土壤学实验教学大纲

（SOIL SCIENCE）

（总学时12）

实验一：土壤质地与含水量测定（验证性，3学时）

1、实验目的：

（1）土壤质地测定实验目的

机械组成是指土壤中各粒级土粒的组成比例，根据机械组成不同可将土壤分为砂质土、壤质土和粘质土等质地类型，质地确定是通过测定各粒级的相对含量而实现的，本实验目的是学习采用吸管法测定土壤质地的原理及方法。

（2）土壤含水量测定实验目的

土壤含水量测定包括采样测定和田间定位测定，本实验目的是掌握采用烘干法测定土壤样品含水量的原理和方法。

2、实验方法和原理：

（1）土壤质地测定方法及原理

采用吸管法测定土壤质地，其基本原理是吸管法是在利用分散剂充分分散土粒、并采用一定孔径的筛子逐级筛分粒径较粗土粒（>0.25mm）的基础上，将粒径较细的土粒（<0.1mm）置于一定容积的水溶液中自由沉降，利用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深度所需要的时间，在该时间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，将吸出的悬液烘干称重，计算其百分数。根据需要测定的各粒径依上述步骤进行沉降、计时、吸液、烘干、称重和计算等操作，就可将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的百分数，进而确定土壤的机械组成和质地类型。

（2）土壤含水量测定方法及原理

采用烘干法测定土壤含水量，其基本原理是土壤吸湿水只有在气化后才能逸出，目前常用的烘干法测定土壤水分含量就是利用该原理将风干土放在105-110℃的烘箱中烘干而使吸湿水全部气化逸出，由烘干土壤失去的水分量来计算土壤含水量。测定土壤吸湿水时必须注意控制烘干箱的温度不超过110℃，因为温度过高，土壤样品在烘干过程中失去的不仅是吸湿水，还包括部分物质的结晶水（如CaSO4·2H2O和被土粒吸附的气体（CO2，NH3等）及有机质的分解产物等而影响测定结果的准确性，同时必须使土壤样品烘干至恒重。

3、实验仪器：

（1）土壤含水量测定仪器设备

铝盒、烘箱、干燥器、电子天平（感量0.01克）等。

（2）土壤质地测定仪器设备

吸管、温度计、砂浴锅、瓷漏斗、0.1mm小铜筛、1000ml沉降筒、搅拌棒、土壤筛、研土棍、量筒、小漏斗、蒸发皿、电子天平（感量0.0001克）等。

4、实验操作方法：

（1）土壤含水量测定操作方法

样品→铝盒→烘箱→105-110℃下烘干至恒重→干燥器中冷却→称重→计算土壤含水量

（2）土壤质地测定操作方法

称样→>1毫米的石砾处理→有机质去除→碳酸盐去除→除氯→计算盐酸洗失量→制备悬液样品→沉降→悬液吸取→蒸干→105—110oC下烘干至恒重→干燥器冷却→称重→计算各粒级含量→确定质地类型

5、实验中需特别注意、强调的问题：

（1）土壤含水量测定注意的问题：①铝盒及样品应烘干至恒重，②干燥器中硅胶颜色应为蓝色，③样品冷却时间应相对一致，称重速度应尽量快，以免样品吸湿。

（2）土壤机械组成测定注意的问题：①样品去除有机质及分散应充分，②悬液搅拌用力及速度应均匀，避免将气泡带入悬液，③沉降开始后应保持静置，避免直接光照射，最好能保持沉降环境温度相对稳定。

实验二：土壤腐殖质分离及主要性状差异比较分析（设计性，3学时）

1、实验目的：

本实验的目的要求学生根据土壤腐殖质的分离原理，通过查阅相关资料，设计出土壤腐殖质分离及其颜色、透明度和凝聚性等主要性状差异比较的实验方法，通过实验，比较不同土壤在腐殖质含量、组成等方面的差异以及土壤腐殖质不同组分的基本性状（如颜色、透明度和凝聚性等）及其差异，并分析产生上述差异的主要原因。

2、实验方法和原理：

根据土壤腐殖质组成中胡敏酸和富里酸均溶于稀碱液的性质，可以把土壤腐殖质从土壤固相中分离出来，再根据它们在稀酸溶液中的溶解性不同，又可将胡敏酸分开，由于胡敏酸和富里酸的盐类（如Na、K、Ca、Al等盐类）在水中的溶解度不同，可观察其凝聚性的差异。根据上述原理和实验目的，由学生设计出具体实验方法。

3、实验仪器：

试管、试管架、三角瓶、烧杯、刻度吸管、量筒（10ml）、电子天平、滴管、漏斗等

4、实验操作方法：

（1）腐殖质分离→不同土壤相同腐殖物质溶液的颜色和透明度差异比较→分析产生差异的原因

（2）胡敏酸和富里酸的颜色和透明度差异比较→分析产生差异的原因

（3）不同浓度、不同阳离子（Na+、Ca++、Al+++）对胡敏酸和富里酸凝聚性强弱差异比较→对比胡敏酸和富里酸凝聚性的异同点→分析原因

5、实验中需特别注意、强调的问题：

根据土壤腐殖质的性质，通过查阅相关资料，设计出科学的土壤腐殖质分离及性质差异比较方法。 

实验三：土壤孔隙度、pH及毛管持水量测定（验证性，3学时）

1、实验目的：

本实验的目的是学习掌握土壤pH值、土壤孔隙性状和持水性能的测定方法，比较不同土壤在孔隙性状和持水性能上的差异及其两者之间的关系。

2、实验方法和原理：

（1）土壤pH值测定方法及原理

采用酸度计法测定土壤pH值，其基本原理是当一个指示电极与一个参比电极同时浸入同一溶液中，两电极间即产生一种电动势，这种电动势的大小直接与溶液的pH值有关。在测定过程中，参比电极电位保持不变，而指示电极的电位则随溶液pH值的改变而改变。这种指示电极电位的改变，可通过一定换算装置而直接表示为pH值，常用的参比电极为甘汞电极，指示电极为玻璃电极。

