实验二、土壤机械组成分析
1 目的和意义
通过测定土壤的机械组成，可以知道土壤质地的粗细。

土壤质地直接影响着土壤的理化性质和肥力状况，同时它还是土壤分类的重要依据，所以在研究土壤的形成、分布、分类及肥力状况时一定要先测定土壤的机械组成。

测定土壤机械组成（粒度分析）的方法有好几种。

在野外因仪器、药品携带不方便，所以常用手测法（揉条法）。

在室内则采用吸管法或比重计法。

比重计法操作方法比较简单容易也比较准确。

吸管法一般多用于科研等更精确的分析，因我们课时有限，所以我们实验是采用比重计法。

2 测定原理
测定土壤机械组成也就是测定土壤质地。

土壤是由许多大小不同的土粒，按不同比例组合而成的，这些不同的土粒组合在一起所表现出来的土壤粗细状况，就称作土壤质地（soil texture ）。

土壤机械组成分析原理，就是把土粒按其粒径大小分成若干级，并定出各级的量，从而得出土壤的机械组成。

对于粒径>0.25mm 砂粒，一般用过筛法，将砂砾逐级过筛称重。

对于粒径小的土粒，则用分散剂法将其充分分散，再使分散后的土粒在一定容积的悬液中自由沉降，根据土粒沉降的速度，分别测定不同粒级含量的多少。

这一过程依据物理学上的Stokes 定律： 式中：v-颗粒在介质中的沉降速度（cm/s ）；g-重力加速度(980cm/s 2)；r-颗粒半径；d-颗粒比重（土粒平均比重为2.65g/cm 3）；d 1-介质比重（g/cm 3）；η-介质的黏滞系数(g/cm.s)
在特定条件下，d ，d 1，η均为可知数，可得
土粒下降的速度与其粒径的平方成正比，土粒愈大沉降速度愈快，再根据量筒的高度H ，利用H=vt ，就可计算出开始下降后的不同时刻当时仍悬浮的土粒粒径。

所用土样是过1mm 筛的土样，用比重计法测定。

在测定以前还要根据土壤pH 值的不同选用不同的分散剂。

我们的分析土样pH 值是酸性的，所以用0.5 mol/L NaOH 溶液做为分散剂,这是化学分散法,为了使其充分分散，还必须研磨，这是物理分散法。

比重计测量的是仍悬浮的土粒含量。

比重计所排开的悬液重量等于其自身重量时，它就悬浮在某一深度上，据此可换算出悬液中土粒的浓度。

专门设计的甲种比重计直接在比重计标尺上读取悬液中的土粒重量。

由于悬液的温度会影响黏滞系数，而甲种比重计的刻度是以20℃液温为标准制作的，因此每次测量后根据实际液温队比重计读书进行校正。

η
/)d d (gr 9
2v 1
2-=
2
r v ∝
3 比重计的使用
这种比重计称作甲种比重计，比重计上有0-60的刻度数字，从中可以读出到0.1克/升的小数。

0以上为负值，0以下为正值。

读取数字时，应该以悬液面形成的上弯月面顶部和比重计刻度相切的数字，精确到十位小数（0.1）。

4 实验仪器和试剂
（1）甲种比重计，电热板（调温电炉），500ml烧杯，玻璃棒，小漏斗，搅拌棒，秒表，沉降筒（1000ml量筒），温度计，天平，烘箱，铝盒，烧杯，小吸管
（2）0.5 mol/L NaOH溶液（20 g NaOH溶于水，稀释至1L）,
5测定方法和步骤
（1）样品分散：用粗天平称取过1 mm筛孔的土样50克置于500 ml烧杯中，加蒸馏水湿润土样，再加0.5 mol/L NaOH约40ml,再加蒸馏水使烧杯内土液体积达250ml，摇匀后加热，用玻璃棒搅拌，防止土粒沉积结块火烧焦，保持沸腾半小时。

（2）制备悬液：用烧杯装自来水将冷却后的烧杯中的消煮液全部无损地移到1000 ml量筒中，土液加蒸馏水定容到1000 ml。

（3）测定悬液比重：用搅拌器搅拌悬液1 min（上下30次），从停止搅拌开始记时，并测定悬液温度，温度、时间和粒径关系（见表1），选定测定比重读数的时间，提前30s将比重计轻轻插入到悬液中，到了选定时间马上读数，并在此测定悬液温度，而此温差不超过0.5℃。

按照上述步骤分别测出0.05，0.01，0.005，0.001mm等各级粒径的比重计读数。

6 测定值校正
（1）分散剂校正值（g/L）=加入的分散剂的毫升数⨯分散剂摩尔浓度⨯分散剂的摩尔质量
（2）比重计读数的温度校正见表2
7 结果计算
比重计校正数=比重计的温度校正值-分散剂校正值
小于某级粒径土粒的含量%=校正后读数⨯100/烘干土样重
比重计法允许平行误差<3%，将相邻两粒径的土粒百分数相减即为两粒范围内的粒级百分含量。

根据各粒级含量的百分数在中国土壤质地分类标准（教材表2-4）中查出土壤样品的质地类型。

8 注意事项
（1）沉降筒应放在昼夜温差小处，避免阳光直射影响土里自由沉降。

（2）搅拌悬液时上下速度均匀，向下触及沉降筒底部，向上有孔金属片不漏出液面，一般到液面下3-5cm高度即可。

（3）测定时比重计轻取轻放，尽可能避免摇摆与震动，应放在沉降筒中心，浮泡不能与四周接触。

（4）比重计也能够在尽可能少的时间内放入悬液，一般提前10-15s，读数后立即取出比重计，放入蒸馏水中冲洗，以备下个读数所用。

（5）温度计放入沉降筒中部，准确到0.1℃。

（6）比重计读数以弯液面上缘为准。

9 速测法
将少量的土样放入手心，加水充分湿润、调匀，
用手先搓成直径约1cm的团粒后，再搓成直径约3mm的细长条，再将细长条圈成环状。

对照下例条件定出质地名称。

1、不能成细条，成珠不成条―砂土。

2、形成不完整的短条―砂壤土。

3、搓成条时易断裂―轻壤土。

4、成细条，但弯曲时易断裂―中壤土。

5、细条完整，成环时有裂痕―重壤土。

6、细条完整，成环时无裂痕―粘土
10 作业与思考
（1）编写实验报告
（2）比重计读数受哪些因素影响？
土壤质地分类简表。