实验一、土壤机械组成的测定
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lyt 1225-1999 森林土壤颗粒组成(机械组成)的测定LYT 1225-1999 森林土壤颗粒组成(机械组成)的测定一、引言森林土壤的颗粒组成,即土壤颗粒的大小和分布情况,对于土壤的性质和功能具有重要影响。
因此,准确测定森林土壤颗粒组成是研究和管理森林生态系统的基础之一。
LYT 1225-1999是中国国家林业标准中关于森林土壤颗粒组成测定的标准,本文将详细介绍该标准的测定方法和步骤。
二、材料和设备1. 样品采集工具:土壤铲、土样管等;2. 实验室设备:喷洗装置、筛分装置、烘干器、天平等;3. 配置液:去离子水。
三、样品采集和处理1. 采样点的选择:根据研究目的和土壤类型,在森林中选取代表性样点;2. 采样方法:使用土壤铲或土样管,在采样点处采集土壤样品,并避免表层杂质的混入;3. 样品处理:将采集到的土壤样品放入干净的容器中,进行初步去除杂质的处理。
四、颗粒分级1. 将土壤样品均匀地摊在干净的工作台上;2. 用筛分装置将土壤样品进行颗粒分级,并将不同粒径的颗粒分离;3. 根据LYT 1225-1999标准中规定的粒径段,将颗粒分为不同粒径级别。
五、颗粒重量测定1. 将每个粒径级别的颗粒分别收集到干净的容器中;2. 使用天平准确称量每个容器中的颗粒重量;3. 记录每个粒径级别的颗粒重量,并计算各级别颗粒的百分比。
六、数据处理1. 根据不同粒径级别的颗粒重量,计算出每个级别的颗粒百分比;2. 统计分析数据,计算平均颗粒直径、颗粒分布的均匀性指数等。
七、结果分析根据测定数据,分析森林土壤颗粒组成的特点和变化趋势,可以对土壤的质地、通透性、保水性等进行评价。
通过对不同样地的颗粒组成比较,还可以揭示森林生态系统的差异和变化。
八、结论LYT 1225-1999标准提供了一套可靠的森林土壤颗粒组成测定方法,通过该标准的应用可以准确地测定森林土壤颗粒组成,为森林生态系统的研究和管理提供基础数据和参考依据。
实验土壤机械分析--比重计速测法、目的要求土壤矿物质颗粒是上壤固相的主要组成部分,其颗粒直径大小,对土壤理化性状及肥力有较大的影响。
通过土壤颗粒分析,测定各粒级所占的百分含量,可以确定土壤质地,它是土壤学实验中的基本的分析项目之一。
土壤质地对土壤形成、土壤理化性质、肥力因素、植物生长及微生物活动都有很大影响。
因此,测定土壤颗粒组成具有重要意义。
本实验采用比重计速测法,按卡庆斯基质地分类(简制)确定土壤质地名称。
二、方法原理比重计速测法是将一定数量的土样(<1毫米),经过化学与物理处理,使其充分分散成单粒,然后置于一升容积的水中,让其自由沉降,其沉降速度符合司笃克斯定律(即球体(土粒)在介质(水)中沉降,其沉降速度与球体(土粒)半径的平方成正比,而与介质(水)的粘滞系数成反比)。
根据不同温度下土粒沉降时间,可以用甲种比值计测定悬液的比重。
比重计读数直接指示出悬液在比重计所处深度上的悬液中小于某一粒径的土粒的含量,再据卡庆斯基质地分类表查出质地名称。
司笃克斯定律:其中:V 半径为r的土粒在介质中沉降的速度,重力加速度土粒的半径di 土粒的密度,平均为2.65克/厘米3d2 介质(水)的密度卩介质(水)的粘滞系数三、试剂及仪器1. 0.5mol •L-1(N&C2Q)草酸钠溶液:称取33.5克草酸钠(化学纯),加蒸馏水溶液解后稀释至1升,摇匀。
2. 0.5 mol •L-1(NaOH氢氧化钠溶液:称取20克氢氧化钠(化学纯),加蒸馏水溶液后稀释至1升,摇匀。
3. 0.5 mol •L-1(NaPO 6六偏磷酸钠溶液:称取51克六偏磷酸钠[(NaPO)6](化学纯),加蒸馏水溶解后稀释至1升,摇匀。
4. 天平(感量0.01克)、铝盒、有柄瓷钵、橡皮塞玻棒、大漏斗、定时钟、沉降筒、搅拌棒、温度计等。
5. 甲种比重计(鲍氏比重计):刻度范围为0—60,最小刻度单位1克/升。
刻度代表比重计所处深度上的土壤悬液的平均比重。
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 (3)比重计速测法 (4)土壤质地测定(吸管法) (8)土壤质地手测法(适用于野外) (9)实验二土壤容重和孔性的测定和计算 (11)实验三土壤团聚体组成的测定 (14)实验四土壤结构形状的观察及微团聚体分析 (17)实验五土壤流限和塑限的测定 (20)实验六岩石及成土母质类型的野外认识 (24)实验七土壤剖面及棕红壤观测实习 (26)实验八土壤水吸力的测定 (31)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: 21229d d V gr η-=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):6F r v πη=(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 =3331212444()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(F ˊ)等于它所受到的介质粘滞阻力(F),即3124()3r g d d π-=6r v πη3122124()2369r g d d d d V gr r ππηη--==∴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)。
