土壤是固液體的三相體系,。固體部分除2~10%的有機質(zhì)外,,其從簡90~98%全為土壤礦物質(zhì)。礦物質(zhì)顆粒大小懸殊,,大到石塊,,小到粘粒。根據(jù)它們的理化性質(zhì),,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(zhì)地.土壤質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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,;砂浴(或電熱電板)),。
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(zhì)土壤不少于20分鐘,,壤質(zhì)及砂質(zhì)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(nèi)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(zhì)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(zhì)地。土壤質(zhì)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(zhì)地名稱前冠以“多石質(zhì)”,、“少石質(zhì),、”等字樣
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