地理过程重点实验室开设实验指导书(5)

实验五 土壤有机质及腐殖质组成测定

一、土壤有机质测定

土壤的有机质含量通常作为土壤肥力水平高低的一个重要指标。它不仅是土壤各种养分特别是氮、磷的重要来源，并对土壤理化性质如结构性、保肥性和缓冲性等有着积极的影响。测定土壤有机质的方法很多。本实验用重铬酸钾容量法。

(一)重铬酸钾容量法

1、方法原理：在170—180℃条件下，用过量的标准重铬酸钾的硫酸溶液氧化土壤有机质(碳)，剩余的重铬酸钾以硫酸亚铁溶液滴定，从所消耗的重铬酸钾量计算有机质含量。测定过程的化学反应式如下： 2K2Cr207+3C+8H2S04——→2K2S04十2Cr2(SO4)3+3CO2+8H20 K2Cr207+6FeSO4+7H2S04——→ K2S04十Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H20 2、操作步骤

方法一：

(1)准确称取通过0.25mm筛孔的风干土样0.100-0.500克，倒入干燥硬质玻璃试管中，

-1

加入0.8000molL（1/6 K2Cr207）5.00毫升，再用注射器注入5毫升浓硫酸，小心摇匀，管口放一小漏斗，以冷凝蒸出的水汽。试管插入铁丝笼中。

(2)预先将热浴锅(石蜡或磷酸)加热到180—185℃，将插有试管的铁丝笼放入热浴锅中加热，待试管内溶液沸腾时计时，煮沸5分钟，取出试管，稍冷，擦去试管外部油液。消煮过程中，热浴锅内温度应保持在170—180℃。

(3)冷却后，将试管内溶液小心倾入250毫升三角瓶中，并用蒸馏水冲洗试管内壁和小漏斗，洗入液的总体积应控制在50毫升左右，然后加入邻啡罗林指示剂3滴，用

-1

0.1molLFeS04滴定溶液，先由黄变绿，再突变到棕红色时即为滴定终点（要求滴定终点

-1

时溶液中H2SO4的浓度为1—1.5molL）。

(4)测定每批(即上述铁丝笼中)样品时，以灼烧过的土壤代替土样作二个空白试验。 方法二：

(1)准确称取通过0.25mm筛孔的风干土样0.100-0.500克，倒入150ml三角瓶中，加

-1

入0.8000molL（1/6 K2Cr207）5.00毫升，再用注射器注入5毫升浓硫酸，小心摇匀，管口放一小漏斗，以冷凝蒸出的水汽。

(2)先将恒温箱的温度升至185℃，然后将待测样品放入温箱中加热，让溶液在170-180℃条件下沸腾5分钟。

(3)取出三角瓶，待其冷却后用蒸馏水冲冼小漏斗和三角瓶内壁，洗入液的总体积应控

-1

制在50毫升左右，然后加入邻啡罗林指示剂3滴，用0.1molLFeSO4滴定，溶液先由黄变

-1

绿，再突变到棕红色时即为滴定终点（要求滴定终点时溶液中H2SO4的浓度为1-1.5molL）。

(4)测定每批样品时，以灼烧过的土壤代替土样作二个空白试验。

注：若样品测定时消耗的FeSO4量低于空白的1/3，则应减少土壤称量。 3、结果计算

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0.8000×5.00

———— -—--------（V0-V）×0.003×1.724×1.1 V0 土壤有机质(%)＝————————————————————————--------——— — ×100 烘干土重 式中：V0—— 滴定空白时所用FeS04毫升数；

V—— 滴定土样时所用FeS04毫升数； 5.00—— 所用K2Cr2O7毫升数 0.8000——— 1/6 K2Cr207标准溶液的浓度； 0.003——— 碳毫摩尔质量0.012被反应中电子得失数4除得0.003； 1.724——— 有机质含碳量平均为58%，故测出的碳转化为有机质时的系数

为100/58≈1.724；

1.1——— 校正系数。 4、药品配制

-1

(1)0.8000molL（1/6 K2Cr207）标准溶液，将K2Cr207(分析纯)先在130℃烘干3—— 4小时，称取39．2250克，在烧杯中加蒸馏水400毫升溶解(必要时加热促进溶解)，冷却后，稀释定容到1升。

