王大安， 劉剛， 王翔鷹， 張帥

(北京師范大學(xué) 地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室，地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，100875，北京)

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用激光法和吸管法測定東北黑土區(qū)侵蝕泥沙顆粒組成的差異分析

王大安， 劉剛?， 王翔鷹， 張帥

(北京師范大學(xué) 地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室，地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，100875，北京)

摘要：吸管法是測定顆粒組成的經(jīng)典方法，激光法作為一種新興的方法，近年被廣泛應(yīng)用于土壤和河流泥沙顆粒組成的分析中，并逐步應(yīng)用到侵蝕泥沙粒徑分析。為獲取激光法與吸管法測定侵蝕泥沙特性指標和不同粒徑的差異以及二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，對18個黑土區(qū)侵蝕泥沙樣品顆粒組成進行了測定和分析。采用中值粒徑D50和平均質(zhì)量直徑MWD進行侵蝕泥沙樣品特性分析，激光法比吸管法測定結(jié)果明顯偏低；但2種方法測定D50和MWD具有很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系(R>0.9，P<0.001)。激光法測定的砂粒和黏粒質(zhì)量分數(shù)低于吸管法測定值，測定粉粒質(zhì)量分數(shù)明顯高于吸管法測定值。測得砂粒、粉粒和黏粒含量在2種方法間，均具有很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系(R>0.8，P<0.001)。進一步細分泥沙顆粒為大于中砂、細砂、極細砂、粗粉和細粉這5個粒級時，2種方法間除極細砂(R=0.764，P<0.001)外，其余粒級均具有很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系(R>0.8，P<0.001)。

關(guān)鍵詞：侵蝕泥沙粒徑分布； 吸管法； 激光法； 轉(zhuǎn)換模型

土壤顆粒組成是土壤物理性質(zhì)的重要指標之一[1-2]，也是侵蝕泥沙養(yǎng)分富集研究的重要參數(shù)[3-5]。測定土壤顆粒組成的方法主要有篩分法、靜水沉降法、吸管法和比重計法。其中，吸管法作為沉降法中最經(jīng)典的方法，在20世紀90年代以前的粒度測量中被普遍使用[6]，目前多用于校準其他測量方法。其優(yōu)點是對實驗條件要求低，簡單易行，缺點是需要樣品量大、測量時間長、受環(huán)境溫度影響大。激光粒度儀作為一種測定顆粒組成的新興儀器，近年來，在土壤和泥沙顆粒組成測定中得到了廣泛應(yīng)用[7-12]，該方法能夠很好地克服吸管法測量速度慢、單個樣品需要量大的缺點；但諸多研究表明，激光法與吸管法在測定土壤和泥沙顆粒組成時存在明顯差異，使用激光法測定某種土壤顆粒組成時，需要與其他測定方法建立轉(zhuǎn)換模型[1,7-8,13-16]。為了使激光法能夠更好地應(yīng)用于顆粒組成分析上，針對2種方法不同粒級之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系開展了很多研究。國外研究大多認為2種方法在黏粒粒級間，具有很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系[17-19]，而對于砂粒和粉粒部分，L. Beuselinck等[17]通過86個土樣的測定，得出了很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，但J. Eshel等.[19]通過研究認為，2種測定方法在粉粒和砂粒間沒有固定的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在國內(nèi)，針對多種土壤類型，楊金玲等[1]對全國6個主要土綱265個土壤樣品，利用2種方法測定了砂粒、粉粒和黏粒含量，發(fā)現(xiàn)3種粒級在2種方法間均存在很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，對粒級進一步的分類研究，發(fā)現(xiàn)2種方法在多個粒徑上均具有較好的關(guān)系。王成燕等[20]對內(nèi)蒙古地區(qū)7種土壤類型42個土壤樣本進行2種方法的測定，吳煥煥等[21]利用全國15個省份20種不同土壤類型進行測定，2種方法間在砂粒、粉粒和黏粒間都建立了較好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系。另外，我國針對單一土壤類型2種方法間砂粒、粉粒和黏粒的轉(zhuǎn)換關(guān)系研究也很多，其中，劉濤等[22]對北京周邊的褐土進行了測定，王彬等[23]對東北地區(qū)的黑土進行了測定，楊艷芳等[24]對江西林地富鐵土進行了測定，這些研究都建立了2種方法的線性回歸模型。而在2種方法間，關(guān)于泥沙顆粒組成測定差異方面，我國的研究主要集中于河流泥沙方面，并得出了一些2種測定方法間，河流泥沙特征指標的轉(zhuǎn)化模型[25-27]。

