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土壤质地是指土壤中各级大小不同的土粒所占的比例。质地不同，土壤理化性质不同，对土壤水分、养分、空气、吸附性和作物生长的影响也不同，土壤质地影响着耕作的难易程度和质量。因此，测定土壤质地在农业生产上具有重要意义。
为确定土壤质地而进行土壤颗粒分析的常用方法有吸管法、比重计法等。本实验介绍比重计法。
将一定数量的土壤经过介质分散处理以后，制成均匀的悬浊液，此时任何位置均含等量的各粒径的微粒。开始一段时间，由于微粒大小不同，在重力作用下受到反向的阻力和浮力作用作加速运动。根据司笃克斯定律，颗粒沉降的速度（ V ）与半径的平方（ r 2 ）成正比，即
式中， V ——半径为 r 的颗粒在介质中沉降的速度（cm ／ s）；
g ——物体自由落体时的重力加速度（980cm ／ s）；
r ——沉降颗粒的半径（cm 2 ）；
d 1 ——沉降颗粒的密度（g／ cm）；
d 2 ——介质的密度（g／ cm）；
η ——介质的黏质系数（g／ cm·s）。
一定时间后，在一定温度下阻力与浮力之和等于重力后，颗粒便开始做匀速运动，运动速度 V ＝ S ／ T （ S 为沉降距离， T 为沉降时间），
由式 3－2 可知，颗粒大小与沉降的距离呈正相关。一定时间内，大颗粒移动的距离长，小颗粒移动的距离短，随着时间的延长，颗粒逐渐下沉，上层颗粒逐渐变少，单位体积内的颗粒数变少，密度就变小。根据不同的沉降时间，测出密度的相差（相当于一定粒径颗粒的沉降值），就能计算出各粒级颗粒量占土壤重量的百分比，从而得出该土壤质地。
测量液体密度所用的仪器是一种特制的比量计，读数是表示 1 000mL溶液中悬浮土粒的克数，它是根据悬浮液密度与土粒重量的关系制成的，不必再计算。
此方法是根据司笃克斯公式，先算出在不同温度下，各粒径的土粒沉降一定深度所需要的时间（表 3－1），然后在不同时间用比重计测定出各粒径的含量。此法快速简便，精度比标准吸管法差，但对于一般性了解土壤质地来说，可靠性较大。
表 3－1 土壤比重计温度校正表
1．土样的分散处理
田间土壤往往是由许多大小不同的土粒相互胶结在一起形成的成团聚体，必须加以分散处理，使其成单粒状态，才能进行测定。一般常用的分散剂为：0. 5mol ／ L的1 ／2Na 2 C 2 O 4 溶液（中性土壤）、0.5mol ／ L的NaOH溶液（酸性土壤）、0.5mol ／ L的1 ／6 （NaPO 3 ） 6 （六偏磷酸钠）溶液（碱性土壤）。本试验中预先测定土壤偏碱性，采用（NaPO 3 ）6 作为分散剂，处理上述土壤的使其分散。为了分散完全，除加分散剂外，还必须对土样加以研磨或煮沸振荡。为便于操作，本实验采用煮沸法。
2．筛分和悬液制备
将分散过的土壤中直径大于 0. 25mm的土粒用筛分法分离；直径小于 0. 25mm的土粒则制成一定容积的悬液进行沉降分离。
3．沉降与测定
将土壤比重计放入悬浮液，测其密度，再由悬浮液密度计算出各级土粒的重量。
悬浮液密度与土粒重量的关系如下：
式中， d s ——悬液密度；
d 1 ——水的密度（20℃时为 0.993 8）；
d 2 ——土粒的密度（假定为 2.65）；
w ——悬液中土粒的重量；
v ——悬液的容积（1 000mL）。
测出悬液密度后，可用上式计算出悬浮土粒的重量。土壤比重计就是据此关系，使每刻度表示每升悬浮液中有 1 g土粒。因此，可直接读出土粒重量，不必再计算。
4．温度的校正
土壤比重计的刻度是以 20℃为准的，但测定时悬浮液温度不一定是 20℃ 。由于温度的不同影响土粒的沉降速度，每次测定悬浮液密度后，还须测定悬浮液的温度，计算温度校正值，温度校正值可由表 3－1 查出，由此可计算出实测数值。