-1

(2)0.1 molLFeS04溶液，称取化学纯FeSO4·7H20 56克或(NH4)2SO4·FeS04·6H2O 78.4

-1

克，加3molL硫酸30毫升溶解，加水稀释定容到1升，摇匀备用。

(3)邻啡罗林指示剂，称取硫酸亚铁0.695克和邻啡罗林1.485克溶于100毫升水中，

2+

此时试剂与硫酸亚铁形成棕红色络合物[Fe(C12H8N3)3]。 5、注意事项

(1)含有机质5％者，称土样0.1克，含有机质2—3％者，称土样0.3克，少于2％者，称土样0.5克以上。若待测土壤有机质含量大于15％，氧化不完全，不能得到准确结果。因此，应用固体稀释法进行弥补。方法是：将0.1克土样与0.9克高温灼烧已除去有机质的土壤混合均匀，再进行有机质测定，按取样十分之一计算结果。

（2）测定石灰性土壤样品时，必须慢慢加入浓H2SO4，以防止由于CaCO3分解而引起的激烈发泡。

（3）消煮时间对测定结果影响极大，应严格控制试管内或烘箱中三角瓶内溶液沸腾时间为5分钟。

（4）消煮的溶液颜色，一般应是黄色或黄中稍带绿色。如以绿色为主，说明重铬酸钾用量不足。若滴定时消耗的硫酸亚铁量小于空白用量的三分之一，可能氧化不完全，应减少土样重作。

（二）土壤有机质含量参考指标

土壤有机质含量（%） 丰缺程度 ≤1.5 极低 1.5-2.5 低 2.5-3.5 中 3.5-5.0 高 >5 极高

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二、土壤腐殖质组成测定

土壤腐殖质是土壤有机质的主要组成分。一般来讲，它主要是由胡敏酸(HA)和富里酸(FA)所组成。不同的土壤类型，其HA／FA比值有所不同。同时这个比值与土壤肥力也有一定关系。因此，测定土壤腐殖质组成对于鉴别土壤类型和了解土壤肥力均有重要意义。 (一)方法原理

用0.1M焦磷酸钠和0.1M氢氧化钠混合液处理土壤，能将土壤中难溶于水和易溶于水的结合态腐殖质络合成易溶于水的腐殖质钠盐，从而比较完全的将腐殖质提取出来。焦磷酸钠还起脱钙作用，反应图示如下：

提取的腐殖质用重铬酸钾容量法测定之。

(二)操作步步骤

1、称取0.25mm相当于2.50克烘干重的风干土样,置于250毫升三角瓶中，用移液管准确加入0.1M焦磷酸钠和0.1M氢氧化钠混合液50.00毫升,振荡5分钟，塞上橡皮套，然后静置13—14小时(控制温度在20℃左石)，旋即摇匀进行干过滤，收集滤液(一定要清亮)。

2、胡敏酸和富里酸总碳量的测定

-1

吸取滤液5.00毫升，移入150毫升三角瓶中，加3molLH2S04约5滴(调节pH为7)

-1

至溶液出现浑浊为止，置于水浴锅上蒸干。加0.8000molL（1/6 K2Cr207）标准溶液5.00毫升，用注射筒迅速注入浓硫酸5毫升，盖上小漏斗，在沸水浴上加热15分钟，冷却后

-1

加蒸馏水50毫升稀释，加邻啡罗林指示剂3滴，用0.1molL硫酸亚铁滴定，同时作空白试验。

3、胡敏酸(碳)量测定

-1

吸取上述滤液20.00毫升于小烧杯中，置于沸水浴上加热，在玻棒搅拌下滴加3 molL H2S04酸化(约30滴)，至有絮状沉淀析出为止，继续加热10分钟使胡敏酸完全沉淀。过滤，

-1

以0.0lmolLH2S04洗涤滤纸和沉淀，洗至滤液无色为止(即富里酸完全洗去)。以热的0.02

-1

molLNa0H溶解沉淀，溶解液收集于150m1三角瓶中(切忌溶解液损失)，如前法酸化，蒸干，测碳。(此时的土样重量w相当于1克)。

(三)结果计算

0.8000×5.00×(V0-V1)×0.003 V0

1、腐殖质(胡敏酸和富里酸)总碳量(%)＝——————————————————----——— ×100 W

式中：V0—5.00毫升标准重铬酸钾溶液空白试验滴定的硫酸亚铁毫升数。 V1一待测液滴定用去的硫酸亚铁毫升数。

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w一吸取滤液相当的土样重(克)。 5——— 空白所用K2Cr2O7毫升数 0.8000——— 1/6 K2Cr207标准溶液的浓度；

0.003—— 碳毫摩尔质量0.012被反应中电子得失数4除得0.003； 2、胡敏酸碳(％)：按上式计算。

3、富里酸碳(％)＝腐殖质总碳(％)一胡敏酸碳(％) 4、HA／FA＝胡敏酸碳(％)／富里酸碳(％)

