土壤團聚體分析儀是用于測定土壤團聚體組成和穩(wěn)定性的重要儀器,其測定方法主要包括濕篩法、干篩法及一些在此基礎上的改進方法等,以下是對這些測定方法的綜述:
干篩法
原理:基于土壤團聚體在無外力破壞的干燥狀態(tài)下,通過不同孔徑的篩子振動分級,將土壤團聚體按粒徑大小進行分離。
操作步驟:首先取適量自然風干的土樣,輕輕去除其中的植物殘體等雜物。將土樣放在一套由上而下孔徑逐漸減小的篩子(如2mm、1mm、0.5mm等)最上層,通常將篩子置于振篩機上,以一定的振動頻率和時間(如100次/分鐘,振動10分鐘)進行振動篩分。振動結束后,分別稱量每個篩子上截留的土壤團聚體重量,計算不同粒徑團聚體的含量占總土樣重量的百分比。
適用范圍:主要用于研究土壤團聚體的粒徑分布,了解土壤在自然干燥狀態(tài)下的團聚狀況,適用于干旱、半干旱地區(qū)土壤或研究與土壤干燥狀態(tài)相關的物理性質時使用。
優(yōu)缺點:優(yōu)點是操作簡單、快速,能夠直觀地反映土壤團聚體的粒徑分布情況。缺點是沒有考慮水分對團聚體穩(wěn)定性的影響,不能完全反映土壤在自然濕潤狀態(tài)下的團聚體特性。
濕篩法
原理:模擬土壤在濕潤狀態(tài)下受到雨滴打擊和水流沖刷等外力作用時,團聚體的穩(wěn)定性情況。利用不同粒徑的篩子在水中進行振動,使土壤團聚體在水流和振動的作用下發(fā)生分散和分級。
操作步驟:將一定量的新鮮土樣或飽和土樣放入濕潤的篩子(一般采用5個或更多不同孔徑的篩子,如5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm)上,將篩子浸入水中,通常采用機械或手動的方式進行上下振動,振動時間和頻率根據(jù)具體研究和標準方法而定,如在每分鐘30次左右的頻率下振動10分鐘。振動完成后,將各級篩子上的團聚體洗入已知重量的容器中,烘干后稱重,計算各級團聚體的含量及相關穩(wěn)定性指標,如平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)等。
適用范圍:廣泛應用于各種土壤類型,尤其適用于研究土壤團聚體在濕潤條件下的穩(wěn)定性,對于評估土壤抗侵蝕性、保水性等與水分相關的土壤物理性質具有重要意義。
優(yōu)缺點:優(yōu)點是更接近土壤在自然環(huán)境中的實際狀態(tài),能夠較好地反映土壤團聚體在水分作用下的穩(wěn)定性。缺點是操作相對復雜,需要較長的時間進行樣品處理和分析,且對于一些粘性較大的土壤,可能會出現(xiàn)團聚體不易分散或堵塞篩孔的問題。
改進的濕篩法
慢速濕篩法:在常規(guī)濕篩法的基礎上,降低振動速度和頻率,延長振動時間。例如,將振動頻率降低至每分鐘10-15次,振動時間延長至30分鐘甚至更長。這種方法更溫和,能夠更細致地研究土壤團聚體在較弱外力作用下的穩(wěn)定性變化,適用于對團聚體穩(wěn)定性較為敏感的土壤,如結構良好的森林土壤或濕地土壤等。
預濕處理濕篩法:在進行濕篩之前,對土樣進行不同方式的預濕處理,如快速浸泡預濕、緩慢滴水預濕等??焖俳蓊A濕是將土樣迅速放入水中浸泡一定時間后再進行濕篩,可模擬暴雨等強降水條件下土壤團聚體的穩(wěn)定性;緩慢滴水預濕則是通過緩慢滴水使土樣逐漸濕潤,更接近土壤在自然降雨過程中的吸濕過程,有助于研究土壤團聚體在不同濕潤過程中的穩(wěn)定性差異。
干篩-濕篩聯(lián)合法
原理與操作:先對土樣進行干篩,獲取土壤團聚體的初始粒徑分布,然后將干篩后的各級團聚體分別進行濕篩,進一步分析不同粒徑團聚體在濕潤狀態(tài)下的穩(wěn)定性變化。通過對比干篩和濕篩的結果,可以更全面地了解土壤團聚體的性質。例如,先進行干篩得到2-5mm、1-2mm、0.5-1mm等不同粒徑范圍的團聚體,再分別對這些團聚體進行濕篩,計算各級團聚體在濕篩后的殘留率等指標。
適用范圍與優(yōu)勢:適用于需要全面評估土壤團聚體粒徑分布和穩(wěn)定性的研究。這種方法結合了干篩和濕篩的優(yōu)點,能夠同時提供土壤在干燥和濕潤狀態(tài)下的團聚體信息,對于深入研究土壤結構的形成和演變、土壤肥力與水土保持等方面具有重要價值。
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