盡管2種測定顆粒組成的方法在土壤方面已經(jīng)做了大量研究，但關(guān)于泥沙方面的研究較少，而侵蝕泥沙因收集困難，很難滿足2種方法要求的樣品質(zhì)量，難以構(gòu)建2種測定方法之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。此外，目前多數(shù)2種方法轉(zhuǎn)換關(guān)系的研究都主要集中于砂粒、粉粒和黏粒，相對而言，關(guān)于更進一步的粒級分類及泥沙特性指標之間的研究較少。本研究試圖通過對侵蝕泥沙多粒級的2種測定方法間的差異研究，建立二者間的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，使激光法與吸管法測定的數(shù)據(jù)接軌，推動激光法在侵蝕泥沙顆粒測定中的應(yīng)用。

1材料與方法

1.1樣品的采集與處理

圖1　激光法和吸管法測定泥沙級配圖Fig.1　Distribution curve of sediment size by laser method and pipette method of 18 samples

本研究共選取了2013年4月13—30日，春季融雪期間的18個侵蝕泥沙樣品。樣品取自鶴北2號小流域[28]，流域地處小興安嶺南麓，行政區(qū)劃隸屬于黑龍江省黑河市嫩江縣，由黑龍江省農(nóng)墾總局九三分局鶴山農(nóng)場管轄，流域出口位于E 125°18′15″、N 49°0′24″。泥沙樣品的前期處理為：泥沙樣品靜置24 h后，移除上清液，烘箱105～110 ℃烘干，然后過2 mm篩，用感量0.01 g電子天平，稱取10 g左右泥沙樣品，放入500 mL錐形瓶中，用30%雙氧水除去有機質(zhì)，過量雙氧水采用加熱法排除。將泥沙樣品放入500 mL錐形瓶中，先加300 mL左右蒸餾水，再加入10 mL濃度為0.5 mol/L的NaOH，搖動使其充分混合，靜置12 h，電熱板加熱至沸騰，持續(xù)1 h，然后冷卻至室溫備用。

1.2吸管法

在吸液之前，首先利用0.25 mm和0.1 mm的篩子，對預(yù)處理的泥沙樣品利進行篩分，將<0.1 mm樣品懸濁液轉(zhuǎn)移至1 000 mL量筒中，并定容至1 000 mL，測定量筒內(nèi)水溫至穩(wěn)定，依量筒內(nèi)的水溫，按照Stokes定律，計算不同粒級的吸液時間。參考南京土壤研究所《土壤物理性質(zhì)測定法》進行吸液。>0.25 mm的顆粒及0.25～0.1 mm的顆粒洗入蒸發(fā)皿，烘干稱量。

1.3激光法

泥沙樣品烘干過2 mm篩后，稱取1 g左右，用30%雙氧水去除有機質(zhì)，然后加入2 mL的NaOH進行分散，后冷卻至室溫備用。研究中使用激光粒度儀型號為S3500，美國Microtrac公司生產(chǎn)，顆粒測量范圍0.021 5～2 000 μm。使用時依次打開儀器和控制電腦，實驗前先控制儀器清洗管路，使儀器處于加樣狀態(tài)。實驗時充分搖勻泥沙懸濁液，用取樣匙取大約0.4 mL懸濁液，加入到儀器的樣品池中，運行自動檢測程序，開始測定。每個樣品測定3次，最后統(tǒng)一導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS18.0，將2種方法測得的數(shù)據(jù)，依據(jù)粒徑進行線性回歸分析，并采用Origin 8.1繪制轉(zhuǎn)換關(guān)系圖等。

2結(jié)果與討論

2.1激光法與吸管法測定泥沙特性分析

圖1分別是激光法(體積分數(shù))與吸管法(質(zhì)量分數(shù))，對18個泥沙試驗樣品的粒度級配曲線。2種測定方法的級配趨勢較為一致，單次級配之間差異較小，級配之間交叉分布現(xiàn)象也較少。通過多線趨勢可以看出，激光法在小粒徑上測定結(jié)果低于吸管法測定結(jié)果，也就是說激光法測定泥沙結(jié)果明顯偏粗，而且泥沙粒徑越小偏差越大。與吸管法相比，激光法測定級配曲線較陡，泥沙粒徑比較均勻，粒徑大小相差不多，而吸管法測定級配曲線較緩，泥沙顆粒分布不均勻。

