土壤学实验讲义
吴彩霞
王静（修订版）
李旭东
兰州大学草地农业科技学院2012 年 10 月
目录
土壤分析样品采集与制备
2
实验一、
实验二、土壤全氮的测定—凯氏定氮法
实验三、土壤速效钾的测定
实验四、土壤有效磷的测定
实验五、土壤有机质的测定
实验六、土壤酸度的测定
实验一 土壤分析样品采集与制备
一、实验目的和说明
为开展土壤科学实验， 合理用土和改土， 除了野外调查和鉴定土壤基础性状外， 还须进行必要的室内常规分析测定。 而要获得可靠的科学分析数据， 必须从正确地进行土壤样品 ( 简称土样 ) 的采集和制备做起。一般土样分析误差来自采样、分样和分析三个方面，而采样误
差往往大于分析误差， 如果采样缺乏代表性即使室内分析人员的测定技术如何熟练和任何高
度精密的分析仪器， 测定数据相当准确， 也难于如实反映客观实际情况。
故土样采集和制备
是一项十分细致而重要的工作。
二、实验方法步骤
( 一 ) 土样采集
分析某一土壤或土层，只能抽取其中有代表性的少部份土壤，这就是土样。采样的基 本要求是使土样具有代表性， 即能代表所研究的土壤总体。 根据不同的研究目的， 可有不同的采样方法。
1. 土壤剖面样品
土壤剖面样品是为研究土壤的基本理化性质和发生分类。
的地点挖掘剖面， 根据土壤发生层次由下而上的采集土样，
应按土壤类型， 选择有代表性
一般在各层的典型部位采集厚约
l0 厘米的土壤，但耕作层必须要全层柱状连续采样，每层采一公斤；放入干净的布袋或塑 料袋内，袋内外均应附有标签，标签上注明采样地点、剖面号码、土层和深度。
图 1 土壤剖面坑示意图
3
2. 土壤混合样品
混合土样多用于耕层土壤的化学分析，一般根据不同的土壤类型和土壤肥力状况，按
地块分别采集混合土样。一般要求是：
(1) 采样点应避免田边、路旁、沟侧、粪底盘以及一些特殊的地形部位。 (2) (3)
采样面积一般在 20—50 亩的地块采集一个混合样可根据实际情况酌情增加样品数。 采样深度依不同分析要求而定，一般土壤表层取
0-10cm，取样点不少于 5 点。可用
土钻或铁铲取样，特殊的微量元素分析，如铁元素需改用竹片或塑料工具取样，以防污染。
(4)
每点取样深度和数量应相当，集中放入一土袋中，最后充分混匀碾碎，用四分法取
1 公斤左右为宜。
对角二组，其余淘汰掉。取样数量约
(5) 采样线路通常采用对角线、棋盘式和蛇形取样法。
(6) 装好袋后，栓好内外标签。标签上注明采样地点、深度、采集人和日期，带回室内 风干处理
( 二 ) 土壤样品制备
样品制备过程中的要求：
(1) 样品处理过程中不能发生任何物理和化学变化，以免造成分析误差。 (2) 样品要均一化，使测定结果能代表整个样品和田间状态。
(3) 样品制备过程包括：风干一分选一去杂一磨碎一过筛—混匀一装瓶一保存一登记。风干 一将取回的土样放在通风、干燥和无阳光直射的地方，或摊放在油布、牛皮纸、
塑料布上，尽可能铺平并把大土块捏碎，以便风干快些。
分选一若取的土样太多，可在土样均匀摊开后，用“四分法”去掉一部分，留下
1000
克左右供分析用。
去杂、磨细和过筛 一将风干后土样先用台称称出总重量，然后将土样倒在橡皮垫上，
碾碎土块，并尽可能挑出样品中的石砾、新生体、侵入体、植物根等杂质，分别放入表面皿
或其它容器中；将土样铺平，用木棒轻轻辗压，将辗碎的土壤用带有筛底和筛盖的
0.25mm
筛孔的土筛过筛，并盖好盖、防止细土飞扬。不能筛过的部分，再行去杂，余下的土壤铺开
再次碾压过筛，直至所有的土壤全部过筛，只剩下石砾为止。
( 样品通过多大筛孔、应依不
同分析要求而定 ) 。
混匀装瓶 一将筛过的土壤全部倒在干净的纸上，充分混匀后装入
500～1000ml 磨口瓶 HB 铅笔或圆珠笔填
中保存。每个样品瓶上应贴两个标签，大标签贴在瓶盖上。书写标签用
4
写，并在外面涂上一薄层石腊，以供长期保存。
样品保存和登记 一大量样品必须编号，建立样品总帐，放在干燥的地方，按一定顺序
排列保存。 样品登记总帐时， 应记好剖面号数、 采样详细地点、 采样人、 处理日期以及石砾、新生体含量％⋯⋯等详细记载，以便随时查寻。
作业题
1．在采集土样过程中，为什么要强调代表性，它与室内分析数据可靠性有何关系
?
