王秀穎，高曉飛，2?，劉和平，路炳軍

(1.北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，100875;2.北京師范大學(xué)地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100875;3.北京市水土保持工作總站，100038:北京)

1 土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的意義及測定方法概述

土壤團(tuán)聚體是指一組黏結(jié)在一起的多個(gè)基本土壤顆粒，這些土壤顆粒之間的黏結(jié)力比其與周圍土壤顆粒的黏結(jié)力更強(qiáng)，是土壤的結(jié)構(gòu)單位［1-3］。團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其粒徑分布是團(tuán)聚體的2個(gè)重要特征［4］，也是2個(gè)相互關(guān)聯(lián)的概念［5］。前者是指土壤團(tuán)聚體對于外來破壞性作用力的脆弱性的度量［4］，影響著土壤的一系列物理性質(zhì)，特別是入滲和土壤侵蝕［6-7］;后者則決定土壤對風(fēng)和水的搬運(yùn)作用的敏感性，還影響著耕作土壤孔隙的大小，進(jìn)而影響土壤入滲、產(chǎn)流、侵蝕及肥力狀況［1］。從農(nóng)學(xué)意義上講，適于植物生長的良好結(jié)構(gòu)主要依賴于直徑為1～10 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體，因?yàn)檫@種團(tuán)聚體有利于調(diào)節(jié)通氣、持水、養(yǎng)分的保持和釋放［8］。

長期以來，人們設(shè)計(jì)了多種方法來分析團(tuán)聚體粒徑分布及其穩(wěn)定性。團(tuán)聚體粒徑分布的分析方法主要有 W.S.Chepil［9］的旋轉(zhuǎn)干篩法、根據(jù) Stokes定律的沉降法［1］、L.D.Baver等［10］的水析法以及 R.E.Yoder［11］的濕篩法。團(tuán)聚體穩(wěn)定性的測定方法則更為繁多，T.M.McCalla［12］最早采用單滴水滴打擊土樣的方法(water-drop method)研究土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，此后多位學(xué)者對其進(jìn)行了改進(jìn)并得到了應(yīng)用［13-17］，以將土樣擊碎至小于某一粒徑時(shí)所用的水滴數(shù)或經(jīng)過一定數(shù)量水滴擊打后仍大于某一粒徑土樣的量作為評價(jià)團(tuán)聚體穩(wěn)定性的指標(biāo)。R.A.Young［18］則采用人工模擬降雨來分散風(fēng)干土樣。T.J.Marshall等［19］用摔碎法(drop-shatter method)研究風(fēng)干土團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，即讓一定量的土樣從一定高度自由下落到混凝土地板上，用摔碎后土樣的中值粒徑表示團(tuán)聚體穩(wěn)定性。這種方法試圖為評價(jià)團(tuán)聚體沿脆弱面分解成更小自然結(jié)構(gòu)單位的趨勢提供定量基礎(chǔ)。E.L.Skidmore等［20］將直徑12.7 ～19.1 mm的風(fēng)干土樣置于2平板間壓碎，計(jì)算所做的功以及所得各粒徑團(tuán)聚體表面積總和，以每增加單位表面積所需的功來評價(jià)團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。另有學(xué)者［14，21-25］利用超聲波在水中分散土壤團(tuán)聚體來測定其穩(wěn)定性。

上述方法中，在土壤物理性質(zhì)、侵蝕控制和耕作實(shí)踐研究中應(yīng)用較多的是Yoder濕篩法［26］。該方法是，取50 g風(fēng)干土樣放進(jìn)6個(gè)直徑13 cm、孔徑分別為5、2、1、0.5、0.25 和 0.1 mm 的篩子組成的篩組，通過Yoder團(tuán)聚體分析儀帶動(dòng)，以3.2 cm的振幅、30次/min的頻率在水中篩分30 min，得到每個(gè)篩子上剩下的團(tuán)聚體含量。大團(tuán)聚體一般指粒徑＞0.25 mm的土壤團(tuán)聚體［27］，研究發(fā)現(xiàn)土樣預(yù)濕方式和濕篩方式是影響水穩(wěn)性大團(tuán)聚體粒徑分布和數(shù)量的2個(gè)重要因素，不同的方法所得結(jié)果差異很大，適用的研究目的也不同。

筆者主要對濕篩法團(tuán)聚體穩(wěn)定性及粒徑分析中土樣預(yù)處理及篩分方法進(jìn)行綜述，為土壤團(tuán)聚體的粒徑分布及水穩(wěn)性分析提供參考。