為了直觀獲得泥沙樣品的粗細情況，選取中值粒徑(D50)和平均質(zhì)量直徑(MWD)作為評價指標。針對這2個指標的統(tǒng)計結(jié)果見表1。2種方法測定的中值粒徑和平均質(zhì)量直徑，均表現(xiàn)為激光法高于吸管法，且在所有被測樣品中趨勢一致。該結(jié)論與2種測定方法級配曲線中表現(xiàn)的結(jié)論一致，說明對于同一泥沙樣品，激光法確實會使顆粒測定結(jié)果偏高。這一結(jié)論與已有的關(guān)于泥沙樣品測定規(guī)律一致[25, 27]。

表1　激光法與吸管法測定泥沙D50和MWD的差異比較

注：a 吸管法測定結(jié)果-激光法測定結(jié)果；b 絕對差異值/吸管法測定結(jié)果×100%。下同。Note:“aAbsolute difference” indicates the value of the pipette method- one of the laser method. “bRelative difference” indicates the absolute difference/the value of the pipette method ×100%. The same as below.

與土壤樣品相比，侵蝕泥沙樣品的獲取要困難許多，而侵蝕泥沙樣品，如果要滿足吸管法測定使用量就更加困難，如果能夠確定二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，就可以很好地解決這一問題。圖2給出了激光法和吸管法測定中值粒徑和平均質(zhì)量直徑的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，2種方法實測的中值粒徑和平均質(zhì)量直徑，均存在極顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)分別達到了0.960和0.999。

圖2　激光法與吸管法測定D50和MWD轉(zhuǎn)換關(guān)系Fig.2　Transformation relation for the D50 and MWD between laser method and pipette method

激光法和吸管法測定中值粒徑和平均質(zhì)量直徑的線性轉(zhuǎn)換模型如下。

1)中值粒徑

yD50=1.609xD50-13.743，

(R=0.960，P<0.001，n=18)；

2)平均質(zhì)量直徑

yMWD=0.962xMWD-0.002，

(R=0.999，P<0.001,n=18)。

式中：yD50、yMWD分別為吸管法測定的中值粒徑和平均質(zhì)量直徑；xD50、xMWD分別為激光法測定的中值粒徑和平均質(zhì)量直徑。

2.2激光法與吸管法測定泥沙顆粒組成的差異分析

2.2.1砂粒、粉粒和黏粒的差異分析按照美國土壤質(zhì)地分類制，將粒徑分為砂粒(50～2 000 μm)、粉粒(2～50 μm)和黏粒(<2 μm)。由表2可以看出，激光法和吸管法對泥沙樣品的顆粒組成分析，結(jié)果存在較大差異。砂粒含量在三者中的比例較小，與吸管法測定結(jié)果相比，激光法測得的砂粒體積分數(shù)均值低出2.6%，相對誤差30.1%；測得粉粒體積分數(shù)均值高出34.1%，相對誤差高達72.8%。激光法測定黏粒體積分數(shù)均值為10.9%，遠低于吸管法測定的42.4%，相對誤差達到75.5%。3種粒徑的測定結(jié)果與已有的多數(shù)研究較為一致[1, 20-24, 29-31]，激光法與吸管法相比，在測定顆粒組成時，會低估黏粒體積分數(shù)，高估粉粒體積分數(shù)。而對于砂粒體積分數(shù)的測定與已有研究結(jié)論并不一致，既存在高估的結(jié)論[23]；也有低估的結(jié)論[21]；但多數(shù)研究認為，2種方法測定砂粒含量較為復(fù)雜[1, 20,24, 29]。

表2　激光法與吸管法測定泥沙顆粒組成的比較

以上結(jié)果顯示，2種方法針對粉粒和黏粒測定的結(jié)果差異明顯，造成這一現(xiàn)象的主要原因有不同方法間的測定原理差異和泥沙顆粒的不規(guī)則形狀?；赟tokes定律的吸管法，在計算顆粒沉降速度時，以顆粒的當量直徑為標準，將所有顆粒假定為實心球體。而激光法是按照Fraunhofer衍射理論和Mie散射理論測定顆粒的橫截面，以計算其當量直徑。大部分砂粒和粉粒的形狀都接近球形，2種方法測定差異不大，而黏粒部分主要是伊利石、蒙脫石和高嶺石[1]，這些扁平狀的顆粒被當作球狀進行測定時，會導(dǎo)致2種方法測定結(jié)果出現(xiàn)很大差異。激光法將各個方向測定的平均橫截面尺寸作為顆粒的平均直徑，其數(shù)值要大于同體積的球形顆粒直徑[1]。對于吸管法測定的部分黏粒，就會被激光法測定為粉粒；因此，在黏粒含量較高的土壤或泥沙樣品中，與吸管法相比，激光法就會出現(xiàn)高估粉粒體積分數(shù)，而低估黏粒體積分數(shù)的結(jié)果。

