml，摇匀。 2%的碳酸钠溶液：称取20g碳酸钠，蒸馏水溶解后定容至1000ml，摇匀。 软水的制备：将100ml2%的碳酸钠溶液加入到7500ml自来水中，静置过夜，上部清夜即为软水。（2）称样 称取通过1mm筛孔的风干土样50g（精确到0.01g），放入500ml烧杯中，供分散处理用。（3）样本分散处理 根据土壤的酸碱性，分别选用不同的分散剂。石灰性土壤用0.5mol/L 的六偏磷酸钠60ml；中性土壤用0.25mol/L的草酸钠20ml ；酸性土壤用0.5mol/L 的NaOH 40ml。表2 粒径0.01mm土粒下沉所需时间温度（）78910111213141516171819时间（min）38373635343332313029282727时间（s）30温度（）20212223242526272828303132时间（min）26262524242323222121201919时间（s）303030加入相应的分散剂后，为保证充分分散，还须对样本进行物理分散处理。常用的物理分散方法有煮沸法、振荡法和研磨法三种，本实验采用较简便易行的研磨法。其做法是：在盛土样的烧杯中，加入部分分散剂使之呈稠糊状，放置约30min，使分散剂充分作用，然后使用带橡皮头的玻璃棒研磨1520 min（质地越粘重，研磨时间应越长），加少许分散剂，再研磨5 min。将糊状物转入1000ml的量筒中，烧杯中剩余的泥浆在加入其余的分散剂，搅拌后倒入量筒中，再用软水洗烧杯，使全部土样无损失的移入量筒内，用软水定容至1000ml。（4）0.01mm土粒含量的测定 先用特制的搅拌棒在土壤悬液中上下搅动几次，将温度计放入悬液中部测量其温度，读书精确至0.1。根据所测温度查表1得之相应温度下0.01mm土粒下沉所需时间（如：20时为26.5min）。（5）注意事项 ： 在计划测定之前，再用搅拌棒搅动悬液1min（1分钟上下各约15次，搅动时下至量筒底，上至近液面），搅拌结束后，取出搅拌棒，立即记下静置开始时间，加上土粒下沉时间，也就是比重计计划读数时间。此时，若悬液液面产生大量气泡，再滴加几滴异戊醇消泡，以免影响读数。在计划读数时间到达之前1520s，将比重计轻轻放入悬液中，勿使其左右摇摆，上下浮沉。到时间读数.五.数据处理及质地名称的确定表3 甲种比重计温度校正值温度（）6.5899.51010.511.011.51212.513.0校正值-2.2-2.1-2.0-1.9-1.8-1.7-1.6温度（）13.51414.515.015.516.016.517.0校正值-1.5-1.4-1.2-1.1-1.0-0.9-0.8温度（）17.518.019.520.020.521.021.5校正值-0.7-0.5-0.100.150.30.45温度（）22.022.523.023.524.024.525.0校正值0.60.80.91.11.31.51.71.9温度（）25.526.026.527.027.528.028.5校正值1.92.12.22.52.62.93.1温度（）29.029.53.031.532.032.533.0校正值3.33.53.73.84.04.24.6表4 土壤石砾含量分级13mm石砾含量（%）石砾分级10多砾质表5卡庆斯基土壤质地分类标准质地名称物理性粘粒（808565六、思考题：比重计测定土壤质地时，应注意哪些问题？影响测定结果的关键操作有哪些？实验二土壤容重和孔隙度的测定一、土壤容重的测定(环刀法) 土壤容量又叫土壤的假比重，是指田间自然状态下，每单位体积土壤的干重，通常用克/厘米3表示。土壤容重除用来计算土壤总孔隙度外，还可用于估计土壤的松紧和结构状况。（一）方法原理用一定容积的钢制环刀，切割自然状态下的土壤，使土壤恰好充满环刀容积，然后称量并根据土壤自然含水量计算每单位体积的烘干土重即土壤容重。