土(tu)壤(rang)顆(ke)粒分析

土(tu)壤(rang)是固(gu)液體(ti)的三相體(ti)系(xi)。固(gu)體(ti)部(bu)分(fen)除2～10%的有機質外，其從簡90～98%全為土(tu)壤(rang)礦物(wu)質。礦物(wu)質顆(ke)粒大小懸(xuan)殊，大(da)到(dao)石(shi)塊(kuai)，小到(dao)粘粒。根(gen)據它(ta)們(men)的理化(hua)性質(zhi)，將這(zhe)些(xie)顆(ke)粒人為地劃分(fen)為各個(ge)粒級，土(tu)壤(rang)顆(ke)粒分析（土(tu)壤(rang)機械(xie)分(fen)析(xi)或(huo)土(tu)壤(rang)機械(xie)組(zu)成(cheng)）的測定(ding)，乃(nai)是(shi)測定(ding)各粒級的百分含量(liang)，即土(tu)壤(rang)的機械(xie)組(zu)成(cheng),目(mu)的在於(yu)鑒定(ding)土(tu)壤(rang)質地.土(tu)壤(rang)質地強烈(lie)地影響(xiang)著(zhe)土(tu)壤(rang)的水、肥(fei)、氣、熱(re)狀(zhuang)況，如保水保(bao)肥，供(gong)水供(gong)肥，通(tong)氣(qi)透(tou)水等(deng)等(deng)。在(zai)選(xuan)擇造林(lin)樹種(zhong)、苗木培(pei)育(yu)等(deng)方面，它(ta)是(shi)主(zhu)要的參考因(yin)素(su)。

土(tu)壤(rang)顆(ke)粒分析方法很(hen)多(duo)，目(mu)前常(chang)用(yong)的有吸管(guan)法(fa)和(he)比(bi)重計法兩(liang)種(zhong)。後者(zhe)又(you)可分為(wei)常(chang)用(yong)比(bi)重計法和(he)簡(jian)易(yi)比(bi)重計法。吸管(guan)法(fa)操(cao)作(zuo)手(shou)續(xu)較(jiao)繁，但較(jiao)精(jing)確(que)，適(shi)用(yong)於(yu)精度(du)要求高(gao)的工作(zuo)，常用(yong)比(bi)重計法操(cao)作(zuo)較(jiao)吸管(guan)法(fa)簡(jian)隨(sui)，但仍費力(li)費時(shi)，精度(du)較(jiao)差(cha)，適(shi)用(yong)於(yu)壹般分析(xi)之(zhi)用(yong)。簡(jian)易(yi)比(bi)重計法操(cao)作(zuo)簡單，速度(du)也較(jiao)快(kuai)，但精(jing)度(du)遠不及前兩者(zhe)。但為了鑒定(ding)土(tu)壤(rang)質地，其可靠性壹(yi)般還是(shi)很(hen)大的，適(shi)用(yong)於(yu)生(sheng)產上大批(pi)樣(yang)品(pin)的質地鑒定(ding)工作(zuo)，本實驗(yan)采用(yong)簡(jian)易(yi)比(bi)重計法。

壹、方法原理(li)

土(tu)壤(rang)顆(ke)粒分析對(dui)粒徑較(jiao)粗的土(tu)粒（＞0.25mm），壹般采用(yong)有壹(yi)定(ding)篩過(guo)篩，逐(zhu)級篩(shai)分(fen)出來，對(dui)粒徑較(jiao)細(xi)的土(tu)粒，這(zhe)樣(yang)做有困難，而且(qie)也不易(yi)精(jing)確(que)。需(xu)要先(xian)把(ba)土(tu)粒充(chong)分分(fen)散，然後(hou)讓(rang)土(tu)粒在壹定(ding)容積的懸(xuan)粹中自由(you)深(shen)降，顆(ke)粒愈大沈(chen)降俞(yu)快。根(gen)據司(si)篤(du)克(ke)欺斯（Stokes,1845）定(ding)律(lv)，計算出某壹(yi)粒徑的土(tu)粒沈(chen)降至(zhi)壹深(shen)度(du)所(suo)需要的時間(jian)。在不同(tong)時(shi)間(jian)下(xia)，用(yong)鮑氏(shi)比(bi)重計（也稱甲種比重計）測定(ding)懸(xuan)液的比重。比(bi)重計的讀數(shu)直接(jie)指(zhi)示出懸(xuan)浮在(zai)比重計所(suo)處(chu)深(shen)度(du)的懸(xuan)液中某壹(yi)粒級的土(tu)粒含量(liang)，也就是說，可從比重計上直(zhi)接(jie)讀出每升(sheng)懸(xuan)液中所(suo)含某(mou)壹粒級土(tu)粒的重量(liang)。簡(jian)易(yi)比(bi)重計法讀(du)數(shu)4次，直(zhi)接測出＜0.05，＜0.01，＜0.005，＜0.001mm的土(tu)粒含量(liang)。根(gen)據比(bi)重計讀數(shu)，計算出各粒級百分含量(liang)，進行質地命(ming)名(ming)。

