环境土壤学实验实验一 土壤样品采集及处理一、 实验目的土壤样品的采集与制备是土壤分析工作中的一个重要环节 实验方法直接影响分析结果的准确性及应用价值，因此，必须按科学的方法进行采样和制备 通过实验，重点使学生初步掌握耕层土壤混合样品的采集和制备方法二、 实验仪器小铁铲、布袋（或塑料袋）、标签、铅笔、尺子、锤子、镊子、土壤筛（ 18目、60目）、广口瓶、研钵、盛土盘等三、 实验步骤（一）样品采集：根据不同的研究目的，有不同的采样方法1 •研究土壤肥土：（1）采取混合样品： 采样时须按一定的采样路线进行采样点的分布应做到“均匀” 和“随机”；布点的形式以蛇形最好，在地块面积小，地势平坦，肥力均匀的情况下，可采 用对角线或棋盘式采样路线，如图示 1-1采样点要避免地埂边、路旁、沟边、挖方、填方及堆肥等特殊地方；采样点的数目一般应根据采样区域大小和土壤肥力差异情况， 酌情采集5〜20个点图1-1 土壤采样布点路线1.对角线布点法 2.棋盘式布点法 3.蛇形布点法（2）.采样方法 采样点确定后，刮去2〜3mm的表土，用土钻或小铁铲垂直入土 15〜20cm 左右每点的取土深度、质量应尽量一致，将采集的土样集中在盛土盘中，初略选去石砾、 虫壳、根系等物质，混合均匀，采用四分法，除去多余的土，直至所需要数量为止，一般每 个混合土样的质量约 1kg左右。
3） .采样时间 如果土壤测定是为了解决随时出现的问题， 应随时采样；是为了摸清土壤养分变化和作物生长规律， 即按作物生育期定期采样； 为了制定施肥计划而进行土壤测定时， 在作物收获前后或施基肥前进行采样； 若要了解施肥效果， 则在作物生长期间， 施肥前后进行采样4） .装袋与填写标签 所采土样装入布袋中， 填写标签两份，一份贴在布袋外，一份放入 布袋内，标签应写明采样地点、深度、样品编号、日期、采样人、土样名称等同时将此内容登记在专门的记载本上备查2 •研究土壤形成发育： 在野外先确定区域地形及具体剖面位置，在草图上注明采集位置，在样品袋内写明野外条件：如地形、位置、禾U用情况、研究目的等采样时应分层取样， 不得混合，各层采样深度与每个层段深度不一致， 采样只选择其中最典型的部分，一般取 0-10厘米，不取过渡层，过渡层只作野外研究，不作化学分析采样由下到上，这样可避免采取上层土样时， 土块落下干扰下层 每个样品（每层）需采一公 斤特别注意采样深度记载按实际采样深度记，如：土壤剖面的耕作层是 0-30厘米，采样部位实际上是5T5厘米，记载以后者为准研究土壤发育剖面样品， 不能在同一类型土壤与性质相近或相同的土壤上采取土样进行混合，只能每个剖面样品独立单独采取， 独立分析，以免使土壤的差异在混合的过程中遇到掩盖。
3 •研究土壤与植物的关系： 即作物营养诊断每采一个植株样品，同时取该植株的根际土壤为更好地反应土壤与作物的关系，应在采样后马上分析，不宜久置，大面积采样，应当由多点样品（约I公斤）混合，用四分法取得均匀样品约 100g左右，小区取样，最后取50g左右4 •研究土壤障碍因素的取样： 大面积毒质危害应多点采样混合，应取根附近的土壤；局部毒质危害，可根据植株生长情况，按好、中、差分别进行土壤与植株样品同时采取二） 土壤样品的制备1. 风干剔杂除速效养分、还原物质的测定需用新鲜样品外， 其余均采用风干土样，以抑制微生物活动和化学变化，便于长期保存风干土样的处理方法：将新鲜土样铺平放在木板上或光滑的厚纸上，厚约 2~3cm放置在阴凉、通气、清洁的室内风干严禁暴晒或受到酸、碱气体等物质的污染，应随时翻动，捏碎 大土块，剔除根茎叶、虫体、新生物、侵入体等，经过 5~7d后可达风干要求2. 磨细过筛 将风干后的土样平铺在木板上， 用木棒碾碎，边磨边筛，直到全部通过1mm 18目）为止石砾和石块切勿弄碎，必须筛去，少量可弃去，多量时，应称其质量，计算其百分含量过筛后土样经充分混匀后，用四分法分成两份，一份供 pH、速效养分等测定，另一份继续仔细挑弃残存的植物根等有机体，然后磨细至全部通过 0.25nm （60目）筛孔，又按四分法取出50g左右供有机质、全氮测定之用。