（二）操作步骤1、在室内先称量环刀（连同底盘、垫底滤纸和顶盖）的重量，环刀容积一般为100厘米3。2、将已称量的环刀带至田间采样。采样前，将采样点土面铲平，去除环刀两端的盖子，再将环刀（刀口端向下）平稳压入土中，切忌左右摆动，在土柱冒出环刀上端后，用铁铲挖周围土壤，取出充满土壤的环刀，用锋利的削土刀削去环刀两端多余的土壤，使环刀内的土壤体积恰为环刀的容积。在环刀刀口一端垫上滤纸，并盖上底盖，环刀上端盖上顶盖。擦去环刀外的泥土，立即带回室内称重。3、在紧靠环刀采样处，再采土10-15克，装入铝盒带回室内测定土壤含水量。(三)结果计算 100 1、环刀内干土重(克) 环刀内湿土重（克） 100+土壤含水量（%） 环刀内干土重（克） 2、土壤容重（克厘米3） 环刀容积（100厘米3） (四)仪器设备 (1) 容积为100厘米3的钢制环刀。 (2) 削土刀及小铁铲各一把。 (3) 感量为0.1及0.01的粗天平各一架。 (4) 烘箱、干燥器及小铝盒等。二、土壤总孔隙度的计算 土壤总孔隙度是指自然状态下，土壤中孔隙的体积占土壤总体积的百分比。土壤孔隙度不仅影响土壤的通气状况，而且反映土壤松紧度和结构状况的好坏。 土壤总孔隙度一般不直接测定，而是用比重和容重计算求得。 容重土壤总孔隙度（%）（1 ）100 比重 如果未测定土壤比重，可采用土壤比重的平均值2.65来计算，也可直接用土壤容重(dv)通过经验公式，计算出土壤的孔隙度P1。 经验公式P1(%)93.94732.995.dr 为方便起见，可按上述计算出常见土壤容重范围的土壤总孔隙度查对表。 查表举例： dv0.87时 P165.24% dv1.72时 P137.20%附表 土壤总孔度查对表 dv P1dv0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.770.8570.5270.1969.8669.5369.2068.8768.5468.2167.880.867.5567.2266.8966.5666.2365.9065.5765.2464.9164.580.964.2563.9263.5963.2662.9362.6062.2761.9461.6161.281.060.9560.6250.2959.9659.6359.3058.9758.6458.3157.881.157.6557.3256.9956.6656.3356.0055.6755.3455.0154.681.254.3554.0253.6953.3653.0352.7052.3752.0451.7151.381.351.0550.7250.3950.0647.7349.4049.0748.7448.4148.081.447.7547.4247.0946.7646.4346.1045.7745.4445.1144.791.544.4644.4343.8043.4742.1442.8142.4842.1241.8241.491.641.1640.8340.5040.1739.8439.5139.1838.8538.5238.191.737.8637.5337.2036.8736.5436.2135.8835.5535.2234.89五、思考题1、为什么不同质地的土壤，其容重和总孔度不同。2、土壤中大、小孔隙比例对土壤的水分、空气状况有何影响？实验三 土壤交换性酸的测定(氯化钾交换中和滴定法)一、目的意义土壤交换性酸指土壤胶体表面吸附的交换性氢、铝离子总量，属于潜在酸而与溶液中氢离子(活性酸)处于动态平衡，是土壤酸度的容量指标之一。土壤交换性酸控制着活性酸，因而决定着土壤的pH。过量的交换性铝对大多数植物和有益微生物均有一定的抑制或毒害作用。