实验五 土壤容重、比重和孔隙的测定土壤容重是指土壤在未破坏自然结构的情况下，单位体积的土壤重量（以克／立方厘米表示）。
土壤容重的大小与土壤质地、结构、有机质含量和土壤紧实度等有关。
土壤比重是指土壤固体部分的重量与在4℃时同体积的水重之比。
土壤比重的大小与土壤的矿物组成、有机质含量以及母岩、毋质的特性等有关。
利用土壤的比重和容重可以计算土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、三相比和孔隙比等项目。
因此，它们是土壤物理性质重要测定项目和指标。
一、土壤容重的测定（环刀法）1．方法原理。
利用一定体积的环刀切割自然状态的土壤，使土壤充满环刀。
烘干后称重、计算。
测定土壤容重的方法很多，如环刀法、蜡封法等。
本次实验采用环刀法． 2．仪器设备。
（1）环刀（用无缝钢管制成，一端有刀口，便于压入土中（图14）。
（2）环刀托（上有两个小孔，在环刀采样时，空气由此排出）。
（3）削土小刀（刀口要平直）、小铁铲、木锤等。
（4）天平（感量 0.1克和 0.01克）。
3．操作步骤。
（1）测量并计算环刀之容积（A ）（A ＝πr 2h ，式中r 为环刀的内半径，h 为环刀高度），并称重（B ），准确至0.1克（记录环刀号码）。
（2）选择好土壤剖面后，按土壤剖面层次，自上至下用环刀在每层的中部采样，均衡地用力把环刀托垂直压入土中（土壤较硬，可用木锤轻轻敲打环刀托把），待整个环刀全部压入土中后停止下压。
用铁铲把环刀周围土壤挖去，并使其下方留有一些多余的土壤，取出环刀，用削土刀刮去粘附在环刀壁上的土壤，并削平环刀两端的土面，使之适与刃口齐平。
并在同一地点采土样约100克置于铝盒之中，带回测定土壤比重之用。
（3）用干布擦净粘附于环刀外面的土壤，称重（C ），并放入烘箱内在 105℃下烘6一8 小时，冷却后称重（D ）。
测定表层土壤容重要做5个重复，底层做3个，测定表层土壤含水量要做3个重复，底层做2个。
4．结果计算。
土壤容重=ABD （克/立方厘米）图14 环刀采样示意图土壤含水量=BD DC --×100二、土壤比重的测定（比重瓶法）1．方法原理。
比重瓶法测定土壤比重是借用排水称重方法测得同体积的水重，再测土壤含水量，并计算土壤比重。
2．仪器设备。
比重瓶（短颈，容积50毫升或100毫升）；天平（感量0.001克）；电炉；砂浴或电热板；温度计；滴管；小漏斗；毛巾等。
3．操作步骤。
（1）取50毫升比重瓶一只，加满蒸馏水（为了除去水中的空气，事先须将蒸馏水煮撒冷却至室温后加入瓶中），塞好瓶塞，用清洁的干毛巾将瓶外的水擦干。
在0.001天平上称重（W 1），同时用温度计测定瓶的水温t 1（准确至0.1℃）。
（2）称取通过 1毫米的风干土样10克，并换算成烘于上重量（W 1）（土壤含水量在测容重时已经得到）。
（3）将瓶中蒸馏水倒出，用毛巾擦干瓶的外部，然后用小漏斗将已称好的土样小心装入比重瓶中。
装蒸馏水于比重瓶内，使水和土的体积占比重瓶的1／3一1／2，摇匀，为了去除土和水中的空气，须将比重瓶放入电热板上或砂格上煮沸（注意温度不能太高，以免瓶内土液溢出损失），并不断地摇动比重瓶，以驱逐水及土壤中的空气，使水和上更好地接触，煮沸需1小时。
（4）用滴管将煮沸过的比重瓶（内盛土样和水）瓶口上的土粒小心洗人瓶中，塞好瓶塞，待冷却至室温，用滴管加满经过煮沸的蒸馏水，并塞好瓶塞，擦干瓶的外部，于0.001天平上称重（W 2），测记当时水的温度（t 2）。
4．结果计算。
当t l ＝t 2时221dW dW W W W W d s s ⨯-+=式中：d ——土壤比重；W s ——烘干土样重，克；W 2——t 2℃时比重瓶+水+土样重，克；W 1——t 2℃时比重瓶斗水重，克，W 1经校正后为W s ； dw 2——t 0℃时蒸馏水比重，克／立方厘米，查表7；dw 0——4℃时水的比重。
因为4℃时水的比重为1，故可以省去。
比重瓶中水重必须按温度进行校正，由表7查出t 1和t 2时水的比重差数，然后将此差数乘上比重瓶的体积而得x ，从W 1中减去或加上x （t 2＞t 1时应减，t 2＜t 1时应加），即得校正后的比重瓶加水的重量W 3=W 1±x 。
例如：当15℃时称得瓶+水合重W 1，于22℃时测得瓶+水+土合重W 2，W 1应根据温度进行校正。