3. 装瓶贮存 过筛后的两份土样分别混合后， 分别装入具有磨口塞的广口瓶中， 内外各附标 签一张，标签上写明土壤样品编号、采集地点、土壤名称、深度、筛孔号、采集人及日期等 在保存期间应避免日光、高温、潮湿及酸碱气体的影响和污染，有效期一年四、数据处理根据土样处理结果，计算土壤石砾百分率石砾重量石砾含量（% ）=x 100%土壤总重量五、思考题土壤样品的采集与制备在土壤分析工作中有什么意义？实验二 土壤水分及 pH 的测定一、实验目的 土壤酸碱度使土壤的重要化学性质，它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性， 从而影响土壤肥力状况和作物生长发育 土壤酸碱性与很多项目的分析方法和分析结果有密 切关系，因此，测定土壤 pH 具有十分重要的意义通过实验明确测定土壤酸性的意义和原理， 初步掌握测定方法， 掌握烘干法和酒精燃烧 法测定土壤水分的原理和方法二、实验原理1. 烘干法原理在105 C的温度下吸湿水蒸发，而结构水不会破坏，土壤有机质也不被分解因此，将 土壤样品置于105 ± 2 C下烘至恒重，根据其烘干前后质量之差，就可以计算出土壤水分含 量的百分数2. 酒精燃烧法原理 利用酒精在土样中燃烧释放出的热量， 使土壤水分蒸发干燥， 通过燃烧前后的质量之差， 计算出土壤含水量的百分数。
酒精燃烧在火焰熄灭前几秒钟， 即火焰下降时， 土温才迅速上 升到180~200 C然后温度很快降至 85~90 C,再缓慢冷却由于高温阶段时间短，样品中 有机质及盐类损失很少故此法测定土壤水分含量有一定的参考价值3. pH 测定原理 用水浸液或盐浸液提取土壤洪水溶性或待换性氢离子， 再用指示电极 （玻璃电极） 和另一参比电极 （甘汞电极） 测定该浸出液的电位差 由于参比电极的电位是固定，因而电位差 的大小取决于试液中的氢离子活度在酸度剂上可直接读出 pH三、仪器与试剂1. 仪器 分析天平（感量 0.001g）、烘箱、干燥器、铝盒、量筒、无水酒精、滴管、玻 棒、酸度计、烧杯（50ml ）、量筒（25ml ）、天平（感量0.1g ）、洗瓶、磁力搅拌器等2. 试剂配制（1） PH4.01标准缓冲液 称取经105C烘干2〜3h苯二甲酸氢钾（分析纯）10.21g ,用蒸馏 水溶解后定容至 1000ml，即为pH4.01，浓度0.05mol/L的苯二甲酸氢钾溶液2） pH6.87标准缓冲液 称取经120 C烘干的磷酸二氢钾（分析纯） 3.39g和无水磷酸氢二 钠（分析纯）3.53g，用蒸馏水溶解后，定容至 1000ml。
3） pH9.18标准缓冲液 称3.80g硼砂（分析纯）溶于无二氧化碳的蒸馏水中， 定容至1000ml, 此溶液的 pH 容易变化，应注意保存4） 1mol/L氯化钾溶液 称取化学纯氯化钾 74.6g，溶于400ml蒸馏水中，用10%氢氧化钾 和盐酸调节 pH 至 6.0 左右，定容至 1000ml四、实验步骤（一） 烘干法操作步骤（1） 取有盖的铝盒，洗净，放入干燥器中冷却至室温，称重（ W1）,并注意贴好标签，以 防弄错2） 用角匙取过1mm筛孔的风干土样4〜5g （精确至0.001g）,铺在铝盒中（或称样皿中） 进行称重（ W2 ）（3） 将铝盒盖打开，放入恒温箱中，在 105± 2C的温度下烘8h左右4） 盖上铝盒盖子，放入干燥器中 20〜30min，使其冷却至室温，取出称重5） 打开铝盒盖子，放入恒温箱中，在105± 2C的温度下再烘2h，冷却，称重至恒重（W3）二） 酒精燃烧法操作步骤称取土样5g左右（精确度O.OIg）,放入已知质量的铝盒中向铝盒中滴加酒精，浸没 土面为止，振摇使土样均匀分布于铝盒中将铝盒放在石棉铁丝网或木板上，点燃酒精，在 即将燃烧完时用玻璃棒轻轻翻动土样，以助其燃烧。
