土壤顆粒分析

土壤是固液體的三相體系。固體部分除2～10%的有機質外，其從簡90～98%全為土壤礦物質。礦物質顆粒大小懸殊，大到石塊，小到粘粒。根據它們的理化性質，將這些顆粒人為地劃分為各個粒級，土壤顆粒分析（土壤機械分析或土壤機械組成）的測定，乃是測定各粒級的百分含量，即土壤的機械組成,目的在于鑒定土壤質地.土壤質地強烈地影響著土壤的水、肥、氣、熱狀況，如保水保肥，供水供肥，通氣透水等等。在選擇造林樹種、苗木培育等方面，它是主要的參考因素。

土壤顆粒分析方法很多，目前常用的有吸管法和比重計法兩種。后者又可分為常用比重計法和簡易比重計法。吸管法操作手續較繁，但較精確，適用于精度要求高的工作，常用比重計法操作較吸管法簡隨，但仍費力費時，精度較差，適用于一般分析之用。簡易比重計法操作簡單，速度也較快，但精度遠不及前兩者。但為了鑒定土壤質地，其可靠性一般還是很大的，適用于生產上大批樣品的質地鑒定工作，本實驗采用簡易比重計法。

一、方法原理

土壤顆粒分析對粒徑較粗的土粒（＞0.25mm），一般采用有一定篩過篩，逐級篩分出來，對粒徑較細的土粒，這樣做有困難，而且也不易精確。需要先把土粒充分分散，然后讓土粒在一定容積的懸粹中自由深降，顆粒愈大沉降俞快。根據司篤克欺斯（Stokes,1845）定律，計算出某一粒徑的土粒沉降至一深度所需要的時間。在不同時間下，用鮑氏比重計（也稱甲種比重計）測定懸液的比重。比重計的讀數直接指示出懸浮在比重計所處深度的懸液中某一粒級的土粒含量，也就是說，可從比重計上直接讀出每升懸液中所含某一粒級土粒的重量。簡易比重計法讀數4次，直接測出＜0.05，＜0.01，＜0.005，＜0.001mm的土粒含量。根據比重計讀數，計算出各粒級百分含量，進行質地命名。

二、試劑與儀器

1、試劑（1）0.5mol·L^-1氫氧化鈉液：稱取20g氫氧化鈉（化學純），加蒸餾水溶解后，定容至1000mL，搖勻。

2、0.5mol·L^-1草酸鈉溶液：稱取33.5g草酸鋼（化學純），加蒸餾水溶解后，定容至1000mL，搖勻。

3、0.5mol·L^-1偏磷酸鈉溶液：稱取51g的六偏磷酸鈉（NaPO₃）₆（化學純），加蒸餾水溶解后，定容至1000mL，搖勻。

（4）異戍醇（化學純）

2、儀器

鮑代比重計，天平（1/10）；土篩（0.25mm）量筒1000mL；洗瓶；蒸發皿；砂浴（或電熱電板））。

三、操作步驟

1、稱樣稱取通過1毫米篩孔的風干土樣50g（精確到0.1g），置于150mL燒杯中。

2、樣品分散，根據土壤pH，分別選用下列分散劑；

石性土壤（50g土樣）：加0.5mol·L^-1六偏磷酸鈉60mL；

中性土壤（50g土樣）：加0.5mol·L^-1草酸鈉20mL；

酸性土壤（50g土樣）：加0.5mol·L^-1氫氧化鈉40mL；

加入分散劑后，還必須進行土樣物理處理，以保證土粒充分分散，常用的處理法有煮沸法、研磨法、振蕩法。本實驗采用研磨法。

研磨法設備簡單，需時短，適用于野外，但不能同時處理多個樣品。方法是在稱好的樣品中（150mL燒杯中），加一部分分散劑使之呈糊狀（余量在研磨完畢后再加），靜止半小時，使分散劑充分作用，然后用帶橡皮頭的玻璃棒研磨。研磨時間，粘質土壤不少于20分鐘，壤質及砂質土壤不少于15min。