因为称W 1时的温度为15℃，水的比重为0.999．而称W 2时为22℃，水的比重为O.998。
比重瓶体积为50毫升，则温度校正系数为：（0.999-0.998）×50＝0.001×50＝0.05校正后的比重瓶加水的重量 W s ＝W 1－0.05 5．注意事项。
（l ）含可溶性盐及活性胶体较多的土样，须用惰性液体（如苯、甲苯、二甲苯、汽优、煤油）代替蒸馏水，而用真空抽气法排除上中空气，抽气时间不得少于半小时，并经常摇晃比重瓶，直至无气泡逸出为止。
停止抽气后，仍需在于燥器中静置一刻钟以上，用惰性液体测定比重时须用烘干土。
（2）比重瓶中加蒸馏水后塞上有毛细管的塞子，这时要求水分充满整个比重瓶和毛到管中，切勿使瓶中留有气泡。
（3）称重前一定要用吸收纸将瓶外水滴吸干。
（4）本方法要求平行绝对误差＜0.02。
（5）测定土壤比重最好在25℃恒温条件下进行。
无恒温条件时可按上述方法（查表7）进行换算。
三、毛管孔隙度的测定（环刀法）1．方法原理。
利用一定容积的环刀，切割未搅动的自然状态的上样，使土样充分吸水膨胀．切除超出部分后称重和测定含水量，即可计算出毛管孔隙度。
2．仪器设备。
天平（感量0.1克和0.001克各1架）、环刀（容积100或200立方厘米）、烘箱、铝盒、干燥器、坩埚钳、刮土刀。
3．操作步骤。
（l ）用环刀在野外采取原状上（操作方法与容重测定法相同）。
（2）将环刀套上有孔并垫有滤纸的底盖放入盛有薄层水的搪瓷盆内，把资盆内水深保持在2—3毫米内，浸水时间：砂土4—6小时，粘土8—12小时或更长时间。
（3）环刀中土样吸水膨胀后，用刮土刀削去胀到环刀外面的土样，并立即称重，准确至0.1克。
（4）称重后，用铝盒从环刀中取土4—5克，测定上样吸水后的含水量，以换算环刀中烘干上重。
4．结果计算。
100(%)⨯=VWP c 式中：P c ——毛管孔隙度，%；w ——环刀中土壤所保持的水量．相当于水的容积，立方厘米；V ——环刀容积，立方厘米。
本测定须进行3—4次平行测定，重复间误差不得大于1％。
四、土述孔隙度、非毛管孔隙度和三相比之计算1．土壤总孔隙度。
由土壤容重及比重的结果来计算土壤总孔降度（P t ）100)1((%)⨯-=比重容重t P 式中：P t ——土壤总孔隙度，％。
2．土壤非毛管孔隙度。
土壤非毛管孔隙度（P u ）等于土壤总孔隙度与毛管孔隙度之差，用下式表示：P n （％）＝P t ％－P o ％式中：P n ——土壤非毛管孔隙度，％；P t ——土壤总孔隙度，％； P o ——土壤毛管孔隙度，％。
表7 不同温度条件下水的比重表3．土壤三相比。
单位体积原状土壤中，土粒、水分和空气体积间的比即土壤三相比。
由于土壤水分和空气经常的变动，所以土壤三相比实际上是个依时而变的数值。
计算土壤三相比的公式如下：M：W：P t-W式中：M——单位容积中土壤固相部分所占%；W——土壤含水量，以容积％表示；P t-W——土壤空气含量，以容积％表示。
五、实验报告样品编号：采土地点及深度：土壤名称：作物生长情况：土壤管理情况：1．实验记录。
（1）土壤容重测定。
①环刀（容重圈）号码__________，重量__________克（B）；②环刀底面内径_______厘米，高_________厘米，容积________立方厘米（A）；③环刀＋湿土重___________克（C）；④环刀＋烘干土重___________克（D）。
（2）土壤比重测定。
①比重瓶＋水重_________克（W1或W3），t1__________度；②比重瓶＋水＋土重_________克（W2），t2___________度；③风干土重或温土重_________克，折干土重___________克（W3）；④t2℃时蒸馏水比重__________克／立方厘米（dW2）。
（3）土壤毛管孔隙度的测定。
①环刀号码___________，重量_________克；②环刀容积___________立方厘米；③环刀＋湿土重___________克；④铝盒重__________克，铝盒＋湿土重_________克，铝盒＋烘干土重_________克；⑤烘干土重__________克；③田间持水量___________％。
2．结果计算表。
3．思考题。
（1）试根据实验结果说明该土壤的固、液、气三相物质的比例，并评价肥力因素协调性。
（2）根据自己实验资料，计算一亩田15厘米深的耕作层的土壤重量有多少斤？含水量有若干斤？。