2. 土壤样品制备包括哪些过程 ?你认为哪一个过程最重要 ?
实验二、土壤全氮的测定—凯氏定氮法
一、目的
1、掌握土壤中全氮含量测定的方法。 2、了解测定土壤全氮的原理 二、原理
土壤中的氮大部分以有机态（蛋白质、氨基酸、腐殖质、酰胺等）存在，无机态（
NH4+ 、
NO3 - 、NO2 - ）含量极少，全氮量的多少决定于土壤腐殖质的含量。
土壤中含氮有机化合物在还原性催化剂的作用下，
转化为氨，并与硫酸结合为硫酸铵。
用浓硫酸消化分解， 使其中所含的氮
NH 2-CH 2-COOH+3H 2SO4— NH 3+2CO 2↑ +3SO2↑ +4H 2O
2NH 3+ H 2SO4—(N H 4) 2 SO4
2CuSO 4+C— Cu 2SO4+ CO 2↑ +SO2↑ Cu 2SO4+ 2H 2 SO4— 2CuSO4+SO 2↑+2H 2O↑ Se+ H2SO4—H 2SeO3+2SO2↑+2H 2O↑
H 2SeO3— SeO2+ H 2O↑ C+ SeO2— Se+CO2↑
加入硫酸钾是为了提高硫酸的沸点，
加快反应速度。 上述反应如此循环， 直至样品消化完全。
注意：加热的温度不能过高，时间不能过久，否则会使氨受到损失。
(N H 4) 2 SO4+ H 2SeO3— (N H 4 ) 2 SeO3+H 2SO4 (N H 4) 2 SeO3—9 H 2O+2 NH 3↑+3Se+N 2↑
给消化液加入过量的氢氧化钠溶液，
使铵盐分解蒸馏出氨， 吸收在硼酸溶液中， 最后以
甲基红 - 溴甲酚绿为指示剂，用标准盐酸滴定至粉红色为终点，根据标准盐酸的用量，求出 分析样品中的含氮全量。 三、试剂：
1、混合催化剂：称取硫酸钾 2、比重 1.84 浓硫酸。
3、 40%氢氧化钠：称 400g氢氧化钠于烧杯中，加蒸馏水 600ml，搅拌使之全部溶解。 4、2%硼酸溶液： 称 20g硼酸溶于 1000ml水中， 再加入 2.5ml 混合指示剂。 （按体积比 100:0.25 加入混合指示剂）
100g、五水硫酸铜 10g、硒粉 1g。均匀混合后研细。贮于瓶中。
5
5、混合指示剂： 称取溴甲酚绿 0.5g 和甲基红 0.1 克 , 溶解在 100ml95%的乙醇中 , 用稀氢氧化钠
或盐酸调节使之呈淡紫色，此溶液
pH应为 4.5 。
1000ml，用基准物
6、0.01N 的盐酸标准溶液：取比重 1.19 的浓盐酸 0.84ml ，用蒸馏水稀释至 质标定之。
五、操作步骤
1、消煮：在分析天平上准确称取通过
60号筛的风干土 0.5000g 左右，移入干燥的消化管中， 1.5h
加入 1.5g 的还原性混合催化剂。 用注射器加入 5ml浓硫酸，放到通风柜内的消煮器上消煮 左右。直至内容物呈清彻的淡蓝色为止。
2、蒸馏：消煮完毕后冷却。
将三角瓶置于冷凝管的承接管下，
管口淹没在硼酸溶液中 （三角瓶用 2%的硼酸 20ml作吸
收剂），然后打开冷凝器中的水流， 进行蒸馏。 在整个蒸馏过程中注意冷凝管中水不要中断，
当接受液变篮后蒸馏 5min, 将冷凝管下端离开硼酸液面，再用蒸馏水冲净管外。
3、滴定：用0.001 当量的盐酸标准溶液滴定至红色为止。 4、空白：除不加试样外其余步骤完全相同。 六、计算：
记录所消耗的盐酸标准溶液的体积。
土壤含氮量（ %） =(V-V 0)*N*0.014*100/W
V-滴定试样时消耗的盐酸标准溶液体积，
ml。 ml。 V0 - 滴定空白时消耗的盐酸标准溶液体积，
N-盐酸标准溶液的当量浓度。
W-土壤样品重， g。 0.014- 氮的毫克当量。 注：盐酸溶液的标定 间接标定法：
