实验报告
课程名称： 土壤学实验 指导老师： 廖敏 成绩：__________________
实验名称： 土壤有机质的测定 同组学生姓名： 张逸涵
一、实验目的和要求 二、实验内容和原理
三、实验材料与试剂 四、实验器材与仪器
五、操作方法和实验步骤 六、实验数据记录和处理
七、实验结果与分析 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
有机质是土壤中重要组成成分，其含量水平是衡量土壤肥力的重要指标之一。本实验
采用外加热法重铬酸钾氧化有机质，利用浓硫酸和重铬酸钾混合，在外加热源下氧化有机质中的碳。通过滴定消耗的氧化剂的量来计算得出土壤有机质含量，从而分析该土壤肥力水平，并对此提出改良措施。
重铬酸钾外加热法过程的化学反应式：
氧化过程：K2Cr2O7+C+H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+CO2+H2O
滴定过程：K2Cr2O7+FeSO4+H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+H2O
土壤有机碳与有机质换算公式：
c5(V0V)1033.01.1土壤有机质(g/Kg)=V01000 mk
其中：c——0.8000 mol·L-1 (1/6K2Cr2O7)标准溶液的浓度； 5——重铬酸钾标准溶液加入的体积（mL）；
V0——空白滴定用去FeSO4体积（mL）；
V——样品滴定用去FeSO4体积（mL）；
3.0——1/4碳原子的摩尔质量（g·mol-1）；
10-3——将mL换算为L；
1.1——氧化校正系数；
m——风干土样质量(g)；
k——将风干土样换算成烘干土的系数；k=1(1+1/含水量)
土壤有机质（g/Kg）=土壤有机碳（g/Kg）×1.724
三、 实验器材与仪器
土样（取于钟楼北，风干研磨细后过100目筛）；
油浴锅，三角瓶、5mL移液管、5.00mL移液枪，棕色酸式滴定管；
0.8000mol/L 1/6 K2Cr2O7标准溶液、浓硫酸、领啡啰啉指示剂、0.2mol/L FeSO4标准溶液。
四、 操作方法和实验步骤
五、 实验数据记录和处理
表1 FeSO4标准溶液消耗体积与土壤有机质（碳）含量
滴定前读数
V1（mL）
实验组
空白组 滴定后读数V2（mL） FeSO4消耗体积 △V1/2(mL) 土壤有机碳 m1（g/Kg） 土壤有机质 m2（g/Kg） 样品 0.00 0.00 17.60 23.00 17.60 15.97 23.00 27.45
注：m1、m2计算公式见实验原理。
六、 实验结果与分析
1. 土壤有机质状况
本实验中我组取得土样，其土壤有机质为27.45g/Kg。依据相关分类标准[1]，该土壤属于矿质土壤，符合耕作层土壤有机质含量5-50 g/Kg的一般情况。结合采样地点环境状况，这与采样点地处校园内，土壤表层有较多草本植物生长，如沿阶草等情况相符合。该采样土壤能维持草本植物或者低等植物的生长，但很难为农作物和园艺植物的生长提供足够的碳素营养来源，因此也可以理解，为何距离采样点10m处区域有青菜种植而采样地点则无。
2. 土壤改良方法
若要提高土壤肥力营养状况，使本实验中采样地点土壤有机质增加到20%以上，建议采取的措施：①秸秆还田。秸秆还田能直接为土壤增加有机物，同时也减少了田间焚烧时所产生的环境污染；②增加生物总产量。在增产的条件下，提高地上植物和地下根系的数量，促进土壤生物的繁殖，致使动植物残体的积累量增加。③合理增加有机肥用量。实行有机物和无机肥料混合使用，不断增加有机物残留在土壤中的数量；④减少土壤有机质
补益药的消耗。采用少耕、覆盖等，减少和控制土壤氧气的供应，削弱好氧微生物分解活动，覆盖则能降低土壤有机质随水土流失而减少的可能性。
3. 土壤自净作用与有机质关系
土壤自净作用[2]是指土壤通过吸附、过滤和降解作用，将进入土壤的、一定浓度范围内的污染物经物理、化学及生物作用，使得污染物逐渐减少甚至消失的作用。若土壤中有机质含量较高，以有机质作为营养来源的微生物数量也会较高。