2 土壤團(tuán)聚體遇濕的破壞機(jī)制

Y.Le Bissonnais［28］總結(jié)了土壤團(tuán)聚體遇水破壞的機(jī)制:1)崩解(slaking)，由于干團(tuán)聚體在快速濕潤過程中其內(nèi)部封閉的空氣被壓縮而產(chǎn)生微型爆炸，使團(tuán)聚體破裂;2)差異膨脹(differential swelling)，在土壤濕潤過程中，黏粒、粉粒和砂粒膨脹程度不同，導(dǎo)致土壤產(chǎn)生微小裂隙;3)雨滴打擊(raindrop impact)，雨滴降落到地表時(shí)，不但起到濕潤土壤的作用，它本身具有一定的動(dòng)能，能夠分散土壤團(tuán)聚體;4)物理-化學(xué)分散(physico-chemical dispersion)，是由于在土壤濕潤過程中膠體顆粒間吸引力減小所致。

可見，Yoder濕篩法使用風(fēng)干土樣在濕潤過程中，同時(shí)發(fā)生了崩解、差異膨脹和物理-化學(xué)分散等作用。這些分散作用的強(qiáng)烈程度與土樣濕潤速度和初始濕度有關(guān)，土樣初始含水量越低、濕潤速度越快，分散作用越劇烈。W.D.Kemper等［29］研究表明干熱條件下土壤表面吸附N2和O2，若土樣直接浸入水中濕潤，N2和O2被置換出，并與土壤孔隙中原來存在的空氣混合，被封閉在土壤孔隙中，使土壤孔隙內(nèi)壓力增大，破壞土壤團(tuán)聚體。C.R.Panabokke等［30］讓土樣在不同土水勢(pF為0.5～6.5)下達(dá)到平衡，得到不同的土壤濕度(1.5% ～47%)，然后用Yoder的濕篩法分析團(tuán)聚體穩(wěn)定性。結(jié)果表明:濕篩前土樣預(yù)濕至pF為1或2時(shí)團(tuán)聚體穩(wěn)定性最大，當(dāng)土樣直接預(yù)濕至pF小于1或2時(shí)其穩(wěn)定性下降，而如果先預(yù)濕至pF=2然后繼續(xù)預(yù)濕至更小的pF值下，再濕篩，此時(shí)團(tuán)聚體穩(wěn)定性下降的趨勢即被排除，這說明快速濕潤對土樣的崩解作用最為強(qiáng)烈。S.D.Nijhawan等［31］利用從田間濕度至風(fēng)干土等一系列不同濕度的土樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得到了類似的結(jié)果。但由于田間濕度不確定，會(huì)使測定結(jié)果變異較大或得到錯(cuò)誤結(jié)論，故Yoder的風(fēng)干土樣法［11］仍廣為使用。

考慮到在自然界，雨滴打擊和徑流沖刷也是土壤顆粒最常見的分散作用，L.De Leenheer等［32］則用具有與天然降雨雨滴相等動(dòng)能的水滴打擊各粒徑的干土樣，直至用水量達(dá)到田間持水量，以此模擬崩解作用。之后將土樣在相對濕度98% ～100%、20℃的條件下放置24 h，然后將各粒徑土樣移入相應(yīng)孔徑的篩子，組成篩組進(jìn)行濕篩，振動(dòng)頻率35次/min，振幅3.8 cm，振動(dòng)5 min，以此模擬水流對土壤的分散作用。前蘇聯(lián)主要采用薩維諾夫(Н.И.Саввинов)法，即上下翻轉(zhuǎn)沉降筒來分散土樣，然后在水中進(jìn)行篩分［33-34］;然而，在振蕩篩子與翻轉(zhuǎn)沉降筒的過程中，土樣與水流的相互作用與田間狀況差異較大。

綜上所述，采用風(fēng)干土樣，用濕潤的方法來分散團(tuán)聚體是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)簡便易行、用途較廣的方法。

3 團(tuán)聚體分析方法

3.1 土樣的粒徑及用量

用濕篩法進(jìn)行團(tuán)聚體分析時(shí)，取樣量有所差異(表1)。取樣量及樣品的粒徑要求與實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠嘘P(guān)。進(jìn)行土壤團(tuán)聚體粒徑分布實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用土樣粒徑多為1～8 mm，質(zhì)量多為20～50 g;進(jìn)行土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)定性分析時(shí)，土樣粒徑一般小于2 mm，取樣量則一般小于20 g。取樣多少可能與篩子直徑有關(guān)，篩子上裝載的樣品過多，會(huì)對分析結(jié)果會(huì)有嚴(yán)重影響，應(yīng)均勻鋪排［34］。

表1 不同研究者所用土樣的粒徑及質(zhì)量Tab.1 Aggregates size and weight of soil samples used by different researchers