实验一土壤机械分析——比重计快速测定法一、目的要求土壤机械分析即测定土壤的机械组成。
土壤的机械组成是指在土壤中各级大小不同颗粒的相对含量,一般用百分率表示,以烘干土为基础。
土攘不同颗粒具有不同的矿物和化学组成,在土壤中所引起的物理化学作用以及生物作用都不一致。
土壤水分、养分、空气状况以及植物生长条件,都显著受土壤颗粒组成的影响,在农业生产上有很重要的意义。
二、原理土壤经过分散处理后,制成悬液,根据司笃克斯定律各级土粒在悬液中按土粒直径大小,以不同的速度向下沉降,造成悬液中的密度不断改变,在规定的时间内,用特制的比重计测定土壤悬液中的密度,按后边公式计算各级土粒的含量。
在本实验中所用的土壤比重计是把比重计的刻度换算成1000m1悬液中悬浮土粒的克数,比重计上的读数,即为土粒的克数。
三、测定步骤(一)土壤悬液的制备:悬液中的土粒必须是单粒存在的,因此制成悬液前要经过土壤的分散处理,根据不同的土壤,选用不同的分散剂。
我省多为石灰性土壤,六偏磷酸钠(NaPO3)6是常用的土壤分散剂。
加分散剂后,再经一定时间内揉磨,土壤基本得到分散。
在粗天平上称取通过1mm筛孔的风干土样50克,倒入500m1有柄大蒸发皿中,用量筒量取0.5N(NaPO3)630m1,缓缓加入使呈糊状(一般先加20m1,余量可在研磨后再加入),用皮头玻棒仔细研磨土15~20分钟,使土粒充分分散,然后用软水将土样冲洗入1000mI沉降筒中,加软水至刻度。
(二)用土壤比重计测定土壤各粒级%:将土壤悬液放置一合适地方,用搅拌棒上下搅动一分钟(上下约30次),搅拌时上达液面,下至筒底,以使土粒均匀分布,取出搅拌棒,立即记取时间,保持静置,在规定时间前20秒,将比重计轻轻放入悬液(勿使左右摇摆)到时间读取读数、记录。
读完后,随即取出比重计,并测定悬液的温度、记录,然后再用搅拌棒搅拌悬液(方法同前),按规定时间作下一次的测定(方法同前)。
四、结果记录及计算计算:(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计算:比重计校正度数= 比重计读数+ 温度校正值-分散剂校正值物理性砂粒(>0.01mm)% = 100 -物理性粘粒根据各级土粒的含量,查阅土壤机械组成分类表,得出该土壤质地名称。
自然地理学实验指导书林惠花、肖宝玉、陈秀玲、刘强编2007.8自然地理气象实验部分实验一气象观测场和温度的观测一目的与要求了解气象观测场地的建立条件及掌握常见的温度观测方法二主要内容1 观测场地的选择要求和观测场内的仪器布置;2 百叶箱的结构与作用;3 常用的温度观测仪器与观测方法;三气象观测场的建立要求及测温仪器构造及原理(一)观测场地的选择要求地面气象观测的主要项目都是在观测场内通过各种仪器进行的,观测场地的选择是否适宜,对观测资料的代表性、准确性和比较性影响很大。
观测场地的选择关键在于站址的选择。
站址应选择在能代表大范围的天气、气候特点的地区,除某些根据特殊需要而建立的专业台站外,一般要求建在平坦空旷,四周没有高大建筑物、树林和大水库的地方。
这是因为:在复杂地形影响下,风、云、温度、湿度等要素均有显著差异,不能真实反映这个地区自由大气的实际变化情况;树林及建筑物等障碍物对辐射、温度、降水,特别是风都有显著影响,如建筑物密集的城市,由于建筑物吸热和散热都较快,人类活动频繁,使得城镇温度比农村偏高,湿度较农村偏低,同时建筑群会影响空气的运行,既减小风速,也能改变风向。
此外,城镇空气固体悬浮物多,能削弱太阳辐射,使能见度下降,这对日辐射和日照观测均会造成影响;如果台站设在工业城市最多风向的下风方,经常受吹来烟尘的影响,将会影响资料的代表性。
因此观测场地距障碍物应保持一定的距离。
通常观测场离的距离应视障碍物的性质而定:孤立的障碍物离观测场地的距离应在3倍以上障碍物的高度;连续的或成片的障碍物离观测场地的距离应在10倍以上障碍物的高度。
场地的选择总体要求是要有代表性,避免局地因素的影响。
观测场地不宜过小,否则场内安置的仪器难以保持一定的间隔,容易彼此遮挡,影响通风。
普通观测场有25m*25m和20m*16m两种规格。
观测场地要求平整。
由于一般地区绿色植物分布的面积最广,所以观测场内应种植浅草(不长草的地区例外),以更好代表这一地区下垫面特征。
