森林土壤學(xué)實驗大綱

1、森林土壤學(xué)實驗大綱福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院2007年2月森林土壤學(xué)實驗大綱（Experiment of Forest Soil Science）（20學(xué)時）實驗一 主要造巖礦物的識別（驗證性，2學(xué)時）1、實驗的目的：通過本實驗?zāi)芾玫V物的物理性質(zhì)和鹽酸反應(yīng)進(jìn)行肉眼識別主要造巖礦物2、實驗方法和原理：各種土壤有一定的物理特性和化學(xué)性質(zhì)，在野外可以依據(jù)這些特性和性質(zhì)來初步鑒定礦物，通常用來鑒別礦物的簡單化學(xué)性質(zhì)的是礦物對稀鹽酸的反應(yīng)。3、實驗儀器：放大鏡、瓷板、稀鹽酸、小刀、鐵釘4、實驗操作方法：先觀察顏色、結(jié)晶形態(tài)、及其光澤，再用簡單工具測試其硬度，硬度小的礦物可在毛瓷板上磨劃，觀察其條痕，對

2、白色或硬度小的礦物可以滴加鹽酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生。對礦物稍加外力，以觀察其解理和斷口情況。5、實驗中需要特別注意、強調(diào)的問題要注意對每一種礦物的物理性質(zhì)的觀察實驗二 巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖的識別（驗證性，3學(xué)時）1、實驗的目的：學(xué)習(xí)鑒別巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖特性的基本技能，通過本實驗?zāi)芾脦r石的顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物組成來鑒別巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖，為野外識別土壤母質(zhì)打下基礎(chǔ)。2、實驗方法和原理：（1）巖漿巖：主要依據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、顏色、礦物組成、巖性等來識別巖漿巖的名稱。（2）沉積巖和變質(zhì)巖：根據(jù)沉積巖和變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物組成以鑒別其巖石名稱。3、實驗儀器：放大鏡、鹽酸、鐵釘、小

3、刀、稀鹽酸。4、實驗操作方法：依據(jù)三大類巖石各自的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物組成不同進(jìn)行識別（1）巖漿巖：先觀察顏色、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、礦物組成、產(chǎn)狀及巖性，最終確定巖石名稱。（2）沉積巖和變質(zhì)巖：先觀察結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、主要礦物組成、形成的原因，最終確定巖石名稱。5、實驗中需要特別注意、強調(diào)的問題要注意對每一種巖石的物理性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物成分的觀察實驗三 土壤樣品的采集、處理和保存（驗證性，3學(xué)時）1、實驗的目的：掌握土壤剖面的挖掘方法，土壤發(fā)生層的劃分以及土壤形態(tài)特征的調(diào)查方法和描述，掌握土壤分析樣品的采集方法。按分析項目的要求進(jìn)行不同規(guī)格的土樣處理和保存2、實驗方法和原理：土壤分析樣品的采集，是根據(jù)研究

4、的目的要求和采樣地的特點不同，而決定采樣規(guī)則的，但是無論什么情況，采集的土壤樣品不應(yīng)少于1 kg。野外采集到的土樣，應(yīng)當(dāng)場記好標(biāo)簽，帶回室內(nèi)后要逐袋進(jìn)行登記，和立即進(jìn)行風(fēng)干，以防微生物作用引起土壤生化性狀發(fā)生變化，待土樣完全干燥后，按分析項目的要求，將土壤捻細(xì)過篩，然后放入廣口瓶中或封口塑料袋中密裝保存，待各項分析使用。3、實驗儀器：（1）土樣采集使用工具鐵鍬、鋤頭、小鋼卷尺、剖面刀、樣品袋(布袋、紙袋或塑料袋)、標(biāo)簽、鉛筆、塑料薄膜。（2）土樣制備使用工具：牛皮紙、硬木板、木棒、臺稱、鑷子、瑪瑙研缽、廣口瓶(或紙袋)、標(biāo)簽、土壤篩(孔徑2mm、1mm和0.25mm)等。4、實驗操作方法：（1