3.2 土樣預(yù)濕潤方法

表2給出了一些學(xué)者進(jìn)行團(tuán)聚體粒徑分布和穩(wěn)定性測定時(shí)所采用的濕潤方法，可以看出，已有的濕潤方法按濕潤速度可分為快速濕潤和慢速濕潤，按土樣所處的氣壓條件可分為常壓濕潤和高真空濕潤。濕潤的快慢和氣壓條件可以組合，得到4種濕潤方法，即常壓快速濕潤、高真空快速濕潤、常壓慢速濕潤和高真空慢速濕潤。快速濕潤主要有2種方式:一是將盛有土樣的篩組直接浸入水中(如R.E.Yoder［11］采用的方法);二是先將盛有土樣的篩組放入容器中，然后向容器中注水，使土樣快速被淹沒(如 W.D.Kemper［38］所介紹的方法)。慢速濕潤的方法主要有氣溶膠濕潤法［43］、毛管濕潤法［35，40］等。氣溶膠濕潤指利用超聲波或其他技術(shù)產(chǎn)生水霧，使水霧與土樣接觸而將其緩慢濕潤;毛管濕潤指讓土壤在一定張力下緩慢濕潤。美國土壤學(xué)會(huì)(Soil Science Society of America)推薦了4種土樣濕潤方法［44］:常壓快速濕潤、高真空快速濕潤、常壓氣溶膠濕潤和毛管濕潤，可依據(jù)不同的分析目的以及土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性選擇合適的方法。

許多研究者對不同濕潤方法的適用性進(jìn)行了比較。S.D.Nijhawan等［31］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明噴霧濕潤、毛管濕潤和真空濕潤能顯著增加團(tuán)聚體穩(wěn)定性。E.L.Dickson等［40］研究了常壓快速濕潤(No Vacuum Fast Wetting，NVFW)、高真空快速濕潤(High Vacuum Fast Wetting，HVFW)、常壓慢速濕潤(No Vacuum Slow Wetting，NVSW)和高真空慢速濕潤(High Vacuum Slow Wetting，HVSW)4種土樣預(yù)濕技術(shù)對團(tuán)聚體水穩(wěn)性測定的影響，結(jié)果表明:常壓條件下，快速濕潤的團(tuán)聚體水穩(wěn)性顯著低于慢速濕潤方法，真空條件下結(jié)果類似，但二者差別更小;快速濕潤下，常壓濕潤的團(tuán)聚體水穩(wěn)性低于真空濕潤，慢速濕潤時(shí)常壓和真空濕潤的結(jié)果無顯著差別;慢速濕潤方法所測水穩(wěn)性的變差系數(shù)(CV)多為0.5% ～1.9%，而快速濕潤方法的變差系數(shù)多為2.1% ～7.0%，說明前者測定結(jié)果相對于其平均值的離散程度較小，即重復(fù)性較好;上述結(jié)果與封閉空氣引起“團(tuán)聚體爆炸(aggregate explosion)”的概念一致;作者認(rèn)為如果需要減小封閉空氣對測定結(jié)果的影響，常壓慢速濕潤法可滿足要求，比起真空慢速濕潤前者省時(shí)省力。W.D.Kemper等［2］指出，將土樣直接浸入水中的濕潤方式與田間灌溉時(shí)土壤表層的濕潤過程相當(dāng)，當(dāng)研究洪水入滲或地表結(jié)皮的形成時(shí)，直接浸水濕潤較為理想。另一方面，下層土壤是在一定張力下緩慢濕潤的，團(tuán)聚體破壞較小，所以土樣在一定張力下濕潤來模擬這種情形更為合適;真空濕潤和張力濕潤的測定結(jié)果密切相關(guān)，且前者更快、結(jié)果重復(fù)性更好。W.D.Kemper等［2］還指出團(tuán)聚體粒徑分析的目的常常是為了得到團(tuán)聚體在土體中的存在狀態(tài)，這就需要在濕潤處理時(shí)盡可能減少破壞，因此建議采用氣溶膠濕潤或真空濕潤。W.D.Kemper［38］建議如果土壤團(tuán)聚體非常穩(wěn)定，特別是含有大量游離氧化鐵的土壤，真空濕潤得到的團(tuán)聚體水穩(wěn)性達(dá)到100%，此時(shí)如果需要對不同土壤團(tuán)穩(wěn)性進(jìn)行區(qū)分，可以增加分散力量，如在常壓下快速濕潤。R.J.Haynes［41］研究了田間濕度(張力 3 kPa，平衡24 h)、風(fēng)干、風(fēng)干后在張力儀(tension table)上慢速預(yù)濕(3 kPa，平衡24 h)或真空快速濕潤等處理對濕篩法測定不同開墾年限土壤的團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明隨著耕作年限延長(土壤有機(jī)質(zhì)含量降低)，風(fēng)干土張力濕潤或真空濕潤得到的平均質(zhì)量粒徑(mean weight diameter，MWD)無差別，風(fēng)干土直接濕潤所得MWD減小顯著，說明用后者能夠區(qū)分耕作年限(即有機(jī)質(zhì)含量)對土壤團(tuán)聚體的影響。在我國東北地區(qū)的研究［45］表明:慢速濕潤對＞1 mm的團(tuán)聚體有明顯保護(hù)作用;乙醇保護(hù)劑使＞2 mm團(tuán)聚體含量增加，2～1 mm的減少，＜1 mm的無顯著影響，指出黑土水穩(wěn)性團(tuán)聚體分析方法可采用慢速浸潤、靜置5 min、蒸餾水篩分、不添加乙醇保護(hù)劑。Y.Le Bissonnais［28］借鑒已有方法，提出了3種土樣處理方法，以適應(yīng)不同的土樣和條件;這3種處理為快速濕潤、慢速濕潤、真空或乙醇濕潤后機(jī)械振蕩。這以方法得到了多名國內(nèi)外學(xué)者［46-51］的應(yīng)用。

