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植物环境
实验一土壤分析样本的采集
一、目的和意义
本实验的目的是学会田间采集分析样本的方法。
样本的采集,是土壤分析的一个重要环节,因没有代表性的样品引起的误差,比起室内分析来,明显大得多。
这样,即使分析工作很正确,但得出的结果也不能正确反映土壤的性质。
如果拿它去指导生产和科研,一定会导致不良的后果。
因此,样本的采集必须谨慎从事,按规定的要求进行。
样本采集的方法,应根据研究,分析的目的来确定。
如果是为了研究土壤的发生、发育情况,就应该按照剖面层次来取样。
如果为了研究农场、乡村耕地的土壤肥力特征,通常是把土壤分为若干不同的类型。
再在同一类型的土壤的地段中,选择一些有代表性的田块,采取混合样本,如果是为了某一特定目的,如为了研究高产田、高产园或低产田、低产园,分析某一土壤的障碍物质,则在特定的田块中取有代表性的位置采混合样本。
取样必须在有代表性的地方进行,如植株生长特殊的地方、路旁,水沟边、土丘边较低洼部位或放置过肥料的地方,都应避开。
二、工具:
铲、锄、切土刀、锌铁盘、木尺(或木摺尺)、小布袋、标签纸、铅笔、记录本(
自备)、采土钻(农学专业)。
三、方法
如确定在田间混合采集样本,首先要根据田块的大小和地形的特点,确定采样点的布置方式,如棋子式、屈折法和对角线法等,详见下图,采样点一般5-10个或更多些,然后进行采样,在栽培作物的地里采样时,一般在株行间进行,先把田间的枯枝落叶或其他杂物拨开,用锄或铲挖到所需的深度,切成垂直剖面后取样(如果仅取耕作层以内的土壤时亦可直接用切土刀或容积采土筒进行采样),就要从田面开始直到耕作层厚度(约15厘米深处)均匀取样,不能上半部采土多,下半部采土少,各点取样数量要一样。
如果在一个剖面分层采取两层以上的样本时,一般先采下层的样本,后采上层的样本。
在第一点采样完毕后,填平土坑,然后转移到其他各点按照规定的层次和深度,同上法进行采样,但各采土的数量要一致,然后把采的样品放在锌盘上,小心搅碎,混合均匀,用四分法(详见实验后的附录)取出一部分样本倒入干净的小布袋内,每个样本的重量应不少于2市斤,随即用铅笔写两张标签,一张放入布袋,一张挂在袋口外边。
标签上要写明样本号码,采土地点、采土深度、采样人姓名及采土日期,并在记录本上记载有关的项目,如采土地点的地形、地势、作物生长及耕作、施肥、土地利用等情况。
采取团粒结构等分析样本时,不可将土壤捏碎,要保持原来的状态,待风干后混合,再取出均匀样本,但仍要注意不能把团粒压碎或破坏。
如要测定土壤田间水分含量、亚铁离子及氧化还原电位等项目,样本则应放入密闭容器(如铁铝盒)内,不应于空气接触。
带回室内后,可立即进行测定。
附采样点方式图及取样的四分法:
正方形地块长方形地块长方形地块
(棋子式)(屈折式)(对角线法)
取样四分法:
四分法是将采集的样本弄碎混匀,并铺成四方形,按对角分成四份,然后把对角的两份并为一份。
如果所得的样本仍很多,可再四分法处理,直到所需的数量为止。
详见于图:
第一步第二步第三步
四、实验报告要求
1、实验目的意义
2、实验主要仪器
3、实验简要步骤
4、实验时应注意问题
五、实验注意事项
1、本实验是到田间采集分析样本,应注意安全问题。
2、各组应带齐实验工具。
六、思考题
1、采取土壤样本时要注意那些问题,才能采得有代表性的样本?