土壤机械组成测定方法土壤机械组成是指土壤中不同粒径颗粒的分布情况,包括砂、粉砂、粉土、黏土等组分的含量及其比例。
测定土壤机械组成的方法有许多,常用的方法包括筛分法、悬浮液分析法、紫外光分光光度法等。
下面将详细介绍这些方法。
筛分法是常用的测定土壤机械组成的方法之一。
其原理是利用不同孔径的筛网将土壤颗粒按大小进行分离。
操作时,首先将经过风化、干燥的土壤物料进行筛分。
通常使用标准筛网,如通过2毫米的筛网得到大于2毫米的颗粒,通过0.063毫米的筛网得到小于0.063毫米的颗粒。
通过逐级筛分,得到不同粒径范围的颗粒。
然后,将每个筛分粒级中颗粒的质量与总样本质量进行比较,计算出不同粒径的颗粒含量。
最后,根据不同颗粒粒径的含量和比例,可以确定土壤机械组成。
悬浮液分析法是另一种常用的测定土壤机械组成的方法。
其原理是利用土壤颗粒在不同浓度的悬浮液中的沉降速度的差异来分离不同粒径的颗粒。
操作时,首先制备一系列浓度不同的悬浮液。
然后,将土壤样品与悬浮液混合均匀,并放置一段时间使土壤颗粒沉降。
通过测量沉降液体的浑浊度或沉降颗粒的质量,可以计算出不同粒径的颗粒含量。
最后,根据不同颗粒粒径的含量和比例,可以确定土壤机械组成。
紫外光分光光度法是另一种常用的测定土壤机械组成的方法。
其原理是利用不同粒径的颗粒对紫外光的吸收能力不同来分离不同粒径的颗粒。
操作时,首先将土壤样品与水混合,并制备一系列不同浓度的悬浮液。
然后,使用紫外光分光光度计测量不同浓度悬浮液中的吸光度。
根据吸光度与颗粒浓度的关系,可以计算出不同粒径的颗粒含量。
最后,根据不同颗粒粒径的含量和比例,可以确定土壤机械组成。
除了上述三种方法,还有一些其他方法可用于测定土壤机械组成,如包裹体分析法、电子显微镜分析法等。
这些方法根据不同原理和操作步骤,可以测定出不同粒径颗粒的含量和比例,进而确定土壤的机械组成。
需要注意的是,不同方法测定所得结果可能会有一定差异,因此在实际操作中应选择适合自己需要的方法,并根据需要进行比较和校准,以获取准确可靠的结果。
土壤质地的测定(机械组成)
一、目的意义:
土壤质地是指土壤中大小不同各级土粒所占百分数不同表现出来的性质。
质地不同,土壤理化性质不同。
表现在对土壤水分、养分、空气、吸附性、耕性集作物生长的影响上。
因此,测定土壤质地在农业生产上有重要意义。
二、原理:
将充分分散后的土壤制成悬液,静置沉降,大小土粒沉降时间不同。
据司笃克斯定律推出公式s/t=kr2。
(式中:s:沉降距离。
T:沉降时间。
k:沉降系数。
r:土粒粒径。
),可算出不同粒级土粒沉降时间。
这样据时间不断沉降,不断分离,吸取含土粒的悬液,烘干称重,算出所占百分含量,可最终得出质地类型。
三、步骤:
1.称2mm风干土10.00g于500mL三角瓶中,加10mL 0.5mol˙L-1NaOH分散剂过夜;
2.加250mL水,放在电热板上240℃加热煮沸1h,静置待冷却;
3.过0.05mm孔径筛,并用蒸馏水清洗,定容至1L;
4.筛上部分进行烘干称重,即为砂粒含量;
5.定容后用搅拌器上下均匀振荡1min,然后跟据液温从附表中查出测粘粒(<0.002mm)含量所需沉降时间,并记录;
6.沉降结束后用定量移液器(吸管)在距液面2.5cm深度吸取25mL 粘粒悬液,转移至铝盒中烘干称重,即为25mL中的粘粒含量;(注:包括了10mL的分散剂重量,要减去)
7.据粘粒、砂粒百分含量,可得出粉粒百分含量。
8.据美国制土壤质地分类标准,查出土壤质地类型。
土壤机械组成吸管法
土壤机械组成吸管法是一种常用的土壤力学试验方法,用于测定土壤颗粒的粒径分布和粒度组成。
该方法基于贯通性原理,通过吸管抽取土壤样品,并将其通过筛分分析仪进行分析,从而确定土壤中不同粒径的颗粒所占的比例。
具体操作步骤如下:
1. 准备土壤样品,将其置于干燥室中干燥至恒重。
2. 使用筛分分析仪将土壤样品分为不同粒径组,通常使用的筛网为2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.125mm和0.063mm。
3. 将分好的土壤样品分别称入吸管中,并在吸管顶部加上一个吸头。
4. 将吸头放入水中,并用橡皮管将吸头与水泵连接起来。
5. 钳紧吸管,打开水泵,使水从底部注入吸管,并使土壤样品悬浮在水中。
6. 关闭水泵,等待土壤颗粒充分沉降。
7. 通过读取吸管中水的高度,计算出各个粒径组的颗粒所占的比例。
土壤机械组成吸管法具有操作简单、精度高、样品消耗少等优点,被广泛应用于土壤力学和土力学领域。
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土壤机械组成的测定比重计法一、实验目的1、了解土壤机械组成的性质、等级分类。
2、掌握分析土壤机械组成的简单方法。
