环境土壤学试验指导书

1、环境土壤学实验指导书环境土壤学实验实验一 土壤样品采集及处理一、实验目的土壤样品的采集与制备是土壤分析工作中 的一个重要环节.实验方法直接影响分析结果的 准确性及应用价值,因此,必须按科学的方法进 行采样和制备.通过实验,重点使学生初步掌握 耕层土壤混合样品的采集和制备方法. 二、实验仪器小铁铲、布袋或塑料袋、标签、铅笔、 尺子、锤子、镶子、土壤筛18目、60目、广 口瓶、研钵、盛土盘等.三、实验步骤一样品采集：根据不同的研究目的,有 不同的采样方法.1.研究土壤肥土：1采取混合样品：采样时须按一定的采 样路线进行.采样点的分布应做到“均匀和“随 机；布点的形式以蛇形最好,在地块面积小,平坦,

2、肥 匀的情况 采用对角 棋盘式米 样路线,如图示1-1.采样点要防止地埋边、路 旁、沟边、挖方、填方及堆肥等特殊地方；采样 点的数目一般应根据采样区域大小和土壤肥力 差异情况,酌情采集520个点.(2) .采样方法 采样点确定后,刮去23mm 的表土,用土钻或小铁铲垂直入土 1520cm左 右.每点的取土深度、质量应尽量一致,将采集 的土样集中在盛土盘中,初略选去石砾、虫壳、 根系等物质,混合均匀,采用四分法,除去多余 的土,直至所需要数量为止,一般每个混合土样 的质量约1kg左右.(3) .采样时间如果土壤测定是为了解决随时 出现的问题,应随时采样；是为了摸清土壤养分 变化和作物生长规律,即

3、按作物生育期定期采 样；为了制定施肥方案而进行土壤测定时,在作 物收获前后或施基肥前进行采样；假设要了解施肥 效果,那么在作物生长期间,施肥前后进行采样.(4) .装袋与填写标签所采土样装入布袋中, 填写标签两份,一份贴在布袋外,一份放入布袋 内,标签应写明采样地点、深度、样品编号、日 期、采样人、土样名称等.同时将此内容登记在专门的记载本上备查.2.研究土壤形成发育：在野外先确定区域地形 及具体剖面位置,在草图上注明采集位置,在样 品袋内写明野外条件：如地形、位置、利用情况、 研究目的等.采样时应分层取样,不得混合,各层采样深度与 每个层段深度不一致,采样只选择其中最典型的 局部,一般取0-

4、10厘米,不取过渡层,过渡层 只作野外研究,不作化学分析.采样由下到上,这样可防止采取上层土样时,土 块落下干扰下层.每个样品每层需采一公斤. 特别注意采样深度记载按实际采样深度记,如： 土壤剖面的耕作层是0V0厘米,采样部位实际 上是5T5厘米,记载以后者为准.研究土壤发育剖面样品,不能在同一类型土壤 与性质相近或相同的土壤上采取土样进行混合, 只能每个剖面样品独立单独采取, 独立分析,以 免使土壤的差异在混合的过程中遇到掩盖.3 .研究土壤与植物的关系：即作物营养诊断. 每采一个植株样品,同时取该植株的根际土壤. 为更好地反响土壤与作物的关系,应在采样后马 上分析,不宜久置,大面积采样,应

5、当由多点样品约l公斤混合,用四分法取得均匀样品约 100g左右,小区取样,最后取 50g左右.4 .研究土壤障碍因素的取样：大面积毒质危 害应多点采样混合,应取根附近的土壤；局部毒 质危害,可根据植株生长情况,按好、中、差分 别进行土壤与植株样品同时采取.二土壤样品的制备1 .风干剔杂除速效养分、复原物质的测定需用 新鲜样品外,其余均采用风干土样,以抑制微生 物活动和化学变化,便于长期保存.风干土样的处理方法：将新鲜土样铺平放在木板 上或光滑的厚纸上,厚约23cm放置在阴凉、 通气、清洁的室内风干.严禁暴晒或受到酸、碱 气体等物质的污染,应随时翻动,捏碎大土块, 剔除根茎叶、虫体、新生物、侵入

