土壤有机质的测定

实验报告课程名称：土壤与植物营养指导老师：成绩：__________________实验名称：土壤有机质的测定实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得一、实验目的和要求1.了解土壤有机质测定对于农业生产的意义。2.掌握土壤有机质含量的测定方法。二、实验内容和原理1.实验内容：用稀释热法测定土壤有机质的含量。2.实验原理：土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质，包括各种动、植物残体，微生物及其分解和合成的各种有机物质（生命体和非生命体）。有机质是土壤的重要组成部分。来源：微生物是最早来源，动植物残体是基本来源自然：生长其上的植物残体和根系分泌物人为：有机肥、废水废渣、有机农药等不同土壤中有机质含量差异很大，低的不足0.5%，高的可达20-30%。20%——有机质土壤，20%——矿质土壤。一般的，耕作土壤有机质含量5%。土壤有机碳的测定方法有很多，可根据不同的目的要求和实验室条件选用。本实验采用重铬酸钾容量法——稀释热法。氧化过程：K2Cr2O7+C+H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+CO2+H2O橙色绿色滴定过程：K2Cr2O7+FeSO4+H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+H2O橙色浅绿色绿色浅黄色实验使用邻啡啰啉试剂作为指示剂，显示氧化还原状态。邻啡啰啉试剂与不同价态的铁形成不同颜色的络合物。2328233282Fe])NH[(CFe)NH(C淡蓝色红色滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程中渐现Cr3+的绿色，快到终点时变为灰绿色，如果标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，说明终点已到。三、实验材料与试剂管土样（为西湖和紫金港校区采集，风干研细后过100目筛），1mol/L1/6K2Cr2O7标准溶液，浓硫酸，邻啡啰啉指示剂，~0.5mol/LFeSO4标准溶液专业：姓名：学号：日期：地点：装订线四、实验器材与仪器500mL三角瓶，10mL移液管，棕色酸式滴定管五、操作方法和实验步骤1、称取0.5***g土壤样品于500mL三角瓶中；2、用移液枪加入10mL1mol/L1/6K2Cr2O7于土壤样品中；3、转动瓶子使之混匀后，加20mL浓硫酸；4、旋摇三角瓶约1min，使试剂与土壤充分作用后，放置30min；5、加水约200mL稀释，并加5d邻啡啰啉指示剂；6、用0.5mol/LFeSO4标准溶液滴定至溶液由绿色变为暗绿色，最终变为砖红色，到达终点，记录数据。六、实验数据记录和处理风干土壤质量m/gK2Cr2O7浓度C1/mol*L-1K2Cr2O7体积V1/mLFeSO4浓度C2/mol*L-1FeSO4体积V2/mL0.50211010.490417.45土壤有机碳（g/kg）=100033.10.31032211VCVC土壤含水率=2.9009%土壤质量=风干土壤质量*(1-土壤含水率）=0.4875g土壤有机碳（g/kg）=[(10-0.4904*17.45)*10-3*3.0*1.33*1000]/0.4875=11.81g/kg土壤有机质（g/kg）=土壤有机碳(g/kg)×1.724=20.35g/kg七、实验结果与分析土壤有机质含量为20.35g/kg，略大于20g/kg，属于有机质土壤。所取土样肥力相对肥沃，有利于植物的生长繁殖。实验误差主要来自对于滴定终点的判断。八、讨论、心得1、比较PPT上的计算公式与书中计算公式的区别，并说明计算公式中各参数的意义。1）PPT公式：土壤有机碳（g/kg）=100033.10.31032211VCVC其中，C1为K2Cr2O7溶液的浓度，V1为1mol/LK2Cr2O7溶液的体积，C2为FeSO4标准溶液的浓度，V2为滴定所用FeSO4标准溶液的的体积，10-3表示mL转化成L，3.0为1/4碳原子的摩尔质量，1.33为氧化校正系数，1000表示g转化成kg，m为土样质量。