实验二主要成土矿物岩石的认识
一、目的要求
土壤是由岩石经风化作用和成土作用而形成的,而岩石又是由矿物组成的,故矿物岩石是形成土壤的基本物质,它们的成分与性质在一定程度上影响着土壤的性质和肥力。
因此,掌握一些主要矿物岩石的特性,对于认识利用和改良土壤是十分必要的。
本实验具体要求如下:
1.根据矿物的主要物理性质来认识、鉴定我省最常见的几种主要造岩矿物(如石英、长石、云母、方解石、高岭土、赤铁矿等)。
2.根据岩石的外部主要特征来认识我省最常见的几种成土岩石(如花岗岩、玄武岩、流纹岩、石灰岩、砂岩、页岩、片麻岩、石英岩等)。
二、实验材料和用具:
矿物标本、岩石标本、放大镜、条痕板、小刀、10%盐酸、铅笔、回形针。
三、方法步骤:
1.矿物主要物理性质的观察:
矿物是一种自然化合物或单质,它具有一定的化学成分和物理性质。
通过实验,认识几种常见的矿物。
1)、颜色:
颜色是矿物分子对光线吸收和反射时表现的现象;它决定于矿物的化学成分和构造。
自然界里的矿物,往往具有一定的颜色,但有杂质存在时,其颜色变化很大.观察矿物颜色应在新鲜断面上对光方向进行。
2)、光泽:
光泽是矿物表面对光线反射和折射的能力,通常将其分为如下数种:
金属光泽:
反射光的能力很强,光耀夺目,如黄铁矿。
半金属光泽:
反射光的能力较强,象历久变暗的金属光泽,如褐铁矿.
玻璃光泽:
在平滑反射面上呈现的光泽如方解石、长石。
脂肪光泽:
反射面较粗糙时所呈现的光泽,如石英断口的光泽。
珍珠光泽:
似丝线光泽,当矿物或细小纤维状时便有这种光泽.如纤维状石膏、石棉.
无光泽:
矿物为细分散体,成土状,实际上并不反光的矿物.如高岭土。
3)、条痕
条痕是矿物粉未的颜色,通常是将矿物划在条痕板上即得.每种矿物粉未的颜色比较固定,故是一项可靠的特征。
4.解理
矿物受外力打击时,常沿着一定的方向裂开,同时形成光滑的平面,这样的性质称为解理,该平面称为解理面,矿物解理裂开有难易,根据裂开的难易程度,可分为下列四级:
极完全解理:
能够裂开成很薄的薄片,不易看见断口,如云母。
完全解理:
结晶矿物沿着解理面裂开成小块,不易产生断口,如方解石。
不完全解理:
在矿物碎块中可见到解理面但同时也见到断口,如长石。
无解理:
矿物碎块中见不到解理面,如石英、高岭土等。
5、断口
矿物受到打击后,不依一定方向裂开,而形成不规则的碎块,这个破裂面叫断口,按断口的形态可分为如下几种:
贝壳状断口:
矿物破裂后,具有贝壳状的弯曲面,如石英。
参差状断口:
断口面粗糙,不平坦,如长石。
平坦状断口:
断面虽粗糙,但总的看来仍然是平坦的,如赤铁矿。
土状断口:
断口面象覆盖上一层土,如高岭土。
多片断口:
如云母。
6.硬度
矿物抵抗磨擦或刻划的能力叫硬度。
矿物硬度的强弱,可用几种矿物互相刻划,而比较得出。
根据摩氏硬度计,把矿物分为十个等级。
矿物硬度表
硬度等级代表矿物
1
滑
石
2
石
膏
3
方
解
石
4
莹
石
5
磷
灰
石
6
正
长
石
7
石
英
8
黄
玉
9
刚
玉
10
金
刚
石
上列等级是说明硬度的等级顺序,并没有数量的关系,如石英硬度7,滑石硬度1,并不是石英的硬度比滑石大7倍。
在野外鉴别矿物时,往往不用硬度计,而用简单的代用品。
常用的有:
软铅笔硬度1指甲硬度2—2.5
玻璃片硬度5小刀硬度3-4
钢小刀(回形针)硬度6-6.5钢锉刀硬度7
7)、盐酸反应
指碳酸钙遇盐酸,即放出二氧化碳的现象.
