山地红壤的土壤分析

成土母岩主要是花岗岩和砂页岩，山地红攘的富铝化作用较赤红壤弱，硅铝率〉2 0 ，剖面层次发育明显，表土层棕红色， 心土层黄红色，底土层红色、土层较薄， 一般不越过1 米，且多石砾和母岩露头，在植被覆盖较好地区，表土有机质及全氮、全钾含量丰富，全磷及速效磷缺乏，土壤呈强酸性反应， pH 5左右。 山地红壤化学成分分析编号 地点 母岩 深度（cm） pH（水） 有机质（%） 全氮（%） 全磷（%） 全钾（%） 速磷（ppm） 速钾(ppm) 台28 台山尖头山 砂页岩 0～6

50～60 334

095 334

095 0145

0055 0048

0036 165

125 2

痕迹 92

42 台山古兜山 花岗岩 0～10 51 562 0209 0025 295 1 190

(一)土壤酸碱度

由于土壤体系很复杂，其中存在着物理、化学和生物化学等多种反应，因而土壤酸碱型也是各不相同的。我国土壤中的pH值大多在45～85之间，并呈由北向南递减的趋势，长江以南的土壤多为强酸性和酸性，例如，广泛分布在西南、华南地区的红壤、黄壤，其pH值大多在45～55之间；华东、华中地区红壤的pH值大多在55～65之间。长江以北的土壤则多为碱性和中性，如西北、华北地区的土壤大多含CaCO3，pH值一般在75～85之间。根据土壤的酸度一般将其划分为九个等级(表4-3)。

表4-3 土壤酸碱度分级表

土壤的pH值常被看作土壤的主要变量，它对土壤中的很多化学反应和化学过程都有很大的影响，对土壤中的沉淀溶解反应、氧化还原反应、解吸和配合反应、吸附作用等都起着支配作用。适合农作物生长的土壤酸碱度要求在6～8之间，因为土壤pH值对植物和微生物所需养分元素的有效性有明显的影响，在pH值大于7的情况下，一些元素，特别是微量金属阳离子(如Zn2＋离子、Fe3＋离子等)的溶解度降低；当pH值小于55时，锰和铝的溶解度会提高，对许多生物造成危害；更极端的pH值则预示着土壤中出现了特殊的阳离子和矿物，当pH值大于85时一般有大量的溶解性Na＋离子或交换性Na＋离子存在，当小于3时则往往会有金属硫化物存在。

(二)土壤化学成分

土壤的化学成分同样受到土粒大小的影响，同时也直接影响土壤的肥力。矿物的粒级不同，其化学成分有较大的差异，一般在细粒中钙、镁、磷和钾等元素含量明显增高，即其养分含量也会越高，不同粒径土粒化学组成见表4-4。

表4-4 不同粒径土粒化学组成表

(三)土壤重金属含量分析

土壤中本身含有一定量的重金属元素，其中许多是作物生长所必需的微量营养元素(如Mn、Cu、Zn等)。但是当土壤中的重金属元素积累的浓度超过了作物生长需要的量和可忍受的程度，作物就会出现受毒害的情况；或者是作物生长并未受毒害，但其产品中所含的某种金属超过标准，会对人畜造成危害时，也认为土壤遭到了重金属污染。因此，了解、测量及评价土壤中重金属含量对灾毁土地复垦研究具有重要意义。

自然灾害对土壤环境的重金属污染主要是因灾害发生使工厂破坏导致化学药品的泄漏，杀虫剂的大量使用，金属矿山破坏，污水灌溉和大气重金属沉降等造成的。

1评价方法选择

污染负荷指数法(Pollution Load Index)是Tomlinson等人在研究重金属污染水平分级时所提出的一种评价方法。这种方法使用相对便捷，它是由被评价区域内所包含的多种重金属元素共同构成，并且可以直接反映各重金属元素在区域污染的贡献程度，及其在空间上和时间上的变化趋势。