二、实验原理土壤矿物质各粒级的相对含量和比例称为土壤机械组成,也称土壤质地。
土壤质地是土壤最重要的物理性质之一,它直接影响着土壤的肥力状况,也是土壤分类的重要指标。
土壤的机械组成分析,就是把土粒按其粒径大小分成若干级别,定出各级的数量,进而得出土壤的机械组成。
对粒径大于0.25mm的土粒,一般采用筛分的方法,将它们逐级分开;对粒径较小的土粒,则采用分散剂先将其充分分散,再使其在一定容积的悬液中自由沉降,根据土粒沉降的速度,分别测量不同粒级含量的多少。
这一过程依据的是物理学上的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(980刖/『);r—一颗粒半径;d——颗粒比重(土壤平均比重为2.65g∕c");4——介质比重(g/cm3);η介质的黏滞系数(g∕cm∙s)o在特定的条件下,八4、〃均为可知数,因此,U正比于产。
即土粒下降的速度与其粒径的平方成正比,土粒愈大,沉降愈快。
再根据量筒的高度”=/就可计算在开始下降后的不同时刻当时仍悬浮的土粒粒径。
比重计法测量的即是仍悬浮的土粒含量。
比重计所排开的悬液重量等于比重计重量时,它会悬停在某一深度,据此就可以换算出悬液中土粒的浓度。
为了测定方便,有人专门为此设计了一种甲种比重计,可以直接在比重计标尺上读出悬液中的土粒含量。
由于悬液的温度会影响其黏滞系数,而甲种比重计的刻度是以20。
C液温为标准制作的,因此每次测量后,还应根据实际的液温对比重计的读数进行校正。
三、实验试剂化学分散剂:0∙5N氢氧化钠,0.25N草酸钠,0.5N六偏磷酸钠四、实验仪器IOOOm1量筒、甲种比重计、搅拌棒、温度计、锥形瓶五、实验步骤(1)称取通过2mm筛孔的风干土样50g(精确到0.01g,最后计算时换算成烘干土重),置于50Om1锥形瓶中,加蒸储水浸湿土样。
土壤机械组成的测定郑玲张颖周婷婷曹荭邓淑萍孙绪博王昭魏静发布时间:2023-06-17T12:10:41.644Z 来源:《科技新时代》2023年7期作者:郑玲张颖周婷婷曹荭邓淑萍孙绪博王昭魏静[导读] 自然土壤的矿物质都是由大小不同的土粒组成的,各个粒级在土壤中所占的相对比例或质量分数,称为土壤机械组成,也称为土壤质地。
土壤机械组成不仅是土壤分类的重要诊断指标,也是影响土壤水、肥、气、热状况,物质迁移转化及土壤退化过程研究的重要因素,还是土壤地理研究、与农业生产相关的土壤改良、土建工程和区域水分循环过程等研究的重要内容。
陕西省土地工程建设集团有限责任公司;陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司;自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室;陕西地建土地工程质量检测有限责任公司西安 710075摘要:自然土壤的矿物质都是由大小不同的土粒组成的,各个粒级在土壤中所占的相对比例或质量分数,称为土壤机械组成,也称为土壤质地。
土壤机械组成不仅是土壤分类的重要诊断指标,也是影响土壤水、肥、气、热状况,物质迁移转化及土壤退化过程研究的重要因素,还是土壤地理研究、与农业生产相关的土壤改良、土建工程和区域水分循环过程等研究的重要内容。
关键词:机械组成;方法验证报告试剂:六偏磷酸钠、氢氧化钠、草酸钠、盐酸、过氧化氢、乙酸钠、乙酸、草酸铵、氢氧化铵、硝酸银、硝酸试验过程:称取通过2mm孔径筛的10.00g 风干试样四份,其中一份放入已知质量的铝盒中,于105℃:±2℃的干燥箱中烘6h,取出于干燥器内冷却后称量(精确至0.001g),减去空铝盒质量,即求出10g 风干试样烘干后的质量,作为计算各级土粒百分数的基数。
另外三份样品分别放入250mL高型烧杯中作测定盐酸洗失量和颗粒分析用。
对于含较多有机质(一般超过20g / kg)又需去除的试样,可用过氧化氢去除。
其方法是:将上述三份样品用少量水润湿,然后加10mL 10%过氧化氢溶液,用玻棒搅匀土液,盖上表面皿,在电热板上加热,使有机质充分氧化,如有机质过多,可提高过氧化氢溶液的浓度。
土壤机械组成的测定吸管法仪器1. 引言1.1 研究背景土壤机械组成是土壤中不同粒径颗粒的组成和比例的一种重要性质,对土壤的物理性质和生物学过程有重要影响。
了解土壤机械组成可以帮助我们更好地了解土壤的结构和性质,为土壤管理和农业生产提供科学依据。
传统的测定方法主要包括筛选法、横移筛法等,这些方法操作繁琐、耗时且结果精度较低。
尽管吸管法仪器具有快速、准确等优点,但也存在一些缺点,例如对土壤样品要求较高、易受人为操作影响等。
未来,随着技术的不断发展和改进,吸管法仪器将在土壤研究和农业生产中有更广泛的应用前景。
我们可以进一步完善吸管法仪器的设计和操作流程,提高其测定精度和稳定性,为土壤科学研究和生产实践提供更好的服务。
1.2 目的本次研究的目的是探讨土壤机械组成的测定吸管法仪器在土壤工程领域的应用价值,进一步完善该仪器的设计和性能。