除以上主要原因以外，可能還存在因激光法測定的體積分數(shù)與吸管法測定的質(zhì)量分數(shù)之間的差異：激光法測定顆粒范圍限制，當顆粒粒徑小于可測范圍時，激光法無法測定，而吸管法則無最小粒徑限制；吸管法測定黏粒時，使用烘干法測定其質(zhì)量，由于強吸濕水的存在，可能導(dǎo)致黏粒質(zhì)量分數(shù)偏高[23, 29]。為進一步分析2種測定方法之間的差異，以及砂粒含量差異的規(guī)律，對粉粒和砂粒依據(jù)美國土壤分類制做進一步分類后，再次進行分析。

2.2.2細化粒級分類后各粒級的差異分析針對前文所述問題，對砂粒和粉粒進行進一步的分類，細化粒級分類，各粒級進行對比后發(fā)現(xiàn)(表3)：砂粒部分，細砂及大于細砂的粒徑含量均較小，盡管2種方法相對差異較大；但由于基數(shù)較小，使其并不具有代表性，而在極細砂這一粒級，激光法測定的結(jié)果與吸管法相比，存在明顯地低估，相對差異到達43.3%，且各樣品激光法測定結(jié)果均低于吸管法測定結(jié)果。粉粒部分，粗粉和細粉的測定結(jié)果差異較大，細粉含量均值相對差異達到100%，粗粉則為-0.3%，激光法測定細粉體積分數(shù)時，各樣品均出現(xiàn)了明顯的高估，而針對粗粉含量，2種測定方法間無明顯規(guī)律，且差異較小。2種方法測定黏粒含量差異較為一致，激光法測定結(jié)果高于吸管法，且各樣品均表現(xiàn)出一致性的偏差。

總體來說，與吸管法相比激光法測得細粉含量平均值高出34.1%，而粗粉含量均值相差0.1%。說明激光法主要高估了粉粒中的細粉含量，而這一結(jié)論與2種測量方法原理及黏粒顆粒特性相一致。激光法測定的部分黏粒平均粒徑偏高，被認定為細粉含量，從而造成粉粒含量高估，而黏粒含量低估。而對于砂粒部分，極細砂、細砂及中砂以上3個粒級結(jié)果并不一致。之所以表現(xiàn)出激光法高估了砂粒含量，是因為極細砂含量大于細砂和中砂含量，而與吸管法相比，激光法測定的極細砂表現(xiàn)出明顯的高估。

在駛向斯洛文尼亞的路上，我們沿著海岸線前行，壯闊的大海成為了唯一的風(fēng)景。在皮蘭市，得益于當?shù)卣膮f(xié)助，我們前往了位于市中心的老城區(qū)—通常來說，這里禁止車輛通行，但鮮紅色的法拉利、橙色的蘭博基尼和白色保時捷的咆哮卻響徹了這座原本安靜的小城。終于，我們到達了塔爾蒂尼（Tartini）廣場，見識了周圍威尼斯風(fēng)格的豪宅和圣喬治教堂（St. Georgskirche）的雄偉。發(fā)動機的陣陣嘶吼和明亮的車燈打破了小城的寧靜，傳統(tǒng)和科技的碰撞在這里留下了視覺和聽覺的震撼。

2.3激光法與吸管法測定泥沙顆粒組成轉(zhuǎn)換關(guān)系

利用激光法和吸管法測得各級顆粒粒徑含量建立泥沙顆粒轉(zhuǎn)換模型，激光法測得體積分數(shù)作為自變量。結(jié)果(圖3)顯示：2種方法實測的砂粒、粉粒和黏粒含量均呈極顯著性正相關(guān)，2種方法之間存在較好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達到了0.965、0.897和0.918。對于3種粒級建立激光法和吸管法的線性轉(zhuǎn)換模型如下：