可降解或转化有机物的微生物中，其中能分解无毒污染物的微生物较多。无毒污染物在土壤微生物作用下，通过需氧或厌氧分解，最终形成氨、CO2和水[3]。而对重金属污染物而言，土壤有机质中腐殖质、芳环类大分子化合物能通过与重金属离子，如Cu2+、Zn2+的螯合作用或静电吸附作用，而提高土壤自净能力。
七、 讨论与心得
问题1. 有机质测定过程中主要干扰有哪些？
1. 氯化物：土壤中，特别是潮土或滨海盐土中，存在的氯化物可使结果偏高。其原因是，Cl-也能被重铬酸钾氧化，致使硫酸亚铁滴定体积偏小，结果偏高。
2. Fe2+、Mn2+及其它还原性物质：水稻土、沼泽土和长期渍水土壤，由于土壤中Fe2+、Mn2+及其它还原性物质含量较高，其也会被重铬酸钾氧化，致使结果偏高。
3. 土壤称样量：若称样量过大，重铬酸钾用量不足而导致氧化不完全，会使消煮后的溶液仍呈绿色。
4. 外加热条件：若加热温度过高，重铬酸钾易受热分解，致使结果偏大。若加热温度过低，又无法使溶液保持微沸状态而影响重铬酸钾对有机质C的氧化。
5. 重铬酸钾溶液粘滞性带来操作误差。
6. 指示剂：本实验采用的指示剂为邻菲罗啉，其显色原理：三个邻啡罗啉（C2H8N2）
分子与一个亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下：
[（C12H8N2）3Fe]3+ [（C12H8N2）3Fe]2+
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
变为灰绿色，如标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。但用邻啡罗啉的一个问题是指示剂往往被某些悬浮土粒吸附，到终点时颜色变化不清楚，所以应在滴定前将悬浊液在玻璃滤器上过滤[4]。
问题2. 相应干扰排除措施是什么？
1. 氯化物：加入少量Ag2SO4，使Cl-沉淀形成AgCl，同时也可促进有机质的分解。
2. Fe2+、Mn2+及其它还原性物质：为减少还原性物质干扰，需在制备样品步骤时充分摊平后风干8-10天，使亚铁氧化为高铁后再进行测定。
3. 土壤称样量：若样品测定时，消耗硫酸亚铁溶液体积小于空白组标定时所消耗硫酸亚铁体积的三分之一，则应通过减少称样量排除氧化不完全的干扰。
4. 外加热条件：消煮时油浴锅内植物油的预热温度应保持在185-190℃，消煮过程中温度控制在170-180℃，且为保证受热时间，需在溶液开始沸腾后开始计时5±0.5min[5]。
5. 为减少0.4mol·l-1(1/6K2Cr2O7)-H2SO4溶液的粘滞性带来的操作误差，准确加入0.8000mol·l-1(1/6K2Cr2O7)溶液5ml和浓硫酸5ml。
6. 指示剂：可用二苯胺、二苯胺磺酸钠作为指示剂，减少悬浮颗粒对指示剂的影响。加入磷酸不仅可以消除Fe3+的颜色，而且能使得Fe3+/Fe2+体系的电位降低，从
而可使滴定曲线的突跃电位加宽，使二苯胺等指示剂的变色电位进入突跃范围之内。
问题3. 为什么消煮熟瓶口加一个小漏斗？
起冷能回流作用，减少水分蒸发量。防止硫酸浓度因水分减少，而局部浓度过高。
参 考 文 献
[1] 武天云, 李凤民, 钱佩源, 等. 土壤有机质概念和分组技术研究进展[J]. 应用生态学报, 2004, 15(4): 717-722.
[2] 杨世琦, 张庆忠, 张爱平, 等. 浅论农业生态系统的自净能力与应用[J]. 中国生态农业学报, 2008, 16(4): 1025-1030.
[3] 刁治民. 浅谈土壤微生物的净化作用[J]. 青海环境, 1996, 6(2): 68-71.
[4] 尤芳雯. 用邻菲罗啉或亚铁-邻菲罗啉作指示液的探讨[J]. 理化检验 (化学分册), 1999, 6: 018.
[5] 季天委. 重铬酸钾容量法中不同加热方式测定土壤有机质的比较研究 [J]. 浙江农业学报, 2005, 17(5): 311-313.