2、主要成土矿物及其性状:
(见表1)
3、岩石的主要性质
岩石可以由一种或多种矿物组合而成。
按照岩石的成因,可分为三大类,即岩浆岩(火成岩)、沉积岩、变质岩。
各种岩石由于形成的条件不同,组成的矿物不同,因而各种矿物的排列组合、形态、大小也不一样,即它们的结构和构造也就不同,因此,其内部性质和外表形态就不相同。
在野外鉴定岩石就是根据岩石的矿物成分、结构、构造等方面来认识它们。
1)、结构:
是指组成岩石的矿物的大小、形状。
常见的结构有:
结晶粒状结构:
指矿物呈结晶状态,并呈粒状,如花岗岩。
隐晶状结构:
指矿物晶体很小,不能用肉眼看到,如玄武岩。
微粒状结构:
指矿物呈细小微粒状,如页岩。
粒状结构:
指矿物呈颗粒状,如砂岩。
碎屑状结构:
指岩石中的矿物大小不一,形状各异,如砾岩。
表
(1)主要成土矿物及性状:
名称
颜色
光泽
条痕
硬度
解理
断口
盐酸反应
其他
石英
无色或白色
玻璃光泽
断口处为
脂肪光泽
无
7
无
贝壳状
无
正长石
肉红色
玻璃
无
6-6.5
中等
参差状
无
斜长石
白灰白
玻璃
白
6-6.5
中等
参差状
无
云母
黑色或褐黑色
珍珠
白
2-3
极完全
片状
无
方解石
白色
玻璃
白
3
完全
平坦
无
高岭土
白色
无
白
<1
无
土状
无
赤铁矿
暗红
半金属
樱红
5
无
平坦状
无
角闪石
黑色
玻璃
褐黑
6
无
参差状
无
表
(2)主要成土岩石及其性状
类别
名称
结构
构造
主要矿物成分
盐酸
反应
颜色
其它
深色矿物
浅色矿物
岩
浆
岩
花岗岩
结晶粒状
块状
云母
石英,正长石
无
灰色
玄武岩
隐晶状
气孔
辉石、角闪石、
云母
石英,斜长石
无
黑色,灰色
流纹岩
粒状
流纹
云母
石英,正长石
无
白,灰,淡黄
沉
积
岩
砂岩
粒状
层状
铁铝氧化物
石英砂
有或无
淡红,灰白
页岩
微粒状
页状
铁铝氧化物
石英砂,粘土
有或无
灰白,淡红
石灰岩
隐晶状
块状
主要成分为碳酸钙
有
淡灰黑色
变
质
岩
石英岩
隐晶状
块状
石英
无
白,淡黄
片麻岩
粒状
带状
云母
石英,正长石
无
黑灰,灰
白色
说明:
1.岩石中矿物的颜色由于含杂质而呈现出与该矿物原来的颜色有差异。
2.沉积岩的盐酸反应主要视其组成中碳酸钙的含量而异。
2)、构造:
指矿物的空间排列和填充于空间的形式,常见的构造有:
块状构造:
指岩石中矿物的排列完全没有次序,破裂时成不规则的碎块。
如花岗岩。
气孔状结构:
指岩石中有气孔存在如玄武岩。
流纹状构造:
由不同颜色的条纹呈流纹状排列,如流纹岩。
层状结构:
指矿物成一层层排列,如砂岩。
页状构造:
指矿物成一页页排列,如页岩。
带状构造:
岩石中不同的矿物黑白相间成不连续的带状排列,也称片麻状构造,如片麻岩。
3、主要成土岩石及其性状:
(见表2)
四、实验报告要求
1、实验目的意义
2、实验主要材料
3、用表格方式列出八种矿物性质和八种岩石的结构和构造
五、实验注意事项
1、由于本实验材料有限,要求不能敲打岩石和矿物。
2、岩石滴加盐酸后应用清水洗干净。
六、思考题
1、为什么要对岩石、矿物进行识别?
