土壤学实验指导书（农业资源与环境专业）华中农业大学目录实验一土壤质地的测定土壤质地是土壤的重要特性，是影响土壤肥力高低、耕性好坏、生产性能优劣的基本因素之一。
测定质地的方法有简易手测鉴定法、比重计法和吸管法。
本实验介绍比重计法，要求掌握比重计法测定土壤质地的原理，技能和根据所测数据计算并确定土壤质地类别的方法。
一、司笃克斯定律在土壤颗粒分析中的应用土壤颗粒分析的吸管法和比重计法是以司笃克斯定律为基础的，根据司笃克斯(Stokes,1845)定律，球体在介质中沉降的速度与球体半径的平方成正比，与介质的粘滞系数成反比，关系式为：V：半径为r的颗粒在介质中沉降的速度(厘米/秒)；g：物体自由落体时的重力加速度，为981厘米／秒2；r：沉降颗粒的半径(厘米)；dl:沉降颗粒的比重(克/厘米3)；d2:介质的比重(克／厘米3)；η:介质的粘滞系数(克／厘米.秒)。
这是由于小球在广大粘滞液体中作匀速的缓慢运动时，小球所受阻力(摩擦力)：(π为圆周率)，而球体在介质中作自由落体沉降运动时的重力(F)是由本身重量(P)与介质浮力即阿基米德力(FA)之差：Fˊ=P－FA=3331212 444() 333r gd r gd r g d d πππ-=-当球体在介质中作匀速运动时，球体的重力(Fˊ)等于它所受到的介质粘滞阻力(F)，即3124()3r g d dπ-=6r vπη又球体作匀速沉降时S=vt(S－距离，厘米；V-速度，厘米/秒；t一时间.秒)。
由上式，可求出不同温度下,不同直径的土壤颗粒在水中沉降一定距离所需的时间。
二、方法原理：将经化学物理处理而充分分散成单粒状的土粒在悬液中自由沉降，经过不同时间,用甲种比重计<即鲍氏比重计)测定悬液的比重变化，比重计上的读数直接指示出悬浮在比重计所处深度的悬液中土粒含量（从比重计刻度上直接读出每升悬液中所含土粒的重量）。
而这部分土粒的半径(或直径)可以根据司笃克斯定律计算，从已知的读数时间(即沉降时间t)与比重计浮在悬液中所处的有效沉降深度(L)值(土粒实际沉降距离)计算出来，然后绘制颗粒分配曲线，确定土壤质地，而比重计速测法，可按不同温度下土粒沉降时间直接测出所需粒径的土粒含量，方法简便快速，对于一般地了解质地来说，结果还是可靠的。
比重计速测法一、试剂与仪器试剂：溶液，这三种溶液因土壤pH值不同而选一种。
2．异戊醇(化学纯)3．2%碳酸钠(化学纯)溶液。
4.软水，其制备是将200毫升碳酸钠钠加入1500毫升自来水中，待静置一夜，沉清后，上部清液即为软水，2%碳酸钠的用量随自来水硬化度的加大而增加。
仪器：l.甲种比重计(即鲍氏比重计)；刻度范围0-60,最小刻度单位1.O克／升，使用前应进行校正。
2．洗筛·孔径为0．1毫米，筛子直径为5厘米的小铜筛。
3．土壤筛：孔径为3.1,O.5,O.25毫米。
4．搅拌棒，带橡皮头的玻棒。
5.沉降筒(1000毫升）量筒(100毫升），三角瓶(500毫升），漏斗(直径7厘米,4厘米），洗瓶，普通烧杯，滴管等。
6.电热板，计时钟，温度计(±0．1C)，烘箱(5-200℃），天平(感量0.0001克和0.Ol克两种)，铝盒等。
二、操作步骤：1．称样：称取通过1毫米筛孔的风干土样50克(精确到0．01克)，置于500毫升三角瓶中，加蒸馏水或软水湿润样品，另称10克(精确到0．0001)土样置于铝盒内，在烘箱(l05℃)中烘至恒重(约6小时)，冷却称重，计算吸湿水含量和烘干土重。