通过深入研究吸管法仪器的原理和组成,我们旨在提高其测定土壤机械组成的准确性和稳定性,为土壤力学性质的研究提供可靠的技术支持。
我们还希望通过总结吸管法仪器的优缺点,探讨其在实际工程中的应用效果,为土壤工程实践提供科学依据。
通过本次研究,我们旨在为土壤机械组成的测定方法提供新的思路和技术支持,推动土壤工程技术的进步和发展。
1.3 意义土壤是农田生态系统中最重要的组成部分,土壤机械组成是土壤性质的重要指标之一。
了解土壤的机械组成可以帮助我们更好地了解土壤的工程特性和植物生长环境,从而指导土壤的管理和利用。
通过测定土壤的机械组成,可以评价土壤的质地、结构和孔隙度,为农田的施肥、灌溉和栽培提供科学依据。
研究土壤机械组成的测定吸管法仪器具有重要的意义。
通过深入探讨该仪器的优缺点,可以进一步完善土壤机械组成的测定方法,提高测定数据的准确性和可靠性。
探讨吸管法仪器的应用前景和研究展望,能够为未来的土壤科学研究和土壤管理实践提供新的思路和方法。
【2000字】2. 正文2.1 土壤机械组成的测定方法土壤机械组成的测定方法是通过对土壤颗粒的大小和分布进行分析,以揭示土壤的物理性质。
土壤机械组成测定一、 实验目的与意义土壤是由不同比例、粒径粗细不一、形状和组成各异的颗粒(土粒)组成,一般分为砾砂、粉粒和粘粒四级。
根据土壤中各种粒径的颗粒百分组成,作为土壤分类的标准,叫做土壤质地分类,又名土壤机械组成分类。
测定土壤机械组成,就是测定不同直径土壤颗粒的组成,进而确定土壤的质地。
土壤机械组成在土壤形成和土壤的农业利用中具有重要意义。
土壤质地直接影响着土壤的水、肥、气、热的保持和运动,并与作物的生长发育有着密切的关系。
土壤机械组成测定方法很多。
在野外因仪器、药品携带不方便,所以常用揉条法。
在室内则采用吸管法或比重计法,前者较繁琐,耗时久,但精确度高;后者操作较简便,结果比较准确。
本实验运用比重计法,依据Stokes 定律,测定粒径小于2 mm (过2 mm 筛)的土壤的机械组成。
二、 实验原理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>0.2 mm 砂粒,一般采用过筛的方法,将土样逐级过筛并称重。
对于粒径较小的土粒,则先用分散剂将其充分分散,再使其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:()η/9212d d gr V −= 式中:v-颗粒在介质中的沉降速度(cm/s );g-重力加速度(980 cm/s 2);r-颗粒半径;d-颗粒比重(土粒平均比重为2.65 g/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,因此,2r v ∝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。
比重计法测量的即是悬浮的土粒含量。
比重计所排开的悬液重量等于其自身重量时,它就悬停在某一深度上,据此可换算出悬液中土粒的浓度。
激光颗粒分析仪测定土壤机械组成的方法1.土壤样品处理风干土过2mm筛,称取5.0g左右,去除有机质、脱钙并去除Cl-(此处方法同吸管法相同),转入50ml的烧杯,加入0.5mol/L的六偏磷酸钠适量搅拌均匀浸泡过夜。
2.土壤样品测定打开样品测定的主机和样品台开关。
打开电脑,运行LS13320软件,点击OK,进入可操作界面。
1)点击界面左侧的Sample Information,添加待测样品信息。
2)样品信息完成后,点击界面左侧的Run Settings,Pump Speed(泵速)设置在70-90之间,Number of Run一般设置为5,其他选项基本不做修改,修改Folder设置保存的文件目录,点击OK。
3)点击界面左侧的Start Cycle,在弹出的窗口上点选Include PDIS、Measure offset、Align、Measure Background、Measure Loading、Enter Sample information、Start 5 run和最后一项Auto Rinse,点击OK。
4)软件运行至Measure Background时,手动打开仪器上的Sonicate(超声波)按钮,背景值测定完成后仪器会提示加样,此时运行桌面上的Obscuration(遮蔽度)为0%,开始加入样品。
加入样品之前,浸泡过的样品一定要充分搅拌混匀,没有结块为止。
用塑料吸管迅速吸取搅拌后的土壤样品,加入样品池中。
当遮蔽度为30±2%时,停止加样。
点击Start,开始分析样品。
样品运行5次之后会自动清洗,清洗完成后可以开始测定下一个样品。
通常一个样品测定3次重复。
3.样品数据分析。
1)打开Open,在保存目录中点击要选择的文件,出现测定的差分图。