6、体等,经过 57d后可达风干要求.2 .磨细过筛将风干后的土样平铺在木板上,用 木棒碾碎,边磨边筛,直到全部通过1mm 18目 为止.石砾和石块切勿弄碎,必须筛去,少量可 弃去,多量时,应称其质量,计算其百分含量. 过筛后土样经充分混匀后,用四分法分成两份, 一份供pH速效养分等测定,另一份继续仔细 挑弃残存的植物根等有机体,然后磨细至全部通 过0.25nm 60目筛孔,又按四分法取出 50g 左右供有机质、全氮测定之用.3 .装瓶贮存过筛后的两份土样分别混合后,分 别装入具有磨口塞的广口瓶中,内外各附标签一 张,标签上写明土壤样品编号、采集地点、土壤 名称、深度、筛孔号、采集人及日期等.在保

7、存 期间应防止日光、高温、潮湿及酸碱气体的影响 和污染,有效期一年.四、数据处理根据土样处理结果,计算土壤石砾百分率.石砾重量 石砾含量=x 100%土壤总 重量五、思考题土壤样品的采集与制备在土壤分析工作中有什 么意义？实验二土壤水分及pH的测定一、实验目的土壤酸碱度使土壤的重要化学性质,它直接影 响土壤养分的存在状态、转化和有效性,从而影 响土壤肥力状况和作物生长发育.土壤酸碱性与 很多工程的分析方法和分析结果有密切关系, 因 此,测定土壤pH具有十分重要的意义.通过实验明确测定土壤酸性的意义和原理, 初步掌握测定方法,掌握烘干法和酒精燃烧法测 定土壤水分的原理和方法.二、实验原理1 .烘

8、干法原理在105 c的温度下吸湿水蒸发,而结构水不 会破坏,土壤有机质也不被分解.因此,将土壤 样品置于105±2C下烘至恒重,根据其烘干前 后质量之差,就可以计算出土壤水分含量的百分 数.2 .酒精燃烧法原理利用酒精在土样中燃烧释放出的热量, 使土 壤水分蒸发枯燥,通过燃烧前后的质量之差,计 算出土壤含水量的百分数.酒精燃烧在火焰熄灭 前几秒钟,即火焰下降时,土温才迅速上升到 180200C.然后温度很快降至 8590C,再缓 慢冷却.由于高温阶段时间短,样品中有机质及 盐类损失很少.故此法测定土壤水分含量有一定 的参考价值.3 . pH测定原理用水浸液或盐浸液提取土壤洪水溶性或待

9、 换性氢离子,再用指示电极玻璃电极和另一 参比电极甘汞电极测定该浸出液的电位差. 由于参比电极的电位是固定,因而电位差的大小 取决于试液中的氢离子活度.在酸度剂上可直接 读出pH. 三、仪器与试剂1 .仪器 分析天平感量0.001g、烘箱、 枯燥器、铝盒、量筒、无水酒精、滴管、玻棒、 酸度计、烧杯50ml、量筒25ml、天平感 量0.1g、洗瓶、磁力搅拌器等.2 .试剂配制（1） pH4.01标准缓冲液 称取经105c烘干2 3h苯二甲酸氢钾分析纯10.21g,用蒸储水溶 解后定容至1000ml,即为pH4.01 ,浓度 0.05mol/L的苯二甲酸氢钾溶液.（2） pH6.87标准缓冲液 称

10、取经120 C烘干的磷 酸二氢钾分析纯3.39g和无水磷酸氢二钠分 析纯3.53g,用蒸储水溶解后,定容至1000ml.3pH9.18标准缓冲液 称3.80g硼砂分析纯溶于无二氧化碳的蒸储水中,定容至 1000ml, 此溶液的pH容易变化,应注意保存.4 1mol/L氯化钾溶液称取化学纯氯化钾74.6g,溶于400ml蒸储水中,用10%氢氧化钾 和盐酸调节pH至6.0左右,定容至1000mlo 四、实验步骤一烘干法操作步骤1取有盖的铝盒,洗净,放入枯燥器中冷却至室温,称重W,并注意贴好标签,以防弄 错.2用角匙取过1mm筛孔的风干土样45g精 确至0.001g,铺在铝盒中或称样皿中进行 称重W

11、23将铝盒盖翻开,放入恒温箱中,在105土 2C 的温度下烘8h左右.4盖上铝盒盖子,放入枯燥器中2030min, 使其冷却至室温,取出称重.5翻开铝盒盖子,放入恒温箱中,在105土 2C 的温度下再烘2h,冷却,称重至恒重W3.二酒精燃烧法操作步骤称取土样5g左右精确度0.01g,放入已 知质量的铝盒中.向铝盒中滴加酒精,浸没土面 为止,振摇使土样均匀分布于铝盒中. 将铝盒放 在石棉铁丝网或木板上,点燃酒精,在即将燃烧 完时用玻璃棒轻轻翻动土样,以助其燃烧.待火 焰熄灭,样品冷却后,再滴加2ml酒精,进行第 二次燃烧,再冷却,称重.一般情况下,要经过 34次燃烧后,土样才到达恒重.三pH测定

