土壤肥料學(xué)實(shí)驗(yàn)

2/2土壤肥料學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一土壤樣品的采集與處理土壤樣品(簡(jiǎn)稱土樣)的采集與處理，是土壤分析工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到分析結(jié)果的正確與否。因此必須按正確的方法采集和處理土樣，以便獲得符合實(shí)際的分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)用具：鐵鏟、鋤頭、土壤刀、土壤袋、木槌、研缽、土壤篩（0.25、1、2mm）、卷尺、廣口瓶、標(biāo)簽等。一、土樣的采集分析某一土壤或土層，只能抽取其中有代表性的少部份土壤，這就是土樣。采樣的基本要求是使土樣具有代表性，即能代表所研究的土壤總體。根據(jù)不同的研究目的，可有不同的采樣方法。(一)土壤剖面樣品土壤剖面樣品是為研究土壤的基本理化性質(zhì)和發(fā)生分類。應(yīng)按土壤類型，選擇有代表性的地點(diǎn)挖掘剖面，根據(jù)土壤發(fā)生層次由下而上的采集土樣，一般在各層的典型部位采集厚約l0厘米的土壤，但耕作層必須要全層柱狀連續(xù)采樣，每層采一公斤；放入干凈的布袋或塑料袋內(nèi)，袋內(nèi)外均應(yīng)附有標(biāo)簽，標(biāo)簽上注明采樣地點(diǎn)、剖面號(hào)碼、土層和深度。(二)耕作土壤混合樣品為了解土壤肥力情況，一般采用混合土樣，即在一采樣地塊上多點(diǎn)采土，混合均勻后取出一部份，以減少土壤差異，提高土樣的代表性。1、采樣點(diǎn)的選擇選擇有代表性的采樣點(diǎn)，應(yīng)考慮地形基本一致，近期施肥耕作措施、植物生長(zhǎng)表現(xiàn)基本相同。采樣點(diǎn)5—20個(gè)，其分布應(yīng)盡量照顧到土壤的全面情況，不可太集中，應(yīng)避開路邊、地角和堆積過(guò)肥料的地方。根據(jù)地形、地塊大小、肥力等情況的不同，采樣點(diǎn)的分布也不一致，一般可采用以下三種方法：（1）對(duì)角線采樣法適用于地塊小、采樣點(diǎn)少、肥力均勻、地形平坦、地形端正的地塊，圖1A；（2）棋盤式采樣法適用于地塊面積大小中等、采樣點(diǎn)較多（約10點(diǎn)以上）、地勢(shì)平坦、地形整齊、肥力稍有差異的地塊，圖1B；（3）蛇形采樣法；適用于地塊面積大、地勢(shì)不平坦、地形多變、肥力不均勻的地塊，圖1C。ABC圖1采樣點(diǎn)的分布方法2、采樣方法：在確定的采樣點(diǎn)上，先用小土鏟去掉表層3毫米左右的土壤，然后傾斜向下切取一片片的土壤(見圖2)。將各采樣點(diǎn)土樣集中一起混合均勻，按需要量裝入袋中帶回。圖2采樣方法(三)土壤物理分析樣品測(cè)定土壤的某些物理性質(zhì)。如土壤容重和孔隙度等的測(cè)定，須采原狀土樣，對(duì)于研究土壤結(jié)構(gòu)性樣品，采樣時(shí)須注意濕度，最好在不粘鏟的情況下采取。此外，在取樣過(guò)程中，須保持土塊不受擠壓而變形。(四)研究土壤障礙因素的土樣為查明植株生長(zhǎng)失常的原因，所采土壤要根據(jù)植物的生長(zhǎng)情況確定，大面積危害者應(yīng)取根際附近的土壤，多點(diǎn)采樣混合；局部危害者，可根據(jù)植株生長(zhǎng)情況，按好、中、差分別取樣(土壤與植株同時(shí)取樣)，單獨(dú)測(cè)定，以保持各自的典型性。（五）采樣時(shí)間土壤某些性質(zhì)可因季節(jié)不同而有變化，因此應(yīng)根據(jù)不同的目的確定適宜的采樣時(shí)間。一般在秋季采樣能更好地反映土壤對(duì)養(yǎng)分的需求程度，因而建議在定期采樣時(shí)在一年一熟的農(nóng)田的采樣期放在前茬作物收獲后和后茬作物種植前為宜，一年多熟農(nóng)田放在一年作物收獲后。不少情況下均以放在秋季為宜。當(dāng)然，只需采一次樣時(shí)，則應(yīng)根據(jù)需要和目的確定采樣時(shí)間。在進(jìn)行大田長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的情況下，為了便于比較，每年的采樣時(shí)間應(yīng)固定。二、土樣的數(shù)量一般1公斤左右的土樣即夠化學(xué)物理分析之用，采集的土樣如果太多，可用四分法淘汰。四分法的方法是：將采集的土樣弄碎，除去石礫和根、葉、蟲體，并充分混勻鋪成正方形，劃對(duì)角線分成四份，淘汰對(duì)角兩分，再把留下的部份合在一起，即為平均土樣，如果所得土樣仍嫌太多，可再用四分法處理，直到留下的土樣達(dá)到所需數(shù)量(1公斤)，將保留的平均土樣裝入干凈布袋或塑料袋內(nèi)，并附上標(biāo)簽。