（1）基准物质的称取与溶解： 将分析纯的邻苯二甲酸氢钾于 100-105 ℃的烘箱内烘 1h, 用差减法准确称取 0.1g 左右，共取三份，分别置 250ml 三角瓶中，加水 50ml 溶解。 （2） 0.02N 的 NaOH溶液的配制，称取分析纯的 液滴定至微红色，半分钟颜色不消失即到终点。根据 平行标定的精密度应在
0.2%以内。
NaOH0.4g，溶于 50ml 水中，待标。
NaOH溶
（3） NaOH溶液的标定：给装有邻苯二甲酸氢钾的三角瓶中滴两滴酚酞指示剂，用
NaOH的用量计算其准确的当量浓度，
NNaOH=W*1000/(E*VNaOH)
NNaOH____ 氢氧化钠溶液的当量浓度； W____基准物质的重量（ g）； E____基准物质的克当量（ g）；
VNaOH____ 消耗氢氧化钠溶液的体积（ ml）。
（4） HCl 溶液的标定：准确取被标定的盐酸溶液 酚酞指示剂两滴，用
算盐酸溶液的准确当量浓度，精密度应在
25ml，共 3 份，置于 250ml 三角瓶中，加
NaOH溶液滴定至微红色，半分钟不褪色即可。根据氢氧化钠的用量计
0.2%以内。
NHCl= NNaOH* V NaOH/V HCl
6
直接标定法：
（ 1）基准物质的称取与溶解：用差减法准确称取
共三份，分别置 250ml 三角瓶中，加水 50ml 溶解。 （2） HCl 溶液的标定：给盛硼砂溶液的三角瓶中加甲基红——溴甲酚绿混合指示剂两滴， 用盐酸溶液滴定到淡紫红色即到终点，根据盐酸消耗的体积按间接法步骤（ 的当量浓度。
3）计算其准确
0.1g 左右的优级纯硼砂（四硼酸钠：
Na2 B4 O7·10H2O, 分子量： 381.37 ；注意：硼砂的结晶水很容易风化损失， 所以称前不宜烘烤） ，
实验三、土壤速效钾的测定
一、实验目的意义
植物一般直接从土壤中吸收水溶性钾，
但交换性钾可以很快和水溶性钾达到平衡， 因此
土壤速效钾包括水溶性钾和交换性钾。
土壤重的交换性钾是指由于静电引力儿吸附在土壤胶
在测定土壤交换性钾
速效钾是最能直接反映土
体表面并能被加到土壤中盐溶液的阳离子在短时间内代换的那部分钾。 的过程当中， 如果不把水溶性钾减去， 所得的结果就是速效加了。
壤供钾能力的指标， 尤其对季作物而言， 速效钾和作物吸收钾量之间往往有比较好的相关性。 由于交换性钾的意义十分明确， 因此， 凡是能通过交换作用代换这部分钾的试剂， 都可 用来作为提取剂。如 NaNO、NaOAc、 CaCl 、 BaCl 、NHNO和 NHCHCOOH等，但用不同浸提
K 的代换离子有其它离子不能取代的优越性，因为
3 2
2
NH
4
3
4 3
+ 4
NH 作为
剂所得结果不一致。最常用的提取剂是中性的乙酸铵
+
[c(NH CHCOOH)=1mol/L] ，用
+ 4
NH
与 K
4 +
3
的半径相似，水化能也相似，这
样 NH 能有效取代土壤矿物表面的交换性钾，同时
+
+ 4 4
进入矿物层间，能有效地引起层间收
4
+
缩，不会使矿物层间的非交换性钾释放出来。 因此 NH 将土壤颗粒表面的交换性钾和矿物层
间的非交换性钾区分出来， 不会因提取时间和淋洗次数的增加而显著增加钾提取量， 所以用 NH 作提取剂测得的交换性钾结果比较稳定，重现性好，而且 NHCHCOOH提取剂对火焰光度
4
+
4 3
计测钾没有干扰。在一些没有火焰光度计的实验室，速效钾可用硝酸钠溶液
+ [c(NaNO )=1mol/L] 提取四苯硼钠比浊法测定， 用 NaNO提取是因为
3
3
NH 在化学方法测定中对
4
K+的测定有干扰。但结果和乙酸铵提取法不一样。 二、方法原理：
当中性乙酸铵溶液与土壤样品混合后，
+