在弹出的窗口中打开Runfile,点Export,选择输出项保存,生成该样品的分析数据的Excel表格。
一个样品有5次运行的数据,一般取其平均值,在主界面上打开Overlay,添加5次测量的数据,打开Runfile,点击Average All,得平均值图,并保存命名。
土壤机械组成的测定一、目的与意义土壤矿物质各粒级的相对含量和比例成为土壤的机械组成。
机械组成决定着土壤质地的粗细,所以它直接影响土壤的理化性质和土壤肥力情况。
加之,土壤机械组成又是土壤分类的主要依据,所以在进行土壤类型、理化状况等相关研究中,土壤机械组成就成为必须测定的指标之一。
二、土壤机械组成的测定原理土壤机械分析,就是把土粒按它的粒径大小分成若干级,并定出各级的量,从而行出土壤的机械组成。
对粒径>0.25毫米的砂粒,一般采用过筛的方法,将它们逐级分离开来。
对粒径小的土粒,则用分散剂将其充分分散,再使分散的土粒在一定容积的悬液中自由沉降,一物质粒径愈大下沉愈快。
根据司笃克斯(G.G.Stokes)定律,不同粒径的颗粒在重力的作用下其下降速度与球体(土粒)的半径平方(r2)成正比,与分散介质的粘滞系数成反比的原理。
即:式中:V-土粒在介质中沉降速度(cm/s);g-重力加速度(980cm/s);d-土粒比重,平均值为2.65(g/cm')d1介质比重(g/cn'.);n-介质粘带系数(g/cm·s);r-土粒半径(cm)。
三、土壤机械组成的测定方法吸管法-一直接吸取悬液洪干称重;比重计法-测其比重,然后换算出各粒级的含量。
比重计法的原理是:比重计所排开的悬液体积等于其重量时,它浮在一定位置上,而在比重计上刻有相应的数字。
为了免去复杂的计算,鲍尤考斯设计一种所谓甲种比重计,它可以从浮标尺上直接读出悬液某一深度所含有的土粒浓度(g/1)(以下简称比重计)。
由于温度影响悬液的比重的比重计的体积也影响土粒的比重和水的粘度等。
一般甲种比重计的刻度是以20℃为标准的,低于或高于这一温度,都需要进行读数值校正,所以每测一次比重后,必须测一次温度。
如采用常用比重计法,要进行十三次读数,方能计算出各级颗粒的百分数。
这种办法费时多、速度慢。
甲种比重计法,即按不同温度下土粒沉降时间,直接测定所需各粒径土粒的含量。
实验二(1) 土壤机械分析--比重计速测法一、目的要求土壤矿物质颗粒是土壤固相的主要组成部分,其颗粒直径大小,对土壤理化性状及肥力有较大的影响。
通过土壤颗粒分析,测定各粒级所占的百分含量,可以确定土壤质地,它是土壤学实验中的基本的分析项目之一。
土壤质地对土壤形成、土壤理化性质、肥力因素、植物生长及微生物活动都有很大影响。
因此,测定土壤颗粒组成具有重要意义。
本实验采用比重计速测法,按卡庆斯基质地分类(简制)确定土壤质地名称。
二、方法原理比重计速测法是将一定数量的土样(<1毫米),经过化学与物理处理,使其充分分散成单粒,然后置于一升容积的水中,让其自由沉降,其沉降速度符合司笃克斯定律(即球体(土粒)在介质(水)中沉降,其沉降速度与球体(土粒)半径的平方成正比,而与介质(水)的粘滞系数成反比)。
根据不同温度下土粒沉降时间,可以用甲种比值计测定悬液的比重。
比重计读数直接指示出悬液在比重计所处深度上的悬液中小于某一粒径的土粒的含量,再据卡庆斯基质地分类表查出质地名称。
司笃克斯定律:μ21292d d gr V -=其中:V 半径为r 的土粒在介质中沉降的速度, g 重力加速度 r 土粒的半径d1 土粒的密度,平均为2.65克/厘米3 d2 介质(水)的密度 μ 介质(水)的粘滞系数三、试剂及仪器1.0.5mol·L -1(Na 2C 2O 4)草酸钠溶液:称取33.5克草酸钠(化学纯),加蒸馏水溶液解后稀释至1升,摇匀。
2.0.5 mol·L -1(NaOH )氢氧化钠溶液:称取20克氢氧化钠(化学纯),加蒸馏水溶液后稀释至1升,摇匀。
3.0.5 mol·L -1(NaPO 3)6六偏磷酸钠溶液:称取51克六偏磷酸钠[(NaPO 3)6](化学纯),加蒸馏水溶解后稀释至1升,摇匀。
4.天平(感量0.01克)、铝盒、有柄瓷钵、橡皮塞玻棒、大漏斗、定时钟、沉降筒、搅拌棒、温度计等。
自然地理学实验指导书林惠花、肖宝玉、陈秀玲、刘强编2007.8自然地理气象实验部分实验一气象观测场和温度的观测一目的与要求了解气象观测场地的建立条件及掌握常见的温度观测方法二主要内容1 观测场地的选择要求和观测场内的仪器布置;2 百叶箱的结构与作用;3 常用的温度观测仪器与观测方法;三气象观测场的建立要求及测温仪器构造及原理(一)观测场地的选择要求地面气象观测的主要项目都是在观测场内通过各种仪器进行的,观测场地的选择是否适宜,对观测资料的代表性、准确性和比较性影响很大。
观测场地的选择关键在于站址的选择。
站址应选择在能代表大范围的天气、气候特点的地区,除某些根据特殊需要而建立的专业台站外,一般要求建在平坦空旷,四周没有高大建筑物、树林和大水库的地方。