蒸发皿；1 000mL沉降筒；搅动杆；0.25mm土壤筛；15 ～ 18cm大漏斗；甲种比重计；100℃温度计；50mL小烧杯；橡皮头；玻璃；洗瓶；角匙；1 ／1 000 天平；25mL移液管。
（1）软水制备方法：为每 3 000 mL水加 8.5 g Na 2 CO 3 或视水硬度而定。
（2）0.5 mol ／ L 1 ／6 （NaPO 3 ） 6 溶液：称取 51 g六偏磷酸钠［（NaPO 3 ） 6 ］（化学纯），加蒸馏水溶解后，定容至 1 000 mL，摇匀。
（1）用台秤称取风干土 50 g，放入 250mL三角瓶中，加入 0.5mol ／ L 1 ／6 （NaPO 3 ）6 60mL，并加蒸馏水约 200mL后摇匀。
（2）将三角瓶内的土样摇匀，煮沸 0. 5h，应注意随时摇动，以免土液溢出；防止土粒沉积瓶底结成硬块或烧焦，既影响分散，又可能使瓶底因受热不匀而发生破裂。
（3）在 1L量筒上架置漏斗，漏斗上放 0. 25mm筛孔的小筛，把分散的土液倒入，然后用水冲洗筛上土粒，使所有直径小于 0. 25mm的土粒通过筛孔进入量筒。每次用水不宜太多，以免最后水量超过 1 000mL。
（4）用洗瓶将留在筛上的砂粒洗入已知重量的水分皿或扁铝盒中，倒出过多的水，放入 105℃ ～110℃烘箱中，烘至恒重。
（5）用搅拌器在悬液全部深度内上下搅动，将量筒中土液搅匀后测其温度，查表3－1 所列温度、时间和粒径的关系，根据所测液体温度和待测的土粒最大直径值选定比重计读数时间。
（6）用特制的搅动杆，上下缓慢均匀地搅动悬液 1min （务必使筒底之土粒全部搅起，上下各约 30 次）后计时到了选定时间（提前 30s将比重计轻轻插入悬液），读取数值，然后轻轻拿出比重计，至另一选定时间读取另一粒级数值，读取完后取出比重计洗净、擦干、保存。依次测得 0.05mm、 0.01mm、 0.005mm、 0.001mm以下列粒级重量，得到表 3－2。
表 3－2 小于某粒径颗粒沉降时间表
表3－2（续）
（1）分别列出下列粒级重量。
测定＜0. 05mm土粒重量（假设比重计读数为a′）；
测定＜0. 01mm土粒重量（假设比重计读数为b′）；
测定＜0. 005mm土粒重量（假设比重计读数为c′）；
测定＜0. 001mm土粒重量（假设比重计读数为d′）；
在另一个 1 000mL的沉降筒加入 60mL 0.5mol ／ L 1 ／6 （NaPO 3 ）6 溶液并加水至刻度，测定空白（分散剂校正值）。
（2）对比重计读数进行校正计算。
校正后的读数＝原读数－空白值＋温度校正值（3－4）
设校正后各粒级比重计的读数分别为a、 b、 c、 d。
（3）将 50 g风干土换算成干土重。
按下式计算各粒级的百分数，然后根据土壤质地分类表确定质地名称。
＜0.001mm粒级百分比＝ （d ／烘干土重）×100％（3－5）
0.001～0.005（不含）mm粒级百分比＝ （c－d ／烘干土重）×100％（3－6）
0.005～0.01（不含）mm粒级％百分比＝ （b－c ／烘干土重）×100％（3－7）
0.01～0.05（不含）mm粒级百分比＝ （a－b ／烘干土重）×100％（3－8）
0.25～1mm粒级百分比＝ （1－0.25mm粒重／烘干土重）×100％（3－9）
0.05～0.25（不含）mm粒级百分比＝ 100％－（①＋②＋③＋④＋⑤）（3－10）
将比重计读数和温度测定的结果，记入表 3－3 至表 3－5 并计算出各级土粒的百分比。
表 3－3 1～ 0.25mm土粒
表 3－4 ＜ 0.25mm各级土粒的总和百分比
注： Dγ为温度校正值。
表 3－5 各级土粒百分比
（1）本试验所用比重计为“头重脚轻”的玻璃器具，使用时应该特别小心，拿取时应握住其底部。
（2）每测完一个粒级，须将比重计拿出，以免影响颗粒沉降。
