土壤是固液體的三相體系。固體部分除2~10%的有機質外,其從簡90~98%全為土壤礦物質。礦物質顆粒大小懸殊,大到石塊,小到粘粒。根據(jù)它們的理化性質,將這些顆粒人為地劃分為各個粒級,土壤顆粒分析(土壤機械分析或土壤機械組成)的測定,乃是測定各粒級的百分含量,即土壤的機械組成,目的在于鑒定土壤質地.土壤質地強烈地影響著土壤的水、肥、氣、熱狀況,如保水保肥,供水供肥,通氣透水等等。在選擇造林樹種、苗木培育等方面,它是主要的參考因素。
土壤顆粒分析方法很多,目前常用的有吸管法和比重計法兩種。后者又可分為常用比重計法和簡易比重計法。吸管法操作手續(xù)較繁,但較精確,適用于精度要求高的工作,常用比重計法操作較吸管法簡隨,但仍費力費時,精度較差,適用于一般分析之用。簡易比重計法操作簡單,速度也較快,但精度遠不及前兩者。但為了鑒定土壤質地,其可靠性一般還是很大的,適用于生產(chǎn)上大批樣品的質地鑒定工作,本實驗采用簡易比重計法。
一、方法原理
土壤顆粒分析對粒徑較粗的土粒(>0.25mm),一般采用有一定篩過篩,逐級篩分出來,對粒徑較細的土粒,這樣做有困難,而且也不易精確。需要先把土粒充分分散,然后讓土粒在一定容積的懸粹中自由深降,顆粒愈大沉降俞快。根據(jù)司篤克欺斯(Stokes,1845)定律,計算出某一粒徑的土粒沉降至一深度所需要的時間。在不同時間下,用鮑氏比重計(也稱甲種比重計)測定懸液的比重。比重計的讀數(shù)直接指示出懸浮在比重計所處深度的懸液中某一粒級的土粒含量,也就是說,可從比重計上直接讀出每升懸液中所含某一粒級土粒的重量。簡易比重計法讀數(shù)4次,直接測出<0.05,<0.01,<0.005,<0.001mm的土粒含量。根據(jù)比重計讀數(shù),計算出各粒級百分含量,進行質地命名。
二、試劑與儀器
1、試劑(1)0.5mol·L-1氫氧化鈉液:稱取20g氫氧化鈉(化學純),加蒸餾水溶解后,定容至1000mL,搖勻。
2、0.5mol·L-1草酸鈉溶液:稱取33.5g草酸鋼(化學純),加蒸餾水溶解后,定容至1000mL,搖勻。
3、0.5mol·L-1偏磷酸鈉溶液:稱取51g的六偏磷酸鈉(NaPO3)6(化學純),加蒸餾水溶解后,定容至1000mL,搖勻。
(4)異戍醇(化學純)
2、儀器
鮑代比重計,天平(1/10);土篩(0.25mm)量筒1000mL;洗瓶;蒸發(fā)皿;砂?。ɑ螂姛犭姲澹?/span>)。
三、操作步驟
1、稱樣稱取通過1毫米篩孔的風干土樣50g(精確到0.1g),置于150mL燒杯中。
2、樣品分散,根據(jù)土壤pH,分別選用下列分散劑;
石性土壤(50g土樣):加0.5mol·L-1六偏磷酸鈉60mL;
中性土壤(50g土樣):加0.5mol·L-1草酸鈉20mL;
酸性土壤(50g土樣):加0.5mol·L-1氫氧化鈉40mL;
加入分散劑后,還必須進行土樣物理處理,以保證土粒充分分散,常用的處理法有煮沸法、研磨法、振蕩法。本實驗采用研磨法。
研磨法設備簡單,需時短,適用于野外,但不能同時處理多個樣品。方法是在稱好的樣品中(150mL燒杯中),加一部分分散劑使之呈糊狀(余量在研磨完畢后再加),靜止半小時,使分散劑充分作用,然后用帶橡皮頭的玻璃棒研磨。研磨時間,粘質土壤不少于20分鐘,壤質及砂質土壤不少于15min。
3、篩分砂粒(1~0.25mm顆粒)及制備懸液:將孔徑為0.25mm的小銅篩放在1000mL量筒上。將燒杯中的懸液全部沖洗,使<0.25mm的土粒全部進入量筒,直至篩下流出的水呈清液為止,但總水量不能超過1000mL。