5、）剖面調(diào)查及樣品采集根據(jù)研究的目的要求和采樣地的特點不同，而決定采樣規(guī)則。（2）分析樣品處理和保存四分法取樣用木棒碾壓過2mm篩裝袋寫好標(biāo)簽方格法取樣用研磨過0.25mm篩裝袋寫好標(biāo)簽。5、實驗中需要特別注意、強調(diào)的問題（1）樣品進(jìn)行風(fēng)干過程中要特別注意塵土及酸堿等的污染；（2）要注意磨細(xì)過篩過程中是逐級過篩的；（3）樣品要貼上標(biāo)簽后保存，寫標(biāo)簽時別出錯。實驗四 土壤吸濕水、土壤pH值的測定和質(zhì)地的測定 （綜合實驗3學(xué)時）步驟1 土壤吸濕水的測定1、實驗的目的：土壤吸濕水的測定在土壤分析中也是必要的，因只有在一致的水分基礎(chǔ)上，才能將分析所得的結(jié)果進(jìn)行互相比較，通過本實驗掌握土壤吸濕水的測定。2

6、、實驗方法和原理：土壤水分的測定方法很多，最常用的是105-110烘干法，在此溫度下，自由水和吸濕水都能烘干，而一般土壤有機質(zhì)則不致分解，但是也有某些有機質(zhì)在此溫度烘烤時能逐漸分解而失重，而另一些有機質(zhì)則逐漸氧化而增重。因此，嚴(yán)格說來，用烘干法只有測得近似的水分含量。由于一般天然有機質(zhì)含量不多，其中受烘烤而起明顯變化的又占少數(shù)，故用烘干法所求得的水分含量的準(zhǔn)確度和精密度通常已能達(dá)到土壤分析的要求。因此在一般土壤分析工作中，測定土壤水分仍以烘干法為基礎(chǔ)。用烘干法測定土壤水分時，烘烤的時間，應(yīng)該以達(dá)到恒重為準(zhǔn)，但由于上述誤差的存在，特別是含有機質(zhì)較多的土壤要達(dá)到恒重是有困難的，故也可以人為地規(guī)定一

7、個一定的烘烤時間(如在105-110下烘8小時)，有機質(zhì)含量特別高的土樣可以用減壓低溫法(用70-80的溫度，在小于20毫米汞柱壓力下)烘干之，由土樣在烘烤期間的失重，即可計算土壤水分百分率，此法的誤差決定于使用天平的精確度和取樣代表性。紅外線照射和酒精燃燒也是目前土壤水分測定時，去除水分的手段，前者是利用紅外線輻射的熱能，使樣品中的水分迅速蒸發(fā)，后者是利用加入土壤中的酒精燃燒時，將水分同時蒸發(fā)，以測定土壤含水量。本指導(dǎo)書主要介紹烘干法和酒精燃燒法測定土壤含水量的操作步驟。3、實驗儀器：電子天平、1/100天平、干燥器、鋁盒、恒濕干燥箱、85%酒精、鐵線棒。4、實驗操作方法：（1）烘干法：稱樣

8、放入小鋁盆烘箱內(nèi)烘干稱量計算（2）酒精燃燒法：稱樣放入小鋁盆加入一定量95%酒精點火燃著稱量計算5、實驗中需要特別注意、強調(diào)的問題用95%酒精點燃時要特別小心，注意安全，加入酒精的量不能太多。步驟2土壤pH值的測定和質(zhì)地的測定1、實驗的目的：通過本實驗?zāi)軕?yīng)用甲種密度計法測定土壤機械組成并進(jìn)行質(zhì)地名稱查表確定、應(yīng)用酸度計法測定土壤酸堿度。2、實驗方法和原理：（1）土壤pH值測定：用水或中性鹽溶液(如KCl)浸提土壤中的活性氫離子或代性氫離子，用電位計測定該土壤懸液的電位差。然后根據(jù)電位差計算出氫離子活度或pH值 ，一般酸度計均可直接讀得pH值。目前一般使用的酸度計，常以pH值玻璃電極為指示電極，

9、以甘汞電電極或銀一氯化銀電極為參比電極，當(dāng)將電極插入土壤懸液時，即構(gòu)成一電池反應(yīng)。飽和甘汞電極(或銀一氯化銀電極)土壤懸液(或溶液)玻璃膜0.1HClPt在參比電極間與指示電極之間產(chǎn)生電位差，由于差比電極的電位是固定的，因此兩電極之間電位差的大小決定于懸液中的氫離子活度，pH即為氫離子活度的負(fù)對數(shù)值。測定未知溶液或土壤懸液pH值之前，必須先用已知pH值不同的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液調(diào)整酸度計，酸堿性不同的土壤樣品，選用pH值不同的標(biāo)準(zhǔn)緩沖劑，酸性土壤用pH4.01，中性土壤用pH6.87，石灰性土壤用pH9.18進(jìn)行調(diào)查。（2）土壤質(zhì)地測定：密度計法是利用甲種土壤密度計即鮑氏密度計，觀察土壤懸液密度的變化