这是因为:在复杂地形影响下,风、云、温度、湿度等要素均有显著差异,不能真实反映这个地区自由大气的实际变化情况;树林及建筑物等障碍物对辐射、温度、降水,特别是风都有显著影响,如建筑物密集的城市,由于建筑物吸热和散热都较快,人类活动频繁,使得城镇温度比农村偏高,湿度较农村偏低,同时建筑群会影响空气的运行,既减小风速,也能改变风向。
此外,城镇空气固体悬浮物多,能削弱太阳辐射,使能见度下降,这对日辐射和日照观测均会造成影响;如果台站设在工业城市最多风向的下风方,经常受吹来烟尘的影响,将会影响资料的代表性。
因此观测场地距障碍物应保持一定的距离。
通常观测场离的距离应视障碍物的性质而定:孤立的障碍物离观测场地的距离应在3倍以上障碍物的高度;连续的或成片的障碍物离观测场地的距离应在10倍以上障碍物的高度。
场地的选择总体要求是要有代表性,避免局地因素的影响。
观测场地不宜过小,否则场内安置的仪器难以保持一定的间隔,容易彼此遮挡,影响通风。
普通观测场有25m*25m和20m*16m两种规格。
观测场地要求平整。
由于一般地区绿色植物分布的面积最广,所以观测场内应种植浅草(不长草的地区例外),以更好代表这一地区下垫面特征。
为了保护场地和仪器设备,四周最好围有1.2m 通风围栏。
围栏的北面正中开一小门,以便出入。
场内还应铺设宽约0.4—0.5m的小路,以利于保护草层,保持场内整洁,方便行走。
图1 地面气象观测场(二)观测场内的仪器布置要求观测场内仪器的安置应当保持一定距离,互不影响,具体要求如下:(1)仪器高的安排在北面,低的安在南面,东西成行,大体对称;(2)仪器设备应安置在东西走向的小路的南侧,便于观测人员观测时能迅速从北面接近仪器。
观测次数多的仪器,尽量接近中间小路;(3)百叶箱内的温度表安置的高度规定为1.5m;(4)测量降雨量的雨量器的安置高度规定为70cm;(5)测量风的仪器安置在距地面10m以上;(6)观测场内的日射、日照仪器应在开阔的地方,并放在平台上。
而且日射仪器事先需要测定反射率。
(三)百叶箱的结构与作用百叶箱的结构请通过实物的观察来认识。
百叶箱,四周是由两排薄的木板百叶组成,木板向内向外倾斜与水平方向成45o角。
箱底由三块木板组成,中间木板比两侧的木板高出一些,箱盖有两层,其间空气能流通。
为了避免太阳直接照射仪器,百叶箱要漆成白色,以防吸热过多,影响箱内气温。
图2 百叶箱百叶箱分大小两种,大百叶箱是安装温度、湿度自记仪器的,小百叶箱是安装干湿球和最高、最低温度表的。
百叶箱应水平地牢固地安装在一个特制的架子上,支架应牢固地埋入地下,其顶端高出地面125cm。
箱门朝正北。
箱内仪器的安装:小百叶箱内的各种温度表都安置在箱内特制的铁架上,干湿球温度表应垂直固定在铁架两侧,干球在东,湿球在西,球部离地面1.5m,湿球的下方是一个带盖的水杯,水杯口离湿球约3cm,湿球温度表球部包扎一条纱布,纱布通过杯盖上的狭缝引入水杯内。
最高温度表平放在铁架下面横梁上的钩中,球部中心离地为1.52m;最低温度表放在最下面的钩上,球部中心离地为1.53m,二支表球部都向东。
大百叶箱内的温度计安装在前面的木架上,感应部分中心离地 1.5m;湿度计放在后面稍高的木架上。
百叶箱的作用如下:(1)保持一定的通风与风速;(2)防止太阳的直接辐射;(3)防止仪器受到风、冰雹等的直接损坏。
(四)主要的测温仪器的结构与原理1 玻璃温度表(1)结构:主要由感应部位、套管、刻度尺、毛细管等组成。
(2)测温液体与测温原理:测温液体是水银或酒精。
测温原理是热胀冷缩:水银和酒精都具有比较明显的热胀冷缩的特性。
水银和酒精相比较,具有导热快,比热小,易提纯,沸点高(356.9℃)蒸汽压小,不与玻璃发生浸润作用等优点,所以用水银用感应液的温度表灵敏度和精确度都较高。
但是由于水银冰点比酒精高(-38.9℃),测定低温不适宜,而酒精冰点低(-117.3℃),用来测定低温比较好。
但酒精本身具有膨胀系数不够稳定,纯度较差,容易蒸发,以及与玻璃起浸润作用等缺点,所以一般情况下,不使用酒精温度表,只有在气温低于-36℃时,才按照《地面气象观测规范》规定使用酒精温度表。
因此,除了最低温度表用酒精作为感应液外,一般温度表多用水银。
最高温度表:最高温度表除了与普通温度表所具有的结构外,在球部有一玻璃针毛细管内,使毛细管与玻璃针之间形成窄道,对水银的自由流动产生一定的阻力。
这一阻力小于球部水银的膨胀压力,而大于水银自身的收缩力。
温度升高时,球部水银体积膨胀,压力增大,迫使水银挤过狭管回至球部,因而水银柱就在狭管处断裂,于是狭管以上这段水银柱的顶端,就保持在过去一段时间内温度表所感受到的最高温度示度上。
最低温度表:它的构造特点是:毛细管较粗,内贮透明的酒精,在毛细管内酒精中有一个哑铃形的玻璃游标。