二、实验原理在非石灰性土和酸性土中，土壤胶体吸附有一部分氢、铝离子，当以KCl溶液淋洗土壤时，这些氢、铝离子便被钾离子交换而进入溶液。此时不仅氢离子使溶液呈酸性，而且由于铝离子的水解，也增加了溶液的酸性。当用NaOH标准溶液直接滴定淋洗液时，所得结果(滴定度)为交换性酸(交换性氢、铝离子)总量。在淋洗液中加入足量NaF，使铝离子形成络合离子，从而防止其水解，然后再用NaOH标准溶液滴定，即得交换性氢离子量。由两次滴定之差计算出交换性铝离子量。反应如下：三、仪器设备与化学试剂1.NaOH标准溶液(0.02molL-1)：取1molL-1 NaOH溶液100ml，加蒸馏水稀释至5L。准确浓度以苯二甲酸氢钾标定。2.KCl溶液（1molL-1）：配制同前。3.NaF溶液（3.5）：称NaF(化学纯)3.5g，溶于100ml蒸馏水中，贮存于涂蜡的试剂瓶中。4.酚酞指示剂（1）：称1g酚酞溶于100ml 95的酒精。四、实验步骤（一）称取通过0.25mm筛孔的风干土样，重量相当于4g烘干土，置于100ml三角瓶中。加1molL-1 KCl溶液约20ml，振荡后滤入100ml容量瓶中。（二）同上多次地用1molL-1KCl溶液浸提土样，浸提液过滤于容量瓶中。每次加入KCl浸提液必须待漏斗中的滤液滤干后再进行。当滤液接近容量瓶刻度时，停止过滤，取下用KCl定容摇匀。（三）吸取25m1滤液于100m1三角瓶中，煮沸5分钟以除去CO2，加酚酞指示剂2滴，趁热用0.02molL-1的NaOH标准溶液滴定，至溶液显粉红色即为终点。记下NaOH溶液的用量(V1)，据此计算交换性酸总量。（四）另取一份25m1滤液，煮沸5分钟，加13.5NaF溶液，冷却后，加酚酞指示剂2滴，用0.02molL-1NaOH溶液滴定至终点，记下NaOH溶液的用量(V2)，据此计算交换性氢离子量。五、结果计算式中：滴定交换性酸总量消耗的NaOH的体积，ml；滴定交换性氢消耗的NaOH的体积，ml；NaOH标准溶液的浓度；分取倍数100m1/25m1=4。 实验四 土壤水解性酸的测定(醋酸钠水解中和滴定法)一、目的意义水解性酸也是土壤酸度的容量因素，它代表盐基不饱和土壤的总酸度，包括活性酸、交换性酸和水解性酸三部份的总和。土壤水解性酸加交换性盐基，接近于阳离子交换量，因而可用来估算土壤的阳离子交换量和盐基饱和度。土壤水解性酸也是计算石灰施用量的重要参数之一。二、实验原理用1molL-1 醋酸钠(pH8.3)浸提土壤，不仅能交换出土壤的交换性氢、铝离子，而且由于醋酸钠水解产生NaOH的钠离子，能取代出有机质较难解离的某些官能团上的氢离子，即可水解成酸。三、仪器设备与化学试剂1.醋酸钠溶液（1molL-1）：称取化学纯醋酸钠(CH3COONa3H2O)136.06g，加水溶解后定容至1L。用1molL-1 Na0H或10醋酸溶液调节pH至8.3。2.NaOH标准溶液(0.02molL-1)：取1molL-1 NaOH溶液100ml，加蒸馏水稀释至5L。准确浓度以苯二甲酸氢钾标定。3.酚酞指示剂（1）：称1g酚酞溶于100ml 95的酒精。四、实验步骤（一）称取通过1mm筛孔风干土样，重量相当于5.00g烘干土，放在100三角瓶中，加1molL-1 CH3COONa约20ml，振荡后滤入100ml容量瓶中。（二）同上多次地加1molL-1 醋酸钠溶液浸提土样，浸提液滤入100ml容量瓶中，每次加入CH3COONa浸提液必须待漏斗中的滤液滤干后再进行，直至滤液接近刻度，用1molL-1 醋酸钠溶液定容摇匀。（三）吸取滤液50.00ml于250ml三角瓶中，加酚酞批示剂2滴，用0.02molL-1 NaOH标准溶液滴定至明显的粉红色，记下NaOH标准溶液的用量（V）。 注：滴定时滤液不能加热，否则醋酸钠强烈分解，醋酸蒸发呈较强碱性，造成很大的误差。五、结果计算式中：消耗的NaOH标准溶液体积，ml；NaOH标准溶液的浓度，mlL-1。