表2 不同研究所采用的濕潤方法Tab.2 Wetting methods used by different researchers

土樣濕潤后至濕篩前放置時(shí)間也值得注意，M.N.Wuddivira等［52-53］將土樣浸入水中10 min后進(jìn)行濕篩。M.B.Russell等［37］的實(shí)驗(yàn)表明 3、30、和 300 min的直接濕潤預(yù)濕時(shí)間對分析結(jié)果影響不大。D.D.Evans［54］用細(xì)小噴水將風(fēng)干土預(yù)濕至水分當(dāng)量，分別保存5 min和24 h后濕篩，結(jié)果表明后者使土壤團(tuán)聚體平均粒徑顯著增加，原因是團(tuán)聚體內(nèi)部軟弱面的水化。可見土樣預(yù)濕后，放置時(shí)間在一定范圍內(nèi)對結(jié)果影響不大，若過長可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

綜上所述，采用單一的濕潤方式不能適用于不同的研究目的以及土壤條件，因此，在進(jìn)行團(tuán)聚體粒徑分布及穩(wěn)定性分析時(shí)，應(yīng)該同時(shí)采用不同的濕潤方法，以得到關(guān)于土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及粒徑分布的更全面的信息。筆者建議采用常壓快速濕潤和另一種對土樣破壞較小的濕潤方法對土樣進(jìn)行處理。快速濕潤為將土樣放到篩組頂層，將篩組直接浸入水中，然后濕篩。另一種方法可以根據(jù)擁有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，采用常壓毛管濕潤、真空快速濕潤或者真空毛管濕潤。土樣預(yù)濕后靜置30 min左右進(jìn)行濕篩，既保證土粒充分分散，又不會(huì)使其水化而再次結(jié)合。

3.3 濕篩方法的選擇

R.E.Yoder［11］最早設(shè)計(jì)了濕篩裝置，此后有人對該裝置進(jìn)行了多次改進(jìn)［55-56］。篩子在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以始終保持全部篩子淹沒于水中，也可以在最高點(diǎn)時(shí)底篩離開水面;運(yùn)動(dòng)方向有上下運(yùn)動(dòng)、水平移動(dòng)或成45°角擺動(dòng)，據(jù)一些研究者［34］分析，這些方法所得結(jié)果大致都很接近。上下運(yùn)動(dòng)的方式使用較多，各個(gè)研究者進(jìn)行濕篩時(shí)采用的振蕩頻率、震蕩幅度以及濕篩時(shí)間有一定差別(表3)。濕篩過程中水流對團(tuán)聚體的破壞作用取決于水流與篩子的相對速度，即篩子振蕩幅度和頻率，表3最后一列給出了水流相對于篩子的速度，數(shù)據(jù)表明:進(jìn)行粒徑分布分析時(shí)，篩子振動(dòng)速度為3.2～4.7 cm/s;進(jìn)行水穩(wěn)性分析時(shí)，部分學(xué)者采用的速度較快，為3.8～6.7 cm/s，與團(tuán)聚體粒徑分布分析采用的振蕩速度相當(dāng)，這說明人們雖然區(qū)分了團(tuán)聚體穩(wěn)定性和粒徑分布2個(gè)概念，但實(shí)際測定時(shí)濕篩方法上并無區(qū)別，另一部分研究者采用的振動(dòng)速度較慢，為0.3～2.5 cm/s。W.D.Kemper［38］指出，從某種意義上說，確定團(tuán)聚體粒徑分布就是確定團(tuán)聚體穩(wěn)定性。實(shí)際上，團(tuán)聚體粒徑分析和穩(wěn)定性分析沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)不同:粒徑分布指團(tuán)聚體經(jīng)過分散作用力后產(chǎn)生的團(tuán)聚體顆粒的大小組成，用平均質(zhì)量粒徑或幾何平均粒徑(geometric mean diameter，GMD)表示［1］，其計(jì)算公式［4］為:

