（精選）土壤學實驗報告第一組

土壤學實驗—河南理工大學土壤質(zhì)量調(diào)查報告小組成員：劉宏偉、姜艷敏、江開晶、何炳衫、徐庭良、張春華、王恒、王鵬摘要：土壤學實習是土壤學教學中非常重要的一個環(huán)節(jié)，本次實習通過對河南理工大學測繪學院周圍的土地進行取樣、測定，分別得出其容重、PH值、有機質(zhì)含量、凋萎系數(shù)、體積含水量、總孔隙度、最大吸濕量，再通過分析數(shù)據(jù)得到所測量土地的現(xiàn)狀，從而為學校有關(guān)部門對校園土地進行規(guī)劃、管理提供依據(jù)。通過本次實習，從理論聯(lián)系實際，使我們掌握對野外土壤的觀察研究方法，也能更好的把學習到的知識應用到實際。除此之外，在本次實習過程中，我們小組內(nèi)成員互幫互助，增進了彼此間的友誼，也加我們的強團隊協(xié)作能力?？傊?，本次實習不僅幫助我們獲取相應的知識，還增強了我們的動手能力和團隊協(xié)作能力。Abstract:Thepracticeofsoilscienceisasignificantpartofsoilscienceteaching.Inthispractice,ourgroupwasdecidedtomakeasurveyaboutthelandwhichissurroundingtheschoolofGeodesyandGeomatics,HenanPolytechnicUniversity.Andthenwegotalotofdataaboutsoilvolume-weight，PH，contentofsoilorganicmatter,wiltingcoefficientofsoil,volumetricwatercontent,totalsoilporosityandmaximumhygroscopicity.Fromthedatawecangetsomeinformationaboutthestatusquooflandresourcesandhelpourschoolmanageandplantheland.Besides,weputthetheoryandrealitytogetherinthispractice,whichhelpusgraspthemethodtomakeasurveyaboutthesoilandtheseexperiencesgiveusthechancetopracticewhatwelearnintheschoolinrealbusiness.Inadditiontothis,themembersofourgroupalwayshelpeachotherinthispractice.Thenitpromotesfriendshipandstrengthensteamworkabilitybetweenus.Inaword,thispracticenotonlyhelpsusacquireknowledge,butalsohelpsusstrengthenoperationalabilityandteamworkability.關(guān)鍵詞:Keywords:土壤學實習Thepracticeofsoilscience河南理工大學測繪學院theschoolofGeodesyandGeomatics,HenanPolytechnicUniversity土地現(xiàn)狀thestatusquoofland容重(soil)volume-weight有機質(zhì)含量contentofsoilorganicmatter凋萎系數(shù)wiltingcoefficientofsoil互幫互助helpeachother團隊協(xié)作能力teamworkability實驗的目的與意義 1.1實驗的意義掌握課堂上所學的理論知識，理論聯(lián)系實際，并且把這些理論知識轉(zhuǎn)化為自己的知識并且會加以應用，來解決現(xiàn)實生活中的實際問題。同時增強同學們的團隊意識，培養(yǎng)合作能力，提高同學們思考與解決問題的能力。1.2實驗目的本次實驗的目的在于根據(jù)課堂土壤學知識的基礎(chǔ)，調(diào)查河南理工大學校的土壤質(zhì)量情況，對一些指標如體積含水量、土壤溫度、容重、有機質(zhì)、凋萎系數(shù)、PH進行測定，得出數(shù)據(jù)進行分析處理，比較各個地塊各項指標之間的區(qū)別。