实验报告
课程名称： 土壤学实验 指导老师： 廖敏 成绩：__________________
实验名称： 土壤有机质的测定 同组学生姓名： 张逸涵
一、实验目的和要求 二、实验内容和原理
三、实验材料与试剂 四、实验器材与仪器
五、操作方法和实验步骤 六、实验数据记录和处理
七、实验结果与分析 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
有机质是土壤中重要组成成分，其含量水平是衡量土壤肥力的重要指标之一。本实验
采用外加热法重铬酸钾氧化有机质，利用浓硫酸和重铬酸钾混合，在外加热源下氧化有机质中的碳。通过滴定消耗的氧化剂的量来计算得出土壤有机质含量，从而分析该土壤肥力水平，并对此提出改良措施。
重铬酸钾外加热法过程的化学反应式：
氧化过程：K2Cr2O7+C+H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+CO2+H2O
滴定过程：K2Cr2O7+FeSO4+H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+H2O
土壤有机碳与有机质换算公式：
c5(V0V)1033.01.1土壤有机质(g/Kg)=V01000 mk
其中：c——0.8000 mol·L-1 (1/6K2Cr2O7)标准溶液的浓度； 5——重铬酸钾标准溶液加入的体积（mL）；
V0——空白滴定用去FeSO4体积（mL）；
V——样品滴定用去FeSO4体积（mL）；
3.0——1/4碳原子的摩尔质量（g·mol-1）；
10-3——将mL换算为L；
1.1——氧化校正系数；
m——风干土样质量(g)；
k——将风干土样换算成烘干土的系数；k=1(1+1/含水量)
土壤有机质（g/Kg）=土壤有机碳（g/Kg）×1.724
三、 实验器材与仪器
土样（取于钟楼北，风干研磨细后过100目筛）；
油浴锅，三角瓶、5mL移液管、5.00mL移液枪，棕色酸式滴定管；
0.8000mol/L 1/6 K2Cr2O7标准溶液、浓硫酸、领啡啰啉指示剂、0.2mol/L FeSO4标准溶液。
四、 操作方法和实验步骤
五、 实验数据记录和处理
表1 FeSO4标准溶液消耗体积与土壤有机质（碳）含量
滴定前读数
V1（mL）
实验组
空白组 滴定后读数V2（mL） FeSO4消耗体积 △V1/2(mL) 土壤有机碳 m1（g/Kg） 土壤有机质 m2（g/Kg） 样品 0.00 0.00 17.60 23.00 17.60 15.97 23.00 27.45
注：m1、m2计算公式见实验原理。
六、 实验结果与分析
1. 土壤有机质状况
本实验中我组取得土样，其土壤有机质为27.45g/Kg。依据相关分类标准[1]，该土壤属于矿质土壤，符合耕作层土壤有机质含量5-50 g/Kg的一般情况。结合采样地点环境状况，这与采样点地处校园内，土壤表层有较多草本植物生长，如沿阶草等情况相符合。该采样土壤能维持草本植物或者低等植物的生长，但很难为农作物和园艺植物的生长提供足够的碳素营养来源，因此也可以理解，为何距离采样点10m处区域有青菜种植而采样地点则无。
2. 土壤改良方法
若要提高土壤肥力营养状况，使本实验中采样地点土壤有机质增加到20%以上，建议采取的措施：①秸秆还田。秸秆还田能直接为土壤增加有机物，同时也减少了田间焚烧时所产生的环境污染；②增加生物总产量。在增产的条件下，提高地上植物和地下根系的数量，促进土壤生物的繁殖，致使动植物残体的积累量增加。③合理增加有机肥用量。实行有机物和无机肥料混合使用，不断增加有机物残留在土壤中的数量；④减少土壤有机质
补益药的消耗。采用少耕、覆盖等，减少和控制土壤氧气的供应，削弱好氧微生物分解活动，覆盖则能降低土壤有机质随水土流失而减少的可能性。
3. 土壤自净作用与有机质关系
土壤自净作用[2]是指土壤通过吸附、过滤和降解作用，将进入土壤的、一定浓度范围内的污染物经物理、化学及生物作用，使得污染物逐渐减少甚至消失的作用。若土壤中有机质含量较高，以有机质作为营养来源的微生物数量也会较高。