圖3四分法取樣步驟三土壤樣品處理（一）風(fēng)干處理野外取回的土樣，除田間水分、硝態(tài)氮、亞鐵等需用新鮮土樣測(cè)定外，一般分析項(xiàng)目都用風(fēng)干土樣。方法是將新鮮濕土樣平鋪于干凈的紙上，弄成碎塊，攤成薄層（厚約2厘米），放在室內(nèi)陰涼通風(fēng)處自行干燥。切忌陽(yáng)光直接暴曬和酸、堿、蒸氣以及塵埃等污染。并在風(fēng)干過(guò)程中揀去粗大的植物殘?bào)w、石塊、結(jié)核等。（二）磨細(xì)和過(guò)篩用木槌將土塊研碎，切勿打碎石礫。然后取出一定土樣（800克左右）。用2mm（10號(hào)篩）篩孔過(guò)篩，不能通過(guò)的石礫稱其重量，并計(jì)算其百分含量。從過(guò)篩的土樣中取出100左右，作為機(jī)械分析用（可用通過(guò)1mm篩孔土樣）其余的土樣反復(fù)輾細(xì)，用1mm篩子過(guò)篩，不能通過(guò)的粗砂粒，也應(yīng)稱其重量，計(jì)算其百分含量。將通過(guò)1mm（18號(hào)篩）的土樣混勻后鋪成薄層，劃成若干小格，用骨匙從每一方格中取出少量土樣，總量約50克。將其置于研缽中反復(fù)研磨，使其全部通過(guò)孔徑0.25mm（60號(hào)篩）的土篩，然后混合均勻。（三）保存經(jīng)處理后的土樣，分別裝入廣口瓶，貼上標(biāo)簽。四、思考題1、采集與處理土樣的基本要求是什么?2、處理土樣時(shí)為什么＜1mm和＜0.25mm的細(xì)土必須反復(fù)研磨使其全部過(guò)篩？3、處理通過(guò)孔徑1mm及0.25mm土篩的兩種土樣，能否將兩種篩套在一起過(guò)篩，分別收集兩種土篩下的土樣進(jìn)行分析測(cè)定？為什么？4、根據(jù)土樣處理結(jié)果，計(jì)算土壤石礫百分率。附注：篩號(hào)與篩孔直徑（mm）對(duì)照見書末附表。實(shí)驗(yàn)二土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定（外加熱法）有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，其含量雖少，但在土壤肥力上的作用去很大，它不僅含有各種營(yíng)養(yǎng)元素，而且還是微生物生命活動(dòng)的能源。土壤有機(jī)質(zhì)的存在對(duì)土壤中水、肥、氣、熱等各種肥力因素起著重要的調(diào)節(jié)作用，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、耕性也有重要的影響。因此土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)之一[注1]，是經(jīng)常需要分析的項(xiàng)目。測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)的方法很多，有重量法、滴定法和比色法等。重量法包括古老的干燒法和濕燒法，此法對(duì)于不含碳酸鹽的土壤測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，但由于方法要求特殊的儀器設(shè)備、操作繁瑣、費(fèi)時(shí)間，因此一般不作例行方法來(lái)應(yīng)用。滴定法中最廣泛使用的是重鉻酸鉀氧化還原滴定法，該法不需要特殊的儀器設(shè)備，操作簡(jiǎn)便、快速、測(cè)定不受土壤中碳酸鹽的干擾，測(cè)定的結(jié)果也很準(zhǔn)確。重鉻酸鉀氧化還原滴定法根據(jù)加熱的方式不同又可分為外加熱法（Schollenberger法）和稀釋熱法（walkley-Baclk法），前者操作不如后者簡(jiǎn)便，但有機(jī)質(zhì)的氧化比較完全（是干燒法的90~95%）。后者操作較簡(jiǎn)便，但有機(jī)質(zhì)氧化程度較低（是干燒法的70~86%），而精密度較高，測(cè)定受室溫的影響大。比色法是將被土壤還原成Cr3+的綠色或在測(cè)定中氧化劑Cr2O72-橙色的變化，用比色法測(cè)定之。這種方法的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性較差。本實(shí)驗(yàn)只選用重鉻酸鉀氧化還原滴定的兩種方法。用重鉻酸鉀氧化還原滴定法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)，實(shí)際上測(cè)得的是“可氧化的有機(jī)碳”，所以在結(jié)果計(jì)算時(shí)要乘以一個(gè)由有機(jī)碳換算為有機(jī)質(zhì)的換算因數(shù)。