2）课本公式：土壤有机碳（g/kg）=010033.10.310c30kmVV其中，C为FeSO4标准溶液的浓度，V0为空白滴定所用FeSO4标准溶液体积，V为样品滴定所用FeSO4标准溶液的体积，10-3表示mL转化成L，3.0为1/4碳原子的摩尔质量，1.33为氧化校正系数，1000表示g转化成kg，m为土样质量，k为将风干土样换算成烘干土的系数。两者主要区别：前者是在过量硫酸存在的情况下，用过量的K2Cr2O7混合时产生的热来氧化土壤中土壤质量土壤质量的有机质，之后用FeSO4来还原过量部分的K2Cr2O7，利用两者物质的量之差，来作为土壤样品中有机质实际消耗K2Cr2O7的物质的量，并得到相应的土壤有机碳含量；而后者是用空白滴定与土壤样品滴定所用的FeSO4标准溶液的物质的量之差，作为土壤所消耗的FeSO4标准溶液量，并且只需要用到FeSO4的物质的量浓度。另外，系数k一般取1。2、滴定所用的是1mol/L1/6K2Cr2O7，因为在K2Cr2O7与FeSO4的反应式中，K2Cr2O7与FeSO4的反应系数是1:6，为了使二者之比为1:1，方便理解计算，故使用1/6K2Cr2O7。3、土壤有机质测定的不同方法及其评价方法一：重铬酸钾容量法评价：重铬酸钾容量法相对误差和相对标准偏差较小，但由于滴定过程是人为控制，对终点判断误差会导致数据不准确，另外数据计算中将土壤有机碳换算为有机质时采用的换算系数1.724虽然是经精确实验所得，但仍然可能存在一定的误差，我们不能将其当做标准数据使用，只能作为一个相对准确的系数。总体而言，重铬酸钾容量法是一般测定中较为准确的方法，但仍会存在一定的误差。方法二：干烧法：在无CO2的氧气流或惰性气体流中将土壤样品进行燃烧，完全燃烧后释放二氧化碳置于检测点，后用碱石灰吸收，用碳酸钙重量换算。评价：干烧法可以使土壤有机质全部分解，还原物质对测定不产生影响，可获得准确实验结果。但干烧法分析土壤中C时，包括有机碳和碳酸盐和元素碳等无机碳，对实验结果影响很大，不适于含碳酸盐土壤的分析。方法三：灼烧法：原理是测定土壤有机质中的C经灼烧后造成的土壤失重，从而得到土壤有机质的重量。评价：灼烧法测定可消除常见的因磨样、添加化学试剂等引起的样品污染和变异，可适用于大批量土壤样品测定。但在测定过程中粘土矿物结构水的失重以及碳酸盐的分解失重，造成该法在细密质地的土壤及石灰性土壤上的广泛应用受到限制。4、土壤有机质对于土壤肥力及土壤生态的意义1）土壤有机质是土壤肥力的一项重要指标，其提供植物需要的养分，是氮、磷、硫、微量元素等养分的重要来源。2）通过影响土壤物理、化学和生物性质，改善土壤肥力特性。由于土壤有机质的黏结力比砂砾强，在砂性土壤中，可以增加砂土的黏结性而促进团粒结构的形成。并且它们松软、絮状、多孔，在黏性土壤中，黏粒被它们包围后，土壤可塑性、黏结性、黏着性降低，易形成散碎的团粒，使土壤变得比较松软而不结成硬块。所以，土壤有机质能改变砂土的分散无结构状态和黏土的坚韧大块结构，使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改善。同时由于土壤的孔隙结构得到改善，导致水的入渗速率加快和土壤持水量增加，从而可以减少水土流失。在化学与生物性质方面，土壤有机质可以通过有机质中腐殖物质表面带有正负电荷（负电荷为主），对离子主要为阳离子K+，NH4+，Ca2+等有吸附作用。这些离子一旦被吸附后，就可以避免随水流失，而且能随时被根系附近氢离子或其他阳离子交换出来，供作物吸收。并且土壤有机质可以通过刺激微生物和动物的活动来增加土壤酶的活性，从而直接影响土壤养分转化的生物过程等等。3）对土壤生态意义重大有机质与重金属离子作用（络合、氧化还原、溶解等作用），减轻重金属离子对土壤动植物的毒害。有机质对农药等有机污染物的亲和作用土壤有机质也是全球碳平衡过程中非常重要的碳库参考文献[1]刘征捷.土壤有机质两种测定方法对比分析[J].农村经济与科技,2016,27(12):42+45.[2]吴恙,陈江.重铬酸钾容量法测定土壤有机质-加热法研究[J].中国高新技术企业,2016(26):11-12.[3]张贵刚,黄博珠.土壤有机质测定过程中存在的问题及解决对策[J].资源节约与环保,2018(07):58.