為河南理工大學的綠地管理提供一定的技術(shù)支持。材料與方法2.1研究區(qū)概況2.1.1地理位置本次實驗地點位于河南省焦作市河南理工大學新校區(qū)內(nèi)。該地位于河南省西北部，太行山南麓，地處東經(jīng)112°43′31″～113°38′35″和北緯34°49′03″～35°29′45″之間，北與山西省接壤，南部與鄭州隔黃河相望，東西分別與新鄉(xiāng)市和洛陽毗鄰具有承東啟西、通達南北的宏觀區(qū)位優(yōu)勢，是中原城市群“金三角”的戰(zhàn)略支撐點和區(qū)域性中心城市。2.1.2地形地貌焦作市地處太行山脈與豫北平原的過渡地帶。地貌由平原與山區(qū)兩大基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，地勢由西北向東南傾斜，由北向南漸低。從北部山區(qū)到南部平原呈階梯式變化，層次分明。其地貌由北向南依次為：山區(qū)－丘陵區(qū)－山前洪積平原－山（扇）前槽交接洼地－郇封嶺崗地－沁河河漫灘－黃沁河沖積平原＋古黃河河漫灘－青風嶺崗地－黃河河漫灘（黃河帶狀沖積平原）。2.1.3氣候概況焦作市地處中緯度北溫帶，屬暖溫帶大陸性季風型氣候，氣候溫和，日照充足，四季分明且雨熱同季。春暖干旱，夏熱多雨，秋高氣爽，冬冷少雪。全年平均氣溫為11.4～14.9℃，1月最低，7月最高，極端最低氣溫-19.9℃，極端最高氣溫43.6℃。有效積溫4633～4974℃，無霜期219～231天，年均日照時數(shù)2484小時。年均降水量575～641毫米，具有年際變化大、季節(jié)分配不均等特征，全年80%的降水量集中在夏秋兩季的7～9月份，這種水熱同步的氣候特點，適宜多種樹木生長。2.1.4土壤概況焦作市土壤主要有棕壤、褐土、沙土、兩合土等，山丘區(qū)土類主要有褐土和棕壤，平原土壤主要有褐土、潮土、風沙土、兩合土。本次實驗采集地的土壤主要是石灰性褐土、粉壤土。粉壤土以粉粒為主，肥力較高。2.1.5植被類型焦作屬華北植物落葉植被區(qū)，有木本植物143科875種，草本植物69科469種，屬國家保護的珍稀樹種有紅豆杉、連香樹、山白樹、銀杏、杜仲、青檀等；校園內(nèi)的植被主要以草地為主，樹木種類包括柳樹、、槐樹、女貞、白玉蘭、銀杏、桃樹、松柏等；花卉包括月季、荷花、桂花等。2.2樣品采集2.2.1目的和要求土壤采樣最基本的要求是采樣有代表性的土樣。但代表性的具體要求，應根據(jù)實驗和研究的目的不同而有所區(qū)別。代表性要體現(xiàn)在采原位、原狀土壤樣品。通常采用的有對角線采樣法、棋盤采樣法、蛇形采樣法。在采樣時，采樣的數(shù)量、采樣點數(shù)等因目標而異。采樣的土壤應及時附標簽，注明采樣編號、地點、時間、采樣人等。土壤樣品的采集與處理，是土壤分析工作的一個重要環(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，以便獲得符合實際的分析結(jié)果。2.2.2內(nèi)容與原理：學習土壤學實驗中樣品的采樣布點方法及分樣方法。在草坪中，采用隨機取樣的方法在測繪學院周邊草地進行采樣，把采集的樣品放入塑料袋中并對其進行標號。2.2.3主要用具：小土鏟、塑料袋、標簽、筆、土鉆、TDR記錄儀。2.2.4樣品采取操作方法(一)采樣路線采樣時應沿著一定的線路按照“隨機”、“等量”和“多點混合”的原則進行采樣。一般采“S”形布點采樣。在地形變化小、地力較均勻、采樣單元面積較小的情況下也可采用“梅花”形布點取樣。（二）土樣的采集分析某一土壤，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。每個采樣點的取土深度及采樣量應均勻一致土樣上層與下層的比例要相同。取樣器應垂直于地面入土深度相同。采樣點的選擇選擇有代表性的采樣點，應考慮地形基本一致，近期施肥耕作措施、植物生長表現(xiàn)基本相同。采樣點5—20個，其分布應盡量照顧到土壤的全面情況，不可太集中，應避開路邊、地角和堆積過肥料的地方。采樣方法：在確定的采樣點上，先用小土鏟去掉表層3毫米左右的土壤，然后用土鉆取土壤。將各采樣點土樣按需要量裝入袋中標注帶回。土壤物理分析樣品測定土壤的某些物理性質(zhì)。如土壤容重和孔隙度等的測定，須采原狀土樣，對于研究土壤結(jié)構(gòu)性樣品，采樣時須注意濕度，最好在不粘鏟的情況下采取。