土壤粒径分布和分析1分析意义土壤粒径分析过去也称机械分析，是土壤科学最古老的测定技术之一。土壤基质由不 同比例的、粒径粗细不一，形状和组成各异的颗粒（通称土粒）组成，一般分为砾、砂、 粉粒和粘粒4级。砾是最粗的土粒，我国主要农区土壤并不多见，只是在土石区，近河滩的山坡土壤中 才出现砾，以致影响土壤的基质特征。粗砂的比表面积小，表面只能吸附少量水分子（包括水汽分子），在其表面形成极 薄 的水分子导。粗砂粒间的孔隙粗，大多超过毛管孔径，所以它所保持的水是在粗砂粒 间的 接触点，为弯月面力所保持。在与植物根接触时也能被吸收。这种情况在砂砾混合 或以砾 为主时更为明显。细砂和粗粉粒的矿物组成与砂粒类似，两者的性质相近。它们已有明显的表面吸附分 子能力，颗粒间孔隙的孔径表现为最活跃的毛管作用，毛管水上升迅速上升高度可达23。 中、细粉粒的矿物组成仍与砂粒相同，但表面积增大，表现出不同程度的 属粘粒范围的若 干性质。表面吸附水分子的力和毛管力都较强。毛管水毛管水上升运动缓慢，上升高度可 能相当高，但需时间很长，速度过慢，实践意义不大。粘粒是土壤中最细部分，粘粒矿物是扁平的片状或盘状，具有极大的比表面积，粘 粒 表面有负电荷与其邻近的土壤水中的阳离子形成双电层。巨大的表面积和表面负荷 使粘粒 有极强的吸附水分子能力，形成与其粒径比较相对厚的水层或水膜。粘粒间的 孔隙极细， 粘粒吸附的水膜就有可能充满或堵塞这些极细的孔隙。粘粒孔隙在吸附水膜外侧可能还有 少许空间借肋毛管作用保持少量水分，在水膜不堵塞孔隙的前提下，孔隙越细毛管力越强。 不言而喻，粘粒在一定含水量范围表现极强的粘结性、粘着性和可塑性，干缩湿胀的程度 极高，经湿润后的干粘粒容易出现较厚的结皮，并且形成坚硬 的坷垃和土块，要极大的力量才能调皮敲破打碎，因而需要很高的耕作技术才能得到较好耕作质量。所有粘粒含量较 高的土壤，尽管有较多的作物养分却很难管理。但在田 间情况下，除碱土外，粘粒大多会 团聚成才粒或团粒，可以一定程度上缓角耕作难的情况。粒径分析的目的，就是为了测定不同直径土壤颗粒的组成，并进而确定土壤的质 地。 土壤颗粒组成在土壤形成和土壤的农业利用中具有重要意义。农业实践表明，土壤 质地直 接影响土壤水、月巴、气、热的保持和运动，并与作物的生长发育有密切的关系。2. 2 土粒的粒级和土壤的质地2. 2.1 土粒的粒级土壤基质中土粒的粗细不同，不但比表面积有巨大差异，而且土粒间孔隙的孔径 也有 显区别。土粒由粗到细是连续变化的，并没有截然分明的界限，为了研究和应用方 便，人 们按自己的目的将土粒分为若干级别，每一粒径范围称为一个粒级，本世纪以来 粒级的划 分才逐渐有明确的尺度。粒级的划分人为的，随研究者的目的而不同，因而就 有不同的划 分标准，如在水利、建筑和地质学科就有与土壤学科不完全相同的划分标 准。另外，有两 点必须注意：一是各粒级的界限并不是绝对的，即不是超出这个界限边缘的土粒就有完全 不同的性质和组成，而是在这个界限范围内的绝大部分土粒具有某 些特定的性质和组成； 二是土粒的形状级不规则，已知粘粒是扁平状的，粗一些的土粒 则形状各异。在实际工作 中，粗土粒（粒径0. 25mm）用不同孔径的筛加以分离；细土粒（粒径025mm）用其在 静态介质（水）中的沉降速度加以区分。