1)砂粒：ysand=0.864xsand+3.844，

(R=0.965，P<0.001，n=18)；

2)粉粒：ysilt=0.725xsilt-11.858，

(R=0.897，P<0.001,n=18)；

表3　激光法與吸管法測定泥沙顆粒組成多粒級比較

圖3　激光法與吸管法測定砂粒、粉粒和黏粒質(zhì)量分數(shù)關(guān)系Fig.3　Transformation relation for the sand silt and clay between laser method and pipette method

圖4　激光法與吸管法測定多粒級砂粒含量關(guān)系Fig.4　Transformation relation for multi-size sand between laser method and pipette method

3)黏粒：yclay=0.879xclay+32.772，

(R=0.918，P<0.001,n=18)。

式中：ysand,ysilt,yclay分別為吸管法測定的砂粒、粉粒和黏粒的質(zhì)量分數(shù)，%；xsand,xsilt,xclay分別為激光法測定的砂粒、粉粒和黏粒的體積分數(shù)，%。

目前多數(shù)研究都建立了關(guān)于砂粒、粉粒和黏粒的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系[20-22, 24]，但是對于粒級進一步劃分的轉(zhuǎn)換關(guān)系研究較少[1]。本研究分別對2種方法測定的中砂以上粒級、細砂、極細砂、粗粉和細粉5個粒級進行進一步研究，發(fā)現(xiàn)2種方法實測的5個粒級質(zhì)量分數(shù)，均呈現(xiàn)極顯著性正相關(guān)(圖4、圖5)，2種方法之間的相關(guān)系數(shù)，除極細砂為0.764外，其余4個粒級均高于0.8。

圖5　激光法與吸管法測定粗粉和細粉含量關(guān)系Fig.5　Transformation relation for coarse silt and fine silt between laser method and pipette method

砂粒的3個粒級，建立2種方法間的線性轉(zhuǎn)換模型如下。

1)大于中砂：y1=0.948x1+0.092，

(R=0.996，P<0.001，n=18)；

2)細砂：y2=0.943x2-0.234，

(R=0.912，P<0.001,n=18)；

3)極細砂：y3=0.699x3+4.436，

(R=0.764，P<0.001,n=18)。

式中：y1,y2,y3分別為吸管法測定的大于中砂、細砂和極細砂的質(zhì)量分數(shù)，%；x1,x2,x3分別為激光法測定的大于中砂、細砂和極細砂所對應(yīng)的體積分數(shù)，%。

粉粒的2種粒級建立激光法和吸管法的線性轉(zhuǎn)換模型如下。

1)粗粉：y4=0.730x4+3.407，

(R=0.924，P<0.001，n=18)；

2)細粉：y5=0.517x5-1.088，

(R=0.896，P<0.001,n=18)；

式中：y4,y5分別為吸管法測定的粗粉和細粉的質(zhì)量分數(shù)，%；x4、x5分別為激光法測定的粗粉和細粉所對應(yīng)的體積分數(shù)，%。

與其他線性轉(zhuǎn)換模型相比，本研究能夠獲得多種粒級的轉(zhuǎn)換模型，但形式差別較大。其原因主要是本研究所用樣品為泥沙樣品，而目前多數(shù)研究采用的是土壤樣品，此外，實驗所用的樣品土壤類型、激光粒度儀型號及樣品處理方式也不盡相同，這些因素都有可能導(dǎo)致所獲得的線性轉(zhuǎn)換模型形式的差異。

3結(jié)論

1)采用D50和MWD進行侵蝕泥沙樣品特性分析，激光法測定結(jié)果明顯偏高；但2種方法間具有很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系(R>0.9，P<0.001)。

2)激光法測得的砂粒和黏粒含量低于吸管法，粉粒含量高于吸管法。對粉粒進一步細化，發(fā)現(xiàn)激光法高估了細粉質(zhì)量分數(shù)，而粗粉含量與吸管法測定結(jié)果差異不大。

3)侵蝕泥沙的砂粒、粉粒和黏粒在2種方法間，均表現(xiàn)出很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系(R>0.8，P<0.001)。進一步分為大于中砂、細砂、極細砂、粗粉和細粉這5個粒級時，2種方法間除極細砂(R=0.764，P<0.001)外，其余粒級同樣具有很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系(R>0.8，P<0.001)。