此外，在取樣過程中，須保持土塊不受擠壓而變形。我們利用環(huán)刀進行取土。2.2.5樣品處理（1）有機質(zhì)選取有代表性風干土壤樣品，用鑷子挑除植物根葉等有機殘體，然后用木棍把土塊壓細，使之通過1mm篩。充分混勻后，從中取出試樣10～20g，磨細，并全部通過0.25mm篩，裝入磨口瓶中備用。（2）PH值稱取已過2mm篩的風干土樣10.00g（精確至0.01g）于50ml高型燒杯中，加入25ml攪動2分鐘，靜置30鐘。（3）容重在野外采樣點選擇好土壤剖面點，挖掘土壤剖面并按土壤發(fā)生層次自下而上在每個土壤發(fā)生層次中部平穩(wěn)打入環(huán)刀，待環(huán)刀全部進入土壤后，用鐵鍬挖去環(huán)刀周圍的土壤，取出環(huán)刀，小心脫出環(huán)刀上端的環(huán)刀托，然后用削土刀削平環(huán)刀兩端的土壤，使得環(huán)刀內(nèi)土壤容積一定。在采樣過程中，每一個操作步驟都要小心確保不擾動環(huán)刀內(nèi)的土壤，如發(fā)現(xiàn)環(huán)刀內(nèi)土壤虧缺或松動，則應該棄掉已采集土樣，重新采集。（4）最大含水量選取有代表性風干土壤樣品，用鑷子挑除植物根葉等有機殘體，然后用木棍把土塊壓細，使之通過1mm篩。（5）田間持水量凋萎系數(shù)取風干、去雜、壓細過1mm篩的土樣，放入器皿中。2.3實驗分析2.3.1土壤容重的測定(環(huán)刀法)

土壤容量又叫土壤的假比重，是指田間自然狀態(tài)下，每單位體積土壤的干重，通常用克/厘米3表示。

（一）操作步驟

1、在室內(nèi)先稱量環(huán)刀（連同底盤、墊底濾紙和頂蓋）的重量，環(huán)刀容積一般為100cm3。

2、將已稱量的環(huán)刀帶至田間采樣。采樣前，將采樣點土面鏟平，去除環(huán)刀兩端的蓋子，再將環(huán)刀（刀口端向下）平穩(wěn)壓入土中，切忌左右擺動，在土柱冒出環(huán)刀上端后，用鐵鏟挖周圍土壤，取出充滿土壤的環(huán)刀，用鋒利的削土刀削去環(huán)刀兩端多余的土壤，使環(huán)刀內(nèi)的土壤體積恰為環(huán)刀的容積。在環(huán)刀刀口一端墊上濾紙，并蓋上底蓋，環(huán)刀上端蓋上頂蓋。擦去環(huán)刀外的泥土，立即帶回室內(nèi)稱重。

3、在緊靠環(huán)刀采樣處，再采土10-15克，裝入鋁盒帶回室內(nèi)測定土壤含水量。

(二)結(jié)果計算1、環(huán)刀內(nèi)干土重(克)×環(huán)刀內(nèi)濕土重（克）2、土壤容重（克／厘米3）2.3.2最大吸濕量的測定風干土樣所吸附的水氣，稱為吸濕水。土壤吸濕水的多少與空氣相對濕度有關(guān)，當空氣濕度接近飽和時，土壤吸濕水達到最大量，稱為最大吸濕量或吸濕系統(tǒng)。最大吸濕量的1.25—2.00倍，大約相當于凋萎系數(shù)。本實驗中用最大吸濕量的1.75倍來求得凋萎系數(shù)。凋萎系數(shù)的測定較難，故可由最大吸濕量間接計算而得。土壤最大吸濕量也可以用來估計土壤比表面的大小。1、方法原理飽和K2SO4在密閉條件下可使空氣相對濕度達98-99%，風干土樣在此相對濕度下達最大吸濕量。2、操作步驟稱取通過1mm篩孔的風干土樣5-20克（黏土和有機質(zhì)的土壤5-10克，壤土10-15克，砂土15-20克），平鋪于已稱重的稱量皿底部。講稱量皿防入干燥器中的孔磁板上，另用小燒杯盛飽和K2SO4溶液，按每克土大約2毫升計算，同樣放入干燥器內(nèi)。將干燥器放入溫度保持在20c的地方，讓土壤吸濕。土壤吸濕一周左右，取出稱重，再將其放入干燥器內(nèi)使之繼續(xù)吸水，以后每隔2-3天稱一次，直至土樣達恒重（前后二次重量之差不超過0.005克），計算時取其大者。達恒重的土樣置于105-110c烘箱內(nèi)烘至恒重，按一般計算土壤含水量方法計算出。3、藥品配置飽和K2SO4溶液：稱取100克K2SO4溶于1升蒸餾水中，溶液應見白色未溶的K2SO4晶體，否則要適當增加K2SO4量。2.3.3pH的測定（電位測定法）1、實驗方法：電位法2、實驗過程：取預處理后的土樣20g放入三角瓶中，分別加入50ml水，放在震蕩機上震蕩5分鐘，使得土樣蒸餾水混合均勻。取下后靜置30-60分鐘，靜置出溶液的上層清液，小心地將三角瓶傾斜，放入儀器，緩慢搖晃幾下使電極能充分接觸到溶液，減少測定時間。