待火焰熄灭，样品冷却后，再滴加 2ml酒精，进行第二次燃烧，再冷却，称重一般情况下，要经过 3~4次燃烧后，土样才达到恒重三）pH测定操作步骤1. 土壤水浸提液pH测定 称取通过1mm筛孔的风干土样 5.0g于50ml烧杯中，用量筒加入 无二氧化碳蒸馏水 25ml，在磁力搅拌器（或玻璃棒）剧烈搅拌 1〜2min，使土体充分分散 放置0.5h，待测仪器校正：把电极插入与土壤浸提液 pH接近的缓冲液中，使标准溶液的 pH值与仪器标度上的pH值一致然后移出电极，用水冲洗、滤纸吸干后插入另一标准缓冲溶液中，检查仪 器的读数最后移出电极，用水冲洗、滤纸吸干后待用测定：把电极小心插入待测液中，并轻轻摇动，使溶液与电极密切接触，待读数稳定后，记 录待测液的pH值每个样品测完后，立即用水冲洗电极，并用滤纸将水吸干再测定下一个 样品每测定5〜6个样品后用pH标准缓冲溶液重新校正仪器2. 土壤的氯化钾盐渍提掖 pH的测定 对于酸性土，当水浸提液的 pH低于7时，用浸提液测 定才有意义测定方法除 1mol/L氯化钾溶液代替无二氧化碳蒸馏水外，其余操作步骤与水 浸提液相同五. 数据处理以烘干土为基数计算土壤水分得百分含量（ W% ）风干土重烘干土重 W3 W,土壤水分含量= 100% = - 100%烘干土重 W. W烘干土重 W3 W1 水分系数（x） = = 1风干土重 w2 w风干土重换算成烘干土重为：烘干土重=风干土重 风干土重1 土壤含水量烘干土重（%）六. 思考题土样烘干时，如果温度低于 105C或高于110C，实验结果会怎样？为什么?实验三 土壤比重、容重及孔隙度的测定一、 实验目的通过实验，要求学生掌握土壤容重的测定和计算方法；了解容量和孔隙度之间的关系； 利用土壤容重数据进行必要的计算和换算。
二、 实验原理土壤容重的测定常用环刀法 环刀是一种特制的圆形钢筒， 筒的一端锋利，另一端套有环盖，便于压筒入土，筒的容积约 100cm2测定时将环刀垂直压入土壤，切割自然状态的土体，并使其所切的土体尽量与环刀的体积相等， 然后将土壤烘干称土重量， 计算单位体积的烘干土重量，以求土壤的容量三、 实验仪器天平、环刀、恒温干燥器、削土刀、小铁铲、铝盒、酒精、草纸、剪刀、滤纸等四、 实验步骤1•检查环刀和环刀托是否配套，并记下环刀的编号，称重（准确至 0.1g），同时，将事先洗净、烘干的铝盒称重、贴上标签；带上环刀、铝盒、削土刀、小铁铲到田间取样2•在田间选择有代表性的地点，将环刀托套安在环刀无刃口的一端，把环刀垂直压入土中， 至环刀全部充满土为止（注意保持土样的自然状态） 3•用铁铲将环刀周围的土壤挖去，在环刀下方切断，取出环刀，使环刀两端均留有多余的土 壤4•擦去环刀周围的土，并用小刀细心的沿环刀边缘削去两端多余的土壤，使土壤与环刀容积 相同，盖上环刀盖，立即称重5•在田间进行环刀取样的同时，再同曾采样处取 20g左右的土样放入已知重量的铝盒中，用酒精燃烧法测定土壤含水量（或直接从称重后的环刀内取出 20g 土，测定土壤水分含量）。
五、 数据处理1•土壤容重土壤容重（d,g/cm 3）=（M -G）100V（100 W）式中：M——环刀及湿土重（g）；G 环刀重（g）；V 环刀容积（cm3）。