实验三土壤分析样本的制备
一、目的要求:
学会土壤分析样本的制备方法。
田间采回的土壤,应及时风干,以免发霉引起土壤性质的改变。
通常是将样品倒在干净的锌铁盘上弄碎铺成约2厘米的薄层,放在通风、干燥没有氨气的室内风干。
并经常翻动,加速其干燥,切忌阳光直接暴晒。
1、工具
锌铁盘、土壤筛(孔径为3、1、0.149mm以及底和盖)、木锤、研钵、镊子、台平、小铁铲、角匙、广口瓶(或纸袋)、标签纸。
2、方法步骤
⑴土壤风干后,即可制备样本,其步骤如下:
风干土壤(按四分法取土约500克,以下谈到取土均按此法,不再说明):
⑵用木锤压散土块,捡出植物残体、铁锰、石灰结核及其它杂质。
⑶混匀土壤,准确称取土壤250克,其余的部分,可贮存起来,也可弃去。
将称好的土壤用木锤把土压散,通过3毫米孔径的筛子(不能通过筛子的石砾,在称重后可弃去,因要计算其所占的百分数,故要称重后才能弃去)。
⑷从中取出约50克,使之全部通过1毫米的筛子,不能通过的,用研钵反复研磨。
此样本作速效养分等分析用。
⑸从中取出5克,使全部通过0.149mm的筛子,不能通过者,反复研磨,使之全部通过。
此样本作土壤有机质等测定用。
各种样本制备完毕后,分别将其放入广口瓶或纸袋保存,并写上标签,其内容有:
样本编号、土壤名称、采样深度、采样地点、通过筛孔大小、制备量及制样人、班别等等。
四、实验报告要求
1、实验目的意义
2、实验简要步骤
3、实验时应注意问题
五、实验注意事项
1、大于3毫米的石砾要称重后才能弃去。
2、过1、0149毫米筛的土壤要全部通过,通不过的要用研钵反复研磨。
六、思考题
1、制备土壤样本时要注意那些重要环节?
实验四土壤机械组成(质地)的测定
一、目的要求
土壤质地又称土壤机械组成即为砂泥比例。
它与土壤肥力有密切关系。
不同质地的土壤,其水、肥、气、热状况不同,物理性和耕性也有差异。
故实践中鉴别土壤质地十分重要。
本实验目的是学习用手测法和比重计法来鉴别土壤质地。
二、方法
(一)手测法在野外用手测法鉴别土壤质地,又可分为干测法和湿测法两种。
干测法是取蚕豆大小的干土块,用右手的姆指与食指压捏土块,根据压捏的难易程度和捏碎后土壤有无粗糙或细腻、滑感来鉴定质地。
表
(1):
田间观察土壤质地表
质地名称
在手指间磨擦时
(干燥姿势)
在湿润状态下揉搓时的表现
1松砂土
几乎全由砂粒所组成,呈散粒,极
粗糙,研磨之嗖嗖作响。
不论水多水少,均不能搓成细条,亦不成球。
2砂壤土
砂粒占优势,混夹少许粘粒,很粗
糙研磨时有响声。
可塑性极
差,能做成球,揉搓时只能成短条。
3
轻壤
土
粗细不一的粉末,砂和粘粒的含量
大致相同,稍有粗糙感。
略有可塑性,可揉
3mm小土条,但拿起即断碎
4
中壤土
粗细不一的粉末,砂和粘粒的含量
大致相同,稍有粗糙感。
有可塑性,可揉成直径3mm左右的小土条,但弯曲成2-3mm的圆弧时
即断裂。
5
重壤土
粗细不一的粉末,细的较多,略有
粗糙感。
可塑性明显,
可揉成1.5-3mm细
条,并能弯曲成
2-3mm的圆弧
时即断裂
6
粘
土
细而匀的粉末,有滑性感。
胶粘性和可塑性均强,可揉成小土条,弯成小土
环,无裂缝。
湿测法是取土壤用水湿润(如果田间湿土则不必用水湿润),并把土团充分压碎,使分散的土壤充分湿润并调节匀至刚刚粘手为止,掺水过多或水分不足都是不适宜的。
然后把土壤在手指间研磨、搓条、搓片,用这些方法观察土壤的特点来鉴定质地。
鉴定方法如表
(1)。
根据表
(1)所列的土壤性状,对供试样本(以鉴定质地名称的土壤)加以练习辨认后,即鉴定别桌上没有名称的土壤,确定其质地名称,并作记录。
(二)比重计法
1、方法原理