如果已有土壤阳离子交换量和交换性盐基总量的数据，水解性酸度也可以用计算求得。水解性酸度阳离子交换量交换性盐基总量式中三者的单位均为cmolkg-1土。这样计算的水解性酸度比单独测定的水解性酸度更准确。实验五土壤阳离子交换量的测定一、实验目的、意义土壤阳离子交换量（CEC）是指土壤所能吸附和交换的阳离子的容量，用每千克土壤的一价离子的厘摩尔数表示即cmol（+）/kg。土壤阳离子交换量是土壤的一个很重要的化学性质，它直接反映了土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力。不同土壤，其阳离子交换量不同。土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力亦不同。一般认为阳离子交换量在20cmol（+）/kg以上为保肥力强的土壤；2010cmol（+）/kg为保肥能力中等的土壤；10cmol（+）/kg土壤为保肥能力弱的土壤。因此测定土壤阳离子交换量，对了解土壤供肥性能，指导合理施肥具有实际指导意义。通过本实验，目的是掌握石灰性土壤测定土壤阳离子交换量的方法即乙酸钠火焰光度计法。二、 实验原理石灰性土壤在大气CO2分压下的平衡pH值接近于8.2。所以用于石灰性土壤的交换剂往往采用pH8.2的缓冲液。本实验采用pH8.2乙酸钠火焰光度计法进行测定。其原理： 土壤Ca+nNaOAC=土壤NaNa+Ca（OAC）2+（n-2）NaOAC土壤Na+NH4OAC=土壤NH4+NaOAC用pH8.2 1moll-1 NaOAC处理土壤，使其为Na+饱和。洗除多余的NaOAC后，以NH4+将交换性Na+交换出来，测定Na+以计算交换量。在操作程序中，用醇洗去多余的NaOAC时，交换性钠倾向于水解进入溶液而损失，因此洗涤过头将产生负误差；减少淋洗次数，则因残留交换剂而提高交换量。只有当两个误差互相抵消，才能得到良好的结果。试验证明，醇洗3次，一般可使误差达到最低值。三、 操作步骤称取过1mm筛孔的风干土样4.006.00g（粘土4g，砂土6g）。置于50ml离心管中，加pH8.2 1 moll-1NaOAC33ml，使各管质量一致，塞住管口，振荡5min后离心，弃去清液。重复用NaOAC提取4次。然后以同样方法，用异丙醇或乙醇洗涤样品3次，最后1次尽量除尽洗涤液。将上述土样加1moll-1NH4OAC33ml，振荡5min（必要时用玻璃棒搅动），离心，将清液小心倾入100ml容量瓶；按同样方法用1 moll-1NH4OAC交换洗涤两次，收集的清液最后用1 moll-1NH4OAC溶液稀释至刻度。用火焰光度计测定溶液中Na+浓度，计算土壤交换量。四、结果计算土壤阳离子交换量（cmolkg-1）=V10-3100/（m23）标准曲线上查得的待测液中钠离子的质量浓度（gml-1）；V测定时定容体积（ml）；23钠的摩尔质量（gmol-1）；10-3把微克换算成毫克；m烘干质量（g）。五、 实验仪器和试剂1. 主要仪器 1/100天平，离心机，玻璃棒，容量瓶，6400A型火焰光度计2. 试 剂（1）1moll-1乙酸钠（pH8.2）溶液 称取CH3COONa3H2O 136g用蒸馏水溶解并稀释至1L。此溶液pH为8.2。否则以NaOH或HOAC调节至pH8.2。（2）异丙醇（990mll-1）或乙醇（950mll-1）。（3）1moll-1 NH4OAC（pH7） 取冰乙酸（99.2%）57ml，加蒸馏水至500ml，加浓氨水（NH4OH）69ml，再加蒸馏水至约980ml，用NH4OH或HOAC调节溶液至pH7.0，然后用蒸馏水稀释到1L。