式中:DMW和DGM分別為平均質(zhì)量粒徑和幾何平均粒徑;xi為某一粒徑范圍的平均值;wi為相應(yīng)粒徑范圍所占比例。穩(wěn)定性指一定分散作用力對一定粒徑的團(tuán)聚體顆粒產(chǎn)生的影響，可用分散后大于某一粒徑的團(tuán)聚體質(zhì)量占樣品總量的比例表示［38］。S.D.Nijhawan等［31］指出:濕篩能夠?qū)F(tuán)聚體分成不同粒級，同時(shí)對團(tuán)聚體也有一定磨蝕作用;他們建議團(tuán)聚體分析中，應(yīng)當(dāng)控制篩分過程使其作用僅限于區(qū)分不同粒級的土壤顆粒，而不產(chǎn)生進(jìn)一步的磨蝕作用。因此，對于團(tuán)聚體粒徑分布和水穩(wěn)性分析，可根據(jù)目的選擇一定的分散作用力，即預(yù)濕潤方式，然后采用同樣的濕篩方法來篩分，結(jié)果則用不同的指標(biāo)表達(dá)。

M.B.Russell等［37］用 Iowa的4種黃土發(fā)育的粉壤分析了振蕩時(shí)間(t)與團(tuán)聚體穩(wěn)定性(W，＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量)之間的關(guān)系，水篩振蕩頻率38 次/min，振幅 3.8 cm，振蕩時(shí)間有 1、2、4、8、16、32和64 min;結(jié)果表明:W與t之間呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，他們建立了log W與log t之間的線性函數(shù)，若直接點(diǎn)繪W與t的散點(diǎn)圖，則可看出，隨著振蕩時(shí)間的增加，團(tuán)穩(wěn)性先迅速減小，在8～16 min時(shí)，團(tuán)穩(wěn)性減小速率變慢，并逐漸趨于穩(wěn)定。W.D.Kempe等［2］的濕篩法的實(shí)驗(yàn)表明，在濕篩過程中，最初3 min內(nèi)團(tuán)聚體迅速分散，之后分散量逐漸減小，而若篩子振蕩頻率或振幅增大，濕篩3 min之后的團(tuán)聚體分散速率也很大。表3數(shù)據(jù)表明，M.B.Russell等［37］以及 W.D.Kemper等［2］的篩子振蕩速度分別為4.8和1.5 cm/s，前者為后者的3倍多，前者對土樣的破壞作用較大，故團(tuán)聚體達(dá)到穩(wěn)定所需濕篩時(shí)間較長。S.D.Nijhawan等［31］采用的濕篩振蕩強(qiáng)度介于上述2研究之間，即頻率35次/min，振幅2.1 cm，篩子速度2.5 cm/s，分析了粉黏壤和粉壤土的表土和心土團(tuán)聚體水穩(wěn)性，結(jié)果表明，濕篩2 h與30 min相比，團(tuán)聚體的破壞程度僅略微增加。Y.Le Bissonnais［28］提出將濕潤后的土樣在乙醇中篩分的方法來減小進(jìn)一步的破壞，但是乙醇的成本較高、操作比較繁瑣;因此，在進(jìn)行團(tuán)聚體粒徑及穩(wěn)定性分析時(shí)，可采用篩子振蕩速度為1.5～2.5 cm/s的振蕩幅度及頻率組合，振蕩10～30 min，這樣不至于振蕩太劇烈而對團(tuán)聚體破壞太劇烈，且團(tuán)聚體分散也已趨于穩(wěn)定。