2.样品分散：石灰性土壤(50克样品)加O.5N六偏磷酸钠60毫升，中性土壤(50克样品)加0.5N草酸钠20毫升，酸性土壤(50克样品)加0.5N氢氧化钠40毫升，然后,常用煮沸法对样品进行物理分散处理，即在已加分散剂的盛有样品德500毫升三角瓶中，再加入蒸馏水或软水，使三角瓶内土液体积约达250毫升，盖上斗，摇动三角瓶，然后后放在电热板上加热煮沸，在煮沸前应经常摇动三角瓶，以防土粒沉积瓶底结成硬块或烧焦，煮沸后保持沸腾1小时。
3．制备悬液：将筛孔直径为0.1毫米的小铜筛放在渭斗上，一起搁在l000毫升沉降筒上，将冷却的三角瓶中悬液通过0.1毫米筛子，用带橡皮头玻棒轻轻洗擦筛上颗粒，并用蒸馏水或软水冲洗至＜0.1毫米的土粒全部进入沉降筒，筛下流出清液为止，但洗入沉降筒的悬液量不能超过l000毫升。
将留在小铜筛上的＞0.1毫升砾砂粒移入铅盒内，倾去上部清液，烘干称重并计算百分数，用1,0.5,0.25毫米孔径筛分，3-1,1-0.5,0.5-0.25,0.25-0.1毫米砾石或砂粒分别称重并计算百分数。
将盛有土液的沉降筒用蒸馏水或软水定容至1000毫升，放置于温度变化小的室内平放桌面上，排列整齐，编号填入记录表，并准备比重计，秒表(或闹钟），温度计(±0.1℃)等。
4．测定悬液比重：将盛有悬液的沉降筒置于昼夜温度变化较小的平稳试验桌面上，测定悬液温度，用搅拌棒搅拌悬液1分钟(上下各约30次），记录开始时间，按表1-l中所列温度时间和粒径的关系，根据所测液温和待测的粒级最大直径值，选定测比重计度数的时间，提前将比重计轻轻放入悬液中，到了选定时间即测记比重计读数，将读数进行必要的校正后即代表直径小于所选定的毫米数的颗粒累积含量，按照上述步骤，就可分别测出＜0.05、＜0.01、＜0.001mm等各级土粒的比重计读数。
5．结果计算①将风干土样重换算成烘干样品重：②对比重计读数进行必要的校正校正值=分散剂校正值＋温度校正值其中:a、分散剂校正值=加入分散剂的毫升数×分散剂的当量浓度×分散剂毫克当量重量(毫克)×l0-3(g/l)b．温度校正值查表1-2。
校正后读数＝原读数－校正值③小于某粒径土粒含量%＝100⨯校正后读数烘干土样重④大于0.1mm 粒径土粒含量%＝100〉⨯0.1mm 颗粒烘干重烘干土样重⑤将相邻两粒径的土粒含量百分数相减，即为该两粒径范围的粒级百分含量。
表1-1小于某粒径颗粒沉降时间表（比重计速测用）表1-2甲种比重计温度校正表土壤质地测定（吸管法）1.称样：称样20.00g（两份）测定吸湿水和制备悬液。
2.悬液的制备：将样品放入高脚烧杯中，分次加入10ml0.5N的氢氧化钠，用皮头玻棒碾磨搅拌10分钟，加去软水至250ml，盖上小漏斗，于电热板上煮沸，煮沸后保持1小时（间断搅拌），使样品充分分散，使样品冷却，通过0.25mm孔径筛洗入沉降筒中3.样品悬液吸取：定容1000ml。
测量温度：查表1-3深度10cm或5cm所需要的时间。
记录开始时间和各级吸取时间（0.05mm,0.002mm两级）。
搅拌均匀，静止到规定的时间。
在吸取前，将吸管放于规定深度处，按所需时间提前10s开始吸，吸取25ml时间控制在20秒。
将吸取的悬液全部移入已知重量的烧杯中，并洗干净。
将盛有悬液的小烧杯放在电热板上蒸干，然后放入烘箱，在105-110℃下烘6小时至恒重，取出置于真空干燥器内，冷却20分钟后称重。
4.结果计算：小于某粒级颗粒含量百分数的计算：土壤颗粒分析各级粒级吸取时间表土壤质地手测法（适用于野外）（一）方法原理根据各粒级颗粒具有不同的可塑性和粘结性估测土壤质地类型。
