土壤颗粒分析(也称为土壤机械组成分析)是测定土壤中不同粒径颗粒(砂粒、粉粒、粘粒)的相对比例，以确定土壤质地类型的重要方法。其结果对农业耕作、水利工程、环境修复及地质研究等具有指导意义。以下是系统的分析流程与方法：

　　1. 分析原理

　　根据斯托克斯定律(Stokes' Law)，通过颗粒在液体中沉降速度的差异，分离不同粒径的土壤颗粒。通常将土壤颗粒分为：

　　砂粒(Sand)：0.05-2 mm

　　粉粒(Silt)：0.002-0.05 mm

　　粘粒(Clay)：<0.002 mm

　　2. 样品预处理

　　去除有机质：

　　加入过氧化氢(H₂O₂)并加热，消除有机质干扰。

　　去除碳酸盐：

　　滴加稀盐酸(HCl)至无气泡产生，去除碳酸钙(CaCO₃)。

　　分散处理：

　　加入分散剂(如六偏磷酸钠，NaPO₃)并振荡，打破土壤团聚体。

　　3. 常用分析方法

　　3.1 筛分法(适用于砂粒)

　　步骤：

　　将预处理后的土样通过系列筛网(2 mm、0.5 mm、0.25 mm、0.05 mm)。

　　称量各筛网上残留的砂粒质量。

　　优点：操作简单，成本低。

　　局限：无法分析粉粒和粘粒。

　　3.2 密度计法(比重计法)

　　步骤：

　　将土样悬浮液倒入沉降筒，记录初始密度计读数。

　　根据沉降时间(如4 h测粘粒，2 min测粉粒)再次读数。

　　通过公式计算各粒级含量：

　　其中，η为液体黏度，ρs​为颗粒密度，ρw​为水密度，h为沉降高度，t为时间。

　　优点：可测定全粒径范围。

　　缺点：耗时较长(需多次读数)，操作需严格控温。

　　3.3 移液管法

　　步骤：

　　在特定时间点(如40 s取砂粒、8 h取粘粒)用移液管吸取悬浮液。

　　烘干称重，计算颗粒含量。

　　优点：精度高，适用于科研。

　　缺点：操作复杂，需j确计时。

　　3.4 激光衍射法(现代快速法)

　　原理：通过激光散射分析颗粒粒径分布。

　　步骤：

　　土壤悬浮液经超声分散后注入仪器。

　　自动生成粒径分布曲线(如马尔文 Mastersizer)。

　　优点：快速(<10 min)、全自动、重复性好。

　　缺点：设备昂贵，需校准标准样品。

　　4. 数据计算与质地分类

　　计算各粒级百分比：

　　同理计算粉粒和粘粒含量。

　　土壤质地分类：

　　使用国际制土壤质地三角图或美国农业部(USDA)分类标准：

　　砂土(Sand)：砂粒>85%，粘粒<10%

　　壤土(Loam)：砂粒40-60%，粉粒30-50%，粘粒<20%

　　粘土(Clay)：粘粒>40%

　　5. 注意事项

　　温度控制：沉降实验需在恒温室(20℃±1℃)进行，温度影响液体黏度。

　　分散效果验证：显微镜观察或结合激光法验证分散是否完全。

　　误差控制：

　　重复实验3次取平均值。

　　使用标准土壤样品校准仪器。

　　6. 应用场景

　　农业：

　　判断土壤保水性、透气性，指导灌溉和施肥。

　　例如：粘质土保肥强但易板结，需增施有机肥改良。

　　工程建设：

　　评估土壤承载力(砂土>粉土>粘土)。

　　环境科学：

　　分析污染物迁移(粘粒吸附重金属能力强)。

　　地质研究：

　　推断沉积环境(如河流冲积物以砂粒为主)。

　　7. 示例报告(简化)