換算因數(shù)隨土壤有機(jī)質(zhì)的含碳率而定。各地土壤有機(jī)質(zhì)的組成不同，含碳率亦不一致，如果都用同一換算因數(shù)，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一些誤差；但是為了便于各地資料的相互比較和交流，統(tǒng)一使用一個(gè)公認(rèn)的換算因數(shù)還是必要的，目前國(guó)際上仍然一致沿用古老的所謂“VanBemmelen”因數(shù)即1.724，這是假設(shè)土壤有機(jī)質(zhì)含碳為58%計(jì)算的。1．方法原理在一定溫度加熱的條件下，用一定濃度的K2Cr2O7-H2SO4溶液，氧化土壤有機(jī)C反應(yīng)如下：2Cr2O72-+3C+16H+=4Cr3++3CO2↑+8H2O反應(yīng)剩余的Cr2O72-，以鄰—菲羅啉為指示劑，用Fe2+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O由氧化有機(jī)C的Cr2O72-凈消耗量計(jì)算土壤中有機(jī)碳的含量，再換算為有機(jī)質(zhì)的量。由于此法對(duì)有機(jī)碳氧化還不夠完全，所以測(cè)得的有機(jī)碳需乘以一個(gè)氧化校正系數(shù)，方能與經(jīng)典的重量法的結(jié)果一致。氧化校正系數(shù)應(yīng)根據(jù)氧化劑的濃度，消煮的溫度與時(shí)間、催化劑的存在與否以及樣品中有機(jī)碳的含量不同而有變化。常用的外加熱法（用油浴、石蠟浴或磷酸浴加熱），測(cè)得的結(jié)果與重量法（干燒法）對(duì)比，只能氧化90%左右的有機(jī)碳，因此測(cè)得的結(jié)果應(yīng)乘以氧化校正系數(shù)1.1。土壤中如有Cl-和Fe2+存在，在測(cè)定時(shí)也能被K2Cr2O7-H2SO4溶液氧化而導(dǎo)致結(jié)果偏高，須設(shè)法消除其干擾。2．試劑配制（1）0.8000molL-1(61K2Cr2O7-H2SO4)溶液：準(zhǔn)確稱取經(jīng)130℃烘2~3小時(shí)的K2Cr2O739.0000g溶于1000ml升水中。（2）0.2molL-1FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液56gFeSO4?7H2O或80g(NH4)2SO4?FeSO4?6H2O溶于60ml3molL-1H2SO4中，然后加水至1升。（3）鄰-菲羅啉指示劑1.49g鄰-菲羅啉（C12H8N2）和0.70gFeSO4?7H2O（或1.0g(NH4)2SO4?FeSO4?6H2O）溶于100ml水中，貯于棕色瓶?jī)?nèi)。（4）85%H3PO4工業(yè)品，供磷酸浴用。用前應(yīng)先小心加熱至約180℃，逐盡水份。3．操作步驟準(zhǔn)確稱取通過(guò)0.25mm篩孔的土樣0.2~1.0g，放在光滑紙條的一端，小心地裝入硬質(zhì)試管（18×180mm）的底部。準(zhǔn)確加0.8000molL-1(1/6K2Cr2O7-H2SO4)溶液5.00ml，搖動(dòng)試管，使土樣分散，再加入5ml98%的濃H2SO4，在試管口上加蓋一小漏斗，以冷凝加熱時(shí)逸出的水氣。將試管放入加熱至約170~180℃的磷酸浴中消煮，待試管內(nèi)溶液開始滾動(dòng)或有較大氣泡發(fā)生時(shí)，開始計(jì)算時(shí)間，保持沸騰5分鐘。取出試管，在空氣中放冷卻后，將試管內(nèi)容物少量多次的冼入250ml三角瓶中，此時(shí)三角瓶?jī)?nèi)溶液的總體積約為60-80ml，保持混合液中H2SO4的濃度為2-3molL-1(1/2H2SO4)。加入鄰-菲羅啉指示劑3滴，用0.2molL-1FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)（顏色由黃綠—灰綠—亮綠--棕紅）。每批樣品測(cè)定的同時(shí)，做2-3個(gè)空白標(biāo)定，即用純石英砂或灼燒過(guò)的土壤代替土樣，其它操作手續(xù)與樣品測(cè)定相同。4．結(jié)果計(jì)算式中：V0——空白標(biāo)定時(shí)所消耗FeSO4標(biāo)準(zhǔn)液的體積（ml）V——土壤測(cè)定時(shí)所消耗FeSO4標(biāo)準(zhǔn)液的體積（ml）0.003——1/4c的摩爾質(zhì)量（kg?mol-1）1.724——由有機(jī)C換算為有機(jī)質(zhì)的因數(shù)1.1——氧化校正系數(shù)（此法為1.1）0.8000——K2C