NH
K 进行交换，取
溶液中的
+
与土壤颗粒表面的
+
+
4
代下来的 K 和水溶性 K 一起进入溶液，提取液中的钾可直接用火焰光度计测定。 三、试剂：
1. 乙酸铵溶液 [c(NH 4CH3COOH)=1.0mol/L] ：称取 77.08gNH4CH3COOH溶于近 1L 水中，用稀 HOAc 或氨水调至 pH=7.0 ，然后定溶。
2. 钾标准溶液 [c(KCl)=100mg/L]
：称取 0.1907gKCl （在 110℃下烘 2h）溶于水中，定溶至
1L，即为钾标准溶液。
3. 钾标准系列溶液： 吸取 100mg/L 的 K 标准液 5ml 、10ml、20ml、40ml、50ml 分别放入
100ml
容量瓶中，用乙酸铵溶液定溶，即得到：
5 mgl ?L-1 、10 mgl ?L-1 、 20 mgl ?L-1 、 40 mgl ?L-1 、
50mgl?L-1 的钾标准系列溶液。
四、操作步骤：
7
1. 称取风干土样（颗粒小于
2mm） 5.00g 于 200ml 塑料瓶中，加乙酸铵溶液 50.0ml ，盖紧瓶
塞，在往复式振荡机上振荡
15min，振荡时最好恒温， ，但对温度的要求不太严格，一般在
20-25 ℃即可。然后悬浮液用干燥滤纸过滤，其滤液可直接用火焰光度计测定钾。 2. 同时测定钾标准系列溶液，在方格纸上以钾
ppm数为横坐标，检流计读数为纵坐标，绘成
标准曲线，然后用待测液的读数在曲线上查出其
ppm数。
五、结果计算：
K (mg ?kg-1 )= ρ × V×ts/m
式中： K——速效钾的质量分数， mg?kg-1 ；
ρ ——仪器直接测得或从工作曲线上查得的测定液的 V
——加入浸提液定溶体积， ml；
K 浓度， mg?kg-1 ；
Ts ——分取倍数，原待测液总体积和吸取的待测液体积之比，以原液直接测定时，比值为 1；
m ——样品质量， g； 注释：
（ 1） 1mol/L NH 4Ac 法测定结果的评价标准是：
(mg?kg-1 K)
＜ 30 极低
30-60 中
60-10 高
＞ 160
供钾水平
极高
作业：
土壤中速效钾包括那几种形态？评价你所测定的土壤其速效
K 含量的水平。
实验四、土壤有效磷的测定
（ 0.5mol/LNaHCO3 浸提—钼锑抗比色法）
一、实验目的及说明
土壤中有效磷的含量，随土壤类型、气候、施肥水平、灌溉、耕作栽培措施等条件的
不同而异。 通过土壤有效磷的测定， 有助于了解近期内土壤供应磷的情况，
为合理施用磷肥
及提高磷肥利用率提供依据。
土壤速效磷的测定中，浸提剂的选择主要是根据土壤的类型和性质决定。浸提剂是否
适用，必须通过田间试验来验证。浸提剂的种类很多，近 提剂，以利于测定结果的比较和交流。
20 年各国渐趋于使用少数几种浸
0.5molL - NaHCO3溶液
我国目前使用最广泛的浸提剂是
[ 注 1]
(Olsen 法) ，测定结果与作物反应有良好的相关性
，适用于石灰性土壤、中性土壤及酸
性水稻土。 此外还使用 0.03molL - NH4F 一 0.025molL - HCl 溶液 (BrayI 法 ) 为浸提剂， 适用于酸 性土壤和中性土壤。
同一土壤用不同的方法测得的有效磷含量可以有很大差异，即使用同一浸提剂，而浸 提时的土液比、 温度、时间、振荡方式和强度等条件的变化，
对测定结果也会产生很大的影
响。所以有效磷含量只是一个相对的指标。只有用同一方法，
在严格控制的相同条件下，测
必须同时说明所使用的测定方
得的结果才有相对比较的意义。
在报告有效磷测定的结果时，
8
法。 二、方法原理
