实验二 土壤有机质的测定.docx

实验一 容量、三相比的测定
一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）
三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填）
五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理
七、 实验结果与分析（必填） 八、讨论、心得

一、实验目的和要求
1.测定和计算土壤含水率、容重、孔度及三相比；
2.加深对上述物理量及其相互关系的理解；
3.掌握容重等的测定和计算方法。

二、实验内容和原理
1. 土壤的比重和容重

比重
容重
概念
单位容积固体土粒(不包括孔隙)的重量
田间自然垒结状态下单位体积的土壤干重（即在105℃下去除水分的土重），也叫做假比重
单位
g/cm3
g/cm3 或者t/m3
相关
因素
土壤矿物组成和腐殖质含量：矿物比重一般在2.5-2.7（含铁矿物>3）,腐殖质含量不高，影响较小
土粒排列情况、孔度大小：土粒排列疏松、孔度大，容重值就小。反映土壤肥力和耕作管理状况
数值
平均值2.65
总是小于比重，一般为1.0-1.4
2. 土壤的相关概念
2.1 土壤容重
土壤容重反映的是土壤的紧实度，其值过大则表示土壤过紧，会妨碍植物根系伸展，过小则表示土壤过松，会漏水跑墒。一般来讲土壤容重在1.1-1.3之间，孔度在56-52%之间较为适宜。
土壤容重可用于计算土壤重量，如：
1公顷土地耕层（20cm）的重量=10000*0.2*1.15（容重）=2300（t）
2.2 土壤孔度
土壤孔度是指土壤中所有大小孔隙的容积之和占整个土壤容积的百分数。其中，孔隙是容纳水分和空气的场所。土壤孔度一般不直接测量，而是根据土壤容重和比重计算得到：
土壤孔度=（1-容重/比重）*100
一般的，砂土的孔度为30-45%，壤土为40-50%，粘土为45-60%（不可逆推），泥炭土可达80%以上。耕层的孔度通常大于心土、底土。
2.3 土壤含水率
土壤含水率是指每百克干土中所保持的水分克数，可通过下式计算得到：
土壤含水率（%）=（W湿-W干）/W干* 100
2.4 土壤三相比
土壤的三相比就是土壤中气相、液相和固相三种状态的相对比例，具体如下：
气相：液相：固相=（孔度－含水率）：含水率：（1-孔度）

三、实验材料与仪器
仪器：环刀，游标卡尺，手柄，小铲，电子天平，干燥器，烘箱；
材料：紫金港的土壤。

四、操作方法和实验步骤
1.取干燥洁净环刀，做好标记，用游标卡尺测量其高度及内径，分别测三次取平均值，计算体积并称重。
2.田间套取原状土柱，带回实验室，用纸巾擦净环刀表面的土壤，称重。
3.放入105-110℃烘箱，16小时后，取出放入干燥器冷却40分钟后称重。
4.计算土壤的容重、含水率、孔度及三相比。
套取原状土柱的具体操作：
1.将表层落叶等仔细铲除。
2.用手柄慢慢将整个环刀压入（或敲入）土中，切勿破坏土壤的自然垒结状态。
3.挖开环刀周围的土壤，小心取出环刀，切勿使环刀内土块脱落。
4.小心切除环刀上下的余土，使土壤刚好填满整个环圈。
五、实验结果与分析
环刀体积计算：d（均）=6.781cm h（均）=4.263cm
V环刀=π（d/2）2*h=153.95cm3
M环刀=205.62g
M环刀+土壤=439.45g
M环刀+干土壤=395.44g
W湿= M环刀+土壤- M环刀=233.83g
W干= M环刀+干土壤- M环刀=189.82g
容重=W干/V=1.23g/cm3
土壤含水率（%）=（W湿-W干）/W干* 100=23.18%
土壤孔度=（1-容重/比重）*100=53.47% （比重用平均值2.65g/m3带入计算）
三相比=气相：液相：固相=（孔度－含水率）：含水率：（1-孔度）=30.29%：23.18%：46.53%