12、操作步骤1.土壤水浸提液pH测定 称取通过1mm筛孔的 风干土样5.0g于50ml烧杯中,用量筒参加无二 氧化碳蒸僭水25ml,在磁力搅拌器或玻璃棒 剧烈搅拌12min,使土体充分分散.放置0.5h, 待测.仪器校正：把电极插入与土壤浸提液 pH接近的 缓冲液中,使标准溶液的pH值与仪器标度上的 pH值一致.然后移出电极,用水冲洗、滤纸吸 干后插入另一标准缓冲溶液中,检查仪器的读 数.最后移出电极,用水冲洗、滤纸吸干后待用. 测定：把电极小心插入待测液中,并轻轻摇动, 使溶液与电极密切接触,待读数稳定后,记录待 测液的pH值.每个样品测完后,立即用水冲洗电极,并用滤纸将水吸干再测定下一个样品.

13、 每 测定56个样品后用pH标准缓冲溶液重新校 正仪器.2.土壤的氯化钾盐渍提掖 pH的测定对于酸性 土,当水浸提液的pH低于7时,用浸提液测定 才有意义.测定方法除1mol/L氯化钾溶液代替 无二氧化碳蒸储水外,其余操作步骤与水浸提液 相同.五,数据处理以烘干土为基数计算土壤水分得百分含量(W% )土壤水分含量=风干土重烘干土重烘干土重100% =W3Wl 100%W2-W1水分系数x二烘干土重=W3-W1风干土重W2 - W1风干土重换算成烘干土重为:烘干土重=风干土重风干土重1十土壤含水量烘干土重%)六.思考题土样烘干时,如果温度低于105c或高于110C, 实验结果会怎样？为什么?实验

14、三 土壤比重、容重及孔隙度的测定一、实验目的通过实验,要求学生掌握土壤容重的测定和计 算方法；了解容量和孔隙度之间的关系；利用土 壤容重数据进行必要的计算和换算.二、实验原理土壤容重的测定常用环刀法.环刀是一种特 制的圆形钢筒,筒的一端锋利,另一端套有环盖, 便于压筒入土,筒的容积约100cm2测定时将环 刀垂直压入土壤,切割自然状态的土体,并使其 所切的土体尽量与环刀的体积相等, 然后将土壤 烘干称土重量,计算单位体积的烘干土重量,以 求土壤的容量.三、实验仪器天平、环刀、恒温枯燥器、削土刀、小铁铲、铝 盒、酒精、草纸、剪刀、滤纸等.四、实验步骤1 .检查环刀和环刀托是否配套,并记下环刀的编

15、 号,称重准确至0.1g,同时,将事先洗净、 烘干的铝盒称重、贴上标签；带上环刀、铝盒、 削土刀、小铁铲到田间取样.2 .在田间选择有代表性的地点,将环刀托套安在 环刀无刃口的一端,把环刀垂直压入土中,至环 刀全部充满土为止注意保持土样的自然状态.3 .用铁铲将环刀周围的土壤挖去,在环刀下方切 断,取出环刀,使环刀两端均留有多余的土壤.4 .擦去环刀周围的土,并用小刀细心的沿环刀边 缘削去两端多余的土壤,使土壤与环刀容积相同,盖上环刀盖,立即称重5 .在田间进行环刀取样的同时,再同曾采样处取 20g左右的土样放入重量的铝盒中,用酒精 燃烧法测定土壤含水量或直接从称重后的环刀 内取出20g 土,

16、测定土壤水分含量五、数据处理1.土壤容重(M-G)100V(100 W )土壤容重d,g/cm 3=式中：M 环刀及湿土重g；G环刀重g;V 环刀容积cm3W 土壤含水量;此法测定应不少于三次重复,允许绝对误差v 0.03g/ cm3,取算数平均值2.土壤孔隙的计算土壤总孔隙度R = 1-土壤容量土壤密度)X 100%式中：土壤密度采用密度值 2.65g/ cnf;土壤毛管孔隙度P2%=土壤田间持水量水 量 x土壤容重.土壤非毛管孔隙度P3 %= Pl- P2六、思考题1、土壤中大、小孔隙比例对土壤的水分、空气状况有什么影响?2、为什么不同质地的土壤,其容重和总孔 度不同.实验四土壤有机质的测