表3 不同研究者所采用的濕篩方法Tab.3 Wet sieving methods used by different researchers

3.4 篩目的選擇

通常以粒徑0.25 mm將土壤團(tuán)聚體分為大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體［27，57］，因此，要將大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體分開，需首先選用0.25 mm孔徑的篩子。對于＞0.25 mm的團(tuán)聚體，若要繼續(xù)分為若干粒徑，則可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇具體篩目;對于＞0.1 mm的微團(tuán)聚體，也可進(jìn)行篩分，對于更細(xì)(＜0.1 mm)的土粒，容易堵塞篩孔，影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確型，故用吸管法［33］。R.E.Yoder［11］進(jìn)行團(tuán)聚體粒徑分析時(shí)，所選用的篩組孔徑為 5、2、1、0.5、0.25 和 0.1 mm;P.Sarah等［58］研究耶路撒冷地區(qū)土壤團(tuán)聚體的平均質(zhì)量粒徑時(shí)，采用了 7、6、4.7、4、3、2、1、0.5 和0.25 mm共9個(gè)孔徑的篩子;I.Stavi等［27］在 P.Sarah 等［58］的基礎(chǔ)上增加了 8、0.125 和 0.062 mm 3個(gè)孔徑;C.Legout等［59］則采用 2、1 和 0.5 mm 孔徑的篩子，＜0.5 mm的用激光粒度儀測定。W.D.Kemper等［1］認(rèn)為，利用式(1)計(jì)算平均質(zhì)量粒徑時(shí)，選用2、1、0.5和0.2 mm的篩子會(huì)使計(jì)算結(jié)果偏高，而采用4.76、2、1和0.21 mm的篩子結(jié)果較好，區(qū)別在于后者孔徑范圍更寬。

進(jìn)行團(tuán)聚體穩(wěn)定性分析時(shí)，一般采用1個(gè)孔徑的篩子即可，W.D.Kemper［38］、W.D.Kemper等［2］、F.Candan 等［42］以及 M.N.Wuddivira 等［52-53］均選用0.25 mm孔徑的篩子，用＞0.25 mm團(tuán)聚體含量作為團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)。F.Candan等［42］認(rèn)為＞0.25 mm的團(tuán)聚體對土地利用和管理的變化最為敏感。H.Cotler等［60］則同時(shí)計(jì)算了 ＞0.25、＞0.5、＞1、＞2和＞4.75 mm等各粒徑的比例，來衡量團(tuán)聚體穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

通過對水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒徑分布及穩(wěn)定性的測定方法進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)，濕篩法是目前最流行、也是最經(jīng)典的方法。濕篩法的過程實(shí)際上是先用一定的作用力將土壤團(tuán)聚體分散，然后用篩分的方法將各粒級區(qū)分開。土樣在濕潤過程中，同時(shí)發(fā)生了崩解、差異膨脹和物理-化學(xué)分散作用。崩解作用的強(qiáng)烈程度與土樣初始濕度和濕潤速度有關(guān)，土樣初始含水量越少、濕潤速度越快，崩解作用越劇烈。已有的濕潤方法按濕潤速度可分為快速濕潤和慢速濕潤，按土樣所處的氣壓條件可分為常壓濕潤和高真空濕潤。常壓快速濕潤過程中，土壤內(nèi)部封閉的空氣被壓縮，產(chǎn)生微型爆炸，對團(tuán)聚體破壞較大，慢速濕潤和真空濕潤減小了對團(tuán)聚體的破壞，使團(tuán)聚體穩(wěn)定性顯著增大。采用單一的濕潤方式不能適用于不同的研究目的及土壤條件，為了更全面地了解土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及粒徑分布特征，可同時(shí)采用常壓快速濕潤和常壓慢速濕潤(或真空濕潤)2種方式對土樣進(jìn)行預(yù)濕。濕篩過程中振動(dòng)速度不能太快，以免對團(tuán)聚體造成破壞。篩目可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇。

［1］Kemper W D， ChepilW S. Size distribution of aggregation［M］∥Black C A，Evans D D，Ensminger L E，et al.Methods of Soil Analysis.Part I.Physical and Mineralogical Properties， Including Statistics of Measurement and Sampling.Madison，Wisconsin，USA:American Society of Agronomy，Inc.，1965:499-510

［2］Kemper W D，Rosenau R C.Aggregate stability and size distribution［M］.2nd ed.∥Klute A.Methods of soil analysis:Part 1.Madison，WI:ASA and SSSA，1986:425-442

［3］Ghildyal B P，Tripathi R P.Soil Physics［M］.New Delhi，India:Wiley Eastern Limited，1987:87-116

［4］Hillel D.Environmental Soil Physics［M］.London，UK:Academic Press，1998

［5］Díaz-Zorita M，Perfect E，Grove J H.Disruptive methods for assessing soil structure［J］.Soil ＆ Tillage Research，2002，64:3-22

［6］Bryan R B.The development，use and efficiency of indices of soil erodibility［J］.Geoderma，1968，2:5-26