污染负荷指数评价法的优势是该指数由多种重金属元素共同构成，利用求积的统计法进行计算，评价指标选取更符合实际；可以对整个评价区的每个采样点位的不同重金属元素进行定量评价，然后对各点的污染程度进行等级划分，指出哪种污染元素对环境的影响最严重和各类元素在环境污染中的贡献程度等。

2评价公式

首先根据某一采样点实测的重金属含量进行最高污染系数(CF)的计算：

灾害损毁土地复垦

式中：CFi——元素i的最高污染系数；

Ci——元素i的实测含量；

C0i——元素i的评价标准，即背景值。

某一点的污染负荷指数(PLI)为：

灾害损毁土地复垦

式中：PLI——某一点的污染负荷指数；

n——评价元素的个数。

某一区域的污染负荷指数(PLIzone)为：

灾害损毁土地复垦

式中：PLIzone——污染负荷指数；

n——评价点的个数(采样点的个数)。

污染负荷指数一般分为4个等级(表4-5)。

表4-5 污染负荷指数与污染程度之间的关系

3参数选择

研究对象所采用的参数为：实测含量可根据复垦区各土样中重金属的实际分析测量得出结果，复垦为耕地的土壤应满足《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)的二级标准的要求，复垦为林草地的土壤应满足三级标准的要求；为了遵循优先复垦为农用地的原则，所以采用二级标准作为重金属的评价标准值(表4-6)。

表4-6 国家土壤环境质量标准表(GB15618—1995)

(四)土壤肥力分析

土壤肥力反映土壤为植物生长发育协调与提供营养物质和环境条件的能力；是土壤中各类性质的综合反映；也是分辨土壤和成土母质与其他自然物质的本质特征；还是土壤作为农业生产资料与自然资源的物质基础。按成因可将土壤肥力分为人为肥力和自然肥力。

对灾毁土地土壤肥力进行测量和分析，对于灾毁土地复垦可行性研究具有指导作用。

1评价因子分级及标准化

土壤肥力的评价因子主要包括土壤物理、化学和生物指标。本次评价选择的参评因子包括pH、有效氮、有效磷、有效钾和有机质。为了与评价的需要相适应，选取的评价因子的分级标准主要参照全国第二次土壤普查土壤养分分级标准，然后结合灾毁土地实际情况进行。

由于各评价因子之间存在一定的量纲差别，为了便于综合计算，需要标准化处理各参评因子。参评因子大多具有具体的实测数据，因此，按照模糊数学的基本原理，在划分指标等级的基础上，需要引入隶属度概念，可以采用区间[0，3]之间的数字(Y)来表达单因子质量指数的大小程度，具体的计算过程可按照下列方法进行。

指标参数数据标准化的方法如下：

当指标测定值属于Ⅰ级时，即Xi≥Xmax

Yi＝3 (4-12)

当指标测定值属于Ⅱ级时，即Xmid≤Xi≤Xmax

Yi＝2＋(Xi-Xmid)/(Xmax-Xmid) (4-13)

当指标测定值属于Ⅲ级时，即Xmin≤Xi≤Xmid

Yi＝1＋(Xi-Xmin)/(Xmid-Xmin) (4-14)

当指标测定值属于Ⅳ级时，即Xi≤Xmin

Yi＝Xi/Xmin (4-15)