等待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)，進行下一個土樣的測定。每次使用后都要用蒸餾水仔細清洗儀器，并用濾紙將儀器上的水分吸干，避免對下一個土樣測定的干擾。2.3.4體積含水量的測定1、實驗方法：TDR記錄儀現(xiàn)場測定法。2、實驗過程：在每個地塊上隨即采取五個位置測定水分含量，在用TDR時要注 意將儀器探頭緩慢、垂直插入土中，不能用力過猛，約3、4秒后讀取穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)。在遠離土坡的位置選取植被覆蓋程度不同、植被類型不同的地方進行測定，例如灌木區(qū)、草本區(qū)、裸地區(qū)以及不同草本覆蓋區(qū)。2.3.5有機質(zhì)測定1、試驗方法：重鉻酸鉀氧化--油浴加熱法2、實驗原理：在加熱條件下，使過量的重絡酸鉀—硫酸溶液氧化土壤有機碳多余的重絡酸鉀用硫酸亞鐵標準溶液滴定，由消耗的重絡酸鉀按氧化校正系數(shù)計算出有機碳量，再乘以常數(shù)1.724，即為土壤有機碳含量。3、步驟分析：準確稱取通過0.25mm孔徑篩風干試樣0.05g-0.5g，放入硬質(zhì)試管中，然后從自動調(diào)零滴定管準確加入10.00ml0.4mol/L重絡酸鉀—硫酸溶液，搖勻并在每個試管口插入一玻璃漏斗。將試管插入鐵絲籠中，再將鐵絲籠沉入已在電爐上加熱至185-190℃的油浴鍋內(nèi)，使試管中的液面低于油面，要求放入后油浴溫度下降至170-180℃，待試管中的溶液沸騰時開始記時，此刻必須控制電爐溫度，不使溶液繼續(xù)沸騰，期間可輕輕提起鐵絲籠在油浴鍋中晃動幾次，以使液溫均勻，并維持在170-180℃，5分鐘后將鐵絲籠從油浴鍋中提出，冷卻片刻，擦去試管外壁的油液。把試管內(nèi)的消煮液及土壤殘渣無損地轉(zhuǎn)入150ml三角瓶中，用水沖洗試管及小漏斗，洗液并入三角瓶中，使三角瓶內(nèi)溶液的總體積控制在50-60ml。加3滴鄰菲啰啉指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定剩余的重鉻酸鉀溶液，溶液的變色過程是由橙黃—藍綠—棕紅為止，立即記錄消耗的硫酸亞鐵銨標準溶液體積。每批分析時，必須同時做兩個空白試驗。把滴定所消耗的硫酸亞鐵銨標準溶液體積，代入公式計算有機質(zhì)含量。2.4實驗數(shù)據(jù)處理把實驗過程中得出來的數(shù)據(jù)結(jié)果，進行初步的計算，然后把這些所需要的數(shù)據(jù)導入到excel里進行代入公式計算或者說制作成表格，得出最總的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)最終的數(shù)據(jù)做出能反映各指標的區(qū)別的圖表。2.4.1有機質(zhì)數(shù)據(jù)處理計算干土系數(shù)：干土系數(shù)=（烘干土總重－鋁盒質(zhì)量）÷濕土質(zhì)量計算干土樣品質(zhì)量：m=樣品質(zhì)量×干土系數(shù)計算有機質(zhì)含量：式中：OM---土壤有機質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)（g/kg）；V0----空白實驗消耗FeSO4標準溶液的體積（ml）V-----試樣測定消耗FeSO4標準溶液的體積（ml）此次實驗有兩組空白對照，所以消耗FeSO4的體積去兩組數(shù)據(jù)的平均值C-----FeSO4標準溶液的濃度(mol/l)0.003--1/4碳原子的毫摩爾質(zhì)量(g)1.724--由有機碳換算成有機質(zhì)的系數(shù)1.10---氧化校正系數(shù)m-----稱取烘干試樣的質(zhì)量(g)1000---換算成每千克質(zhì)量2.4.2凋萎系數(shù)數(shù)據(jù)處理計算土樣的吸濕增重：吸濕增重=樣品土重－（吸濕后總重－瓶重）計算最大吸濕系數(shù)：最大吸濕系數(shù)=吸濕增重÷樣品土重計算帶凋萎系數(shù)：凋萎系數(shù)=最大吸濕系數(shù)×1.752.4.3容重數(shù)據(jù)處理計算容重：容重=烘干后土樣質(zhì)量/體積100ml2.4.5土壤體積含水量、PH以及所有采集的數(shù)據(jù)輸入到計算機中，做出相應圖以便數(shù)據(jù)的分析3、結(jié)果分析3.1土壤有機質(zhì)3.1.1不同的地塊的有機質(zhì)含量不同，在同一地塊有機質(zhì)含量相差不是很大，根據(jù)國家土壤級別范圍來看，其級別的都在六級以上，最好的級別為一級。