石灰性土壤中磷主要以 Ca— P( 磷酸钙盐 ) 的形态存在。 中性土壤中 Ca— P、A1 一 P( 磷酸
- 3
2+
铝盐 ) 、Fe—P( 磷酸铁盐 ) 都占有一定的比例。 0.5mo1L NaHCO、(pH8.5) 可以抑制 Ca 的活性， 使某些活性更大的与 Ca 结合的 P 浸提出来； 同时，也可使比较活性的 解作用而被浸出。在浸体液中由于 的钼蓝比色法测定。
Fe—P 和 A1 一 P 起水
Ca、 Fe、Al 浓度较低，不会产生磷的再沉淀。须用灵敏
在一定酸度和三价锑离子存在下， 磷酸与钼酸铵形成锑磷钼混合杂多酸， 由于锑磷钼杂多酸在 20-60 ℃时易为抗坏血酸还原为磷钼蓝，使显色速度加快。磷含量高颜色则深，因而可用比色法测定磷的含量。
当土样含有机质较多时，会使浸出液颜色变深而影响吸光度，或在显色出现浑浊而干
扰测定，此时可在浸提振荡前，
向土壤悬液中加入活性碳脱色，振荡浸提并脱色， 或在分光
光度计 660nm波长处测定以消除干扰。 三、试剂配制
(1)0.5mo1L - NaHCO3(pH8.5) 浸提剂 42.0g NaHCO 3( 分析纯 ) 溶于约 800ml 水中，稀释 至 1L，用浓 NaOH调节至 pH8.5( 用 pH 计测定 ) ，贮于聚乙稀瓶或玻璃瓶中，用塞塞紧。该溶
液久置因失去 C02 而使 pH 升高，所以如贮存期超过 20 天，在使用前必须检查并校准 pH 值。
(2) 无磷的活性碳粉和滤纸 须做空白试验，证明无磷存在。如含磷较多，须先用
0.5mo1L- NaHCO3浸泡过夜，在布氏漏斗上抽滤，
0.5mo1L- NaHCO3
2molL- HCl 浸泡过夜，用水冲洗多次后再用
用水冲洗几次，最后用蒸馏水淋洗三次，烘干备用。如含磷较少，则直接用
处理。
(3) 钼锑贮存液： 208.3ml 分析纯浓硫酸，边搅拌边缓缓加入到
400ml 蒸馏水中 , 冷却。 另称取分析纯钼酸铵
20 克溶于约 60℃的 300ml 蒸馏水中 , 冷却。然后，将硫酸溶液缓缓到
入钼酸铵溶液中
, 不断搅拌 , 再加 100ml0.5%酒石酸锑钾溶液，冷却后，用蒸馏水稀释至
1000ml, 摇匀，贮于棕色试剂瓶中。
(4) 钼锑抗显色剂： 于 100ml 钼锑贮存液中加入 1.5g 抗坏血酸，此试剂有效期 24 小时， 宜配前使用。在室温下有效期为
24h，在 2— 8℃冰箱中可贮存 7 天。
(5) 磷标准贮备液 (Cp＝ 100mg/ L) ：称取 105℃烘干 2h 的磷酸二氢钾 (KH 2PO4，分析
纯)0.4394g 溶于 200ml 水中，加入 5ml 浓 H2SO4 ( 分析纯 ) ，转入 1L 容量瓶中，用水定容，该贮备液可长期保存。
(6) 磷标准工作液 (Cp=5mg/L) ：将一定量的磷标准贮备液用
0.5moll — 1NaHCO3溶液准确
稀释 20 倍，该标准工作液不宜久存（此溶液有效期只有半年）
。 三、操作步骤
1. 称取通过 2mm筛孔的风干土样 2.50g ，置于 250ml 塑料瓶中，加入 提剂，在 20-25 ℃下振荡 30 分钟。 50ml 碳酸氢钠浸
2. 取出后用干燥漏斗过滤于 250ml 干燥的三角瓶中 , 同时做试剂空白。
3. 吸取浸体液 10ml，于 50ml 容量瓶中，加 5ml 钼锑抗显色剂（小心慢加，边加边摇，防止产生的 CO2 使溶液喷出瓶口） ，等 CO2 充分放出后，用水定溶至刻度。
9
4. 在室温高于 15℃的条件下放置 30 分钟，在分光光度计上于波长
660nm处比色，以空
Pmg/ml 数。颜
白实验溶液为参比溶液调零点，读取吸光度值，在工作曲线上查出显色液的
色在 2h 内保持稳定。
5.
