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激光衍射法(Laser diffraction method,简称LD法)作为一种新的理论,成为分析土壤颗粒粒径分布的有效方法。为提高土壤颗粒粒径分布测定的速度和准确性,采用LD法和传统吸管法(简称吸管法)对比研究了我国15个省20种不同类型土壤的颗粒组成(PSD),以此判断LD法运用于质地判断的可行性;运用LD法测定的数据分析土壤体积分形特征,并与土壤颗粒的重量分形维数进行比较分析,研究利用体积分形维数判断土壤结构特点的方法。同时运用LD法测定土壤微团聚体组成,分析微团聚体分形特点。主要结论如下:(1)LD法和吸管法测定的砂粒、粉粒和粘粒含量均呈显著的线性正相关。其中,LD法测定的粘粒和砂粒含量比吸管法测定的值平均低73.4g/kg和59.6g/kg,而粉粒含量平均较吸管法高131.2g/kg。通过研究发现可以建立LD法和吸管法之间的线性模型,其中,粘粒:y1=1.84x1-84.5(r=0.98,P<0.01,n=20),砂粒:y2=1.10x2+24.2(r=0.96,P<0.01,n=20)和y3=1000-(y1+y2),式中:x1,x2和x3分别为LD法测定的粘粒含量、砂粒和粉粒含量(g/kg),y1,y2和y3分别为吸管法测定的粘粒含量、砂粒和粉粒含量(g/kg)。通过三个线性关系式转换后得到的粘粒和砂粒含量比吸管法平均低21.5和34.7g/kg,粉粒含量则比吸管法平均值高30.2g/kg,通过线性转换后的土壤质地类型与吸管法实测的质地类型基本一致。本文通过建立土壤粒径的累积分布曲线函数,建立了两种方法测定结果的转换模型。激光法测出的土壤颗粒粒径累积分布曲线函数为:y=1000x/(b+x()其中,x代表粒径大小,μm;y代表小于该粒径的颗粒所占的质量,g/kg),吸管法测得的相应粒径累积曲线函数为y=1000x/(1.32b-1.01+x),通过验证试验得出结论,由于吸管法所测的粘粒含量较高,误差较大,因此需要进一步的探索研究。(2)采用杨培岭法分别计算土壤颗粒的重量分形维数和体积分形维数,其研究结果为:LD法测定的土壤体积分型维数与吸管法测定的重量分形维数具有极显著的正相关,二者可建立函数关系式:体积分形维数值均小于重量分形维数的值Dv=0.9357Dm+0.0406(r=0.85,p<0.001),其中,Dv为LD法对应的体积分形维数,Dm为吸管法对应的质量分形维数。所有样品的体积分形维数均小于质量分形维数,平均低4.92%。土壤颗粒重量分形维数随吸管法测定的粘粒和砂粒含量增加而增大,具有极显著正相关,相关系数分别0.92和0.62;LD法测定的体积分形维数与粘粒和砂粒的含量极显著正相关,相关系数分别为r=0.75,076,其与粉粒含量也达到显著水平,相关系数为r=0.47。(3)本实验中涉及的粘土、壤粘土和壤土的Dm值分别为2.77、2.65和2.51,Dv值分别为2.64、2.51和2.47,Dm大于Dv。利用公式Dv=0.9357Dm+0.0406,代入Dv值,所得Dm值与吸管法实测值最大误差仅为2.3%,因此利用LD法研究土壤的分形结构是有意义的。(4)运用激光衍射法测定我国13种农田土壤的微团聚体,结果显示,253μm的微团聚体所占比重最大,平均为691.6g/kg;2502000μm的大团聚体所占的比重最小,平均为18.5g/kg;土壤团聚体的分形维数分布在2.362.68之间,<2μm的土壤团聚体与分形维数极显著正相关(r=0.93),53250μm与分形维数显著相关(r=0.56)。253μm级别的团聚体与分形维数D的相关性不明显。