实验五 土壤机械组成分析

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)。

土壤机械组成的测定实验报告
本实验旨在测定土壤机械组成。

土壤机械组成是指土壤粒径成分
的总和，通常用从直径大到小依次列出的各种土壤粒径来确定。

实验中采用去污筛过程级配分法，对于每个土样开展测定。

先在
去污筛上，将土样进行处理，使得去除表面的污染物，从而突出机械
结构的特征。

然后，将土样按0.15、0.3、0.6、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0mm的标准筛之后，分别量取筛上的砂石含量，作为各土粒
级百分比，计算总土壤机械组成。

实验结果显示，该土样的土壤机械组成分别为0.49%、63.88%、29.14%、4.39%、2.02%、0.64%、0.31%、0.16%和0.07%。

总土壤机械
组成为100.7%，该值与理论值相符，说明测试结果可靠。

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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198 HUANJINGYUFAZHAN ▲土壤环境机械组成特征及规律研究吴思远（绿城农科检测技术有限公司,浙江 杭州 310000）摘要：从两种类型的土壤：栗钙土、风沙土作为实验目标，并测量其在不同深度下的土壤机械组成（粘粒、砂砾、粉粒），通过相同土壤类型中、不同深度的土壤中的机械组成进行分析可知：栗钙土和风沙土虽然类型不同，但土壤中机械组成变化情况却是类似的，砂砾>粉粒>粘粒，且砂砾含量随着土壤深度的增加而降低，粘粒、粉粒含量则随着土壤深度的增加而增加。

在相同深度的不同类型土壤中机械组成分析可知：土壤中的粘粒、粉粒含量表现为：风沙土>栗钙土；砂砾含量表现为：栗钙土>风沙土。

关键词：土壤环境；机械组成；深度中图分类号：X825 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2018)09-0198-02DOI:10.16647/15-1369/X.2018.09.115Study on the characteristics and laws of soil environmental mechanical compositionWu Siyuan(Greentown Agricultural Testing Technology Co., Ltd., Hangzhou Zhejiang 310000,China)Abstract: Two types of soil: chestnut soil and aeolian sandy soil were used as experimental targets, and the soil mechanical composition (clay, gravel, powder) at different depths was measured, and soils of different depths were used in the same soil type. The analysis of mechanical composition shows that although the types of chestnut soil and aeolian sandy soil are different, the change of mechanical composition in soil is similar, gravel>powder>cohesive, and the content of gravel decreases with the increase of soil depth. The content of clay and powder increased with the increase of soil depth. The mechanical composition analysis of different types of soil at the same depth shows that the content of clay and silt in the soil is: aeolian sandy soil > chestnut soil; the content of gravel is: chestnut soil > aeolian soil.Key words: Soil environment; Mechanical composition; Depth土壤是由无数不同大小的土粒构成的，且土粒的组成比例也是不一致的。

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。