土壤学实验指导
2 (d1－d2)
2
V= gr 9 η
v——半径为r的土粒在介质中沉降的速度（厘米/秒）； g——物体自由下落时的重力加速度，为981厘米/秒2 r——土粒的半径（厘米）；
d1——土粒的密度，平均为2.65克/厘米3； d2——介质（水）的密度（克/厘米3）； η——介质（水）的粘滞系数（克/厘米·秒）
本实验采用卡庆斯基的土壤质地分类法，只测定＜0.01mm粒径的土粒含量，便可确定土壤质地的名称。 （二）试剂及仪器
1．0.5mol/L草酸钠溶液：称取33.5克草酸钠（化学纯），加蒸馏水溶解后稀释至1升，摇匀。
2．0.5mol/L氢氧化钠溶液：称取20克氢氧化钠（化学纯），加蒸馏水溶解后稀释至1升，摇匀。
3．0.5mol/L六偏磷酸钠溶液：称取51克六偏磷酸钠[(NaPO3)6]（化学纯），加蒸馏水溶解后稀释至1升，摇匀。
4．软水：在普通自来水中加入2%的Na2CO3，调节至pH9.5（应记录用量，以便后来校正比重计的读数）放置一夜，使CaC03及MgCO3等皆沉淀析出，取出清液即为软水。
5．土壤比重计（甲种）；温度计；橡皮头玻棒；1000和100毫升量筒；搅拌棒；有秒针的表；600毫升塑料杯；洗瓶；粗天平；称样纸；角匙。 （三）操作步骤
1、土壤样本的处理
称取通过3毫米筛的风干样本两份，各50克，分别置于600毫升塑料杯中，其中一份加入分散剂0.5mol/L氢氧化钠40毫升（石灰性土壤：加0.5mol/L六偏磷酸纳60毫升；中性土壤：加0.5mol/L草酸钠20毫升。）。先将20~30 ml NaOH溶液注入土壤中，至土壤湿润成糊状，放置约半小时，然后用橡皮头玻棒研磨5~10分钟，再加剩余的NaOH溶液再研磨5分钟，将泥糊倒入1000ml的量筒中，再用软水将杯内余下土粒冲洗至量筒中，加软水至1000ml刻度。
另一份土壤直接加软水湿润成糊状，放置约半小时，然后研磨约5分钟，用同上法洗入一升的量筒中，并加软水至1000ml刻度。
2、＜0.01毫米土粒含量的测定
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土壤学实验指导
先用特制的搅拌棒上下搅拌几次，放入温度计测量溶液温度，然后再搅拌1分钟（上下各30次，搅拌时下达量筒底，然后提至接近液面），搅拌后静置，记下时间，按照溶液的温度，查表2-1可知到＜ 0.01毫米土粒沉降所需时间，在到达所需时间的前20秒（如温度约20℃时所需时间为26分钟，则在25分40秒）将比重计徐徐放入，至所达时间立即读数（R）。
没有加分散剂的悬液，亦同法测定。 3、结果计算和土壤质地名称的确定
由于水质、温度、分散剂对读数有影响，因而首先要将读数进行校正。校正的方法是：取试验中所用的水，加入试验中所用的分散剂量，于温度与试验相同的情况下，读水平面与比重计相交处的读数（在0点以上为负值，0点以下为正值）得（C），将在土壤悬液中的读数（R）减去校正值（C）值即可计算＜0.01mm粒径土粒的百分率，其计算式如下：
读数（R）–校正值（C）
＜ 0.01毫米土粒%= × 100 烘干土重
风干土样重（克）
烘干土壤重（克）= 吸湿水%+1 4、质地确定
根据计算得到的＜0.01mm粒径土粒的百分率，查表2-3中的草原土分类标准，再参照＞3mm石砾含量（表2-4），即可确定土壤质地名称。
5、微结构系数的计算
土壤微结构的测定，是在没有分散剂作用下，通过比重计法测定＜ 0.01mm土粒含量。根据在分散剂作用下和没有分散剂作用下的两种测定结果，求出微结构系数来表示。
b－a
K % = × 100 b
K ——微结构系数
a ——微结构分析时的物理粘粒含量 b ——机械分析时的物理粘粒含量 （四）思考题
1、在测定土壤机械组成时，为什么首先要把土壤进行分散处理？ 2、土壤微结构系数能说明什么问题？
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土壤学实验指导
表2-2 小于某粒径土粒下沉时所需时间 温度（0C） 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