当温度下降时,酒精柱收缩,由于酒精柱顶端与游标接触时,其表面张力作用,带动游标下降;当温度上升时,酒精膨胀,酒精柱可以经过游标周围慢慢向前流动,而游标因顶端对管壁的摩擦力及本身的重力作用,仍停留在原位不动,因此它可以指示出一定时间间隔内曾经出现过的最低温度。
图3 最高温度表的结构(玻璃针)图4 最低温度表测定地温用的仪器有:地面温度表、地面最低温度表、地面最高温度表、曲管地温表和直管地温表。
地面温度表、地面最低温度表、地面最高温度表这三支温度表与测定气温的干球温度、最高和最低温度表相同,只是由于地面温度变化范围较宽,它们的测量范围也较大。
并被安装在观测场的南边的地表面,球部一半埋于土中,一半露于外面,三支地温表并排放在地段中央偏东的地面上;由北向南为地面温度表(1)、地面最低温度表(2)、地面最高温度表(3)、它们相互的距离为5-6cm。
图5 地面温度表的安置曲管地温表是测量浅层地温的仪器。
其温度表球部附近的管子弯曲成135°角。
玻璃套管下部(自球部到温标的起点)用石棉灰充填,再用棉花堵塞和火漆固定,以防止玻璃管内空气的对流。
图6 曲管地温表的埋设2 自计温度计自记温度计是气象上常用的几种自记仪器中的一种。
自记仪器是自动记录气象要素在一天或一周内连续变化情况的一种仪器。
从仪器上还能知道气象要素在某段时间内的极值及其出现时间。
图7 自记温度计温度计由感应部分、传递放大部分、自记部分组成。
感应部分:是双金属片,它是由两片膨胀系数不同的金属片互相焊接在一起组成,上层为膨胀系数大的黄铜(α1=0.000017),下片为膨胀系数小的因钢(α2=0.0000015)。
当温度变化时,由于上下两片金属的膨胀量不同而发生弯曲,如果双金属片的一端固定,则当温度变化时,另一端(自由端)即发生位移。
传递放大部分:感应部分的变化是很小的,因此必须利用杠杆来传递和放大。
自记部分:是将传递放大的结果自动记录下来的部分。
包括自记钟、自记纸和自记笔等。
一般自记钟分日转和周转两类。
自记钟上放有记录纸,其纸上与纵轴垂直的水平线表示温度,通常每格为1℃。
竖的弧线为时间线。
自记钟旋转一圈之后,就更换自记纸(每日一次或一周一次),规定在14时观测后换纸。
自记笔尖内装有特制的墨水,由于自记钟时刻在运转,温度不断在变化,这样笔尖在自记纸上就连续画出温度随时间变化的曲线。
四观测方法和步骤1 玻璃温度表观测的注意事项:(1)熟悉仪器的刻度,温度观测要求记录到0.1℃,初次使用一支温度表,应先了解其最小刻度单位。
(2)避免视差,视线应于水银柱顶端附近刻度线是否直来较正。
(3)动作迅速。
因温度表感应较快所以读数时动作要迅速,先读小数后读整数,同时注意勿使头、手和灯接近球部,并尽量不要对温度表呼吸。
(4)复读,复读是为了防止产生5℃和10℃的误差(有时也可能读错1℃或2℃)。
2 最高温度表的调整观测最高温度后,应按规定进行调整。
其方法是:用右手紧握表中上部,球部向下,把手伸出和身体约成30o角,在水平面45o范围内剧烈甩动几次,待其示度与干球温度相差不到0.2℃时为止,最后,将调整好的最高温度表放回原来位置上时,注意手不能触及球部,先放球部,后放表身。
3最低温度表的调整观测最低温度表之后,要进行调整,先将球部向上抬起,使游标到达酒精柱的顶端,与酒精面相接触,然后将最低温度表水平安装好。
4 自计温度计具体操作步骤如下:①温度计的观测次数和温度表一样,每次读数后要用笔尖画短线做一记号。
②换纸时应注意写上年、月、日和上纸的时间及取下纸的时间。
③将纸裹在钟筒上卷紧,水平线对齐,底边紧贴筒底边缘并以压条固定。
④转动钟筒,使笔尖正对当时时间。
⑤推回笔档,使笔尖与钟筒接触,做记号,重新检查一遍后,关上合盖。
自记温度计要注意维护,经常保持清洁,对感应部分不要用手及其他物体碰撞。
当感应有灰尘时可用细毛笔及时除掉。
经常注意自记录是否清晰、有无中断现象,笔尖墨水是否足够,自记钟是否停摆等。
五思考与练习1.如何选择观测场地才能保证气象站所观测的数据具有代表性?2.观测场内的仪器布置有何要求?3.为什么北半球百叶箱的门要朝北开?4.百叶箱有哪些作用?大、小百叶箱各放置了哪些仪器?5.玻璃液体温度的测温原理是什么?比较水银与酒精温度表的优缺点。
6.最高与最低温度表构造与性能是哪些?7.温度表误差的主要来源有哪些。
避免或减小使用上误差的方法有哪些?8.在观测完最高与最低气温后,如何调整最高、最低温度表?9.双金属片温度计的工作原理是什么?10.地面温度表是如何放置于地面进行观测的?曲管地温表的结构与普通温度表有何不同?实验二湿度的观测与查算一目的与要求掌握湿度观测的常见仪器、工作原理和观测方法。
二主要内容1 常见湿度观测仪器的结构2 湿度的测定原理3湿度的观测与求算方法三测湿仪器的构造及原理1 固定式干湿球温度表测量湿度原理:固定式干湿球温度表是由两支相同形状的水银(或酒精)温度表组成。
球部包有湿润纱布的叫湿球温度表,另一支叫干球温度表,干湿球温度表安置在百叶箱中。