（農業資源與環境專業）
華中農業大學
目錄實驗一土壤質地的測定 3
比重計速測法 4
土壤質地測定（吸管法） 8
土壤質地手測法（適用於野外） 9
實驗二土壤容重和孔性的測定和計算 11
實驗三土壤團聚體組成的測定 14
實驗四土壤結構形狀的觀察及微團聚體分析 17
實驗五土壤流限和塑限的測定 20
實驗六岩石及成土母質型別的野外認識 24
實驗七土壤剖面及棕紅壤觀測實習 26
實驗八土壤水吸力的測定 31
土壤質地是土壤的重要特性，是影響土壤肥力高低、耕性好壞、生產效能優劣的基本因素之一。測定質地的方法有簡易手測鑑定法、比重計法和吸管法。本實驗介紹比重計法，要求掌握比重計法測定土壤質地的原理，技能和根據所測資料計算並確定土壤質地類別的方法。
一、司篤克斯定律在土壤顆粒分析中的應用
土壤顆粒分析的吸管法和比重計法是以司篤克斯定律為基礎的，根據司篤克斯(stokes,1845)定律，球體在介質中沉降的速度與球體半徑的平方成正比，與介質的粘滯係數成反比，關係式為：
v：半徑為r的顆粒在介質中沉降的速度(厘公尺/秒)；
g：物體自由落體時的重力加速度，為981厘公尺／秒2；
r：沉降顆粒的半徑(厘公尺)；
dl:沉降顆粒的比重(克/厘公尺3)；
d2:介質的比重(克／厘公尺3)；
η:介質的粘滯係數(克／厘公尺.秒)。
這是由於小球在廣大粘滯液體中作勻速的緩慢運動時，小球所受阻力(摩擦力)：
(為圓周率)，而球體在介質中作自由落體沉降運動時的重力(f)是由本身重量(p)與介質浮力即阿基公尺德力(fa)之差：
fˊ=p－fa =
當球體在介質中作勻速運動時，球體的重力(fˊ)等於它所受到的介質粘滯阻力(f)，即=
又球體作勻速沉降時s=vt(s－距離，厘公尺；v-速度，厘公尺/秒；t一時間.秒)。
由上式，可求出不同溫度下,不同直徑的土壤顆粒在水中沉降一定距離所需的時間。
二、方法原理：
將經化學物理處理而充分分散成單粒狀的土粒在懸液中自由沉降，經過不同時間,用甲種比重計《即鮑氏比重計)測定懸液的比重變化，比重計上的讀數直接指示出懸浮在比重計所處深度的懸液中土粒含量（從比重計刻度上直接讀出每公升懸液中所含土粒的重量）。而這部分土粒的半徑(或直徑)可以根據司篤克斯定律計算，從已知的讀數時間(即沉降時間t)與比重計浮在懸液中所處的有效沉降深度(l)值(土粒實際沉降距離)計算出來，然後繪製顆粒分配曲線，確定土壤質地，而比重計速測法，可按不同溫度下土粒沉降時間直接測出所需粒徑的土粒含量，方法簡便快速，對於一般地了解質地來說，結果還是可靠的。
一、試劑與儀器
試劑：l.0.5n氧氧化鈉(化學純)溶液，0.5n草酸鈉(化學純)溶液，0.5n六偏磷酸鈉(化學純)
溶液，這三種溶液因土壤ph值不同而選一種。
2．異戊醇(化學純)
3．2%碳酸鈉(化學純)溶液。
4. 軟水，其製備是將200毫公升碳酸鈉鈉加入1500毫公升自來水中，待靜置一夜，沉清後，上部清液即為軟水，2%碳酸鈉的用量隨自來水硬化度的加大而增加。
儀器：l.甲種比重計(即鮑氏比重計)；刻度範圍0-60,最小刻度單位1.o克／公升，使用前應進行校正。
2．洗篩·孔徑為0．1公釐，篩子直徑為5厘公尺的小銅篩。
3．土壤篩：孔徑為3.1,o.5,o.25公釐。
4．攪拌棒，帶橡皮頭的玻棒。
5.沉降筒(1000毫公升）量筒(100毫公升），三角瓶(500毫公升），漏斗(直徑7厘公尺,4厘公尺），洗瓶，普通燒杯，滴管等。
6.電熱板，計時鐘，溫度計(±0．1c)，烘箱(5-200℃），天平(感量0.0001克和0.ol克兩種)，鋁盒等。
二、操作步驟：
1．稱樣：稱取通過1公釐篩孔的風乾土樣50克(精確到0．01克)，置於500毫公升三角瓶中，加蒸餾水或軟水濕潤樣品，另稱10克(精確到0．0001)土樣置於鋁盒內，在烘箱(l05℃)中烘至恒重(約6小時)，冷卻稱重，計算吸濕水含量和烘乾土重。
2. 樣品分散：石灰性土壤(50克樣品)加o.