10、，然后置于沉降筒中，讓分散的土粒在懸液中自由沉降，經(jīng)過不同的時間，用密度計測定懸液的密度變化，一觀察土粒分布的變化，密度計的讀數(shù)直接指示出懸液在密度計所處深度的懸液中土粒的含量，也就是說，可以從密度計刻度上直接讀出每升懸液中所含土粒的重量，而這半部分土粒的半徑(r)，也可從已知的讀數(shù)時間(即沉降時間t)以及密度計浮泡在懸液中所處的有效沉降深度(L)值(亦即土壤實際沉降距離)，按下式計算出：式中：r-土粒半徑(mm)L-土粒沉降深度（mm）t-沉降時間(S)-水的粘滯系數(shù)(g/cmS)q-重力加速度(981cm/S2)ds-土粒密度(g/cm3)dw-水的密度(q/cm3) 土粒沉降深度(L)值

11、，在密度計罰中是因密度計讀數(shù)而異的. 因此密度計讀數(shù)既表示懸浮液圖例重量百分?jǐn)?shù)，又表示這一部分土粒在懸液中所處深度(L)，即液面至此密度計浮泡體積中心的距離)，從浮懸土粒重量百分?jǐn)?shù)可直接得出小于某粒徑土粒的含量，再以密度計揭示出懸液深度計計算出土粒直徑，但是在測定時，由于密度計放入懸液中，液面因之升高，所以密度計讀數(shù)并不能代表土粒沉降時所經(jīng)過的實際距離，所以密度計應(yīng)用前，必須校正，繪制校正曲線，取得校正值.3、實驗儀器：（1）土壤pH值測定：pH酸度計(雷磁25型數(shù)顯式pH計)，復(fù)合玻璃電極，50ml小燒杯，50ml量筒，天平等。（2）土壤質(zhì)地測定：甲種密度計、1000ml量筒，木攪拌器、0.

12、25mm分樣篩、高腳燒杯、洗瓶、玻棒（帶橡皮頭）、鐘表、天平、干燥器、稱重瓶、烘箱。4、實驗操作方法：（1）土壤pH值測定：稱樣浸提測定（雷磁25型數(shù)顯式pH計）（2）土壤質(zhì)地測定：稱樣分散土粒制懸液測定懸液比重空白、溫度、比重計校正值5、實驗中需要特別注意、強調(diào)的問題（1）土壤pH值測定特別注意、強調(diào)的問題：要洗干凈小燒杯（2）土壤質(zhì)地測定特別注意、強調(diào)的問題：a本式樣如果要獲得正確的結(jié)果，其關(guān)鍵在于土粒是否完全分散，故在操作過程中必須注意，同時必須盡力避免操作過程中土粒或懸液的丟失.b每次將密度計及溫度計放入懸液和取出時，必須小心不可過于振蕩溶液.c溫度以19.4為標(biāo)準(zhǔn)，高于或低于19.4

13、時，可按溫度校正表加以校正.d如土壤含有機質(zhì)過多，則懸液面上每有泡沫發(fā)生，妨礙密度計讀數(shù)，這時可以加1-2滴辛醇(或用酒精)于懸液中，以消除泡沫.實驗五 土壤有機質(zhì)的測定（驗證性，3學(xué)時）1、實驗的目的：土壤有機質(zhì)含量的高低受土壤的利用方式、土壤的深度、土壤的環(huán)境、植被類型等多種因素的影響，本實驗通過對不同利用方式的土壤及不同層次土壤有機質(zhì)含量的分析測定，讓學(xué)生掌握丘林法測定土壤有機質(zhì)的方法及其原理，并學(xué)會分析不同土壤及不同土壤層次有機質(zhì)含量差異產(chǎn)生的原因。2、實驗方法和原理：丘林法是較準(zhǔn)確而且迅速測定土壤有機質(zhì)含量的容量法，其原理是用已知濃度的過量氧化劑，氧化有機質(zhì)中的碳，用已知濃度的還原劑

14、回滴剩下的氧化劑，根據(jù)氧化劑的消耗量計算出有機碳的含量，最后以有機碳的含量換算成土壤有機質(zhì)含量。3、實驗儀器：天平、油浴鍋、250ml和50ml三角瓶、小漏斗、10、100ml量筒、酸式滴定管、洗瓶、硬質(zhì)試管。4、實驗操作方法：稱樣消煮滴定計算5、實驗中需要特別注意、強調(diào)的問題（1）、由于不同地區(qū)土類性質(zhì)差異很大，故應(yīng)用本法測定的結(jié)果的校正系數(shù)亦有差異，對長江以南的紅壤，測定結(jié)果還是符合要求的，但本法在測定鹽土有機質(zhì)時所含Cl會一起被氧化，而使結(jié)果偏高，可以在消煮時加入適量的CaO進(jìn)行絡(luò)合作用而消除Cl的還原作用（2）、氧化劑(1：1的K2Cr2O7和FeSO4)所含的量必須十分準(zhǔn)確，最好用半