（2）土壤孔隙度和毛管持水量测定方法及原理

采用容重圈法测定土壤孔隙度和毛管持水量，其基本原理是通过测定土壤的容重和比重，然后计算获得土壤孔隙的数量。容重是在田间自然状态下，单位容积土壤的干重，单位为克/厘米3，测定时用已知容积的容重圈采土，经烘干后求出干土重，由容重圈容积和干土重即可求出单位容积的干土重。比重即为单位体积固相土粒的重量，测定时将已知固相重量的土壤放入液体中，完全除去空气部分后，求出由土壤固相代换出的液体体积，以土壤固相重量除以体积，即可计算出比重。土壤毛管持水量测定时让一已知容积的原状土壤一端与湿毛巾接触，水分就通过毛巾从毛管不断进入土壤，待毛管孔隙完全充水后，再测定土壤含水量，即为毛管持水量。

3、实验仪器：

（1）PHS25数显酸度计、小烧杯、滴管；（2）容重圈、工兵铲、烘箱、电子天平、比重瓶、烧杯、砂浴锅、瓷盘等

4、实验操作方法：

（1）土壤pH值测定操作方法

称样→小烧杯→加无CO2蒸馏水→间歇搅拌→pH计测定pH值 

（2）毛管持水量测定操作方法

装有原状土样的容重圈下端包上纱布→将木板放入盛水的白瓷盘中（水不淹没木板），在木板上铺上毛巾，毛巾四周伸入水中→将容重圈下端放在铺好毛巾的木板上吸水→取出容重圈→放置排除多余的重力水→测定土壤含水量（即为毛管持水量）

（3）土壤孔隙度测定操作方法

①容重圈称重→容重圈野外采集原状土样→测定土壤含水量→计算容重

②称样→比重瓶→加入蒸馏水→沙浴上加热煮沸→冷却→加满冷却的无气蒸馏水→塞好瓶塞、擦干称重→测定水温→计算比重

③比重和容重值→计算孔隙度

5、实验中需特别注意、强调的问题

（1）pH值测定应注意控制土/液比，小心使用电极，尤其是玻璃电极。（2）土壤孔隙及持水性能测定应取原状土壤样品。

实验四：土壤吸收性能差异比较分析（综合性，3学时）

1、实验目的：

土壤胶体对离子具有吸附作用，这种吸附作用在不同土壤胶体及不同离子之间有不同的表现。本实验目的在于观察我国南北方不同土壤类型对不同离子及分子的吸附情况，利用实验一和三的结果以及老师提供的供试土壤相关主要化学性质数据资料，联系课堂学习的理论知识，综合比较分析我国南北方不同土壤类型吸收性能的差异及其原因。

2、实验方法和原理：

采用吸附比色法比较土壤吸收性能的差异，其基本原理是土壤对离子或分子的吸附会因土壤本身性质的差异及离子性质的差异而有很大不同，土壤性质主要是指土壤的电荷性质，离子性质除了离子的电荷特征之外，还包括离子的化学性质，本实验所用的土壤是电荷性质有明显不同的我国南方和北方土壤，所用的离子也是几种典型的离子（NH4+，PO4三，NO3-等）。土壤对分子的吸附则与电荷之外的表面性质有关。

3、实验仪器：

三角瓶、试管、漏斗、吸管、多孔瓷比色板等。

4、实验操作方法：

（1）不同土壤对阳离子（铵离子）吸附能力比较

称样→三角瓶→加入10ppm（NH4）2SO4→摇动→过滤→吸取滤液→试管→加钠氏试剂→加50%酒石酸钾钠溶液→观察比较产生的黄色溶液颜色深浅或黄色沉淀多寡（与标准液进行比较）→确定不同土壤吸附能力大小→分析原因

（2）不同土壤对阴离子（H2PO4-和NO3-）吸附能力的比较

①称样→三角瓶→加入5ppmKH2PO4溶液→摇动→过滤→吸取KH2PO4溶液浸提的滤液→试管→加入钼酸铵试剂→加入SnCl2溶液→摇动→观察其产生的蓝色（磷钼蓝）深浅（与标准液进行比较）→确定不同土壤对磷酸离子吸附作用的强弱→分析原因

②称样→三角瓶→加入20ppmKNO3溶液→摇动→过滤→取KNO3土壤浸提液→白瓷板→加入二苯胺→静置→搅拌→比较其蓝色深浅（与标准液进行比较）→确定不同土壤对离子吸附作用的强弱→分析原因

（3）不同土壤对色素分子的吸附比较

称样→试管→加入0.02%孔雀绿溶液→振荡静置→观察上部清液的颜色深浅→比较不同土壤对色素的吸收能力→分析差异的原因

5、实验中需特别注意、强调的问题：

应充分利用上述相关实验结果和老师提供的供试土壤相关主要化学性质数据资料，联系课程教学所学的土壤学相关理论知识，对本实验结果进行综合分析讨论。

编写人：资源环境系　邢世和　教授