17、定 一、实验目的土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指 标,它直接影响着土壤的保肥性、保埔性、缓冲 性、耕性、通气状况等因素.对培肥、改土有一 定的指导意义.通过实验了解土壤有机质测定原理,初步掌 握测定有机质含量的方法既考前须知. 能比拟准 确地测出土壤有机质含量.二、实验原理在加热条件下,用稍过量得标准重铝酸钾一 硫酸溶液,氧化土壤有机碳,剩余的重铭酸钾用 标准FeSO4滴定,由所消耗的硫酸亚铁量计算出 有机碳量,从而推算出有机质的含量,其反响式 如下：2K2C3O7+3C+8H 2SO4一K2SO4+2Cr2SO43+3CO2+8H2OK2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4-K2SO4

18、+ Cr2SO43+3Fe2SO43+8H2O用Fe2+滴定剩余的K2Cr2O7时,以邻啡罗咻 C2H8N2为指示剂,在滴定过程中指示剂的 变色过程如下：开始时溶液以重铭酸钾的橙色为 主,此时指示剂在氧化条件下,呈淡蓝色,被重铭酸钾的橙色掩盖,滴定时溶液逐渐呈绿色 (Cr3+),至接近终点时变为灰绿色.当Fe2+溶液过量半滴时,溶液那么变成棕红色,表示颜色已 到终点.三、实验仪器与试剂1 .仪器用具硬质试管、油浴锅、铁丝笼、电炉、温度计、分 析天平、酸式滴定管、移液管、漏斗,三角瓶、 量筒、草纸、洗瓶、试管夹.2 .试剂配制(1) .0.1333mol/L 重铭酸钾标准溶液 称取经 过130c

19、烘烧34h的分析纯重铭酸钾39.216g, 溶解于400ml蒸储水中,加热溶解,冷却后架蒸 储水定容到1 L ,摇匀备用.(2) .0.2mol/L硫酸亚铁或硫酸亚铁镂溶液称 取化学纯硫酸亚铁55.60g或硫酸亚铁镂78.43g, 溶于蒸储水中,力口 6mol/L H2SO4l.5ml,用蒸储 水定容到1 L备用.(3) .硫酸亚铁溶液的标定 准确吸取 3份 0.1333mol/L K2Cr2O7 标准溶液各 5.0ml 于 250ml三角瓶中,各力口 5ml6mol/L H2SO4 和 15ml 蒸储水,参加邻啡罗啾指示剂35滴,摇匀,然后用0.2mol/LFeSO4溶液滴定至棕红色为止,其

20、 浓度计算为：八一6 0.1333 5.0c V式中：C表示硫酸亚铁溶液摩尔浓度(mol/L);V滴定用去硫酸亚铁的体积(mol);66mol FeSO4 与 1mol K2CUO7 完全 反响的摩尔系数比值.(4) .邻啡罗咻指示剂 称取化学纯硫酸亚铁 0.659g和分析纯邻啡罗咻1.485g溶于100ml蒸 储水中, 贮于棕色瓶中O(5) .石蜡(固体)或磷酸或植物油2.5kg.(6) .6mol/L硫酸溶液在两体积水中参加一 体积浓硫酸.(7) .浓HSO化学纯,密度1.84.四、实验步骤1 .准确称取过60目筛的风干土样 0.10000.5000g (程量多少依有机含量而定),放 入清洁枯燥硬质试管中,用移液管准确参加0.1333mol/L重铭酸钾溶液5.00ml,再用量筒加 入浓硫酸5ml,小心摇匀2 .将试管插入铁丝笼内,放入预先加热至 185190c间的油浴锅中,此时温度限制在 170180c之间,自试管内大量出现气泡时开始 计时,保持溶液沸腾5 min,取出铁丝笼,待试 管稍冷却后,用草纸擦拭干净试管外部油液,冷 却.3 .经冷却后,将试管内容物洗入 250ml的三角 瓶中,使溶液的总体积达6080 ml,参加邻啡罗 啾指示剂35滴摇匀.4 .用标准的硫酸亚铁溶液滴定,溶液颜色由橙 色(或黄绿色)经绿色、灰绿色变到棕红色即为 终点