工作曲线的绘制：吸取磷标准溶液（5mg/L） 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6ml 分别置于 7 个
30 分钟，与试
50ml 容量瓶中，加入 5ml 钼锑抗显色剂，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。放置 样一同比色。标液的浓度分别为
0， 0.1 ， 0.2 ， 0.3 ，0.4 ， 0.5 ，0.6 μg/ml 。在坐标纸上
以 P(μg/ml) 为横坐标，吸光度为纵坐标。绘制工作曲线。四、结果计算
ω （ P） =ρ × V × ts / m
式中： ω （P）——土壤有效磷质量分数，
mg/kg； mg/L； ρ ——从工作曲线上查得显色液中磷的浓度 V——显色液体积， ml；
Ts——分取倍数，浸提液总体计 M——风干土质量， g； 平行测定的允许差测定值＜
/ 吸取浸体液体积； 10mg/kgP 时允许绝对差值＜ 0.5mg/kg ；10-20mg/kgP 时绝对
差值为＜ 1mg/kgP；＞ 20mg/kgP 时允许相对差＜ 5％。
注释
(1) 用 0.5molL - NaHCO3浸提一钼锑抗比色法测定结果的评价标准如下： 土壤有效 P(mg/kg)
＜ 5 低( 缺磷 )
5— 10
中等 ( 边缘值 )
＞ 10
土壤有效 P供应标准
高( 不缺磷 )
(2) 温度对测定结果影响较大，据北京地区土样测定结果表明，温度每升高
含量相对增加约 2％，因此统一规定，在
1℃，磷的
25 土 l ℃的恒温条件下浸提。 (3) 振荡机的振荡频率最好是约180r/min ，但 150— 250r/min 的振荡机也可使用。 (4) 如果土壤有效磷含量较高，应改为吸取较少量的滤出液
( 如土壤有效磷在
30 一
60mg/kg 之间者吸 5ml，在 60— 150mg/kg 之间者吸 2ml ，并用 0.5mol L - NaHCO3浸提剂补足 至 10.00ml 后显色。
(5) 当显色液中磷的浓度很低时，
可与标准系列显色液一起改用 2 或 3cm光径比色杯测
定。
(6) 钼锑抗比色法磷显色液在波长为882nm处有一个最大吸收峰， 在波长为 710—720nm
处还有一个略低的吸收峰。
因此最好选择波长 882nm 处进行测定， 此时灵敏度高， 且浸出液
882nm波长，则可选在波长为
660—
中有机质的黄色也不干扰测定。如所用的分光光度计无
720nm处或用红色滤光片测定，此时浸出液中有机质的颜色干扰较大，需用活性碳粉脱色后 再显色。
(7) 如果吸取滤出液少于
10ml, 则测定结果应再乘以稀释倍数 (10/ 吸取滤出液体积 ,ml)
作业题
1．土壤中磷的形态有哪几种
?有效磷的含义是什么
?
?
2．土壤中磷素的分布特征是什么 3．施用磷肥应注意什么问题
?
10
4. 用 01sen 法测定土壤有效磷有何优点 ?
实验五、土壤有机质的测定
有机质是土壤的重要组成部分， 其含量虽少， 但在土壤肥力上的作用却很大， 它不仅含
有各种营养元素， 而且还是微生物生命活动的能源。 热等各种肥力因素起着重要的调节作用，
土壤有机质的存在对土壤中水、 肥、气、 对土壤结构、 耕性也有重要的影响。 因此土壤有机
[ 注 1]
质含量的高低是评价土壤肥力的重要指标之一 ，是经常需要分析的项目。
测定土壤有机质的方法很多， 有重量法、 滴定法和比色法等。 重量法包括古老的干烧法 和湿烧法， 此法对于不含碳酸盐的土壤测定结果准确，
但由于方法要求特殊的仪器设备、 操
作繁琐、费时间，因此一般不作例行方法来应用。
滴定法中最广泛使用的是铬酸氧还滴定法，
该法不需要特殊的仪器设备，操作简便，
快速、测定不受土壤中碳酸盐的干扰，测定的结果
也很准确。
重铬酸钾氧化还原滴定法根据加热的方式不同又可分为外热源法
(Schollenberger
法 )
和稀释热法 (Walkley — Baclk 法 ) ，前者操作不如后者简便，但有机质的氧化比较完全 烧法的 90— 95％ ) ．后者操作较简便， 但有机质氧化程度较低
( 是干
( 是干烧法的 70— 86％ ) ，而精 Cr3+的绿色或在测定中氧化剂
密度较高，测定受室温的影响大。比色法是将被土壤还原成
Cr2 07 2- —橙色的变化，用比色法测定之。这种方法的测定结果准确性较差。本实验选用铬酸 氧还滴定的两种方法。
用铬酸氧还滴定法测定土壤有机质，实际上测得的是“可氧化的有机碳” ，所以在结果计算时要乘以一个由有机碳换算为有机质的换算因数。换算因数随土壤有机质的含碳率而定。各地土壤有机质的组成不同，含碳率亦不一致，如果都用同一换算因数，势必会产生一
些误差， 但是为了便于各地资料的相互比较和交流，
统一使用一个公认的换算因数还是必要
的，目前国际上仍然一致沿用古老的所谓“ Van Bemmelen” 因数即 1.724，这是假设土壤有机质含碳为 58％计算的。