（4）钠标准溶液 称取氯化钠（分析纯，105烘干4h）2.5423g，以pH7.0，0.1 moll-1 NH4OAC为溶剂，定容至1L，即为1000gml-1钠标准溶液，然后逐级用乙酸铵溶液稀释成3、5、10、20、30、50gml-1标准溶液，贮于塑料瓶中保存。六、 注意事项1. 此方法是石灰性土壤交换量测定，用于盐碱土时由于该类土壤既含石灰质又含易溶盐，在交换前必须除去可溶盐。具体办法是：于离心管中加入50左右的500 mll-1乙醇溶液数毫升，搅拌样品，离心后弃去清液，反复数次至用BaCl2检查清液仅有微量BaSO4反应为止。2. 用NaOAC溶液提取4次，第4次提取的钙和镁已很少，第4次提取的pH值为7.98.2，表示提取过程已基本完成。实验六 土壤田间持水量和毛管持水量的测定 本实验测定的三种土壤水分含量均是重要的土壤水分性质，是反映土壤水分状况的重要指标，与土壤保水供水有密切的关系。土壤最大吸湿量的测定 风干土样所吸附的水气，称为吸湿水。土壤吸湿水的多少与空气相对湿度有关，当空气湿度接近饱和时，土壤吸湿水达到最大量，称为最大吸湿量或吸湿系数。最大吸湿量的1.252.00倍，大约相当于凋萎系数。凋萎系数的测定较难，故可由最大吸湿量间接计算而得。土壤最大吸湿量也可以用来估计土壤比表面的大小。 (一)方法原理 饱和K2S04在密闭条件下可使空气相对湿度达9899，风干土样在此相对湿度下达最大吸湿量。 (二)操作步骤 1、称取通过1mm筛孔的风干土样520克(粘土和有机质多的土壤510克，壤土1015克，砂土1520克)，平铺于已称重的称量皿底部。 2、将称量皿放人干燥器中的有孔磁板上，另用小烧杯盛饱和K2SO4溶液，按每克土大约2毫升计算，同样放入干燥器内。 3、将干燥器放在温度保持在20的地方，让土壤吸湿。 4、土样吸湿一周左右，取出称重，再将其放人干燥器内使之继续吸水，以后每隔23天称一次，直至土样达恒重(前后二次重量之差不超过0.005克)，计算时取其大者。5、达恒重的土样置于105110烘箱内烘至恒重，按一般计算土壤含水量方法计算出土壤最大吸湿量。二、田间持水量测定 土壤田间持水量是指地下水位较深时，土壤所能保持的最大含水量。因此是表征田间土壤保持水分能力的指标，也是计算土壤灌溉量的指标。 (一)土壤田间持水量的野外测定方法 1、方法原理：通过灌水、渗漏，使土壤在一定时间内达到毛管悬着水的最大量时，取土测定水分含量，此时的土壤水分含量即为土壤田间持水量。 2、操作步骤 (1)选地：在田间地块选一具有代表性的测试地段；先将地面平整，使灌水时水不致积聚于低洼处而影响水分均匀下渗。 (2)筑埂：测试地段面积一般为4平方米，四周筑起一道土埂(从埂外取土筑埂)，埂高30厘米，底宽30厘米。然后在其中央放上方木框，入土深度25厘米。框内面积1平方米为测试区。若无木框，可再筑一内埂代之，埂内面积仍为1平方米。木框或内埂外的部分为保护区，以防止测试区内的水外流。 (3)计算灌水量：从测试点附近取土测定1米深内土层的含水量，计算其蓄水量。按土壤的孔隙度(总孔隙度)计算使1米土层内全部孔隙充水时的总灌水量，减去土壤现有蓄水量，差值的1.5倍即为需要补充的灌水量。 如果缺少土壤孔隙度的实测数据，可以下列数据计算： 粘土及重壤土 孔隙度50一45 中壤土及轻壤土 4540 砂壤土 4035 砂 土 3530 例如：设1米土层的平均孔隙度为45，为使其全部孔隙充满水分，需要的水量是： 1000毫米(1米)45450毫米 设土层现有蓄水量为150毫米，则应增加的水量即灌水量为： (450毫米一150毫米)1.5450毫米 计算测试区1平方米的灌水量为： 1平方米0.45米(450毫米)0.45立方米 1立方米(水)=1000升 0.45立方米=450升 保护区面积=(41)平方米=3平方米，所需灌水量为： 450升3=1350升 这样，测试区和保护区共需灌水量1800升。 (4)灌水：灌水前在地面铺放一薄层干草，避免灌水时冲击，破坏表土结构。然后灌水：先灌保护区，迅速建立5厘米厚的水层，同时向测试区灌水，同样建立5厘米厚的水层，直至用完计算的全部灌水量。 (5)覆盖：灌完水后，在测试区和保护区再覆盖50厘米厚的草层，避免土壤水分蒸发损失。为了防止雨水渗入的影响，在草层上覆盖塑料薄膜。 (6)取土测定水分：灌水后，砂壤土和轻壤土经12昼夜，重壤土和粘土经34昼夜取土测定含水量，取土后仍将地面覆盖好。取回的土样称取20.0克，用酒精烧失法测定其水分含量，即为土壤的田间持水量。 (二)田间持水量室内测定方法 1、按容重采土的方法用环刀在野外采取原状土，放于盛水的搪瓷盘内，有孔盖(底盖)一端朝下，盘内水面较环刀上缘低12毫米，勿使环刀上面淹水。让水分饱和土壤。 2、同时在相同土层采土，风干后磨细过1毫米筛孔，装入环刀中(或用石英砂代替干土)，装时要轻拍击实，并稍微装满一些。 3、将水分饱和一昼夜的装有原状土的环刀取出，打开底盖(有孔盖)，将其连滤纸一起放在装有干土(或石英砂)的环刀上。为紧密接触，可压上砖头(一对环刀用两块砖压)。4、经过8小时吸水后，从环刀内取出1520克原状土测定含水量，此值接近于该土壤的田间持水量。 5、结果计算： 湿土重干土重土壤田间持水量(重量)100 干土重 土壤自然含水量（%）土壤相对含水量（%） 100 土壤田间持水时（%） 根据土壤比重、容重、总孔隙度和田间持水量。可计算土壤在田间持水量时的固、液、气三相体积： 土壤容重 土壤固相体积(%) 100 土壤比重 土壤液相体积(%)田间持水量(重量)容重 土壤气相体积(%)总孔隙度(%)一土壤液相体积(%)三、土壤毛管持水量测定 土壤毛管持水量是土壤的一项重要水分常数，可根据其数值换算土壤的毛管孔隙度和通气孔隙度(或非毛管孔隙度)。 (一)操作步骤 1、按测定土壤容重的采土方法，在田间用环刀采取原状土，带回室内于盛有23毫米水层的瓷盘中，让土壤毛细管吸水。 2、吸水时间，砂土46小时，粘土812小时或更长，然后取出环刀，除去多余的自由水。 3、从环刀中取出45克湿土测定含水量，即为毛管持水量。亦可根据测定容重时环刀内的干土重换算求得，即： 环刀内湿土重环刀内干土重土壤毛管持水量（%）100 环刀内干土重 (二)土壤毛管孔隙度和通气孔隙度的计算 土壤毛管孔隙度() 土壤毛管持水量(%)土壤容重 土壤通气孔隙度() 土壤总孔隙度(%)一土壤毛管孔隙度()四、药品配制：饱和K2SO4溶液：称取100克K2SO4溶于1升蒸馏水中，溶液应见白色未溶的K2SO4晶体，否则要适当增加K2SO4量。五、作业题 1、列出实验数据，计算各项土壤水含量。 2、计算土壤在田间持水量时的三相比。 3、计算土壤的毛管孔隙度和通气孔隙度。六、思考题 1、测定最大吸湿量时，让土壤在特定的温度(20)和相对湿度98条件下吸湿，为什么？2室内测定田间持水量和毛管持水量的方法有何不同？二者结果在反映土壤水分状况上有何重要意义？实验七 主要造岩矿物的观察与认识一、目的与意义矿物是存在于地壳中在地质作用所形成具有一定物理性质、化学成分和内部构造的天然化合物或单质。矿物在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。岩石由一种或多种矿物组成的集合体，是构成地貌和形成土壤的物质基础。岩石的矿物组成、形态、结构和化学成分影响着成土过程的速度、性质和方向。因此，认识主要岩石和造岩矿物，掌握岩石和矿物形态与物理性质，对学习土壤学具有重要的意义。二、主要造岩矿物的认识 (一)形态 矿物形态除表面为一定几何外形的单独体外，还常常聚集成各种形状的集合体，常见的有下列形态。柱 状由许多细长晶体，组成平行排列者，如角闪石。板 状形状似板，如透明石膏、斜长石。片 状可以剥离成极薄的片体，如云母。