級別一級二級三級四級五級六級有機質(zhì)%>4030-4020-3010-206-10<63.1.2從數(shù)據(jù)處理的結(jié)果來看，在校園荷花湖北邊綠地的有機質(zhì)含量最高，肥力最好并且有機質(zhì)含量分布比較均勻即取同一塊草地的的不同部位所測得有機質(zhì)含量級別屬于同一級別或者處于相近的級別。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是靠近荷花湖邊的綠地土壤的體積含水量比較高，對于草種的生長比較有利。3.1.3學校西北北邊的綠地其有機質(zhì)的分布最不均勻，在同一塊落地的不同綠地其有機質(zhì)含量差別很大，最高的為40.73g/kg，最低為7.44g/kg同時它也是所測得所有綠地中有機質(zhì)含量最高和最低的一個部分。并且在實驗進行土壤采樣的過程中發(fā)現(xiàn)草的長勢有一定的差異，并且當時做出了一個猜測即草的長勢比較好的地方或者比較密集的地方其有機質(zhì)的含量應該相對高些，草地比較稀疏的地方其有機質(zhì)的含量會低些，為了驗證此說法，于是在采樣的時候選取了草的長勢不同土壤樣品。圖表13.2土壤容重3.2.1每個地塊測出的容重值差值都不大，此次實驗測出的土壤容重都在1.27-11.59之間。田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體（包括土粒和孔隙）的質(zhì)量或重量稱為土壤容重，土壤容重是土壤肥瘦和耕作質(zhì)量的重要指標，土壤容重高說明土壤緊實，孔隙數(shù)量少，土壤的水分、空氣、熱量狀況較差。一般用于表示土的壓實效果，干容重越大表示壓實效果越好。3.2.2測繪學院周邊綠地的土壤容重最大，可知此塊草地的土壤比較緊實，土壤的水分、空氣、熱量狀況較差。應該定期的對此塊綠地土壤進行松土。3.2.3對于同一地塊的容重越小其對應的有機質(zhì)含量相應的越高些。3.2.4并且孔隙度越大，容重越小。分析區(qū)土木學院南邊平地荷花湖北邊綠地學校西門南邊綠地學校西門北邊綠地測繪學院西邊綠地荷花湖平均容重/g/cm31.311.431.441.421.491.29平均孔隙度（%）50.7546.0045.5046.5044.0049.50圖表2圖表33.3土壤ph分析從處理的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出每個地塊的ph值都在8.0-8.5之間，說明我校的土壤為堿性土壤，因此在種植樹種或者是草本植物時應該選擇適合于堿性土壤的。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應該注意土壤的酸堿度，積極采取措施，加以調(diào)節(jié)。在對校園的草地進行管理時，應該注意土壤的酸堿度，發(fā)現(xiàn)土壤如果土壤過酸或過堿，要對土壤進行酸堿的改良。3.4凋萎系數(shù)3.4.1土壤的凋萎系數(shù)是由土壤最大吸濕水乘以1.5(1.3～2.5)而得來的。物發(fā)生永久萎蔫時，土壤中尚存留的水分含量（以土壤干重的百分率計）。它用來表明植物可利用土壤水的下限，土壤含水量低于此值，植物將枯萎死亡。粘土的凋萎系數(shù)比砂土的高。3.4.2每個地塊的凋萎系數(shù)值都不同，但是出于同一個地塊的土壤的凋萎系數(shù)差別不大。3.4.3測繪學院周邊綠地的凋萎系數(shù)最小，由于粘土的萎蔫系數(shù)比砂土的高，因此可以知道劉宏偉組所測得草地塊的土壤質(zhì)地可能為砂土。3.4.4學校西門北邊綠地的凋萎系數(shù)最大，其土壤質(zhì)地可能為粘土。圖表43.5土壤體積含水量從實驗數(shù)據(jù)來看，綠地的體積含水量都比較高，這是因為焦作地區(qū)潛水位低，地下水豐富。學校西門北邊綠地和荷花湖周圍綠地體積含水量相對更大，一部分原因在于人工水源的補給。4、結(jié)論本次實習通過對河南理工大學測繪學院周圍的土地進行取樣、測定，分別得出其容重、PH