六、讨论、心得
这次实验让我对比重与容重这两个不同的概念有了更清楚的认识，前者是排除孔隙的单位土重，后者是干土的单位土重，对于这两个不同的概念要加以区分并应用。
前面曾提到，一般砂土的孔度为30-45%，壤土为40-50%，粘土为45-60%，需要注意的是，这仅仅是一个经验之说，并不能以孔度作为划分依据，如这次试验采得的土壤孔度为53.47%并不能说明它是粘土，分类还是要根据土壤颗粒大小划分。
这次实验要注意的地方是取土时要避开有石子和植物根茎的地方，并且适当用力，必要时可以用脚踩在手柄上轻轻往下用力，将环刀取出时也要小心地把环刀周围的土壤去除再切除环刀上下的土。将环刀带回实验室的途中要拿在金属环的位置，避免破坏土样。擦拭环刀表面的土也要用干燥的纸巾轻轻擦去，防止水分会对重量造成影响。使用干燥器时要注意干燥器的盖子不能放在桌子上，其边缘有用于密封的油，故取出环刀后直接把盖子放回即可。

实验二 土壤有机质的测定
一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）
三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填）
五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理
八、 实验结果与分析（必填） 八、讨论、心得

一． 实验目的和要求
1. 了解土壤有机质测定对于农业生产的意义；
2. 掌握土壤有机质的测定方法。

二． 实验内容和原理
土壤有机质是土壤的重要组成部分，是指存在于土壤中的所有含碳的有机质，包括动植物残体，微生物及其分解和合成的各种有机物质（生命体和非生命体）。
用一定浓度的重铬酸钾——硫酸溶液氧化土壤有机质（碳），剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。本方法测得的结果，与干烧法对比，只能氧化77%的有机碳，因此将得的有机碳乘以校正系数，以计算有机碳量。在氧化滴定过程中化学反应如下：
2K2Cr2O7＋8H2SO4+3C→2K2SO4+2Cr2（SO4）3+3CO2+8H2O
K2Cr2O7+6FeSO4→K2SO4+Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+7H20
在1mol•L-1H2SO4溶液中用Fe2+滴定Cr2O72-时，其滴定曲线的突跃范围为1.22～0.85V。
以邻啡罗啉亚铁溶液（邻二氮啡亚铁）为指示剂，三个邻啡罗啉（C2H8N2）分子与一个亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下：
[（C12H8N2）3Fe]3++e [（C12H8N2）3Fe]2+
淡蓝色 红色
滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程中渐现Cr3+的绿色，快到终点变为灰绿色，如标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。

三． 实验材料与试剂
（1）1mol•L-1(1/6K2Cr2O7) 溶液；
（2）0.4mol•L-1(1/6K2Cr2O7) 的基准溶液
（3）0.5mol•L-1FeSO4溶液；
注：由于这是后来现配的溶液，实际浓度并不准确
（4）指示剂：邻啡罗啉指示剂；
（5）土样。

四． 操作方法与实验步骤
准确称取0.5000g土壤样品（注1）于500mL的三角瓶中，然后准确加入1mol•L-1(1/6K2Cr2O7) 溶液10mL于土壤样品中，转动瓶子使之混合均匀，然后加浓H2SO420mL，将三角瓶缓缓转动1min，促使混合以保证试剂与土壤充分作用，并在石棉板上放置约30min，加水稀释至250mL，加2-羧基代二苯胺12～15滴，然后用0.5mol•L-1FeSO4标准溶液滴定之，其终点为灰绿色。
或加3～4滴邻啡罗啉指示剂，用0.5mol•L-1FeSO4标准溶液滴定至近终点时溶液颜色由绿变成暗绿色，逐渐加入FeSO4直至生成砖红色为止。
用同样的方法做空白测定（即不加土样）。
如果K2Cr2O7被还原的量超过75%，则须用更少的土壤重做。