土壤经过分散剂的处理,使土粒分散于溶液中,让土粒在一定的容积的水中自由降落,根据粒径愈大,下沉愈快的原理,利用物理学上的司笃克斯(stokcs1845)定律,该定律表明土粒沉降速度与土粒半径平方(r²)成正比,而与液体的粘滞系数(η)成反比。
其关系式如下:
V=(2/9)gr²(d1-d2)/η
式中:
V:
半径为r的颗粒在液体中沉降速度(cm/秒)
g:
重力加速度,为(981cm/秒²)
r:
沉降颗粒的半径(cm)
d1:
沉降颗粒的比重(g/cm)
d2:
液体比重(g/cm³)
η:
液体的粘滞系数(g/cm.秒)
计算出粒径大于某一粒级的土粒下沉至某一深度(例如10厘米)以下所需要的时间,在这个时间用比重计(甲种)测得土壤悬浮液中所含土粒(即小于某一粒级的土粒)的数量。
比重计的刻度是自上而下0——60(在0点以上尚有三个刻度,0点以上的读数为负数,单位为度,即为每ml悬浮液内含土克数。
本实验采用卡庆斯基的土壤质地分类法,只测定〈0.01mm粒径的土壤含量,便可确定土壤质地的名称。
2、主要仪器和试剂
(1)甲种鲍氏比重计土壤筛(孔径1mm)1000ml沉降筒(或量筒)
搅拌棒500ml烧杯100ml量筒时钟或秒表台平洗瓶
(2)0.5NNaOH:
称取化学纯固体NaOH20.0克,溶解在1000ml蒸馏水中。
(3)制备软水:
在普通自来水中加2%Na2CO3,使酸碱度调节到PH9.5,放置过夜,使CaCO3及MgCO3等沉淀析出,取其清液,(15000ml自来水加入2%Na2co3200ml)。
3、方法步骤
(1)土壤样本的处理
称取通过3mm孔径筛子的风干土±50克(最好以烘干土作基数),置于500ml的烧杯中,加入分散剂。
(若土壤是酸性土,则量取0.5NNaOH40ml;如果是石灰性土壤则取0.5N草酸钠40ml。
)先将部分溶液(25—30ml)加入盛土壤的烧杯中,至土壤湿润成糊状,放置约半小时,然后用橡皮头玻棒研磨5—10分钟,再加入剩余的NªOH溶液再研磨5分钟,将泥糊倒入1000ml量筒中,烧杯中剩余的泥砂要加软水搅拌,全部洗入量筒内。
然后用软水定容至刻度(若有气泡可用酒精消除后再定容)。
(2)<0.01mm土粒含量的测定
先用特制的搅拌棒上下搅动几次,放入温度计测量溶液温度,然后再搅动1—2分钟(每分钟约上下30次,搅拌时下达量筒底,然后提至液面下1cm,不能露出液面以上),搅拌后,静置,记下时间,按照悬浮的温度,查表
(2)中,<0.01mm粒子沉降所需时间的前20秒(如果温度为21度时,所需时间为26分,则在25分40秒时)将比重计徐徐放入,至所达时间即读数(R)。
(3)比重计空白校正:
实验所用的水质、温度、分散剂对比重计读数均有影响。
因此必须进行校正。
校正的方法是:
另取一量筒加入实验所用的分散剂的用量,用软水定容至1000ml,于实验相同的温度条件下,放入比重计,稳定后读出水平面与比重计相交处的读数(C)(在0点以上为负值,0点以下为正值),作为空白校正值。
(4)结果计算和土壤质地名称的确定
<0.01毫米土粒(%)=[读数(R)-空白校正值(C)]×100/烘干土重(克)
烘干土重=风干土重(克)/(1+水分%)
根据计算得到的数字查表
(2)
表
(2)小于某粒径颗粒沉降时间表(简易比重计法用)
温度
℃
0.05mm<0.01mm<0.005mm
时、分、秒时、分、秒时、分、秒
<0.001mm
时、分、秒
10
11835225
48
11
11534225
48
12
11233220
48
13
11032215
48
14
11031215
48
15
11830215
48
16
162925
48
17
152020
48
18
122730155
48
19
1027155
48
20
5326150
48
21
5626150