將留在小銅篩上的>0.25mm砂粒洗入蒸發(fā)皿,傾去上部清液,在電熱板上烘干。
4、測定懸液比重將盛有懸液的量筒定容至1000mL,放置在晝夜溫差彎化小的室內平穩(wěn)桌面上,并準備比重計,溫度計、攪拌棒等。測定懸液溫度。前三次讀數(shù)的間隔短,每次讀數(shù)測一次液溫即可;第四次讀數(shù)時,測三次,即攪拌后、中間、測定前,取其平均值代表土粒沉降過程中的懸液溫度。
用攪拌棒攪拌懸液1min(上下各約30次)。攪拌時,應先把沉入量筒底部的土粒全部攪起,再以每分鐘上下30次的均勻速度攪拌,攪拌棒向下時應觸及量筒底部,回上時金屬片不能露出水面,應在液面下約3~5cm處。記錄沉降開始時間(攪拌結束為準),按表1中所列的溫度、時間和粒徑的關系,根據(jù)所測液溫和待測的粒級將比重計輕輕插入懸液中,勿使其左右搖擺,浮泡不能與筒壁接觸,應置于筒中心。到了測定時間即測記比重計讀數(shù)(以懸液灣液面上緣為準)。如液多泡沫,可加數(shù)滴異戍醇以去除之,讀數(shù)經(jīng)必要的校正計算后,即代表直徑小于所選定的毫米數(shù)的土粒累積含量。按照上述步驟,即可分別測出<0.05,<0.01,<0.005,<0.001毫米等各級土粒的比重計讀靈敏(累積含量)。
每次讀數(shù)后,均需將比重計取出,放入盛有水的量筒中以備用。一次測定讀數(shù),應重新測定懸液溫度,重新攪拌和記時,特別是第二次讀數(shù)時,沉降時間很短,讀數(shù)時間應嚴格掌握。在同時進行的一批樣品測定時,可從<0.01mm開始攪拌一次后連續(xù)測定,但放入和取出比重計須小心謹慎,應手持比重計上部,輕輕放入懸液。至懸液彎液面上緣略低于前一次讀數(shù)時,慢慢放松手指,使比重計自由穩(wěn)定地浮于懸液中。
四、結果計算
1、風干土重換算成烘干土重
2、各級砂粒含量的計算細砂粒(0.25~0.05)%
細砂粒(0.25~00.5)%=100%—(粗、中砂%+粗粉粒%+中粉粒%+細粉粒%+粗粒%)
或100%—(>0.25mm砂粒%+<0.05mm土粒%)
3、各級粉粒的含量計算
校正后比重計讀數(shù)=比重計讀數(shù)+溫度校正值—分散劑校正值如下:
酸性土:0.5mol·L-1氫氧化鈉40mL,分散劑校正值為0.80
中性土:0.5mol·L-1六偏磷酸鈉60mL,分散劑校正值為0.67
石灰性土:0.5mol·L-1六偏磷酸鈉60mLl,分散劑校正值為3.06
溫度較正值見表1。
也可用一步校正,即把比重計放入沒有土壤樣品的介質中,測出比重計的讀數(shù),如果是正值,計算時減去,反之,則加上。
粗粉粒(0.05~0.01mm)%=<0.05mm土粒%—<0.01mm土粒%
中粉粒(0.01~0.005mm)=<0.01mm土粒%—<0.005mm土粒%
細粉粒(0.05~0.01mm)%=<0.05mm土粒%—<0.001mm土粒重
4、粘粒含量計算
5、計算物理性砂?;蛭锢硇哉沉:?/span>
物理性粘粒<0.01mm土粒的含量,根據(jù)第二次讀數(shù)結果即可算出。
根據(jù)土壤顆粒結果,確定土壤質地。土壤質地分類制很多,目前我國常用的是卡慶斯基制。根據(jù)石礫含量,在質地名稱前冠以“多石質”、“少石質、”等字樣
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