式中：Yi——单因子质量指数；

Xi——某因子的测定值；

Xmin——Ⅳ与Ⅲ级之间的区分标准；

Xmid——Ⅱ与Ⅲ级之间的区分标准；

Xmax——Ⅱ与Ⅰ级之间的区分标准。

土壤pH值变化范围较为广泛，在进行标准化处理时主要方法如下：

Y＝pH/5 pH＜5

Y＝1＋(pH-5)/(55-5) 5≤pH＜55

Y＝2＋(pH-55)/(65-55) 55≤pH＜65

Y＝3 65≤pH＜75

Y＝2＋(8-pH)/(8-75) 75≤pH＜8

Y＝1＋(85-pH)/(85-8) 8≤pH＜85

Y＝(pH-8)/85 pH≥85

土壤评价因子的分级标准依据全国第二次土壤普查及有关标准(表4-7)。

表4-7 土壤肥力评价因子分级标准表

2评价方法选取

本文采用内梅罗(Nemoro)公式对土壤肥力进行评价，它比加和法、平均值法、加权平均法等受主观因素影响强烈的方法更为客观。

灾害损毁土地复垦

式中：SFQI——土壤肥力质量指数；

Yi——评价单元中全部单因子质量指数的平均值；

Yimin——评价单元中各单因子质量指数中的最小值；

n——评价单元中参评因子的个数。

式中，用Yimin替代了内梅罗公式中的Yimax，并添加了修正项(n-1)/n，这样既表示了土壤各属性因子中最差因子对其质量的影响，又体现了植物生长发育取决处于最少量状态的营养元素的定律；同时，修正项的加入可以使评价结果的可信度得到大大提高，参加评价的因子越多，(n-1)/n的值就越大，可信度也就越高。

计算出土壤肥力质量指数后，根据土壤肥力指数分级标准判断灾毁土地综合肥力所属等级(表4-8)。

表4-8 土壤肥力指数分级标准

　　土质检测是土壤成分分析，常规的项目有pH，有机质，速效的氮、磷、钾，全量氮、磷、钾。有特殊需要时要做金属分析。

　　土壤环境监测是指通过对影响土壤环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。我们通常所说的土壤监测是指土壤环境监测，其一般包括布点采样、样品制备、分析方法、结果表征、资料统计和质量评价等技术内容。