可降解或转化有机物的微生物中，其中能分解无毒污染物的微生物较多。无毒污染物在土壤微生物作用下，通过需氧或厌氧分解，最终形成氨、CO2和水[3]。而对重金属污染物而言，土壤有机质中腐殖质、芳环类大分子化合物能通过与重金属离子，如Cu2+、Zn2+的螯合作用或静电吸附作用，而提高土壤自净能力。
七、 讨论与心得
问题1. 有机质测定过程中主要干扰有哪些？
1. 氯化物：土壤中，特别是潮土或滨海盐土中，存在的氯化物可使结果偏高。其原因是，Cl-也能被重铬酸钾氧化，致使硫酸亚铁滴定体积偏小，结果偏高。
2. Fe2+、Mn2+及其它还原性物质：水稻土、沼泽土和长期渍水土壤，由于土壤中Fe2+、Mn2+及其它还原性物质含量较高，其也会被重铬酸钾氧化，致使结果偏高。
3. 土壤称样量：若称样量过大，重铬酸钾用量不足而导致氧化不完全，会使消煮后的溶液仍呈绿色。
4. 外加热条件：若加热温度过高，重铬酸钾易受热分解，致使结果偏大。若加热温度过低，又无法使溶液保持微沸状态而影响重铬酸钾对有机质C的氧化。
5. 重铬酸钾溶液粘滞性带来操作误差。
6. 指示剂：本实验采用的指示剂为邻菲罗啉，其显色原理：三个邻啡罗啉（C2H8N2）
分子与一个亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下：
[（C12H8N2）3Fe]3+ [（C12H8N2）3Fe]2+
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
变为灰绿色，如标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。但用邻啡罗啉的一个问题是指示剂往往被某些悬浮土粒吸附，到终点时颜色变化不清楚，所以应在滴定前将悬浊液在玻璃滤器上过滤[4]。
问题2. 相应干扰排除措施是什么？
1. 氯化物：加入少量Ag2SO4，使Cl-沉淀形成AgCl，同时也可促进有机质的分解。
2. Fe2+、Mn2+及其它还原性物质：为减少还原性物质干扰，需在制备样品步骤时充分摊平后风干8-10天，使亚铁氧化为高铁后再进行测定。
3. 土壤称样量：若样品测定时，消耗硫酸亚铁溶液体积小于空白组标定时所消耗硫酸亚铁体积的三分之一，则应通过减少称样量排除氧化不完全的干扰。
4. 外加热条件：消煮时油浴锅内植物油的预热温度应保持在185-190℃，消煮过程中温度控制在170-180℃，且为保证受热时间，需在溶液开始沸腾后开始计时5±0.5min[5]。
5. 为减少0.4mol·l-1(1/6K2Cr2O7)-H2SO4溶液的粘滞性带来的操作误差，准确加入0.8000mol·l-1(1/6K2Cr2O7)溶液5ml和浓硫酸5ml。
6. 指示剂：可用二苯胺、二苯胺磺酸钠作为指示剂，减少悬浮颗粒对指示剂的影响。加入磷酸不仅可以消除Fe3+的颜色，而且能使得Fe3+/Fe2+体系的电位降低，从
而可使滴定曲线的突跃电位加宽，使二苯胺等指示剂的变色电位进入突跃范围之内。
问题3. 为什么消煮熟瓶口加一个小漏斗？
起冷能回流作用，减少水分蒸发量。防止硫酸浓度因水分减少，而局部浓度过高。
参 考 文 献
[1] 武天云, 李凤民, 钱佩源, 等. 土壤有机质概念和分组技术研究进展[J]. 应用生态学报, 2004, 15(4): 717-722.
[2] 杨世琦, 张庆忠, 张爱平, 等. 浅论农业生态系统的自净能力与应用[J]. 中国生态农业学报, 2008, 16(4): 1025-1030.
[3] 刁治民. 浅谈土壤微生物的净化作用[J]. 青海环境, 1996, 6(2): 68-71.
[4] 尤芳雯. 用邻菲罗啉或亚铁-邻菲罗啉作指示液的探讨[J]. 理化检验 (化学分册), 1999, 6: 018.
[5] 季天委. 重铬酸钾容量法中不同加热方式测定土壤有机质的比较研究 [J]. 浙江农业学报, 2005, 17(5): 311-313.