3、篩分砂粒（1～0.25mm顆粒）及制備懸液：將孔徑為0.25mm的小銅篩放在1000mL量筒上。將燒杯中的懸液全部沖洗，使＜0.25mm的土粒全部進入量筒，直至篩下流出的水呈清液為止，但總水量不能超過1000mL。

將留在小銅篩上的＞0.25mm砂粒洗入蒸發皿，傾去上部清液，在電熱板上烘干。

4、測定懸液比重將盛有懸液的量筒定容至1000mL，放置在晝夜溫差彎化小的室內平穩桌面上，并準備比重計，溫度計、攪拌棒等。測定懸液溫度。前三次讀數的間隔短，每次讀數測一次液溫即可；第四次讀數時，測三次，即攪拌后、中間、測定前，取其平均值代表土粒沉降過程中的懸液溫度。

用攪拌棒攪拌懸液1min（上下各約30次）。攪拌時，應先把沉入量筒底部的土粒全部攪起，再以每分鐘上下30次的均勻速度攪拌，攪拌棒向下時應觸及量筒底部，回上時金屬片不能露出水面，應在液面下約3～5cm處。記錄沉降開始時間（攪拌結束為準），按表1中所列的溫度、時間和粒徑的關系，根據所測液溫和待測的粒級將比重計輕輕插入懸液中，勿使其左右搖擺，浮泡不能與筒壁接觸，應置于筒中心。到了測定時間即測記比重計讀數（以懸液灣液面上緣為準）。如液多泡沫，可加數滴異戍醇以去除之，讀數經必要的校正計算后，即代表直徑小于所選定的毫米數的土粒累積含量。按照上述步驟，即可分別測出＜0.05，＜0.01，＜0.005，＜0.001毫米等各級土粒的比重計讀靈敏（累積含量）。

每次讀數后，均需將比重計取出，放入盛有水的量筒中以備用。一次測定讀數，應重新測定懸液溫度，重新攪拌和記時，特別是第二次讀數時，沉降時間很短，讀數時間應嚴格掌握。在同時進行的一批樣品測定時，可從＜0.01mm開始攪拌一次后連續測定，但放入和取出比重計須小心謹慎，應手持比重計上部，輕輕放入懸液。至懸液彎液面上緣略低于前一次讀數時，慢慢放松手指，使比重計自由穩定地浮于懸液中。

四、結果計算

1、風干土重換算成烘干土重

2、各級砂粒含量的計算細砂粒（0.25～0.05）%

細砂粒（0.25～00.5）%=100%—（粗、中砂%+粗粉粒%+中粉粒%+細粉粒%+粗粒%）

或100%—（＞0.25mm砂粒%+＜0.05mm土粒%）

3、各級粉粒的含量計算

校正后比重計讀數=比重計讀數+溫度校正值—分散劑校正值如下：

酸性土：0.5mol·L^-1氫氧化鈉40mL，分散劑校正值為0.80

中性土：0.5mol·L^-1六偏磷酸鈉60mL，分散劑校正值為0.67

石灰性土：0.5mol·L^-1六偏磷酸鈉60mLl，分散劑校正值為3.06

溫度較正值見表1。

也可用一步校正，即把比重計放入沒有土壤樣品的介質中，測出比重計的讀數，如果是正值，計算時減去，反之，則加上。

粗粉粒（0.05～0.01mm）%=＜0.05mm土粒%—＜0.01mm土粒%

中粉粒（0.01～0.005mm）=＜0.01mm土粒%—＜0.005mm土粒%

細粉粒（0.05～0.01mm）%=＜0.05mm土粒%—＜0.001mm土粒重

4、粘粒含量計算

5、計算物理性砂粒或物理性粘粒含量

物理性粘粒＜0.01mm土粒的含量，根據第二次讀數結果即可算出。

根據土壤顆粒結果，確定土壤質地。土壤質地分類制很多，目前我國常用的是卡慶斯基制。根據石礫含量，在質地名稱前冠以“多石質”、“少石質、”等字樣