5n六偏磷酸鈉60毫公升，中性土壤(50克樣品)加0.5n草酸鈉20毫公升，酸性土壤(50克樣品)加0.5n氫氧化鈉40毫公升，然後,常用煮沸法對樣品進行物理分散處理，即在已加分散劑的盛有樣品德500毫公升三角瓶中，再加入蒸餾水或軟水，使三角瓶內土液體積約達250毫公升，蓋上鬥，搖動三角瓶，然後後放在電熱板上加熱煮沸，在煮沸前應經常搖動三角瓶，以防土粒沉積瓶底結成硬塊或燒焦，煮沸後保持沸騰1小時。
3． 製備懸液：將篩孔直徑為0.1公釐的小銅篩放在渭斗上，一起擱在l000毫公升沉降筒上，將冷卻的三角瓶中懸液通過0.
1公釐篩子，用帶橡皮頭玻棒輕輕洗擦篩上顆粒，並用蒸餾水或軟水沖洗至＜0.1公釐的土粒全部進入沉降筒，篩下流出清液為止，但洗入沉降筒的懸液量不能超過l000毫公升。
將留在小銅篩上的＞0.1毫公升礫砂粒移入鉛盒內，傾去上部清液，烘乾稱重並計算百分數，用1,0.5,0.
25公釐孔徑篩分，3-1,1-0.5,0.5-0.
25,0.25-0.1公釐礫石或砂粒分別稱重並計算百分數。
將盛有土液的沉降筒用蒸餾水或軟水定容至1000毫公升，放置於溫度變化小的室內平放桌面上，排列整齊，編號填入記錄表，並準備比重計，秒錶(或鬧鐘），溫度計(±0.1℃)等。
4．測定懸液比重：將盛有懸液的沉降筒置於晝夜溫度變化較小的平穩試驗桌面上，測定懸液溫度，用攪拌棒攪拌懸液1分鐘(上下各約30次），記錄開始時間，按表1-l中所列溫度時間和粒徑的關係，根據所測液溫和待測的粒級最大直徑值，選定測比重計度數的時間，提前將比重計輕輕放入懸液中，到了選定時間即測記比重計讀數，將讀數進行必要的校正後即代表直徑小於所選定的公釐數的顆粒累積含量，按照上述步驟，就可分別測出＜0.05、＜0.
01、＜0.001mm等各級土粒的比重計讀數。
5．結果計算
①將風乾土樣重換算成烘乾樣品重：
②對比重計讀數進行必要的校正
校正值=分散劑校正值＋溫度校正值
其中:a、分散劑校正值=加入分散劑的毫公升數×分散劑的當量濃度×分散劑毫克當量重量(毫克)×l0-3 (g/l)
b．溫度校正值查表1-2。
校正後讀數＝原讀數－校正值
③小於某粒徑土粒含量%＝
④大於0.1mm粒徑土粒含量%＝
⑤將相鄰兩粒徑的土粒含量百分數相減，即為該兩粒徑範圍的粒級百分含量。
表1-1 小於某粒徑顆粒沉降時間表（比重計速測用）
表1-2 甲種比重計溫度校正表
1. 稱樣：稱樣20.00g（兩份）測定吸濕水和製備懸液。
2. 懸液的製備：將樣品放入高腳燒杯中，分次加入10ml0.
5n的氫氧化鈉，用皮頭玻棒碾磨攪拌10分鐘，加去軟水至250ml，蓋上小漏斗，於電熱板上煮沸，煮沸後保持1小時（間斷攪拌），使樣品充分分散，使樣品冷卻，通過0.25mm孔徑篩洗入沉降筒中
3. 樣品懸液吸取：
定容1000ml。
測量溫度：查表1-3深度10cm或5cm所需要的時間。
記錄開始時間和各級吸取時間（0.05mm, 0.002mm兩級）。
攪拌均勻，靜止到規定的時間。
在吸取前，將吸管放於規定深度處，按所需時間提前10s開始吸，吸取25ml時間控制在20秒。將吸取的懸液全部移入已知重量的燒杯中，並洗乾淨。
將盛有懸液的小燒杯放在電熱板上蒸乾，然後放入烘箱，在105-110℃下烘6小時至恒重，取出置於真空乾燥器內，冷卻20分鐘後稱重。
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