密度計法測定土壤樣品中機械組成

馬 恒

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局測試中心 烏魯木齊 830026）

0 引言

土壤是由大小不同的土粒按不同的比例組合而成的，這些不同的粒級混合在一起表現出的土壤粗細狀況，稱土壤機械組成或土壤質地。影響著土壤水分、空氣和熱量運動，也影響養分的轉化，還影響土壤結構類型。土壤質地分類是以土壤中各粒級含量的相對百分比作為標準，劃分為砂土、壤土、粘土。

1 試劑和材料

⑴多聚偏磷酸鈉溶液0.5mol/L：51g多聚偏磷酸鈉[(NaPO3)n，化學純]或六偏磷酸鈉[(NaPO3)6，化學純]，加水400mL，加熱溶解，用水定容至1L。如沒有市售多聚偏磷酸鈉，可自己制備，方法如下：把磷酸二氫鈉（NaH2PO4，化學純）放于大坩堝中，于馬弗爐中650℃灼燒15min，使完全熔融。冷卻后形成玻璃狀非晶形的偏磷酸鈉。

⑵草酸鈉溶液0.25mol/L：33.5g草酸鈉（Na2C2O4，化學純），加水700mL，加熱使其溶解，冷卻，用水定容至1L。

⑶氫氧化鈉溶液0.5mol/L：20g氫氧化鈉（化學純），加水溶解并定容到1L。

2 儀器和設備

⑴土壤密度計（又稱甲種密度計或鮑氏密度計，刻度為0～60g/L）。

⑵沉降筒（1L平口量筒）。

⑶洗篩（0.25mm篩孔）。

⑷土壤篩（孔徑分別為2.0、1.0和0.5mm）。

3 樣品制備

⑴把已知質量的鋁盒盛土樣稱量后，放入烘箱內于105℃烘6h后稱量，算出土壤水分換算系數（K2）。

⑵稱樣：稱取通過2mm篩孔的均勻風干土樣50g（粘土或壤土50g，砂土100g）于500mL錐形瓶中。

⑶分散土樣：根據土壤pH，分別選用下列分散劑：石灰性土樣50g，加0.5mol/L多聚偏磷酸鈉60 mL；中性土樣50g，加0.25mol/L草酸鈉50mL；酸性土樣50g，加0.5mol/L氫氧化鈉50mL。于錐形瓶中加水250mL，加入分散劑，搖勻后靜置2h。搖動錐形瓶，瓶口放一小漏斗，在電熱板上加熱，微沸1h。在煮沸過程中要經常搖動錐形瓶，以防土粒沉積瓶底結成硬塊。

⑷分離2～0.25mm粒級及指標懸液：在1L量筒上放置大漏斗，在其上放一孔徑0.25mm的洗篩。待懸液冷卻后，充分搖動錐形瓶，使下沉的土粒分散于懸液中，將懸液通過0.25mm洗篩流至1L量筒中，留在錐形瓶內的土粒用水全部洗入篩內，篩內的土粒用橡皮頭玻璃棒輕輕地洗擦及用水沖洗，直洗到篩內留下的水不再混濁為止。同時應注意切勿使量筒內的液體超過1L。最后向量筒內加水到1L標度。留在篩內的為2～0.25mm的砂粒，用水把它洗入已知質量的鋁盒中，把鋁盒放在電熱板上烘去水分，移入烘箱中在105℃烘6h后稱量。再把0.25mm以上的砂粒，通過1.0及0.5mm篩孔，分別稱出它們的烘干質量。

4 分析步驟

⑴測定懸液溫度：將攝氏溫度計懸掛在有水的1L量筒內，并把它與待測液放在一起，記錄水溫（℃），即代表懸液的溫度。

⑵將盛有懸液的量筒放在溫度變化小的平穩桌上，并避免陽光直接照射。測定小于0.05mm粒級的密度計讀數，在攪拌完畢靜置1min后放入土壤密度計；測定小于0.02mm粒級，攪拌完畢靜置5min后放入土壤密度計；測定小于0.002mm粒級，攪拌完畢靜置8h后放入土壤密度計。用攪拌棒攪動懸液1min，上下各30次。攪拌時，攪拌棒的多孔片不要提出液面，以免產生泡沫。攪拌結束的時間也是開始靜置的時間(有機質含量較多的懸液，攪拌時會產生泡沫，影響密度計讀數，因此放密度計之前，可在懸液面上加異戊醇數滴)，在選定的時間前30s，將土壤密度計輕輕放入懸液中央，盡量勿使其左右搖擺及上下浮沉，記下土壤密度計與彎液面相平的標度讀數。查土壤密度計溫度較正表得土壤密度計校正后讀數，此值代表直徑小于所選定粒徑毫米數的顆粒累積含量(g)，按照上述步驟.分別測得小于0.05、小于0.01及小于0.002mm各粒級的土壤密度計讀數。

5 結果計算與表示

5.1 土壤水分換算系數K2與烘干土質量計算

式中，m為烘干土質量，單位為克（g）；m1為風干土質量單位為克（g）；m2′為洗失質量；

5.2 分散劑占烘干土質量（g/kg）計算

式中：A為分散劑占烘干土質量，g/kg；C為分散劑濃度，mol/L；V為分散劑體積，mL；mA為分散劑的摩爾質量，g/mmol；m為烘干土樣質量，g。

5.3 確定土壤質地名稱

根據砂粒(2.0～0.05mm)、粉(砂)粒(0.05～0.002 mm)及粘粒(小于 0.002mm)粒級含量(g/kg)，在美國制土壤質地分類三角坐標圖上查得土壤質地名稱。