砂粒粗糙，无粘结性和可塑性；粉粒光滑如粉，粘结性与可塑性微弱；粘粒细腻，表现较强的粘结性和可塑性；不同质地的土壤，各粒级颗粒的含量不同，表现出粗细程度与粘结性和可塑性的差异，本次实验，主要学习湿测法，就是在土壤湿润的情况下进行质地测定。
（二）操作步骤置少量（约2克）土样于手中，加水湿润，同时充分搓揉，使土壤吸水均匀（即加水于土样刚好不粘手为止）。
然后按表1-4规格确定质地类型。
表1-4田间土壤质地鉴定规格实验二土壤容重和孔性的测定和计算土壤容重和孔性与土壤质地、结构、有机质含量、土壤紧实度、耕作措等有关。
它是衡量土壤组成，土壤颗粒间排列、通气透水和保肥性能等的一项重要的基本性质，其有关数据是土壤理化分析很多项且计算中的基本数据。
测定土壤容重的方法很多，有环刀法、蜡封法、水银推开法、温度－密度仪法等。
本实验介绍环刀法，要求掌握测定土壤容重的环刀法以及容重和土壤孔性的计算，了解容重和土壤孔性之间的相互关系。
1．仅器设备容重采土器，天平(感量0.1克和0.01克各一架)；烘箱；削土刀；铝盒，干燥器等。
2：操作步骤：(1)在室内用l／100天平称铝盒重，同时测量钢质取土筒的容积，称取土筒的重量。
(2)把钢质取土筒装入压力套筒内然后用力压入土中，压入的深度要超过钢质取土筒的高度约一厘米左右，若需分层取土测定，则需挖土坑，按规定分层取土，如果只测表土，则不必挖坑，只需把土表杂物去掉，铲成平面，将采土器直接压入土中采取土壤。
(l)把取土筒从压力套筒中取出，用盖把取土筒的上端盖住，并把取土筒翻转过来，小心地削去多余的土壤，使之和筒口一样平齐，盖上铁盖或纸，把取土筒再翻过来，小心削去另一端多余的土壤，使之与筒口一样平齐，除去粘附在取土筒外壁的土粒，然后将盛土的取土筒两端立即加盖，放入烘箱中在105℃条件下连续烘24小时至恒重。
(4)从烘箱中取出样品，称重为W1，去掉环刀内土样，擦干环刀，称其环刀重量计为W2。
3．结果计算；(1)取土筒容积按下式计算:式中:V：取土筒容积(厘米3)r：取土筒内半径(厘米)h：环刀高度(厘米)：圆周率。
(2)按下式计算土壤容重：(3）此法允许绝对平等误差＜0.03克／厘米3，取算术平均值。
二、毛管孔隙度的测定l．仪器设备：天平(感量0.1克和0.0l克各一架);容重采土器；烘箱；削土刀；铝盒；干爆器；搪瓷托盘等。
2．测定步骤：(1)在室内用l／100天平称铝盒重，同时测定取土筒的容积，称取土筒的重量。
(2)样品的采集与土壤容重的测定相同，应尽量避免破坏原状土的结构，有时亦可和测定容重结合起来取土测定土壤毛管孔隙度。
(3)将盛土的取土筒的一端(筒内土壤已削平)，先以滤纸包住，再包一层砂布，然后用橡皮筋扎紧，以此端为底放入用搪瓷托盘内铺沙加水制成的吸水盘内，使之吸水。
(4)经过一天后，从吸水盘中取出盛土之取土筒，称重，以后每隔一天称一次，直至恒重(两次称量之差小于O.2克），此时表示土壤毛细管己被水分饱和。
(5)取土简内的土样吸水膨胀后，用削土刀削去胀到筒口外面的土样，去掉滤纸等物并立即称重，准确至0.1克，计为W3。
(6)称重后，放入烘箱中烘至恒重，取出称重。
计为W4。
3．结果计算：(1)按下式计算土壤毛管孔隙度式中：Pc：壤毛管孔隙度(％)V：取土筒容积(厘米3)W3:取土筒内湿样重(克)W4:取土筒内烘干土重(克)(1)此法进行3-4次平行测定，重复间误差不得大于l％，算术平均值。