土粒在不中的沉降速度因其大小、形状而异，而土 粒的形状又很不一样，因此其计算都是采用与土粒沉降 速度相同的球体的直径为其粒径。 即当量粒径。同理，区分粗土粒的筛孔的孔径也是区分它们的界限.但在文献中不常这样明 确说明。国际制美国制前苏联制中国制（暂行）粒级名称粒粒级名称粒级粒级名称粒级粒级名称粒级级佝砾2石块3石块3粗砾32石砾3 1佝砾3-1,21极粗砂粒1粗砂粒1-0.5粗砂粒1 05粗砂粒1 0. 25粗砂 2-0.2中砂粒0.5-0. 25中砂粒0- 5025细砂粒 0. 25-0. 05细砂 0.2-0. 02细砂粒0.2E0.1细砂粒0. 25 0. 05极细砂粒0. 1 -0. 05粗粉粒0. 05-0.01粗粉粒0. 05粉（砂）粒0.02 -粉（砂）粒 0. 0. 002中粉粒 0.01-0. 0050.010. 00205细粉粒 0. 005 0.001细粉粒0.01 0. 05粗粘粒 0. 001 0. 0005（粘质的）粘粒0.002细粘粒0.0005 粘粒0. 0020. 0001粗粘粒0. 005 （胶质的）0. 001胶体00001粘粒0. 001国际制、美国制、前苏联制和中国制（暂行）的土壤粒级划分方案表1-1世界各国大都按土粒粗细分为砾、砂粒、粉粒和粘粒4个粒级，但具体界限和每 个粒级的进一步划分有一定差异。我国自30年代引进近代实验科学的土壤学以来，因种种原 因未能进行土粒分级的基础研究，而是借用美国、前苏联和国际土壤学会通过的分级方 案 1975年，中国科学院南京土壤研究所制定了一个暂行的粒级分级方案。他们的划分尺 度如上表。2. 2. 2 土壤质地在西方国家，砂粒、粉粒和粘粒的质量比是确定土壤质地的基础。美国农业部的土壤 质地分组和西欧大多数国家质地分组都是按照它们各自粒径分级的标准划分的.西欧所采用的国际制土粒分级已将粘粒的上限放宽为50Mm，与美国相同。这两种质地分组的具体数值，美欧工作者们很早就提出了他们各自的质地三角图（图1T、图1- 2）。（2理瞌）1砂土及壤砂土吃砂壤，3.集土 4.粉埃；5.砂质粘埃；6.粘埃粉砂粘壤；&砂粘土，9.壤粘土 $ 10.粉粘土； 1】.粘土； 12.敢粘土 图1-2国际制土壤质地三角砂林 （2 01砂土） 2壤砂土！3粉土 $ 4砂埃5集土 $ &砂粘埃（&粘9粉粘填I 10.砂粘11粉粘填I 12粘土 .图1-1美国农业部土壤质地三角图图我国自50年代初近40多年来广泛流行前苏联卡庆斯基的简化质地分组法。这个分组 法的特点有 卡庆斯基认为，粒径小于10M）的土粒已明显表现胶体的许多性质，故将 土粒分为两级：粒径小于10Mm的为物理性粘粒，粒径大于lOMm的为物理性砂粒（表1-D ；按物理性粘粒或物理性砂粒的数量进行质地分组，而不是象西方国家按砂、 粉、粘粒三个粒级的质量比分组；质地分组中考虑到土壤类型不同，对草原土壤及红黄 壤、灰化土类和碱化及强碱化土壤有不同质地分组尺度。卡氏还有较细致的分组法，但在我国未经常引用。目前我国自己的土壤质地分组标准尚未正式出台，1975年中国科学家南京土壤研究 所等单位在总结我国群众经验的基础上，拟定出我国土壤质地分组暂行方案，如表1-1,这 里不再详细介绍。本书拟介绍国际制土粒分级标准及其测定方法。若需增加粒级分析的档次，可按