土壤团聚体分析仪是用于测定土壤团聚体组成和稳定性的重要仪器,其测定方法主要包括湿筛法、干筛法及一些在此基础上的改进方法等,以下是对这些测定方法的综述:
干筛法
原理:基于土壤团聚体在无外力破坏的干燥状态下,通过不同孔径的筛子振动分级,将土壤团聚体按粒径大小进行分离。
操作步骤:首先取适量自然风干的土样,轻轻去除其中的植物残体等杂物。将土样放在一套由上而下孔径逐渐减小的筛子(如2mm、1mm、0.5mm等)最上层,通常将筛子置于振筛机上,以一定的振动频率和时间(如100次/分钟,振动10分钟)进行振动筛分。振动结束后,分别称量每个筛子上截留的土壤团聚体重量,计算不同粒径团聚体的含量占总土样重量的百分比。
适用范围:主要用于研究土壤团聚体的粒径分布,了解土壤在自然干燥状态下的团聚状况,适用于干旱、半干旱地区土壤或研究与土壤干燥状态相关的物理性质时使用。
优缺点:优点是操作简单、快速,能够直观地反映土壤团聚体的粒径分布情况。缺点是没有考虑水分对团聚体稳定性的影响,不能完全反映土壤在自然湿润状态下的团聚体特性。
湿筛法
原理:模拟土壤在湿润状态下受到雨滴打击和水流冲刷等外力作用时,团聚体的稳定性情况。利用不同粒径的筛子在水中进行振动,使土壤团聚体在水流和振动的作用下发生分散和分级。
操作步骤:将一定量的新鲜土样或饱和土样放入湿润的筛子(一般采用5个或更多不同孔径的筛子,如5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm)上,将筛子浸入水中,通常采用机械或手动的方式进行上下振动,振动时间和频率根据具体研究和标准方法而定,如在每分钟30次左右的频率下振动10分钟。振动完成后,将各级筛子上的团聚体洗入已知重量的容器中,烘干后称重,计算各级团聚体的含量及相关稳定性指标,如平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)等。
适用范围:广泛应用于各种土壤类型,尤其适用于研究土壤团聚体在湿润条件下的稳定性,对于评估土壤抗侵蚀性、保水性等与水分相关的土壤物理性质具有重要意义。
优缺点:优点是更接近土壤在自然环境中的实际状态,能够较好地反映土壤团聚体在水分作用下的稳定性。缺点是操作相对复杂,需要较长的时间进行样品处理和分析,且对于一些粘性较大的土壤,可能会出现团聚体不易分散或堵塞筛孔的问题。
改进的湿筛法
慢速湿筛法:在常规湿筛法的基础上,降低振动速度和频率,延长振动时间。例如,将振动频率降低至每分钟10-15次,振动时间延长至30分钟甚至更长。这种方法更温和,能够更细致地研究土壤团聚体在较弱外力作用下的稳定性变化,适用于对团聚体稳定性较为敏感的土壤,如结构良好的森林土壤或湿地土壤等。
预湿处理湿筛法:在进行湿筛之前,对土样进行不同方式的预湿处理,如快速浸泡预湿、缓慢滴水预湿等。快速浸泡预湿是将土样迅速放入水中浸泡一定时间后再进行湿筛,可模拟暴雨等强降水条件下土壤团聚体的稳定性;缓慢滴水预湿则是通过缓慢滴水使土样逐渐湿润,更接近土壤在自然降雨过程中的吸湿过程,有助于研究土壤团聚体在不同湿润过程中的稳定性差异。
干筛-湿筛联合法
原理与操作:先对土样进行干筛,获取土壤团聚体的初始粒径分布,然后将干筛后的各级团聚体分别进行湿筛,进一步分析不同粒径团聚体在湿润状态下的稳定性变化。通过对比干筛和湿筛的结果,可以更全面地了解土壤团聚体的性质。例如,先进行干筛得到2-5mm、1-2mm、0.5-1mm等不同粒径范围的团聚体,再分别对这些团聚体进行湿筛,计算各级团聚体在湿筛后的残留率等指标。
适用范围与优势:适用于需要全面评估土壤团聚体粒径分布和稳定性的研究。这种方法结合了干筛和湿筛的优点,能够同时提供土壤在干燥和湿润状态下的团聚体信息,对于深入研究土壤结构的形成和演变、土壤肥力与水土保持等方面具有重要价值。
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