一、原理 :
在一定的温度下，用一定量的氧化剂（标准重铬酸钾 - 硫酸溶液）来氧化土壤有机质，多余的重铬酸钾则用硫酸亚铁来滴定。从消耗的氧化剂的量来计算有机碳和有机质的含量。
1. 氧化有机质： 2K2Cr2O7+8H2SO4+3C=2Cr2(SO4) 3+2K2SO4+3CO2 ↑ +H2 O 2. 返滴定： K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4= K 2SO4+ Cr 2(SO4) 3+ 3Fe 2(SO4 ) 3+7H2O 3. 指示剂： 邻啡罗啉是常用的氧化还原指示剂，
在滴定过程中， 颜色逐渐由橙→绿→淡绿→
橙红即到终点。
二、试剂 ：
1.0. 8N 重铬酸钾标准溶液： 称取经过 130℃烘 3-4 小时，的分析纯重铬酸钾 （K Cr
2
O）39.225
2
7
克，溶解于 400 毫升水中，必要时可加热溶解，冷却后稀释定溶到 1 升，摇匀备用。 2.0.2N 硫酸亚铁溶液： 称取化学纯硫酸亚铁 （ FeSO?7H O）55.6 克，（或硫酸亚铁铵 78.4 克），
4
2
加 6N 硫酸 30 毫升溶解，加水稀释定溶到
1 升，摇匀备用。
3.邻啡罗啉指示剂： 称取化学纯硫酸亚铁 0.695 克和分析纯邻啡啰啉
11
1.485 克溶于 100 毫升
水中，此时试剂与硫酸亚铁形成红棕色络合物，即
[Fe(C 12H8N2) 3] ++。
4.石蜡（固体）或植物油
4-5 市斤
5.浓硫酸（比重 1.84，化学纯）。 三、操作步骤 :
1. 称样：用分析天平准确称取通过孔径 0.25mm筛的风干土 0.5000g 于 20ml的硬质试管中，加入0.1g 硫酸银 , 用移液管加入 0.8000N 重铬酸钾标准溶液 5ml，再用注射器注入 5ml浓硫酸， 小心摇匀。
2. 预先将石蜡油浴锅升温至 185— 190℃ , 将试管插入铁丝笼中，并将铁丝笼放入上述油浴锅
中加热，此时温度应控制在
170-180 ℃，使溶液保持沸腾 5分钟，然后取出铁丝笼 , 冷却。 250ml 三角瓶中，使瓶内总体积在 60-80ml 左右，加邻啡
3. 滴定：冷却后，将试管内溶物洗入
罗啉指示剂 3-5 滴，用 0.2N 硫酸亚铁滴定，溶液由黄色经过绿色突变到红棕色，即为终点。 记录所消耗的硫酸亚铁体积数。
4. 在测定样品的同时， 必须同时做三个空白试验， 取其平均值。（可用纯砂或烧土代替样品，以
免溅出溶液，其它同上） 四、结果计算
有机质（ %） =[ （N× (V o- V) × 0.003
× 1.724 × 1.1 × 100]/W
式中： 0.003 —碳的毫克当量；
1.724 —由碳换算成有机质的经验常数；
1.1 —校正常数；
N— FeSO4的当量浓度 , 即： N=K2Cr2O7 的当量浓度×加入 K2Cr2O7的体积 /V 0;
V0—空白所耗的 FeSO4量； ml
V—样品耗的 FeSO4量； ml
注释
(1) 华北地区土壤有机质含量一般约为0.6 —1.5 ％，不同肥力等级的土壤有机质含量约为：
高肥力地 >2.0 ％
上等肥力地 1.5 — 2.0 ％
中等肥力地 1.0 — 1.5 ％
低肥力地 0.5 — 1.0 ％
薄沙地
〈0.5 ％
C1- ，还 (2) 为了消除土壤中少量 C1- 的干扰，可以加入少量 ( 约 1.Og) Ag2SO4，它不仅能沉淀 能促进有机质分解。据研究，当使用
Ag2SO4 时，氧化校正系数应为 1.04 ，不使用时为 1.1 。
Ag2 SO4的用量不能太多，否则会生成 Ag2Cr207, 沉淀而影响测定结果。水稻土或长期处于渍水 条件下的土壤中， 由于含有 Fe2+和其它还原性物质会影响测定结果， 的干扰，必须将新采回的土壤晾干压碎、平铺成薄层，每天翻动 天左右之后，方可进行分析。
22 产生误差， 为了消除 Fe2+ 1— 2 次，在空气中暴露十
-
7
22 7
(3) 为了保证有机质能被氧化完全。反应终了时 K Cr 0 的浓度应维持 0.lmolL (1/6 K Cr 0 ) 5％左右的土样约取 0.2g;3 —4％ 以上。据此，土样的称量应视有机质含量而定：含有机质 的取样 0.3g ； 2％的取样 0.5g;1 ％的取样 1g 左右。
(4) 土样消煮时也可以采用石腊浴或其他油浴，由于磷酸不是有机质，可避免因污染而造成的误差；器皿用后也易洗涤。但磷酸的腐蚀性较强，必须用玻璃容器装置磷酸。
12
(5) 必须在试管内溶液沸腾或有大气泡生成时才开始计算时间。
掌握沸腾的标准应尽量一致，
继续煮沸的 5 分钟也应尽量读记准确。
(6) 本实验指导的各项实验中用水，除冷却水外，一律为普通蒸馏水或无离子水。作业题
1．土壤有机质含量不同对土壤肥力有什么影响？ 2．如何消除在测定过程中
C1-、Fe2+的干扰及氧化不完全等问题
?