粒 状大小略等及具有一定规律的晶粒集合在一起，如橄揽石、黄铁矿。块 状结晶或不结晶的矿物，成不定形的块体，如结晶的块状石英，非结晶的蛋白石。土 状细小均匀的粉末状集合体，如高岭石。纤维状晶体细小，纤细平行排列，如石棉。鲕 状似鱼卵状的园形小颗粒集合体，如赤铁矿。豆 状集合体成园形或椭圆形大小似豆者。如赤铁矿。(二)颜色 矿物首先引人注意的是它的颜色，矿物的颜色是其重要的特征之一。一般地说，颜色是光的反射现象。如孔雀石为绿色，是因孔雀石吸收绿色以外的色光而独将绿色反射所致。矿物的颜色，根据其发生的物质基础不同，可以有自色、他色和假色。自色 矿物本身所含的化学成分中，具有的色素表现出来的颜色，如石英的白色。他色 矿物因为含有外来的带色素的杂质而产生的颜色，如无色透明的石英（水晶）因锰的混入而被染成紫色，即是他色。假色 矿物内部裂缝、解理面及表面由于氧化膜的干涉效应而产生的颜色。(三)条痕 矿物粉末的颜色。将矿物在无釉瓷板上擦划，(必须注意矿物硬度小于瓷扳)所留在瓷板上的颜色即为条痕。条痕对有色矿物有鉴定意义。(四)光泽矿物表面对入射光线的反射能力称光泽。按其表现可分为：金属光泽 如黄铁矿半金屑光泽 如赤铁矿非金屑光泽 玻璃光泽：如石英晶面油脂光泽：如石英断口面丝绢光泽：如石棉珍珠光泽：如白云母土状光泽：如高岭石(五)硬度 矿物抵抗磨擦或刻划的能力。决定硬度时，常常用二个矿物相对刻划的方法即得出其相对硬度。表示硬度的大小，以摩氏硬度计的十种矿物作标准，从滑石到金刚石依次定为十个等级，其排列次序是：代表矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石硬度等级12345678910在野外可用指甲（硬度2-2.5）、回形针（3）、玻璃（5）、小刀（5-5.5）、钢锉（6-7）代替标准硬度计。 (六)解理矿物受击后沿一定方向裂开成光滑平面的性质称为解理，矿物破裂时呈现有规则的平面称为解理面，按其裂开的难易、解理面之厚薄、大小及平整光滑程度，一般可有下列等级。 极完全解理 解理面极平滑，可以裂开成薄片状，如云母。完全解理 解理面平滑不易发生断口，往往可沿解理面裂开成小块，其外形仍与原来的晶形相似，如方解石的菱面体小块。 中等解理 在矿物碎块上，既可看到解理面，又可看到断口。如长石、角闪石。不完全解理 在矿物的碎块上，很难看到明显的解理面，大部分为断口，如灰磷石。无解理 矿物碎块中除晶面外，找不到其他光滑的面，如石英。必须指出，在同一矿物上可以有不同方向和不同程度的几向解理出现。例如云母具有一向极完全解理；长石、辉石具有二向完全解理；方解石具有三向完全解理等。(七)断口矿物受击后，产生不规则的破裂面，称为断口。在解理不发达以及非结晶矿物受击后，容易发生断口。其形状有：贝壳状(如石英的断口)、参差状(如自然铜)、平坦状(如磁铁矿)等。 同一矿物，解理与断口的性质表现出互为消长的关系，如极完全解理的云母，则不易见到断口。(八)盐酸反应含有碳酸盐的矿物，加盐酸会放出气泡，其反应式： CaCO3+2HClCaCl2+C02+H2O 根据与10的盐酸发生反应时放出气泡的多少，可分四级: 低 徐徐的放出细小气泡 中 明显起泡 高 强烈起泡。 极高 剧烈起泡，呈沸腾状 (九)根据表1所列项目，认识各种矿物 27表1 各 种 矿 物 的 性 质 和 风 化 特 点 特征名称形 状颜 色条痕光 泽硬 度解 理断 口10%HCl反应其 他风化特点与分解产物石 英六方柱、椎或块状无、白玻璃油脂7无贝壳状晶面上有条纹不易风化、难分解，是土壤中砂粒的主要来源正长石板状、柱状肉红为主玻 璃6二向完全风化后产生粘粒、二氧化硅和盐基物质，正长石含钾较多，是土壤中钾素来源之一。斜长石板状灰白为主6-6.5解理面上可见双晶条纹白云母片状、板状无白玻 璃珍 珠2-3一向极完全有弹性白云母抗风化分解能力较黑云母强，风化后均能形成粘粒。