二(er)、試劑與儀器

1、試劑（1）0.5mol·L^-1氫氧(yang)化(hua)鈉液：稱取20g氫氧(yang)化(hua)鈉（化(hua)學(xue)純(chun)），加蒸餾(liu)水溶(rong)解(jie)後(hou)，定(ding)容至(zhi)1000mL，搖(yao)勻。

2、0.5mol·L^-1草酸(suan)鈉溶液：稱取33.5g草酸(suan)鋼（化(hua)學(xue)純(chun)），加蒸餾(liu)水溶(rong)解(jie)後(hou)，定(ding)容至(zhi)1000mL，搖(yao)勻。

3、0.5mol·L^-1偏磷酸(suan)鈉溶液：稱取51g的六(liu)偏磷酸(suan)鈉（NaPO₃）₆（化(hua)學(xue)純(chun)），加蒸餾(liu)水溶(rong)解(jie)後(hou)，定(ding)容至(zhi)1000mL，搖(yao)勻。

（4）異戍(shu)醇（化(hua)學(xue)純(chun)）

2、儀器

鮑代比(bi)重計，天(tian)平（1/10）；土(tu)篩（0.25mm）量(liang)筒1000mL；洗(xi)瓶(ping)；蒸發(fa)皿(min)；砂浴（或(huo)電熱(re)電板(ban)））。

三、操作步(bu)驟

1、稱樣(yang)稱取通過1毫(hao)米篩孔(kong)的風幹(gan)土(tu)樣(yang)50g（精(jing)確(que)到(dao)0.1g），置於(yu)150mL燒(shao)杯(bei)中。

2、樣(yang)品(pin)分(fen)散(san)，根(gen)據土(tu)壤(rang)pH，分別選(xuan)用(yong)下(xia)列(lie)分(fen)散(san)劑；

石(shi)性土(tu)壤(rang)（50g土(tu)樣(yang)）：加0.5mol·L^-1六(liu)偏磷酸(suan)鈉60mL；

中性土(tu)壤(rang)（50g土(tu)樣(yang)）：加0.5mol·L^-1草酸(suan)鈉20mL；

酸(suan)性土(tu)壤(rang)（50g土(tu)樣(yang)）：加0.5mol·L^-1氫氧(yang)化(hua)鈉40mL；

加入(ru)分散劑後(hou)，還(hai)必(bi)須進行土(tu)樣(yang)物(wu)理處(chu)理(li)，以(yi)保證(zheng)土(tu)粒充(chong)分分(fen)散，常用(yong)的處(chu)理(li)法有煮沸法(fa)、研(yan)磨法(fa)、振蕩法。本(ben)實驗(yan)采用(yong)研(yan)磨法(fa)。

研(yan)磨法(fa)設備(bei)簡(jian)單，需時短，適(shi)用(yong)於(yu)野外，但不能(neng)同時(shi)處(chu)理(li)多(duo)個(ge)樣(yang)品(pin)。方法是在(zai)稱好的樣(yang)品(pin)中（150mL燒(shao)杯(bei)中），加壹(yi)部(bu)分(fen)分散劑使(shi)之(zhi)呈(cheng)糊(hu)狀(zhuang)（余(yu)量(liang)在(zai)研(yan)磨完(wan)畢後(hou)再加），靜(jing)止半小時，使(shi)分(fen)散(san)劑充(chong)分作(zuo)用(yong)，然(ran)後用(yong)帶橡皮(pi)頭的玻(bo)璃(li)棒研(yan)磨。研(yan)磨時(shi)間(jian)，粘質土(tu)壤(rang)不少(shao)於20分(fen)鐘，壤(rang)質及砂質土(tu)壤(rang)不少(shao)於15min。