48
22
5525150
48
23
542430145
48
24
5424145
48
25
532330140
48
26
5123135
48
27
5022130
48
28
482130130
48
29
4621130
48
30
4520120
48
31
451930125
48
32
4519125
48
33
4419120
48
34
441830120
48
35
4218120
48
36
4218115
48
37
401730115
48
38
381730115
48
39
3717115
48
40
3717110
48
表
(2)卡庆斯基土壤质地分类表*
<0.01mm粒径土粒的含量%
土壤质地名称
草原土及红黄壤
0-5
松砂土
5-10
紧砂土
10-20
砂壤土
20-30
轻壤土
30-45
中壤土
45-60
重壤土
60-75
轻粘土
75-85
中粘土
85-100
重粘土
若土壤中>3毫米的石砾重量所占百分数超过1%的,在土壤质地名称冠以“少砾质”或“多砾质”字样,若砾质含量在小于1%,则在质地名称前不必标明无砾质字样;含量在1-10%称“少砾质”,大于10%者称“多砾质”。
三、实验报告要求
1、实验目的意义2、实验主要原理、3、实验简要步骤、4、结果计算与分析
五、实验注意事项
1、注意掌握读数时间、比重计的正确读数方法
六、思考题
1、试比较手测法、比重计法的优缺点。
2、在测定土壤质地时,为什么首先要把土壤进行分散处理。
实验五土壤有机质含量及土壤水分含量的测定
一、有机质含量的测定
(一)、目的意义:
测定土壤有机质对于了解土壤肥力状况,有其重要意义。
土壤有机质含有植物需要的各种养分。
如碳、氮、磷、硫、钾等。
当有机质处于胶体状态时,吸附能力很大,有较高的保水性和调节养分的能力,此外有机质对于土壤中的水分、空气、温度状况有良好影响,它能改良土壤物理性状,促使土壤结构的形成。
土壤有机质包含分解程度不同的有机残体。
本方法在处理土壤样本时,不用放大镜将细微的植物残体全部检出,分析结果是代表土壤有机质的含量。
本实验要求掌握测定土壤有机质含量的丘林法。
同时了解有关试剂的配制方法。
(三)方法原理:
丘林法测定土壤有机质含量是用强氧化剂,即用重铬酸钾(K2Cr2O7)和浓硫酸配成标准溶液,与土壤共热,有机质氧化后,还原了一定量的氧化剂,用标准还原剂(FeSO4)滴定剩余的氧化剂,从消耗的氧化剂量计算有机质含量。
1、氧化阶段的反应:
用0.4N的重铬酸钾—硫酸溶液为氧化剂,在加热条件下氧化土壤有机质(碳),剩余的重铬酸钾用标准硫酸亚铁来滴定,从所消耗的重铬酸钾计算有机碳的含量。
2K2Cr2O7+8H2SO4+3C(有机质)→2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O
2、滴定过程中的反应:
滴定时可用邻啡罗啉亚铁为指示剂。
K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O
邻啡罗啉亚铁(即邻二氮啡亚铁),即三个邻啡罗啉(C12H8N2)分子与一个亚铁离子化合,形成邻啡罗啉亚铁络离子,遇强氧化剂,则变为淡蓝色的正铁络合物。
其反应如下:
[Fe(C12H8N2)3]++(红色)→[Fe(C12H8N2)3]+++(淡蓝色)+E
滴定过程指示剂颜色的变化,开始时以重铬酸钾的橙黄色为主,滴定过程中渐现三价铬离子的颜色,快到终点变灰绿色,如标准硫酸亚铁液过量半滴即变成砖红色,表示终点已到。
丘林法测定的结果,只能氧化90%的有机质,故要
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