(四)药品配制

1、0.1M焦磷酸钠和0.1M氢氧化钠混合液：称取分析纯焦磷酸钠44.6克和氢氧化钠4克，加水溶解，稀释至1升，溶液pH13，使用时新配。

-1

2、3molLH2S04：在300毫升水中，加浓硫酸167.5毫升，再稀释至1升。

-1 -1

3、0.01molLH2S04：取3molLH2S04液5毫升，再稀释至1.5升。

-1

4、0.02 molL NaOH：称取O.8克NaOH，加水溶解并稀释至1升。

(五)注意事项

1、在中和调节溶液pH时，只能用稀酸，并不断用玻棒搅拌溶液，然后用玻棒蘸少许溶液放在pH试纸上,看其颜色，从而达到严格控制pH。 2、蒸干前必须将pH调至7，否则会引起碳损失。 三、思考题

1、土样消煮时为什么必须严格控制温度和时间？

2、有机质由有机碳换算，为什么腐殖质用碳表示，而不换算？

3、测定腐殖质总量和胡敏酸时，都是蒸干后用K2Cr207氧化消煮进行测定，可否不蒸干测定？怎样测?

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实验六 土壤酸碱度的测定

一、土壤pH的测定

pH的化学定义是溶液中H离子活度的负对数。土壤pH是土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之—。它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，从而影响植物的生长发育。土壤pH易于测定，常用作土壤分类、利用、管理和改良的重要参考。同时在土壤理化分析中，土壤pH与很多项目的分析方法和分析结果有密切关系，因而是审查其他项目结果的一个依据。

土壤pH分水浸pH和盐浸pH，前者是用蒸馏水浸提土壤测定的pH，代表土壤的活性酸度(碱度)，后者是用某种盐溶液浸提测定的pH，大体上反映土壤的潜在酸。盐浸提液常

-1 -1 +2+

用1molLKCl溶液或用0.5 molLCaCl2溶液，在浸提土壤时，其中的K或Ca即与胶体

3++

表面吸附的Al和H发生交换，使其相当部分被交换进入溶液，故盐浸pH较水浸pH低。 土壤pH的测定方法包括比色法和电位法。电位法的精确度较高。pH误差约为0.02单位，现已成为室内测定的常规方法。野外速测常用混合指示剂比色法，其精确度较差，pH误差在0.5左右。

(一)混合指示剂比色法

1、方法原理：指示剂在不同pH的溶液中显示不同的颜色，故根据其颜色变化即可确定溶液的pH。混合指示剂是几种指示剂的混合液，能在—个较广的pH范围内，显示出与一系列不同pH相对应的颜色，据此测定该范围内的各种土壤pH。

2、操作步骤：在比色瓷盘孔内(室内要保持清洁干燥，野外可用待测土壤擦拭)，滴入混合指示剂8滴，放入黄豆大小的待测土壤，轻轻摇动使土粒与指示剂充分接触，约1分钟后将比色盘稍加倾斜用盘孔边缘显示的颜色与pH比色卡比较，以估读土壤的pH。

3、混合指示剂的配制：取麝草兰(T.B)0.025克，千里香兰(B.T.B)0.4克，甲基红

-1

(M.R)0.066克，酚酞0.25克，溶于500ml 95％的酒精中，加同体积蒸馏水，再以0.1molLNa0H调至草绿色即可。pH比色卡用此混合指示剂制作。

(二)电位测定法

1、方法原理：以电位法测定土壤悬液pH，通用pH玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极。此二电极插入待测液时构成一电池反应，其间产生一电位差，因参比电极的

+

电位是固定的，故此电位差之大小取决于待测液的H离子活度或其负对数pH。因此可用电位计测定电动势。再换算成pH，一般用酸度计可直接测读pH。

2、操作步骤：称取通过1mm筛孔的风干土10克两份，各放在50ml的烧杯中，一份

-1

加无C02蒸馏水，另一份加1molLKCl溶液各25ml(此时土水比为1：2.5，含有机质的土壤改为1:5)，间歇搅拌或摇动30分钟，放置30分钟后用酸度计测定。 +

附：PHS-3C型酸度计使用说明

（一） 准备工作

把仪器电源线插入220V交流电源，玻璃电极和甘汞电极安装在电极架上的电极夹中，将甘汞电极的引线连接在后面的参比接线柱上。安装电极时玻璃电极球泡必须比甘汞电极

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