3、篩分砂粒（1～0.25mm顆(ke)粒）及制(zhi)備(bei)懸(xuan)液：將孔(kong)徑(jing)為(wei)0.25mm的小銅篩放在1000mL量(liang)筒上。將燒(shao)杯(bei)中的懸(xuan)液全部(bu)沖(chong)洗(xi)，使(shi)＜0.25mm的土(tu)粒全部(bu)進入量(liang)筒，直至篩下(xia)流出的水呈(cheng)清(qing)液為(wei)止，但總(zong)水量(liang)不能(neng)超(chao)過1000mL。

將留在小銅篩上的＞0.25mm砂粒洗(xi)入(ru)蒸發(fa)皿(min)，傾去上部(bu)清(qing)液，在(zai)電熱(re)板(ban)上(shang)烘幹(gan)。

4、測定(ding)懸(xuan)液比重將(jiang)盛有懸(xuan)液的量(liang)筒定(ding)容至(zhi)1000mL，放置在(zai)晝(zhou)夜(ye)溫差(cha)彎(wan)化(hua)小的室內平穩(wen)桌(zhuo)面上，並準(zhun)備比(bi)重計，溫度(du)計、攪拌(ban)棒(bang)等(deng)。測定(ding)懸(xuan)液溫度(du)。前(qian)三(san)次讀(du)數(shu)的間(jian)隔短(duan)，每次讀(du)數(shu)測壹次液(ye)溫即可；第(di)四次讀(du)數(shu)時，測三次，即攪(jiao)拌後(hou)、中間(jian)、測定(ding)前，取(qu)其平(ping)均值(zhi)代表土(tu)粒沈(chen)降過(guo)程中的懸(xuan)液溫度(du)。

用(yong)攪(jiao)拌棒攪拌(ban)懸(xuan)液1min（上下(xia)各約(yue)30次）。攪(jiao)拌時(shi)，應(ying)先(xian)把(ba)沈(chen)入(ru)量(liang)筒底部(bu)的土(tu)粒全部(bu)攪(jiao)起(qi)，再以(yi)每分(fen)鐘上(shang)下(xia)30次的均勻(yun)速度(du)攪(jiao)拌(ban)，攪拌(ban)棒(bang)向下(xia)時(shi)應(ying)觸及量(liang)筒底部(bu)，回上(shang)時金屬(shu)片(pian)不能(neng)露出水面，應(ying)在液(ye)面下(xia)約(yue)3～5cm處(chu)。記(ji)錄沈(chen)降開始時間(jian)（攪拌(ban)結束為準），按(an)表1中所(suo)列(lie)的溫度(du)、時(shi)間(jian)和(he)粒徑的關系(xi)，根(gen)據所(suo)測液溫(wen)和(he)待測的粒級將(jiang)比(bi)重計輕輕(qing)插(cha)入懸(xuan)液中，勿使(shi)其左右搖(yao)擺(bai)，浮泡(pao)不能(neng)與筒壁接(jie)觸，應(ying)置於(yu)筒中心。到(dao)了(le)測定(ding)時間(jian)即測記比(bi)重計讀數(shu)（以(yi)懸(xuan)液灣液面上緣(yuan)為準）。如液多(duo)泡(pao)沫，可加數(shu)滴異戍(shu)醇以(yi)去除(chu)之，讀(du)數(shu)經(jing)必(bi)要的校(xiao)正(zheng)計算後(hou)，即代表直(zhi)徑(jing)小於所(suo)選(xuan)定(ding)的毫(hao)米數(shu)的土(tu)粒累積含量(liang)。按(an)照上述(shu)步(bu)驟，即可分別測出＜0.05，＜0.01，＜0.005，＜0.001毫(hao)米等(deng)各級土(tu)粒的比重計讀靈敏(min)（累積含量(liang)）。

