土壤矿物质颗粒分析

1、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

2、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、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：悬液密度=悬液密度=水重+ 土重水体积+ 土体积w(V - d)di * Wwdvd 一 1 d 一 w1 d 1d =2svd ds1d、 +(1 - i)d ds1vd2式中：d为悬液密度；为水的密度（67F时为0.9938）； d2为土粒的密度（假定为2.65）；s 1 2w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

4、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20C为准的，但测定时悬液温度不一定是20r。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（C）校正值温度（C）校正值温度（C）校正值6.08.5-2.218.5-0.426.5+2.29.09.5-2.119.0-0.327.0+2.510.010.5-2.019.5-0.127.5+2.611.0-1.920.0028.0+2.911.512.0-1.820.5+0

5、.1528.5+3.112.5-1.721.0+0.329.0+3.313.0-1.621.5+0.4529.5+3.513.5-1.522.0+0.630.0+3.714.014.5-1.422.5+0.830.5+3.815.0-1.223.0+0.931.0+4.015.5-1.123.5+1.131.5+4.216.0-1.024.0+1.332.0+4.616.5-0.924.5+1.532.5+4.917.0-0.825.0+1.733.0+5.217.5-0.725.5+1.933.5+5.518.0-0.526.0+2.134.0+5.8（二）操作步骤用小铝匙取应测土样少许，放

6、在表面皿上，滴加10%HCl数滴，以测试土壤中有无 碳酸钙盐类。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 1530毫升。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。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

7、 最后水量超过1000毫升。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105110C烘箱中烘干，称至恒重。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。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

8、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 10.25mm 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）10.25mm土粒重（克）（2） - （1）1 -0.25mm土粒=无水土样重x 100%III 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IIIIIIIIIIII读数 温度C 读度Ay 总合Ay为温度校正值各级土粒百分数粒径mm10.250.250.050.050.010.010.0050.0050.001 0.001III平均计算方法同100-

9、（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 1.19HC1 230ml 稀释至 1000ml。lN（NaPO3）6将NaH2PO4结晶放在蒸发皿中，在马福炉中加热至650C，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

10、其酸度至pH89。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

11、.25mm） 般采用筛分 法，逐级分离出来。对粒径较细的土粒（v 0.1m m）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

12、-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-i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

13、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、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（0.1C）,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

15、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1012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

16、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-i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-i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

17、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

18、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12 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-i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

19、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（10.25 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-i六偏磷酸钠10毫米；中性土壤，每10克样品加0.25molL-i草酸钠 10毫升；酸性土壤，每10克样品加0.5molL-i氢氧化钠10毫升。煮沸分散后通过0.25毫米孔径筛

20、，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 0.0051 毫米粒径粒含量百分数的计算： 1毫米石砾烘干重（克） 1毫米颗粒含量 1毫米石砾烘干重（克） 1毫米颗粒含量 =卜1毫米风干土样总重（克）x 100L 1毫米石砾烘干重（克） 丿X1003I吸湿水 +100吸

21、湿水含量百分数的计算：吸湿水 =风干样品重克匚烘干样品重（克）x 100烘干样品重（克）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） 盐酸洗失量=烘酸样品重（克）X10010.25 毫米粒径颗粒含量百分数的计算：1 0.25毫米颗粒 = 1 沪毫米颗粒烘干重（克）烘干样品重（克）x 100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：456

22、1）吸湿水含量5.26%2）103毫米粗砾含量（样品中无粗砾）3）31 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0.2375盐酸洗失量 = x 100% = 2.50%9.50006) 10.25 毫米颗粒重0.0475 克0.0475“25 毫米颗粒 =亦 X100% =。.50%（7） 25毫升 0.。5毫米册X詈X100% =恥53%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 0.05毫米 0.2175 x 1000 x 100% = 90.53%25 TOC o 1-5 h z 0.150110000.01毫米x x 100% = 63.20%250.115210000.005毫米x x 100% = 48.51%250.0691 10000.001毫米x x 100% = 2