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＜ 0.05mm ＜ 0.01mm ＜0.005mm 2 25 2 25 2 20 2 15 2 15 2 15 2 5 2 0 1 55 1 50 1 50 1 50 1 45 1 35 1 30 1 30 1 28 1 25 1 20 1 20 ＜ 0.001mm 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48 时 分 秒 时 分 秒 时 分 秒 时 分 秒 1 18 35 1 15 34 1 12 33 1 10 32 1 10 31 1 8 1 6 1 5 1 2 1 0 30 29 28 27 27 30 1 55 58 26 56 26 55 25 54 24 51 23 50 22 46 21 45 20 45 19 44 19 42 18 54 24 30 1 45 53 23 30 1 40 48 21 30 1 30 45 19 30 1 25 44 18 30 1 20 土壤学实验指导
表2-3 卡庆斯基土壤质地分类 ＜ 0.01毫米粒径的含量% 草原土类及红黄壤类 0～5 5～10 10～20 20～30 30～45 45～60 60～75 75～85 85～100
表2-4 ＞3毫米砾石含量与石质程度 ＞3毫米砾石含量（%） ＜0.5 0.5～5 5～10 ＞ 10 石质程度 非石质的 轻石质土 中石质的 重石质的 根据粗骨部分的特征，确定为漂砾性，石砾性的或碎石性的石质土。 石质性类型 土壤质地名称 松砂土 紧砂土 砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
四、土壤颗粒分析——吸管法
（一）方法原理
先把土粒充分分散，然后再让分散的土粒在一定容积的水液中自由降落，根据司笃克斯（stokes，1845）定律计算出粒径大于某一粒级的土粒下沉至某一深度（例如10厘米）以下所需要的时间，即以这一时间为标准，在该深度用吸管吸取一定体积的土液，这份土液中所含土粒的直径必然都小于计算时所依据的粒径，把这份土液蒸发烘干所得的土粒重量也即是直径小于计算时所依据的粒径的粒级重量。根据不同粒径如此重复地进行沉降、定时、吸液、烘干等操作。即可把不同粒级的重量测定出来，最后通过换算，求出土壤机械组成中各粒级所占的百分数。
司笃克斯定律说明一种密度为d1的光滑球体（相当于土粒）、在密度为d2及粘度
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土壤学实验指导
为η的介质（水）中自由下沉的速度V，和球体的半径r，有如下的关系：
2 (d1－d2)
2
V = gr (1) 9 η
土粒的密度（d1）可以实际测定或者采用矿质土粒的平均值2.65 g/cm，而水的密度（d2）和粘度（η）在一定温度下都是常数，在20℃下分别为0.9982克/毫升及0.01006厘泊，g为981厘米/秒2。把这些数值代入（1）式得土粒半径为r（厘米）的下沉速率（V）：
2 2.65－1.00
V = × 981 × r2 9 0.01006
= 35754 r2（厘米/秒） （2）
土粒下沉时所经过的距离应等于速率（V）和时间（t）的乘积。如果我们把吸管吸取土液的固定为L厘米处，则半径r（厘米）的土粒自液面下沉至L厘米深度处所需的时间（t）应为：
L L
t = = L / 35754r2 = 2796×10-8× （秒） （3） V r2
机械分析的粒级分级标准，一般皆以直径的毫米数（D）表示之，为了应用方便，（3）式中的半径厘米数（r），也可改为直径毫米数（D）来代替，（即D / 20= r），这样就可得到下列计算公式，即直径为D毫米的土粒下沉至L厘米深度处所需时间： L
t = 11184×10-6× （秒） （4） D2
土壤密度为2.65g/cm3的各级土粒在不同温度的水中下降至10厘米时所需的沉降时间列于表3—1。
表3—1 土壤颗粒下降10厘米时，在不同温度时不同粒径（mm）颗粒所需的时间表
“h” “ ′” “＂”分别代表时、分、秒（土壤密度为2.65g/cm3） 不同粒径（mm）颗粒所需的时间 温度℃ 粘滞系数 0.05 0.01308 0.01271 0.01236 0.01203 58＂ 57＂ 55＂ 53＂ 0.02 6′4＂ 5′53＂ 5′44＂ 5′34＂ 0.01 24′11＂ 23′34＂ 22′54＂ 22′18＂ 0.005 1h 36′57＂ 1h 34′13＂ 1h 31′18＂ 1h 29′11＂ 0.002 10h 8′10＂ 9h 51′0＂ 9h 43′40＂ 9h 29′20＂ 0.001 40h 18′20＂ 39h 16′40＂ 38h 10′0＂ 37h 10′0＂ 3
10℃ 11℃ 12℃ 13℃ 20