（3）搅动杆搅动时，不要让其露出液面，以减少空气的进入。
（4）观看比重计读数时，因表面张力使水沿玻杆上升形成弯月面的悬液面，读数无法以悬液面为准，只能读弯月面上缘。
1．用比重计测定土壤颗粒的原理是什么？
2．每次测定悬浮液密度，必须同时测定其温度并计算温度校正值，为什么？
3．用比重计法测定土壤颗粒分布，应注意哪些问题？
4．根据测定结果，认定土壤属于何种质地？试分析该土壤的土壤肥力状况。
一、实验目的
土壤质地是指土壤中各粒级土粒的配合比例或各粒级土粒在土壤总质量中所占的百分数，又叫土壤的“机械组成”。土壤质地对土壤肥力、耕性和植物生长有着极其深刻的影响。土壤质地是土壤重要的基本性状之一，也是土壤形态学特征的一个主要内容。在土壤调查中，质地是观察和描述土壤剖面不可缺少的项目之一。
沙性土一般含粗土粒多，细土粒较少，疏松，大孔隙较多，易耕，通气透水性良好，属于暖性土，但保水保肥性弱，养分贫乏，发小苗不发老苗。黏性土（黏土、重壤土）则相反，黏粒多砂粒少，土质黏重，耕性不良，通气透水性差，属于冷性土，但保水保肥性强，养分含量丰富，有后劲，发老苗不发小苗。由此可见，过砂过黏的土壤均属于不良质地的土壤，应不断加以改良才能适宜农作物的生长发育要求。壤性土（中壤土、轻壤土），砂黏比例适中，克服了砂性土和黏性土的缺点，发挥了二者优势，属于良好的土壤质地。壤性土的特点是通气透水、保水保肥、养分适中、耕性良好等，是农业生产上较为理想的土壤质地。
土壤质地在室内可用比重计法或吸管法进行测定，对土壤质地的分析又叫作机械分析。而一般在生产上（如在田间）常利用“眼看手摸”的办法进行快速简便的土壤质地测定，这是一种经验性的估测方法，准确性较差，但一般能满足生产上的要求，很实用，如能熟练掌握亦可获得较好结果。
二、实验方法及步骤
（一）先摸已知土壤质地样品（已鉴定过的各种质地名称）
按“先看后摸，先砂后黏，先干后湿”的三先三后顺序进行实验。
“先看后摸”即先目测然后用手摸各种已知土壤质地土粒的粗细、有无坷垃存在、坷垃多少及硬软情况。质地粗者不能成坷垃，越细者坷垃数量越多，坷垃的硬度越大。可以用手捏住坷垃，以用力大小鉴定土坷垃硬度的大小。
“先砂后黏”即上述过程按由粗到细顺序进行，细心体会土粒间的手感。其方法是用手捏住不同质地的土粒，来回摩擦，体验手感的粗糙程度和发声的大小，一般粗者声响大、粗糙感强而滑感弱，质地黏者，则相反。
“先干后湿”按粗细→干摸→细心体会手感→将不同质地加适量水调湿（注意加水量不能过多或过少，手感呈似粘手又不粘手状态为最佳）→按搓成球→成条→成环形的顺序进行，最后将环压偏成土片，根据指纹是否明显加以综合判断。
各种土壤质地手测鉴定标准如下：
1．砂土
用眼能分辨出砂土的土粒颗粒大小，手感粗、均匀、无滑感、无塑性，加水后揉不成球。一般细砂土以上的土壤质地，其中某些原生矿物成分（如石英）可辨认，可见到云母片发出的光泽。
2．砂壤土
砂壤土手感较粗，砂性强，湿润后有微弱的塑性，可搓成小球，但球面有裂口，不平，易散碎。
3．轻壤土
轻壤土有少量干土块，易捏碎，稍有塑性，可揉成直径为 3mm的小条，易断成小段。
4．中壤土
中壤土中的干土块稍多，较硬，塑性较明显，可揉成小条，搓成 2 ～ 3mm的小圆球时易断裂。
5．重壤土
重壤土中的干土块增多，较硬，塑性明显，手感黏、湿，可搓成小条，弯成小圆环，压缩后会产生裂口。
6．黏土
黏土中的干土块多，坚硬，用手指难以捏碎，湿摸手感黏、滑，可搓成小条，弯成小圆环，压偏后无裂口，指纹明显。
（二）练习鉴定未知土壤质地样品
在以上反复练习已知样品基础上，对各种质地的土壤手感有一定的熟悉，将未知质地土壤样品以同样方法反复练习，判断出未知样品的土壤质地名称。
1．把未知土壤质地样品鉴定结果在卡钦斯基制土壤质地分类中作相应查找。
2．分析其中两种土壤质地的农业生产性状。