［7］De Ploey J， Poesen J. Aggregate stability， runoff generation and intenill erosion［M］∥Richards K S，Arnett R R，Ellis S.Geomorphology and Soils.London，UK:Allen and Unwin，1985:99-120

［8］姚賢良，于德芬.贛中丘陵地區(qū)紅壤的不同結(jié)構(gòu)對某些水分物理性質(zhì)的影響［J］.土壤學(xué)報(bào)，1966，14(1):65-72

［9］Chepil W S.A compact rotary sieve and the importance of dry sieving in physical soil analysis［J］.Soil Science Society of America Proceedings，1962，26(1):4-6

［10］Baver L D，Rhoades H F.Aggregate analysis as an aid in the study of soil structure relationships［J］.Journal of the American Socity of Agronomy，1932，24(11):920-930

［11］Yoder R E.A direct method of aggregate analysis of soil and a study of the physical nature of erosion losses［J］.Journal of American Society of Agronomy，1936，28(5):337-351

［12］McCalla T M.Water-drop method of determining stability of soil structure［J］.Soil Science，1944，58:117-121

［13］Bruce-Okine E，Lal R.Soil Erodility as determined by the raindrop technique［J］.Soil Science，1975，119(2):149-157

［14］Imeson A C，Vis M.Assessing soil aggregate stability by water-drop impactand ultrasonic dispersion［J］.Geoderma，1984，34:185-200

［15］Farres P J，Cousen S M.An improved method of aggregate stability measurement［J］. Earth Surface Proceses and Landforms，1985，10:321-329

［16］Sarah P.Soil aggregation response to long-and short-term differences in rainfall amount under arid and Mediterranean climate conditions［J］.Geomorphology，2005，70:1-11

［17］Cantón Y，Solé-Benet A，Asensio C，et al.Aggregate stability in range sandy loam soils relationships with runoff and erosion［J］.Catena，2009，77:192-199

［18］Young R A.A method of measuring aggregate stability under waterdrop impact［J］.Transactions of the American Society of Agricultural Engineers，1984，27:1351-1354

［19］Marshall T J， Quirk JP. Stability ofstructureal aggregates ofdry soil［J］. Australian Journalof Agricultural Research，1950，1:266-275

［20］Skidmore E L，Powers D H.Dry soil-aggregate stability:Energy-based indies［J］.Soil Science Society of America Journals，1982，46:1274-1279

［21］North P F.Towards an absolute mesurement of soil structural stability using ultrasound［J］.Journal of Soil Science，1976，27:451-459

［22］Fuller L G，Goh T B.Stability-energy relationships and their application to aggregation studies［J］.Canadian Journal of Soil Science，1992，72:453-466

［23］Raine S R，So H B.An energy based parameter for the assassment of aggregate bond energy［J］.Journal of Soil Science，1993，44:249-259

［24］Fristensky A，Grismer M E.A simulataneous model for ultrasonic aggregate stability assessment［J］.Catena，2008，74:153-164

［25］Zhu Z，Minasny B，F(xiàn)ield D.Adapting technology for measuring soil aggregate dispersive energy using ultrasonic dispersion［J］.Biosystems Engineering，2009，104:258-265

［26］Hillel D.Fundamentals of Soil Physics［M］.New York:Academic Press，Inc.，1980:93-119

［27］Stavi I，Ungar E D，Lavee H，et al.Variability of soil aggregation in a hilly semi-arid rangeland［J］.Journal of Arid Environments，2010，74:946-953

［28］Le Bissonnais Y.Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility:I. Theory and methodology［J］.European Journal of Soil Science，1996，47:425-437

［29］Kemper W D，Rosenau R，Nelson S.Gas displacement and aggregate stability of soils［J］.Soil Science Society of America Journals，1985，49:25-28

［30］Panabokke C R，Quirk J P.Effect of initial water content on stability of soil aggregates in water［J］.Soil Science，1957，83(3):185-195

［31］Nijhawan S D，Olmstead L B.The effect of sample pretreatment upon soil aggregation in wet-sieve analysis［J］.Soil Science Society America Proceedings，1947，12:50-53

［32］De Leenheer L，De Boodt M.Determination of aggregate stability by the change in mean weight diameter［J］.Mededelingen Landbouwhogeschool Gent，1959，24(1):290-300

［33］中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤物理研究室.土壤物理性質(zhì)測定法［M］.北京:科學(xué)出版社，1978:77-98

［34］謝森祥.土壤團(tuán)聚體濕篩分析的發(fā)展近況［J］.土壤通報(bào)，1963，6(3):36-41

［35］Caron J，Kay B D，Stone J A.Improvement of structural stability of a clay loam with drying［J］.Soil Science Society of America Journals，1992，56:1583-1590

