浙江大学土壤阳离子含量测定实验报告

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1、课程名称： 土壤学实验实验项目名称：土壤阳离子含量测定一、实验目的1、深刻理解土壤阳离子交换量的内涵及其土壤化学意义；2、掌握土壤阳离子交换量的测定原理和技术；二、实验原理1、土壤交换性阳离子的内涵土壤胶体因其巨大的比表面积和带电性，使土壤具有吸附性，在土壤胶体双 电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价 交换，称为离子交换。阳离子交换量（CEC）是指土壤胶体所能吸附的各种阳离子的总量，以每千 克土壤的厘摩尔数表示。土壤交换性能是土壤胶体的属性，土壤胶体可分为无机胶体和有机胶体。土 壤有机胶体腐殖质的阳离子交换量为200-400cmol.kg-1,无机胶体包括各种

2、类型 的黏土矿物，其中2:1 型的黏土矿物的交换量为 60-100cmol.kg-1，1:1 型的黏土 矿物交换量为10-15cmol.kg-1。因此，不同土壤由于黏土矿物和腐殖质的性质和 数量不同，阳离子交换量差异很大。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依 据，阳离子交换量的大小可作为评价土壤保肥能力的指标。土壤的阳离子交换量是同晶替代的结果，同晶替代往往是低价阳离子替代高 价阳离子，使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，被吸附 的离子通过静电吸附被束缚在黏土矿物表面，避免水土流失。被吸附的离子可通 过交换作用被植物吸收，土壤黏土矿物以带负电荷为

3、主，吸附的离子以阳离子为 主，因此土壤阳离子交换量越高，土壤肥力越高。2、土壤阳离子交换量的测定方法土壤中存在的各种阳离子可被某些中性盐（BaCl ）水溶液中的阳离子（Ba2+）2 等价交换。由于在反应中存在交换平衡，交换反应实际上不能进行完全，当增大 溶液中交换剂的浓度、增加交换次数时，可使交换反应趋于完全。再用强电解质（硫酸溶液）把交换到土壤中的Ba2+交换下来，这由于生成了 硫酸钡沉淀，而且氢离子的交换吸附能力很强，使交换反应基本趋于完全。这样通过测定的交换反应前后硫酸含量的变化,计算出消耗氢离子的量,进 而计算出阳离子交换量。三、实验仪器与试剂仪器：50mL离心管; 管；锥形瓶（50m

4、L, 试剂：紫金港土样；分析天平（感量O.lmg）；移液管；振荡器；离心机；滴定 100mL）BaCl溶液；去离子水；H SO溶液；酚酞试剂；2 2 4四、 实验步骤1、土壤阳离子交换取一支50mL离心管称重，加入1.000*g紫金港土样，加入20mLBaCl溶液，2用手振荡5min，以5000r/min的速度离心5分钟，弃去上清液，再加入20mLBaCl2 溶液，重复上述操作。加入20mL去离子水，振荡均匀，以5000r/min的速度离心5分钟，弃去上 清液，并称出总重（G）。2、阳离子交换量测定加入25mLH SO溶液，摇晃均匀，放置振荡器中振荡30min，离心，得到上清24液备用。移取5

5、ml上清液至100ml锥形瓶中，加入10ml水和一滴酚酞指示剂，用标 准氢氧化钠溶液滴定，溶液颜色呈粉色且半分钟不褪去，读取读数。平行两次， 两次的氢氧化钠用量差距不能过大。3、H2SO4溶液的标定用氢氧化钠标准溶液标定H2SO4溶液，将取得数据进行计算。五、实验数据记录与处理表 1、土壤重量变化表称取的土样重 土壤含水率 土壤烘干土重 空离心管的重 离心管连同土/g/%/g量/g样重量/g1.00075.79%0.945912.656113.8703表2、滴定数据记录表硫酸消耗体积/mL上清液消耗体积/mL1组2组平均/9.799.539.559.54CEC=4X25BX（25+GWW0）X

6、N x log%X59.79X25-9.54X（25 + 13.87O3-12.6561-1.OOO7）XO.O96O x 1000.9459X5=8.55cmol/kg式中：CEC土壤阳离子交换量（cmol/kg）A滴定0.lmol/L硫酸溶液消耗标准氢氧化钠溶液体积（mL）B滴定管离心沉降后的上清液消耗标准氢氧化钠溶液体积（mL）G一离心管连同土样重量（g）W空离心管重量（g）W 称取土样重（g）0N标准氢氧化钠溶液的浓度（mol/L）G-W-W 所得土壤沉淀中含有水的重量，即体积（mL）025使用硫酸体积（mL）5使用上清液体积（mL）六、实验结果与分析1、实验结果1）结果：测得18目的

