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1、课程名称： 土壤与植物营养学实验实验项目名称：土壤容重、孔度、含水量及三相比的测定一、实验目的和要求1. 测定和计算土壤含水量、容重、孔度及三相比；2. 加深对上述物理量及其相互关系的理解；3. 掌握容重等的测定和计算方法。二、实验内容和原理1. 土壤比重： 单位容积固体土粒（不包括孔隙）的质量称为土壤比重，单位为 g/cm3， 其数值大小取决于矿物成分和腐殖质含量。土壤中多数矿物比重为 2.5- 2.7（含铁矿物3），土壤中腐殖质含量较少，所以一般主要取决于其矿物 组成，通常取其平均值 2.65，作为土壤比重常用值。2. 土壤容重：田间自然垒结状态下单位体积的土壤质量（即在105C下除去水分
2、的质量） 称为土壤容重，单位为g/cm3，总是小于比重，一般为1.0-1.4。土壤容 重与土粒排列情况、孔度大小、土壤质地、结构和有机物等有关，反映了 土壤肥力、耕作管理状况和土壤紧实度。可利用土壤容重计算土壤重量和 土壤中一定土层内各组分的数量。土壤容重（g/cm3）二土样干重/土样体积3. 土壤孔度： 土壤中所有大小孔隙的容积之和占整个土壤容积的百分数称为土壤孔度， 可根据土壤的容重和比重计算而得。一般的，砂土的孔度为30%-45%，壤 土为 40%-50%，黏土为 45%-60%，一般作物适宜的孔隙度为 50%左右。土 壤的孔度决定着土壤的水分和空气状况，并对热量交换有一定影响，是土 壤
3、的重要属性。土壤孔度（） = （1-容重/比重）X1004. 土壤含水率： 每百克干土中所保持的水分克数称为土壤含水率。将土样放置在 105C- 110C的烘箱中烘至恒重，失去的质量即为水分质量，在此温度下土壤的 吸附水被蒸发，而结构水不致破坏，有机质也不致分解。土壤含水率（%）二湿一干X 100 式中：W为土壤湿重，W为土壤干重。w湿干干5. 土壤的三相比土壤中气相、液相和固相三种状态的相对比例就是土壤的三相比。气相：液相：固相=（孔度-含水率）：含水率：（1-孔度）三、主要仪器设备材料：土样（取于东六附近桑园） 仪器：铁铲、环刀、手柄、铁盒、电热恒温烘箱、干燥器、天平（ 0.01g）、 游
4、标卡尺四、操作方法和实验步骤1. 取干燥洁净的环刀和铁盒，对铁盒进行标记，并用天平（O.Olg）称量两 者的重量，用游标卡尺测量环刀的高度和内径，求平均值后计算体积。2. 在田间套取土壤时，需先将表层落叶、碎石等杂物去除，再用手柄将环刀 压入土中，尽量避免破坏土壤的垒结状态，至手柄的两孔处有土壤出现， 则取土完成。挖开环刀周围的土壤，取出环刀，用铁铲削去环刀上的土壤 并使土壤刚好填满整个环圈（用切除的方式除去凸出土壤，不要挤压）。 用餐巾纸将环刀表面擦净，放入铁盒中。带到实验室，用同一台天平进行 称量并记录。3. 放入105C-110C烘箱中，16小时后，取出并置于玻璃干燥器中冷却，并 再次称
5、重。4. 计算土壤的容重、孔度、含水量以及三相比，并讨论。五、实验数据记录与处理表1 土壤的容重、孔度、含水量和三相比环刀直径/cm环刀高度/cm环刀 体积 /cm3环刀加 铁盒净 重/g带土湿重/g带土干重/g土壤湿重/g土壤干重/g6.7604.228151.7250.33534.62475.86284.29225.53土壤容重（g/cm3）二土壤干重/土壤体积=225.53/151.7=1.487 （g/cm3）土壤孔度（） = （1-容重/比重）X100= （1-1.487/2.65） X 100=43.88 （%） 土壤含水量（）=叫、严干 X 100=284-29-225-53 X