［36］Angers D A，Samson N，Légère A.Early changes in water-stable aggregation induced by rotation and tillage in a soil under barley production［J］.Canadian Journal of Soil Science，1993，73:51-59

［37］Russell M B，F(xiàn)eng C L.Characterization of the stability of soil aggregates［J］.Soil Science，1947，63:299-304

［38］Kemper W D.Aggregate stability∥Black C A，Evans D D，Ensminger L E，et al.Methods of Soil Analysis.Part I. Physicaland MineralogicalProperties，Including Statistics of Measurement and Sampling［M］.Madison，Wisconsin，USA:American Society of Agronomy，Inc.，1965:511-519

［39］Pojasok T，Kay B D.Assessment of a combination of wet sieving and turbidimetry to characterize the structural stability of moist aggregates［J］.Canadian Journal of Soil Science，1990，70:33-42

［40］Dickson E L，Rasiah V，Groenevelt P H.Comparison of four presetting techniquesin wetaggregate stability determination［J］.Canadian Journal of Soil Science，1991，71:67-72

［41］Haynes R J.Effect of sample pretreatment on aggregate stability measured by wet sieving or turbidimetry on soils of different cropping history［J］.Journal of Soil Science，1993，44:261-270

［42］Candan F，Broquen P.Aggregate stability and related properties in NW Patagonian Andisols［J］.Geoderma，2009，154:42-47

［43］Mubarak A，Klages M G，Olsen R A.An improved moistening technique for aggregate stability measurement［J］.Soil Science Society of America Journals，1978，42:173-174

［44］Nimmo J R，Perkins K S.Aggregate Stability and Size Distribution［M］∥Dane J H，Clarck T G.Methods of Soil AnalysisPart 4:PhysicalMethods. Madison，Wisconsin，USA:Soil Science Society of，America，Inc.，2002:317-328

［45］王風(fēng)，李海波，韓曉增，等.黑土水穩(wěn)性團(tuán)聚體測定方法研究［J］.農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2007，23(2):138-140，145

［46］Amezketa E，Singer M J，Le Bissonnais Y.Testing a new procedure for measuring water-stable aggregation［J］.Soil Science Society of America Journals，1996，60:888-894

［47］Wagner S， Cattle S R， Scholten T. Soil-aggregate formation as influenced by clay content and organic-matter amendment［J］.Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2007，170:173-180

［48］盧升高，竹蕾，鄭曉萍.應(yīng)用Le Bissonnais法測定富鐵土中團(tuán)聚體的穩(wěn)定性及其意義［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2004，18(1):7-11

［49］閆峰陵，史志華，蔡崇法，等.紅壤表土團(tuán)聚體穩(wěn)定性對坡面侵蝕的影響［J］.土壤學(xué)報(bào)，2007，44(4):577-583

［50］張孝存，鄭粉莉.基于Le Bissonnais法的東北黑土區(qū)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性研究［J］.陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，37(5):82-86

［51］郭曼，鄭粉莉，安韶山，等.應(yīng)用Le Bissonnais法研究黃土丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性［J］.中國水土保持科學(xué)，2010，8(2):68-73

［52］Wuddivira M N，Stone R J，Ekwue E I.Structural stability of humid tropical soils as influenced by manure incorporation and incubation duration［J］.Soil Science Society of America Journals，2009，73(4):1353-1360

［53］Wuddivira M N，Ekwue E I，Stone R J.Modelling slaking sensitivity to assess the degradation potential of humid tropic soils under intense rainfall［J］.Land Degradation ＆ Development，2010，21:48-57

［54］Evans D D.Effect of prewetting and incubation of soil on aggregate analysis［J］.Soil Science Society America Proceedings，1954，18:10-12

［55］van Bavel C H M.Compact wet sieving apparatus for soil aggregate analysis［J］.Agronomy Journal，1952，44:97-98

［56］Bourget S J，Kemp J G.Wet sieving apparatus for stability analysis of soil aggregates［J］.Canadian Journal of Soil Science，1957，37:60

［57］劉光崧，蔣能慧，張連第，等.土壤理化分析與剖面描述［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996:7

［58］Sarah P， Rodeh Y. Soil structure variations under manipulations of water and vegetation［J］.Journal of Arid Environments，2004，58:43-57

［59］Legout C，Leguédois S，Le Bissonnais Y.Aggregate breakdown dynamics under rainfallcompared with aggregate stability measurements［J］.European Journal of Soil Science，2005，56:225-237

［60］Cotler H，Ortega-Larrocea M P.Effects of land use on soil erosion in a tropical dry forest ecosystem，Chamela watershed，Mexico［J］.Catena，2006，65:107-117