实验六、土壤酸度的测定
一、目的
1. 了解土壤的酸碱性。
2. 了解电位法测定土壤酸度的原理。
二、原理
土壤酸度的大小是用 pH值的高低来表示， pH值越小， 酸性越强。 pH值是溶液中氢离子活
度的负对数。即 pH =- lg áH+
用电位法测定土壤的 pH值时，常用 pH玻璃电极作为测量溶液中氢离子活度的指示电极， 而饱和甘汞电极作参比电极。
玻璃电极它的主要部分是一个玻璃泡，泡的下半部分为特殊组成玻璃膜，膜厚约 30-100 μm，在玻璃泡中装有 pH 值一定的溶液（内参比溶液或称内部溶液，通常为 HCl 溶液），其中插入——银 -氯化银电极作为内参比电极。
内参比电极的电位是恒定的，与被测溶液的
0.1N 的
pH 值无关，玻璃电极作为指示电极，起作
这时
用主要在玻璃膜上。 当玻璃电极浸入被测溶液时， 玻璃膜处于内部溶液与待测液之间， 跨越玻璃膜产生一电位差，他与氢离子活度之间的关系符合能斯特公式。
当把两个电极插入土壤悬浊液时，
。。
即构成一个电池反应， 两者之间产生一个电位差， 由
即在25 ℃
于参比电极的电位是固定的， 指示电极的电位取决于土壤悬浊液中氢离子的活度， 时，符合能斯特方程式
:
E=E+0.0592lgáH+故两极之间的电位差最终
由溶液中氢离子活度来决定， 又因氢离子活度的负对数即为 pH值，所以可在 pH计上直接读出 pH值。
三、试剂
1. pH=6.86 的标准缓冲溶液：称取 GR的磷酸二氢钾 3.39g 和 GR的无水磷酸氢二钠 3.53g, 称前应将药品在 110-120 ℃烘 2-3h ，除去水分， 在干燥器中冷却后称量， 称好后， 加水稀释至 1L。
2. pH=9.18 的标准缓冲溶液：称取 GR的硼砂 3.80g ，注意不可烘烤，溶于无二氧化碳的蒸馏
水中，稀释到 1L。 四、操作步骤
1.pH 计的校准：用 pH=6.86 和9.18 的标准缓冲溶液校准。
2. 称样、浸提： 称取 20g土样，置 50ml小烧杯中，加入煮沸除去二氧化碳的冷却蒸馏水
20ml， 1h，使其
即按水 : 土 =1 :1 的比例加水浸提。搅拌 1min，使土粒充分散开，然后静置半小时到
自然澄清。
3. 测定：将电极插入土壤悬浊液中， 并轻轻摇动， 除去玻璃球表面的水膜， 使电极电位达到
13
平衡即电极读数稳定后，记录测量结果。
4. 洗涤：一个样品测完后，取下被测液的烧杯，另接一空的小烧杯，用蒸馏水冲洗电极表面
所沾附的土粒，并用滤纸将电极表面的水轻轻吸干。在进行下一个样品的测定。 五、数据处理： 1. 计算出均值。 2. 相对误差。注意事项：
1. 水土比的影响： 一般土壤悬液愈稀则测得的 pH愈高，通常大部分土壤从脱粘点稀释到水土比10 : 1 时， pH约增高 0.3-1.0 单位，其中尤以碱性土壤的稀释效应较大。为了能够相互比
较，在测定 pH时，水土比应该加以固定。经试验，采用
1 : 1 的水土比例，对碱性土壤和酸
5:1 与 1 : 1的水土比例所
1:1 或 2.5 : 1 的
性土壤均能得到较好的结果。特别是碱性土壤。其中酸性土壤采用 得的 pH值基本相似。因此建议碱性土壤可用
1 : 1 水土比例，酸性土壤可用
水土比例。
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