密度计法测定土壤样品中机械组成

马 恒

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局测试中心 乌鲁木齐 830026）

0 引言

土壤是由大小不同的土粒按不同的比例组合而成的，这些不同的粒级混合在一起表现出的土壤粗细状况，称土壤机械组成或土壤质地。影响着土壤水分、空气和热量运动，也影响养分的转化，还影响土壤结构类型。土壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作为标准，划分为砂土、壤土、粘土。

1 试剂和材料

⑴多聚偏磷酸钠溶液0.5mol/L：51g多聚偏磷酸钠[(NaPO3)n，化学纯]或六偏磷酸钠[(NaPO3)6，化学纯]，加水400mL，加热溶解，用水定容至1L。如没有市售多聚偏磷酸钠，可自己制备，方法如下：把磷酸二氢钠（NaH2PO4，化学纯）放于大坩埚中，于马弗炉中650℃灼烧15min，使完全熔融。冷却后形成玻璃状非晶形的偏磷酸钠。

⑵草酸钠溶液0.25mol/L：33.5g草酸钠（Na2C2O4，化学纯），加水700mL，加热使其溶解，冷却，用水定容至1L。

⑶氢氧化钠溶液0.5mol/L：20g氢氧化钠（化学纯），加水溶解并定容到1L。

2 仪器和设备

⑴土壤密度计（又称甲种密度计或鲍氏密度计，刻度为0～60g/L）。

⑵沉降筒（1L平口量筒）。

⑶洗筛（0.25mm筛孔）。

⑷土壤筛（孔径分别为2.0、1.0和0.5mm）。

3 样品制备

⑴把已知质量的铝盒盛土样称量后，放入烘箱内于105℃烘6h后称量，算出土壤水分换算系数（K2）。

⑵称样：称取通过2mm筛孔的均匀风干土样50g（粘土或壤土50g，砂土100g）于500mL锥形瓶中。

⑶分散土样：根据土壤pH，分别选用下列分散剂：石灰性土样50g，加0.5mol/L多聚偏磷酸钠60 mL；中性土样50g，加0.25mol/L草酸钠50mL；酸性土样50g，加0.5mol/L氢氧化钠50mL。于锥形瓶中加水250mL，加入分散剂，摇匀后静置2h。摇动锥形瓶，瓶口放一小漏斗，在电热板上加热，微沸1h。在煮沸过程中要经常摇动锥形瓶，以防土粒沉积瓶底结成硬块。

⑷分离2～0.25mm粒级及指标悬液：在1L量筒上放置大漏斗，在其上放一孔径0.25mm的洗筛。待悬液冷却后，充分摇动锥形瓶，使下沉的土粒分散于悬液中，将悬液通过0.25mm洗筛流至1L量筒中，留在锥形瓶内的土粒用水全部洗入筛内，筛内的土粒用橡皮头玻璃棒轻轻地洗擦及用水冲洗，直洗到筛内留下的水不再混浊为止。同时应注意切勿使量筒内的液体超过1L。最后向量筒内加水到1L标度。留在筛内的为2～0.25mm的砂粒，用水把它洗入已知质量的铝盒中，把铝盒放在电热板上烘去水分，移入烘箱中在105℃烘6h后称量。再把0.25mm以上的砂粒，通过1.0及0.5mm筛孔，分别称出它们的烘干质量。

4 分析步骤

⑴测定悬液温度：将摄氏温度计悬挂在有水的1L量筒内，并把它与待测液放在一起，记录水温（℃），即代表悬液的温度。

⑵将盛有悬液的量筒放在温度变化小的平稳桌上，并避免阳光直接照射。测定小于0.05mm粒级的密度计读数，在搅拌完毕静置1min后放入土壤密度计；测定小于0.02mm粒级，搅拌完毕静置5min后放入土壤密度计；测定小于0.002mm粒级，搅拌完毕静置8h后放入土壤密度计。用搅拌棒搅动悬液1min，上下各30次。搅拌时，搅拌棒的多孔片不要提出液面，以免产生泡沫。搅拌结束的时间也是开始静置的时间(有机质含量较多的悬液，搅拌时会产生泡沫，影响密度计读数，因此放密度计之前，可在悬液面上加异戊醇数滴)，在选定的时间前30s，将土壤密度计轻轻放入悬液中央，尽量勿使其左右摇摆及上下浮沉，记下土壤密度计与弯液面相平的标度读数。查土壤密度计温度较正表得土壤密度计校正后读数，此值代表直径小于所选定粒径毫米数的颗粒累积含量(g)，按照上述步骤.分别测得小于0.05、小于0.01及小于0.002mm各粒级的土壤密度计读数。

5 结果计算与表示

5.1 土壤水分换算系数K2与烘干土质量计算

式中，m为烘干土质量，单位为克（g）；m1为风干土质量单位为克（g）；m2′为洗失质量；

5.2 分散剂占烘干土质量（g/kg）计算

式中：A为分散剂占烘干土质量，g/kg；C为分散剂浓度，mol/L；V为分散剂体积，mL；mA为分散剂的摩尔质量，g/mmol；m为烘干土样质量，g。

5.3 确定土壤质地名称

根据砂粒(2.0～0.05mm)、粉(砂)粒(0.05～0.002 mm)及粘粒(小于 0.002mm)粒级含量(g/kg)，在美国制土壤质地分类三角坐标图上查得土壤质地名称。