密度計(jì)法測(cè)定土壤樣品中機(jī)械組成

馬 恒

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局測(cè)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(jí)混合在一起表現(xiàn)出的土壤粗細(xì)狀況，稱土壤機(jī)械組成或土壤質(zhì)地。影響著土壤水分、空氣和熱量運(yùn)動(dòng)，也影響?zhàn)B分的轉(zhuǎn)化，還影響土壤結(jié)構(gòu)類型。土壤質(zhì)地分類是以土壤中各粒級(jí)含量的相對(duì)百分比作為標(biāo)準(zhǔn)，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(xué)純]或六偏磷酸鈉[(NaPO3)6，化學(xué)純]，加水400mL，加熱溶解，用水定容至1L。如沒(méi)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(xué)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(xué)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(xué)純），加水溶解并定容到1L。

2 儀器和設(shè)備

⑴土壤密度計(jì)（又稱甲種密度計(jì)或鮑氏密度計(jì)，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(zhì)量的鋁盒盛土樣稱量后，放入烘箱內(nèi)于105℃烘6h后稱量，算出土壤水分換算系數(shù)（K2）。

⑵稱樣：稱取通過(guò)2mm篩孔的均勻風(fēng)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(jù)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(dòng)錐形瓶，瓶口放一小漏斗，在電熱板上加熱，微沸1h。在煮沸過(guò)程中要經(jīng)常搖動(dòng)錐形瓶，以防土粒沉積瓶底結(jié)成硬塊。

⑷分離2～0.25mm粒級(jí)及指標(biāo)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(dòng)錐形瓶，使下沉的土粒分散于懸液中，將懸液通過(guò)0.25mm洗篩流至1L量筒中，留在錐形瓶?jī)?nèi)的土粒用水全部洗入篩內(nèi)，篩內(nèi)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(nèi)留下的水不再混濁為止。同時(shí)應(yīng)注意切勿使量筒內(nèi)的液體超過(guò)1L。最后向量筒內(nèi)加水到1L標(biāo)度。留在篩內(nèi)的為2～0.25mm的砂粒，用水把它洗入已知質(zhì)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(guò)1.0及0.5mm篩孔，分別稱出它們的烘干質(zhì)量。

4 分析步驟

⑴測(cè)定懸液溫度：將攝氏溫度計(jì)懸掛在有水的1L量筒內(nèi)，并把它與待測(cè)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(wěn)桌上，并避免陽(yáng)光直接照射。測(cè)定小于0.05mm粒級(jí)的密度計(jì)讀數(shù)，在攪拌完畢靜置1min后放入土壤密度計(jì)；測(cè)定小于0.02mm粒級(jí)，攪拌完畢靜置5min后放入土壤密度計(jì)；測(cè)定小于0.002mm粒級(jí)，攪拌完畢靜置8h后放入土壤密度計(jì)。用攪拌棒攪動(dòng)懸液1min，上下各30次。攪拌時(shí)，攪拌棒的多孔片不要提出液面，以免產(chǎn)生泡沫。攪拌結(jié)束的時(shí)間也是開(kāi)始靜置的時(shí)間(有機(jī)質(zhì)含量較多的懸液，攪拌時(shí)會(huì)產(chǎn)生泡沫，影響密度計(jì)讀數(shù)，因此放密度計(jì)之前，可在懸液面上加異戊醇數(shù)滴)，在選定的時(shí)間前30s，將土壤密度計(jì)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(jì)與彎液面相平的標(biāo)度讀數(shù)。查土壤密度計(jì)溫度較正表得土壤密度計(jì)校正后讀數(shù)，此值代表直徑小于所選定粒徑毫米數(shù)的顆粒累積含量(g)，按照上述步驟.分別測(cè)得小于0.05、小于0.01及小于0.002mm各粒級(jí)的土壤密度計(jì)讀數(shù)。

5 結(jié)果計(jì)算與表示

5.1 土壤水分換算系數(shù)K2與烘干土質(zhì)量計(jì)算

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

5.2 分散劑占烘干土質(zhì)量（g/kg）計(jì)算

式中：A為分散劑占烘干土質(zhì)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(zhì)量，g/mmol；m為烘干土樣質(zhì)量，g。

5.3 確定土壤質(zhì)地名稱

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