4)激光法作為一種快捷測定泥沙樣品顆粒組成的方法，可以用于侵蝕泥沙樣品測定，與吸管法相比，2種方法測定不同粒級和泥沙特征值間，具有很好的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系；但不同土壤類型下的侵蝕泥沙以及不同型號激光粒度儀的使用，是否會對測定結(jié)果及轉(zhuǎn)換模型造成影響，還需進行更為深入的研究。

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(責(zé)任編輯：程云郭雪芳)

Comparative study on particle size distribution of eroded sediment by laser method and pipette method in black soil region of Northeast China

Wang Da′an, Liu Gang, Wang Xiangying, Zhang Shuai

(State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology, School of Geography, Beijing Normal University, 100875, Beijing, China)

Abstract:[Background] Soil particle size distribution (PSD) is one of the important indicators of soil physical properties, is also a key parameter in erosion and sediment nutrient enrichment research. In recent years, as a relatively new method of measuring particle size distribution(PSD)compared to the classical method of the pipette method, the laser method has been widely applied to the PSD of soil and river sediment, and gradually applied to the PSD of eroded sediment. [Methods] In order to obtain the differences and transformation relations between the PSDs determined by the two methods in the Black Soil Region, 18 eroded sediment samples of a small watershed during the snow melting were measured and analyzed by the laser method and pipette method. In the present study, the S3500 manufactured by the US Microtrac company were used for measuring the samples of laser method. [Results] Results showed that the D50 (Median Diameter) and MWD (Mean Weight Diameter) using the laser method were obviously higher than those using the pipette method, which was consistent with the conclusion of the sediment size distribution curve. Although the D50 and MWD measured by two methods varied widely, significant relationships were found between the two methods for the D50 and MWD: yD50=1.609xD50-13.743(R=0.960, P<0.001), yMWD=0.962xMWD-0.002 (R=0.999, P<0.001). The PSD was analyzed according to the US soil texture classification system. The sand and clay contents using the laser method was under-estimated by 2.6% and 31.5% respectively compared to that using the pipette method, while the silt content of the laser method was over-estimated by 34.1% compared to that of the pipette method. However, significant linear transformation relationships were observed between the laser method and the pipette method for the clay content, silt content and sand content of the eroded sediment: ysand=0.864xsand+3.844 (R=0.965, P<0.001), ysilt=0.725xsilt-11.858(R=0.897, P<0.001 8), yclay=0.879xclay+32.772(R=0.918, P<0.001). According to the US soil texture classification, the sand content was further classified into the above medium, fine and very fine, while the silt content into the coarse and fine. The laser method obviously caused the over-estimation of the content of the fine silt by 34.1%, while there were not significant differences between the two methods for the other four contents. There were significant linear transformation relationships between the two methods for the above medium sand: y1=0.948x1+0.092 (R=0.996, P<0.001), fine sand: y2=0.943x2-0.234 (R=0.912, P<0.001), coarse silt: y4=0.730x4+3.407 (R=0.924, P<0.001), and fine silt: y5=0.517x5-1.088(R=0.896, P<0.001), except the very fine sand: y3=0.699x3+4.436 (R=0.764, P<0.001). [Conclusions] The laser method cannot be used for directly measuring the PSD of eroded sediment, as obvious difference existed between two methods. However, significant linear transformation relationships for each grade were observed between two methods, thus the laser method can be effectively used to measure the PSD of eroded sediment, which can save our time when it comes to sedimentation, pipet samplers, drying and so on.

Keywords:particle size distribution of eroded sediment; pipette method; laser method; transform model

收稿日期：2015-06-25修回日期： 2016-01-13

第一作者簡介：王大安(1987—)，男，博士研究生。主要研究方向：土壤侵蝕與水土保持。E-mail:wangdaan871106@163.com ?通信 劉剛(1978—)，男，實驗師，博士。主要研究方向：土壤侵蝕與土壤侵蝕影響生產(chǎn)力模擬。E-mail：liugang@bnu.edu.cn

中圖分類號：S152

文獻標志碼：A

文章編號：1672-3007(2016)01-0114-09

DOI:10.16843/j.sswc.2016.01.014

項目名稱： 國家自然科學(xué)基金“東北黑土區(qū)坡面至小流域尺度積雪與融雪過程研究”(41301280)；地表過程與資源生態(tài)國家重點實驗室自由探索項目“東北黑土區(qū)融雪侵蝕過程與機理研究”(2013-ZY-08)