每次讀(du)數(shu)後，均(jun)需將比重計取出，放入(ru)盛有水的量(liang)筒中以(yi)備用(yong)。壹(yi)次測定(ding)讀數(shu)，應(ying)重新(xin)測定(ding)懸(xuan)液溫度(du)，重新(xin)攪拌(ban)和(he)記(ji)時(shi)，特(te)別是(shi)第(di)二(er)次讀(du)數(shu)時，沈(chen)降時(shi)間(jian)很(hen)短，讀(du)數(shu)時間(jian)應(ying)嚴(yan)格(ge)掌(zhang)握。在同(tong)時(shi)進行的壹批(pi)樣(yang)品(pin)測定(ding)時，可從＜0.01mm開始攪拌壹次後(hou)連(lian)續測定(ding)，但放(fang)入和(he)取(qu)出比重計須小心謹慎，應(ying)手(shou)持(chi)比(bi)重計上部(bu)，輕(qing)輕放入懸(xuan)液。至懸(xuan)液彎液面上緣(yuan)略(lve)低(di)於前壹次讀(du)數(shu)時，慢(man)慢(man)放松手(shou)指(zhi)，使(shi)比(bi)重計自由(you)穩(wen)定(ding)地浮於(yu)懸(xuan)液中。

四、結果計算

1、風幹(gan)土(tu)重換(huan)算成(cheng)烘(hong)幹(gan)土(tu)重

2、各級砂粒含量(liang)的計算細(xi)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(tu)粒%）

3、各級粉粒的含量(liang)計算

校(xiao)正(zheng)後(hou)比(bi)重計讀數(shu)=比重計讀數(shu)+溫度(du)校(xiao)正(zheng)值(zhi)—分(fen)散(san)劑校(xiao)正(zheng)值(zhi)如下(xia)：

酸(suan)性土(tu)：0.5mol·L^-1氫氧(yang)化(hua)鈉40mL，分散劑校(xiao)正(zheng)值(zhi)為(wei)0.80

中性土(tu)：0.5mol·L^-1六(liu)偏磷酸(suan)鈉60mL，分散劑校(xiao)正(zheng)值(zhi)為(wei)0.67

石(shi)灰性土(tu)：0.5mol·L^-1六(liu)偏磷酸(suan)鈉60mLl，分散劑校(xiao)正(zheng)值(zhi)為(wei)3.06

溫度(du)較(jiao)正(zheng)值(zhi)見表1。

也可用(yong)壹(yi)步(bu)校(xiao)正(zheng)，即把(ba)比(bi)重計放入(ru)沒(mei)有土(tu)壤(rang)樣(yang)品(pin)的介質中，測出比重計的讀數(shu)，如果是(shi)正(zheng)值(zhi)，計算時(shi)減去(qu)，反(fan)之，則(ze)加上(shang)。

粗粉粒（0.05～0.01mm）%=＜0.05mm土(tu)粒%—＜0.01mm土(tu)粒%

中粉粒（0.01～0.005mm）=＜0.01mm土(tu)粒%—＜0.005mm土(tu)粒%

細粉粒（0.05～0.01mm）%=＜0.05mm土(tu)粒%—＜0.001mm土(tu)粒重

4、粘粒含量(liang)計算

5、計算物(wu)理性砂粒或物(wu)理性粘粒含量(liang)

物(wu)理性粘粒＜0.01mm土(tu)粒的含量(liang)，根(gen)據第(di)二(er)次讀(du)數(shu)結果即可算出。

根(gen)據土(tu)壤(rang)顆(ke)粒結果，確(que)定(ding)土(tu)壤(rang)質地。土(tu)壤(rang)質地分類(lei)制(zhi)很(hen)多(duo)，目(mu)前我(wo)國(guo)常用(yong)的是卡(ka)慶斯(si)基(ji)制(zhi)。根(gen)據石(shi)礫(li)含量(liang)，在(zai)質地名(ming)稱前冠以(yi)“多(duo)石(shi)質(zhi)”、“少(shao)石(shi)質(zhi)、”等(deng)字(zi)樣(yang)