白 雪, 杨 扬, 黄婷婷, 吴欣桐, 何 涛, 王丽娟, 刘宝元

(1.北京师范大学 地理科学学部 地表过程与资源生态国家重点实验室, 北京 100875;2.北京师范大学 地理科学学部 地理学院, 北京 100875; 3.北京市十三陵林场, 北京 102200)

湿筛—吸管法(Sieve-Pipette Method，SPM)是土壤粒径分布(Particle Size Distribution，PSD)测定的传统方法。其步骤是先利用湿筛分离粗颗粒(如砂粒)；再根据Stokes公式得到的不同粒级细颗粒(如粉粒和黏粒)的沉降时间，采用吸管依次吸取，烘干称重后计算各粒级颗粒的质量百分比[1]。该方法原理简单、成本低廉、操作方便，但步骤繁琐且耗时较长。随着科技的发展，新兴的土壤PSD测定方法层出不穷，如X射线衍射法、电子显微镜法和激光衍射法(Laser Diffraction Method，LDM)，其中以LDM的应用最为广泛。LDM基于Full Mie理论或Fraunhofer衍射模型，利用测得的颗粒平均横截面积计算等效圆直径，进而得到不同粒级颗粒的体积百分比[2]。该方法测定效率高，可得到土壤粒径的连续分布曲线，优势明显。

LDM与SPM的测定原理存在本质差异，所测土壤PSD结果也不尽相同。总体而言，LDM较SPM高估了土壤粉粒含量，低估了黏粒含量；在砂粒含量方面则互有高低[3-4]。土壤颗粒的不规则形状是造成LDM与SPM所测PSD结果差异的主要原因[3,5]。随着粒级的减小，土壤颗粒偏离球形的程度往往越来越高，LDM与SPM的差异也相应增大[6]。Taubner等[7]对比了LDM与SPM所测土壤6.3～20，2～6.3和<2 μm粒级的颗粒含量，发现二者之间的差异随粒级减小逐渐增大。Buurman等[8]分析了不同沉积物样品32～50 μm，16～32 μm，8～16 μm，4～8 μm，2～4 μm粒级含量，发现LDM相比SPM高估了海洋沉积物2～50 μm范围内各粒级含量，且高估程度随粒级减小而增大；但对于黄土沉积物，LDM仅高估了4～8 μm，2～4 μm粒级含量，在16～32 μm与8～16 μm粒级与SPM无显著差异。可见，在砂粒、粉粒和黏粒基础上进一步划分土壤粒级时，LDM与SPM之间的差异随样品类型而异，目前尚未取得一致结论。

土壤PSD是土壤最基本的理化性质之一，可直接影响土壤抗蚀性能。因此，目前广泛应用的通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation，USLE)和水蚀预报模型(Water Erosion Prediction Project，WEPP)都将土壤PSD作为估算土壤可蚀性的重要参数[9-10]。……