7、紫金港土样的阳离子交换量为8.55coml/kg，含量较低, 不利于土壤的保肥能力。2）原因分析：阳离子交换量主要取决于土壤的黏粒组成情况，杭州为南方地区， 南方土壤的 1:1 型矿物和氧化物分布较多，而这两类矿物的土壤保肥能力不 高，尤其在 PH 为碱性的条件下，吸附的阳离子量更少。3）改善方法：有研究表明，会用生物黑炭可以增加土壤的阳离子交换量，可能 是由于生物黑炭中含有大量的有机碳，施用入土壤后土壤有机物作用加强， 形成更多有机胶体及其有机无机复合体，增加土壤胶体表面的阳离子吸附位 点，且生物黑炭的比表面积较大，以及黑炭表面的含氧官能团，增强对阳离 子的吸附能力，增加了阳离子交换量。2、

8、影响测定结果的因素1）交换剂离子对交换结果的影响： 不同阳离子的置换能力不同，Al3+Ba2+Ca2+Mg2+NH+K+Na+，其中H+在一价阳离子中的置换能力最强。在4交换过程中，土壤交换复合体的阳离子、溶液中的阳离子和指示阳离子互相 作用，出现一种极其复杂的竞争过程。需要了解各阳离子的作用才能有较好 的结果。2）PH的影响：溶液的PH是一个重要的影响因素，阳离子交换量是在某一 PH下 的土壤胶体所带净负电荷。在不同PH下由于可变电荷的变化，测得同一土 壤的CEC量不相同。因此在实验中我们需要采用同一种测定方法以及相同的 溶液PH，其测定结果才有一定的可比性。3、测定方法目前，常用检测土壤阳

9、离子交换量的方法有乙酸铵法、乙酸钙法、氯化钡法 等，但是不同的方法有其各自的优缺点和适用范围。1) 乙酸铵法是中国土壤和农化实验室所采用的常规分析方法，适于酸性和中性 土壤。此方法中由于土壤中的某些粘土矿物(蛙石或黑云母等)吸附铵离子 的能力特别强，很难被蒸馏出来，此外乙酸铵与部分腐殖质形成溶胶而被淋 洗，使测定结果偏低，但对某些富含铁、铝的土壤，又因土壤胶体吸附过量 的铵离子，不易被乙醇洗去，使测定结果略偏高。2) 氯化钡-硫酸强迫交换法操作过程简便快捷、涉及试剂较少、成本相对较低、结果稳定性强。测定结果受土壤pH值影响较大,特别是pH值小于5.6的土壤 可能难以反映土壤样本间CEC值的真实

10、差异。pH值大于5.6的土壤用氯化钡 -硫酸强迫交换法测定更能差异样本间的 CEC 值。本次实验采用的为氯化钡 法，与紫金港土样呈弱碱性的特性相符。七、讨论、心得1、紫金港土样的总体分析实验中所用的土壤采自浙江大学紫金港校区大西区的一块耕作土壤，我们在整个长学期中测定了它的各项性能，如含水量、有机质含量、速效钾、速效磷等 等，得到了以下的汇总数据。表 3、土壤性质汇总表质地PH有机质含量 (g/kg)有效磷含量(mg/kg)速效钾含量(mg/kg)阳离子交换量(cmol/kg)轻壤土 7.4617.2331.71108.55我们可以发现土壤的速效磷、钾含量以及有机质含量均较高，但是土壤的阳 离

11、子交换量较低，土壤的保肥能力较弱。由于该土壤是耕作土壤，施肥和桔梗还田等耕作方法使得土壤的肥力较高， 但是土壤的保肥能力弱，施肥过多会使得流失较为严重，尤其是磷钾等元素会造 成水体富营养化等问题。在进行耕作时，首先应该种植适宜土壤 PH 的植株，其次在施肥上最好可以 采用测土配方的方式精准施肥，这样既有利于作物更好的生长，又不会对环境造 成污染。2、实验总结在土壤学实验的学习中比起说具体学会了怎么样的操作，更多的是学会了一 种思考和学习的方式。在之前的实验中更多的会去分析误差在哪里，数据的准确 性如何等等，而土壤学实验不一样。它让你更多的思考这个数据对于整个土壤的 意义，得到这些数据后我们怎么选择适宜这块土壤的种植作物以及种植方式。尤 其是到了最后一个实验，发现综合前面的所有结论，我们可以对采样的这块土壤 有一个综合的分析，给出合适的建议，这才是实验的意义啊。