15、微量或普通的自動吸管加氧化劑(用大肚吸管，其誤差較大)，因氧化劑的粘滯性大而會有不少附著在吸管過滴定管上，1滴氧化劑之差可引起2%的誤差。因此加入試劑的量要準(zhǔn)確，但要做到是不容易的，如掌握每次加等量的試劑時，都用同樣的時間，可以消除一定誤差。（3）、反應(yīng)的溫度和時間的控制是十分重要的，應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行，溫度不能過高或過低，時間也要一致，特別是在放入油浴鍋和油浴鍋內(nèi)取出盛硬質(zhì)試管的鐵絲網(wǎng)籃時，要迅速，安全。（4）、滴定時滴定終點不易掌握，容易滴過量，發(fā)生誤差，因此，一定要一滴一滴的滴，每滴滴下經(jīng)過充分搖之后，再滴第二滴。（5）、如經(jīng)氧化后的硬質(zhì)試管內(nèi)容物，在加水稀釋后，混合液不是棕黃色或

16、黃綠色而呈綠色時，表明加入的K2Cr2O7的量不夠，應(yīng)減少土樣或增加K2Cr2O7用量，重新分析。實驗六 土壤有效P的測定（驗證性，3學(xué)時）1、實驗的目的：本實驗通過不同土壤及不同層次土壤有效磷含量的分析測定，要求學(xué)生掌握Olsen法（NaHCO3法）測定土壤有效磷的方法及其原理，并學(xué)會分析不同土壤及不同土壤層次有效磷含量差異產(chǎn)生的原因。2、實驗方法和原理：碳酸氫鈉溶液c (NaHCO3)=0.5 mol·L-1，pH 8.5浸提土壤，在進(jìn)行比色測定時，采用硫酸鉬銻抗混合顯色劑，比氯化亞錫還原法優(yōu)越，其操作方法較簡便，顯色穩(wěn)定時間長(達(dá)24小時)，有較寬的酸度范圍(0.23-0.33

17、 H+ mol·L-1)，對于某些干擾離子的允許量較大，比色測定磷的范圍為0.04-0.6 mg·kg-1磷，但靈敏度略低于氯化亞錫還原法。3、實驗儀器：天平（1/100，1/10000）、100ml塑料瓶、 100ml三角瓶、漏斗、 濾紙、刻度吸管（1、2、5、10、100ml）、容量瓶（50ml和1000ml）、 723G型分光光度計、半數(shù)紙、振蕩機。4、實驗操作方法：稱樣振蕩浸提過濾吸取待測液顯色比色計算5、實驗中需要特別注意、強調(diào)的問題（1）活性炭一定要洗至無磷反應(yīng)，否則不能用；（2）顯色量5.5 c (1/2 H2SO4)=5.5 mol·L-1硫酸-鉬

18、銻抗混合顯色劑5 ml，除中和10 ml 0.5 cmol·L-1碳酸氫鈉外，最后酸度為0.450.65 cmol·L-1；。（3）室溫低于200C時，顯色后的鉬藍(lán)則有沉淀產(chǎn)生(0.4mg kg-1磷以上)，此時可將量瓶放入40-500C的烘箱或熱水中保溫20分鐘，稍冷30分鐘后比色。實驗七 土壤速效K的測定（驗證性，3學(xué)時）1、實驗的目的：掌握火焰光度計法測K的原理和方法。2、實驗方法和原理：為測定土壤速效性鉀，可采用NaNO3、NaOAc、CaCl2、BaCl2、NH4OAc、NH4NO3等，但不同浸提劑所得結(jié)果是不一致的。最常用的浸提劑是中性鹽乙酸銨c(NH4CH3COO)=1 mol·L-1,因為它干擾離子少，操作方便，浸提待測液可以直接用火焰光度計測。 以NH4OAc為浸提劑時，它與土壤膠體陽離子所進(jìn)行的交換反應(yīng)如下： H+ Ca+ 土壤膠體 + n.NH4OAc K+ Mg+NH4+ NH4+ NH4+土壤膠體 + + (n-c)NH4O