并释放大量钾素，是土壤中钾素和粘粒来源之一。黑云母黑 褐浅 绿角闪石长柱状暗绿、灰黑玻 璃5.5-6二向完全参差状容易风化分解产生含水氧化铁，含水氧化硅及粘粒。并释放大量钙、镁等元素。辉 石短柱状深绿、褐黑5-6橄榄石粒状橄榄绿玻 璃油 脂6.5-7不完全贝壳状易风化形成褐铁矿，二氧化硅以及蛇纹石等次生矿物。方解石菱面体或块体白、灰黄等玻 璃3三向完全强易受碳酸作用溶解移动，但白云石稍比方解石稳定，风化后释放出钙、镁元素，是土壤中碳酸盐和钙、镁的重要来源。白云石3.5-4弱磷灰石六方柱或块状绿、黑、黄灰、褐玻 璃油 脂5不完全参差状贝壳状风化后是土壤中磷素营养的主要来源。石 膏板状、针状、柱状无、白玻璃、珍珠、绢丝2完全溶解后为土壤中硫的主要来源赤铁矿块状、鲕状、豆状暗红至铁 黑樱 红半金属、土 状5.5-6无易氧化，分布很广，特别在热带土壤中最为常见。褐铁矿块状、土状、结核状黑、褐、黄棕 黄土 状4-5其分布与赤铁矿同。磁铁矿八面体、粒状、块状铁 黑黑金 属5.5-6无磁 性难风化，但也可氧化成赤铁矿和褐铁矿。黄铁矿立方体、块状铜 黄绿 黑金 属6-6.5无晶面有条纹分解形成硫酸盐，为土壤中硫的主要来源。高岭石土块状白、灰、浅黄白、黄土状无有油腻感由长石、云母风化形成的次生矿物，颗粒细小是土壤粘粒矿物之一。三、主要成土岩石的观察组成地壳的岩石，按其成因不同分为三大类，即：由岩浆冷凝而成者称岩浆岩；由各种沉积物经硬结成岩而成者称沉积岩；由原生岩经高温、高压以及化学性质活泼的物质作用后发生了变质的岩石称变质岩。三者由于成因不同，以致在各自的组成、结构和构造中都有较大的差异。肉眼鉴定岩石的方法，主要对岩石的颜色、矿物组成、结构、构造等方面进行观察后，才能区别出所属岩类和定出岩石名称。 (一)颜色 岩石的颜色决定于矿物的颜色，观察岩石的颜色，有助于了解岩石的矿物组成。如岩石深灰及黑色是含有深色矿物所致。 (二)矿物组成 岩浆岩的主要矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄揽石。沉积岩主要矿物除石英、长石等外，还含有方解石、白云石、粘土矿物、有机质等。变质岩的矿物组成除石英、长石、云母、角闪石、辉石外，常含变质矿物如石榴石、滑石、蛇纹石、绿泥石、绢云母等。 (三)结构1.岩浆岩结构 指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及相互组合的关系。其主要结构有：全晶等粒、隐晶质、斑状、玻璃质(非结晶质)。 全晶等粒结构 岩石中矿物晶粒在肉眼或放大镜下可见，且晶粒大小一致。如花岗岩。隐晶质结构 岩石中矿物全为结晶质，但晶粒很小，肉眼或放大镜看不出晶粒。斑状结构 岩石中矿物颗粒大小不等，有粗大的晶粒和细小的晶粒或隐晶质甚至玻璃质(非晶质)者称斑状结构。大晶粒为斑晶，其余的称石基。如花岗斑岩。2.沉积岩结构 指岩石的颗粒大小、形状及结晶程度所形成的特征叫结构。一般沉积岩结构有：碎屑结构(砾、砂、粉砂)、泥质结构、化学结构、生物结构等。 碎屑结构 碎屑物经胶结而成。胶结物的成份有钙质、铁质、硅质、泥质等。按碎屑大小来划分有：砾状结构 大于2mm以上的碎屑被胶结而成的岩石，如砾岩。砂粒结构碎屑颗粒直径为20.1mm者如砂岩。粉砂结构碎屑颗粒直径为0.10.01mm者如粉砂岩。 泥质结构 颗粒很细小，由直径小于0.01mm的泥质组成，彼此紧密结合，成致密状，如页岩、泥岩。化学结构 由化学原因形成，有晶粒状、隐晶状、胶体状(如鲕状、豆状)。为化学岩所特有如粒状石灰岩。生物结构 由生物遗体或生物碎片组成如生物灰岩。3.变质岩结构 变质岩多半具有结晶质，其结构含义与岩浆岩相似，有等粒状、致密状或斑状等。在结构命名上，为了区别起见，特加