　　2、土壤相关检测方法：

1 PH森林土壤PH测定LY/T1239-1999[1]

2 ------总铬土壤质量 总铬的测定 火焰原子吸收法GB/T 17137-1997

3 铜固体废物 铜锌铅镉的测定 直接吸入火焰分光光度法GB/T 155552-1997

4 ------锌

土壤质量 铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法GB/T 17138-1997

5 铅固体废物

6 ------镉固体废物 铜锌铅镉的测定 直接吸入火焰分光光度法GB/T 155552-1997

7 镍固体废物 镍的测定 直接吸入火焰分光光度法GB/T 155559-1997

土壤质量 镍的测定 火焰原子吸收分光光度法GB/T 17139-1997

8 ------氟化物固体废物 氟化物的测定 离子选择电极法GB/T 1555511-1995

离子选择电极法 《土壤元素的近代分析方法》中国环境监测总站 1992年

9 六价铬固体废物 六价铬的测定 二苯碳酰二肼分光光度法GB/T 155554-1995

10 ------硫化物对氨基二甲基苯胺光度法 《水和废水监测分析方法》（第三版）国家环保总局1989年

11有机质重铬酸钾容量法 《水和废水监测分析方法》（第四版）国家环保总局2002年

《土壤里有什么》教学设计预案

教学目标

（1） 知识与技能上：感悟有顺序的科学认知程序，同时强化记录,这一科学探究中不可缺少的环节和手段。知道土壤里的成分构成。

（2）从过程与方法上：能够运用多种方法和多种感官来认识土壤；会描述、记录自己的观察结果；能够和同伴交流自己的观察结果。

　　（3）从情感态度与价值观上：意识到土壤和动植物有着密切的关系，愿意走进大自然和亲近土壤，同时渗透自主和合作意识等。

教学重点

　　让学生认识土壤的成分，知道土壤不是一种单纯的物体

教学难点

　　通过学生对实验现象的观察与分析，综合认识土壤的成分。

课前准备

教师准备：

　　分组实验材料——托盘一个、烧杯一个（内装水）、玻璃棒、抹布；

　　演示实验材料——酒精灯、铁架台、铁环、铁罐头盒、火柴。

学生准备：

　　各自从家中采集到的土壤标本，放在塑料袋中封好袋口。

课时安排：1课时

教学过程：

教学引入：

　　1、师生谈话：水稻的种子种到哪，才能生根、发芽、结果？（板书：土壤）

　　（目的：让学生充分发表各自的意见，调动学生主动参与学习活动的兴趣）

2、提问：那什么是土壤呢？

（目的：让学生用书本的定义回答，便于研究的准确性。）

3、课件出示：3幅农作物及一幅花卉的，这反映了什么？

（目的：使学生知道植物的生长离不开土壤，从而激起学生想要探索“土壤里的成分”的求知欲！）

4、猜测

土壤里可能有什么呢？

（目的：猜测是进行科学探究的第一步。）

学习新课：

土壤中可能有（水、空气、沙、粘土、腐殖质），那怎样来验证呢？

（目的：思考是走向成功的第一步。引导学生思考出实验方法。）

　 一、指导学生通过实验验证并认识土壤的成分

　 1、认识土壤中含有水分：

　　让学生分组观察带来的土壤标本，动手摸一摸，有什么感觉？看到了什么？

学生分组进行观察，填写实验报告，汇报观察结果：（有的塑料袋上有凝结的水珠）

（目的：培养学生严谨的科学态度和实验方法。）

教师小结：土壤中含有水分，不同环境中的土壤干湿程度不同。（板书：水）

　　2、认识土壤中含有空气：

讲述：土壤中除了含有水分之外还有什么其它成分吗？让我们来进行第二个实验——把它放在水中进行观察。

学生分组活动，填写实验报告，汇报观察结果：

教师提问：你看到了什么现象？说明什么？

教师小结：土壤中含有空气（板书：空气）

　　3、认识土壤中含有砂和粘土

教师讲述：让我们用小棒搅拌烧杯中的土块，然后让它慢慢地沉降，仔细观察有什么现象发生？

　 学生分组实验，观测并填写实验报告，汇报观察结果

师生共同讨论：细腻的是粘土，粗糙的是砂

教师小结：土壤中含有砂和粘土，不同土壤中含有的砂和粘土的多少是不同的。（展示两组同学的实验结果，对比要明显）

　　4、认识土壤中含有腐殖质

讲述：我们知道植物的生长离不开土壤的原因，除了与土壤中的水分、空气等因素有关外，还与土壤中（腐殖质）有着重要关系。请看老师的实验。请你们认真观察，一会儿把你们看到的，想到的，感受到的说给大家听。

　　讲解实验用具及操作步骤，进行酒精灯加热土壤的实验演示。

提问：你看到了什么？怎么有的同学在捏着鼻子？你有什么想法说给大家听一听？

学生进行反馈，将观察到的现象用自己的语言表述出来。

教师小结：土壤加热后冒烟，有烧糊的气味，这说明土壤中含有一些可以燃烧的东西，这些东西主要是土壤里动植物体腐烂后变成的物质，叫做腐殖质。它是黑色的，土壤颜色越黑，说明含有腐殖质越多，也就越肥沃。

　　二、综合认识土壤的成分

　　1、 谈话：通过实验和观察，我们初步了解了土壤是由哪些成分构成的，下面让我们再来一起回顾。

　　播放动画“土壤的成分”

　　2、小结：土壤不是一种单纯的物体，它由不同成分构成，土壤的成分搭配的合适，土壤才能肥沃。

三、巩固应用：

师生谈话：通过今天的学习，自己又增长了哪些知识？（培养学生的归纳综合能力，为今后的学习奠定基础）

板书设计

水 空气

沙 土壤 粘土

腐殖质 等

习题精选

　　1土壤的成分有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。

　　2人类的哪些活动可能对土壤产生不良影响（ ）

　　A翻耕土地　　B种植树木　　C施用化肥　　D乱仍费弃物

五色土

　　你听说过劳动人民文化宫内的五色土吗？为什么会有五种不同颜色的土？用五色土铺成的祭坛有什么象征意义？请同学们通过不同途径查找资料，进行说明。