五． 数据记录与处理
土壤有机碳（g•kg-1）=
土壤有机质（g•kg-1）=土壤有机碳（g•kg-1）×1.724
式中：1.33——为氧化校正系数；
c——为0.5mol•L-1FeSO4标准溶液的浓度；
实验对照
空白用液
土样用液
体积
20.28mL
16.90mL
土壤有机碳=13.468（g•kg-1）
土壤有机质=23.25（g•kg-1）

六． 实验结果与讨论
这个实验操作不算太复杂，最让我感到不适应的是加浓硫酸，本身浓硫酸作为一种强氧化性酸，身上被掺入了很多恐怖主义色彩，加之我们要用枪把浓硫酸加入三角瓶中，用枪时老师不断强调要慢慢放手，不能太快地将浓硫酸加入试剂瓶中，以免产生大量的热，与此同时，手腕要不断抖动，震荡三角瓶，使之受热均匀，不致飞溅。在等待的时间里，我清洗并润洗了滴定管，本来想加快速度，先把硫酸亚铁加入滴定管中，老师说这样会造成硫酸亚铁氧化，实验结果不准确。滴定时，等到溶液由绿色转为暗绿色时，就要放慢滴液速度，一滴一滴加入三角瓶中，三角瓶下可垫一张白纸，以准确观察颜色变化，我们很好地控制了滴定颜色变化，最后一滴时溶液变为砖红色，这是我做的最成功的一次滴定实验。
土壤有机质的测定常用方法还有重铬酸钾容量法—外加热法，实验原理基本相似，不同的是在外加热的条件下（油浴的温度为180，沸腾5分钟），用一定浓度的重铬酸钾——硫酸溶液氧化土壤有机质（碳），同样是剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量，这个方法测得的结果，与干烧法对比，能氧化90%的有机碳，比稀释热法氧化率高。
土壤有机质对土壤肥力的作用大致分为以下7个方面：
1、是土壤养分的主要来源。有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或简接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。特别是土壤中的氮，有95%以上氮素是以有机状态存在于土壤中的。因为土壤矿物质一般不含氮素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的。土壤有机质分解所产生的二氧化碳，可以供给绿色植物进行光合作用的需要。此外，有机质也是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。　　
2、促进作物的生长发育。有机质中的胡敏酸，可以增强植物呼吸，提高细胞膜的渗透性，增强对营养物质的吸收，同时有机质中的维生素和一些激素能促进植物的生长发育。
3、促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，改良土壤结构。有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土形成良好的结构，从而改变了土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。土壤有机质的黏性远远小于黏粒的黏性，只是黏粒的几分之一。一方面，它能降低黏性土壤的黏性，减少耕作阻力，提高耕作质量；另一方面它可以提高砂土的团聚性，改善其过分松散的状态。
4、提高土壤的保肥能力和缓冲性能。土壤有机质中的有机胶体，带有大量负电荷，具有强大的吸附能力，能吸附大量的阳离子和水分，其阳离子交换量和吸水率比黏粒要大几倍、甚至几十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同时也能提高土壤对酸碱的缓冲性。 　　
5、促进土壤微生物的活动。土壤有机质供应土壤微生物所需的能量和养分，有利于微生物活动。 　　
6、提高土壤温度。有机质颜色较暗，一般是棕色到黑褐色，吸热能力强，可以提高地温。可改善土壤热状况。
7、提高土壤养分性。有机质中腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤的污染。对低产田来说，通过增加有机质含量可以培肥土壤，提高地力水平。对高产田来说，由于有机质不断分解，也需要不断补充有机质。腐殖质能和磷、铁、铝离子形成络合物或螯合物，避免难溶性磷酸盐的沉淀，提高有效养分的数量。
根据土壤有机质的这些重要性质和作用，不难看出，土壤有机质含量多的土壤，其土壤肥力水平较高，不仅能为作物生长提供较丰富的营养，而且土壤保水保肥能力强，能减少养分的流失，节约化肥用量，提高肥料利用率。有机质含量较少的土壤，情况则相反。因此，应该千方百计地增施有机肥料，提高土壤有机质含量，才能充分发挥化肥的增产效益。