土壤颗粒分析(又称土壤机械组成分析或土壤质地分析)是测定土壤中不同粒径颗粒(砂粒、粉粒、黏粒)的相对含量，用于确定土壤质地类型(如砂土、壤土、黏土)，这对农业、环境科学、工程地质等领域具有重要意义。以下是土壤颗粒分析的常用方法、步骤和注意事项：

　　1. 样品前处理

　　风干与破碎：将土壤样品自然风干后，轻轻碾碎(避免破坏原生颗粒)，剔除植物残体、石块等杂质。

　　去除有机质(可选)：

　　双氧水(H₂O₂)处理：加入30% H₂O₂，加热至80°C，反复处理至无气泡(去除有机质)。

　　去除碳酸盐(可选)：

　　稀盐酸处理：加入0.2 mol/L HCl，搅拌后离心去除(针对含碳酸盐土壤)。

　　分散处理：

　　化学分散：加入分散剂(如六偏磷酸钠溶液，浓度0.5 mol/L)，震荡或超声分散，破坏土壤团聚体。

　　物理分散：搅拌或超声震荡(根据土壤黏性调整时间)。

　　2. 常用分析方法

　　(1)筛分法(适用于砂粒分析)

　　原理：通过不同孔径的筛网分离砂粒(>0.05 mm)。

　　步骤：

　　将分散后的土壤依次通过2 mm、0.5 mm、0.25 mm、0.05 mm筛网。

　　称量各筛上残留颗粒质量，计算砂粒百分比。

　　优点：操作简单，成本低。

　　缺点：仅适用于粗颗粒(砂粒)，无法分析粉粒和黏粒。

　　(2)吸管法(经典沉降法)

　　原理：基于斯托克斯定律(Stokes' Law)，根据颗粒沉降速度计算粒径分布。

　　步骤：

　　将分散后的土壤悬浊液转移至沉降筒，定容至1 L。

　　在特定时间点(如40秒、2小时等)用吸管吸取悬浊液(对应不同粒径)。

　　烘干后称重，计算各粒级(砂粒、粉粒、黏粒)含量。

　　关键参数：

　　温度控制(影响液体黏度)。

　　沉降时间计算：例如，25°C时黏粒(<0.002 mm)需沉降8小时。

　　优点：结果准确，国际标准方法。

　　缺点：耗时(需数小时至数天)，操作繁琐。

　　(3)比重计法(简化沉降法)

　　原理：通过测量悬浊液密度变化推算颗粒含量。

　　步骤：

　　制备土壤悬浊液，记录初始密度(使用土壤比重计)。

　　在固定时间点(如40秒、2小时)读取比重计数值。

　　根据公式计算砂粒、粉粒、黏粒百分比。

　　优点：成本低，适合常规分析。

　　缺点：精度低于吸管法，需校正温度影响。

　　(4)激光衍射法(现代快速法)

　　原理：利用颗粒对激光的散射特性反演粒径分布。

　　步骤：

　　将分散后的土壤悬浊液加入激光粒度仪样品池。

　　仪器自动测量并生成粒径分布曲线(范围：0.02 μm~2000 μm)。

　　根据标准分类(如USDA或ISSS标准)划分砂粒、粉粒、黏粒。

　　优点：快速(5~10分钟)、全粒径覆盖、重复性好。

　　缺点：仪器昂贵，需定期校准;对黏粒团聚敏感(分散需彻底)。

　　3. 数据处理与质地分类

　　计算各粒级含量：

　　砂粒(0.05~2 mm)、粉粒(0.002~0.05 mm)、黏粒(<0.002 mm)

　　土壤质地三角图：

　　根据砂粒、粉粒、黏粒百分比，在三角坐标图中定位土壤质地类型(如砂质壤土、黏壤土等)。

　　常用分类标准：美国农业部(USDA)、国际土壤学会(ISSS)、中国国家标准(GB)。

　　4. 注意事项

　　分散效果验证：显微镜观察或重复测定，确保无团聚。

　　温度控制：沉降法中温度波动需<±1°C。

　　仪器校准：激光衍射仪需用标准颗粒(如二氧化硅)校准。

　　干扰因素：

　　有机质或碳酸盐未去除会导致颗粒团聚。

　　高盐分土壤需用去离子水多次清洗。

　　安全防护：使用盐酸或双氧水时需戴手套和护目镜。

　　5. 方法选择建议

　　高精度研究：吸管法(国际标准)。

　　常规分析：比重计法或激光衍射法。

　　工程或野外快速筛查：筛分法结合手感法(捏测法)。

　　现代化实验室：激光衍射法(高效、自动化)。

　　6. 应用示例

　　农业：确定土壤保水保肥能力，指导施肥和灌溉。

　　环境工程：评估污染物迁移风险(黏粒吸附性强)。

　　地质灾害：分析土壤渗透性，预测滑坡或沉降风险。