6、 100 =26.05 （%）干225.53土壤三相比=（孔度-含水率）：含水率：（1-孔度）=0.1783：0.2605：0.5612六、实验结果与分析1. 土壤容重可以反映土壤肥力、耕作管理状况和土壤紧实度等土壤特性。土 粒排列疏松，孔度大，容重值就小。土壤过紧会妨碍根系延伸影响植物生 长，过松会导致漏水跑肥，一般而言，容重值在1.1-1.3 g/cm3比较适宜 植物生长。实验中测得的紫金港桑园土壤容重为1.487g/cm3，容重偏大，土壤过紧 对植物根系的生长会有较大的阻碍作用，需要对其进行翻土以降低其容 重。2. 土壤孔度是农田管理和土建工程中的重要参数之一。土壤孔隙度大小取 决于土壤
7、的质地、结构、有机质的含量和土粒排列等。一般的，砂土的孔 度为 30%-45%，壤土为 40%-50%，黏土为45%-60%，泥炭土可达 80%以上， 而耕层的孔度通常大于心土。农业作物适宜的孔隙度为 52%-56%左右。 实验中测得的紫金港桑园土壤孔度为 43.88%，孔度偏小，对植物的生长 有所不利，应当进行翻土以增加其孔度。3. 土壤含水量过高会使得植物根系缺氧腐烂，而过低又会使得植物吸收水 分和养分不足影响生长，一般认为 25%左右较为合适。实验中测得的紫金港桑园土壤含水量为 26.05%，含水量较为合适，适宜 植物生长。4. 土壤三相比可以综合的反应土壤孔隙状况、松紧程度和土壤环境中
8、水、 肥、气、热的状况，评估土壤肥力与耕作管理状况。实验中测得的紫金港桑园土壤三相比为 0.1783：0.2605：0.5612，可以 发现其气相成分较少，这样不利于植物根系的呼吸和微生物的作用，应当 对其进行及时的翻土以增加其气相成分。5. 误差分析 测量误差：在使用游标卡尺测量环刀内径以及高度的时候存在测量误差、 仪器精度误差以及读数误差，在测量质量时也同时存在误差。可以采取多 次测量取平均值的方法减少误差带来的影响。取样误差：容重的测量随机性很大，根据天气、人为等因素会产生很大的 偏差，如环刀采取的土样体积并不等于环刀的容积，因为人为条件下很难 保证环刀中土壤表面的平整度，也很难做到对土
9、壤不产生任何挤压使之 完全处在自然垒结状态下，取到的土壤样品很可能夹杂着石头、植物根系 等。因此需要进行多组平行实验来降低误差，本次实验以全班的数据作为 一个整体来对桑园的土壤进行测量和评估。七、讨论、心得1. 思考题1）能否依据孔度来直接判断土壤类型？答：不能。 通常可以通过土壤容重大小来计算孔度大小，但计算所得值 不能直接作为判断土壤类型的直接依据。不管依据哪一种土壤分类法，土 系划分依据都应当考虑诸多因素，如水分、温度、分布区域、色泽范围、 底土形状、化学组成和结构功能等。孔度只是土壤透气性的其中一项指 标，不能根据此得出结论。2）三相比中气相：液相：固相应该是容积率之比，但我们用（孔度-含水 率）：含水率：（1-孔度）来表示，即用含水率代替了液相率，这样的依据 是什么？答：理论上应该用容积率来计算三相比，而其中液相率=v /V,而含水率水=(m -m ) / m。因为m -m = m ,密度公式V二m /p,原式中密湿 干干湿 干 水水 水度为纯水密度,土壤溶液中含有多种可溶性物质且分子间作用力较大,所 以相对于纯水而言密度较大,但在要求不太高的情况下可直接用含水率 代替容积率来进行计算。2. 讨论 土壤在烘箱内烘干后要尽快转移至冷却干燥器中,从干燥器中拿出需尽 快称重,不然土壤则会吸收空气中的水分,影响测量准确度。
