激光粒度仪法与湿筛-沉降法测定火山碎屑物发育土壤颗粒组成的比较

为了比较湿筛-沉降法和激光粒度仪法测定玄武质火山碎屑物发育土壤的颗粒组成的结果,对供试土壤进行了比重值测定,并采用实测比重值和常用比重值(2.65)分别进行了湿筛-沉降法的土壤颗粒组成测定,同时又对样品进行了激光粒度仪法测定。结果表明:玄武质火山碎屑物发育土壤的比重值较土壤的常用比重值有一定的差异,进而导致了两种比重值条件下湿筛-沉降法测定的土壤颗粒组成的差异,但相差不大。激光粒度仪法测定的土壤颗粒组成与湿筛-沉降法比较,黏粒含量偏低,粉粒含量偏高,绝大多数砂粒含量偏高。导致这种差异的原因之一是两种方法的测定原理不同,分别测定的是同一颗粒的不同特征;其次是测定的粒径范围不同,湿筛-沉降法测定<2 mm的全部土粒,但激光粒度仪法对小于某粒径(MS3000激光粒度仪的测量范围是0.01～3500μm)的土粒不做测量;此外,还受黏土矿物的层状构造及土壤分散方法的影响。由于不同生产厂家、不同型号的激光粒度仪,其测量范围不同,对土壤颗粒组成的测定结果会产生一定的影响。所以,建议在应用激光粒度仪测定土壤颗粒组成时,标示仪器的生产厂家和型号。     

激光粒度仪与沉降一吸管法测定褐土颗粒组成的比较

土壤颗粒组成是土壤的基本物理属性之一,沉降—吸管法是传统土壤颗粒分析的主要方法,激光粒度仪法是近年来新兴的粒度分析方法。为了研究二者的差异,选取了23个黏粒含量差异较大的褐土样品,采用上述两种方法对土样进行了分析。结果表明:激光粒度仪检测<0.002mm颗粒含量低于吸管法,但二者有较好的相关性,决定系数为0.97;在检测<0.02mm颗粒含量时两者比较接近,并且相关性很好,决定系数为0.99;检测<0.05mm颗粒含量时两者也比较接近,决定系数为0.91。激光粒度仪检测结果通过转换模型修正后,可以较好地反映褐土土壤颗粒组成情况。     

用沉降法和激光法测定土壤粒度的对比研究

分别用激光粒度仪和沉降法测定了古水稻土剖面100个样品和下蜀黄土剖面105个样品的粒度分布。对两种测定方法所获结果进行了系统的对比分析。研究结果认为:①沿垂直剖面采集的系列样品不适合于讨论两种方法之间的相关性,质地多样化的表层土壤样品组合较适合讨论该问题;②对于黏粒和砂粒来说,两种方法之间的相关性很好,它们的相关系数分别为0.98和0.93,但激光法所测结果低于沉降法。对于粉粒来说,激光法所测结果明显高于沉降法,但两种方法之间的相关性较差;③沉降法和激光法都不可能测得"真实的"粒度,它们的结果反映了同一样品在不同方面表现出的粒度特点。     

延安地区降雨引发黄土泥流的试验研究

在野外模拟降雨条件下,研究了黄土粒度分布和微结构在降雨前后的变化及其对泥流启动的影响.结果表明,采自径流沉积物的降雨后土样中的细黏粒、粗黏粒体积含量分别相对增加了22％和18％,而粗粉粒、微砂体积含量分别相对减少了7.6％和3.3％.坡面残余土的粒度“粗化”,降雨后土骨架连接松散,这些由降雨引起的黄土的粒度和微结构变化说明降雨后黄土的抗剪强度和抗压能力将降低,导致泥流启动的可能性增加.随着降雨入渗,当沿坡面的黄土重力分力与抗剪强度间的平衡被打破,黄土开始滑移并发展成泥流.有效防止坡面土粒度“粗化”是遏制水土流失的关键.     

生物质成型颗粒燃料燃烧特性的试验研究

该文利用热重分析仪对玉米秸秆、木屑、混合木屑三种生物质成型颗粒燃料进行了理论分析,分段比较了三种颗粒燃料的燃烧特点及各段表观活化能和频率因子的热化学动力学参数,分析了成型处理工序对生物质燃烧特性的影响。结合颗粒燃料在燃烧炉中的实际燃烧特点,明确了影响颗粒燃料燃烧适应性的主导因素是挥发分的析出和燃烧速率,由此为改良低质颗粒燃料、提高燃烧炉适应性提出了指导性建议。     

不同母质类型发育土壤颗粒组成分形特征

为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,采用激光粒度分析方法和分形理论,研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明:(1)花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大,大颗粒含量高,非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2～200μm的细颗粒区域,异质性较大。(2)从土壤颗粒体积单分形维数(D值)看,母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减,浅海沉积物发育的土壤从A层向C层,颗粒分布的不均匀性递增,第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近;从D0值看,母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。(3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致(P<0.05)。以上结论表明,母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。     

内蒙古沙漠化土地中不同土地类型土壤表面可蚀性颗粒对比研究

土壤粒度分布对土壤风蚀具有直接的影响作用,研究不同土地类型的粒度特征及其可蚀性粒度状况对于了解不同尺度上土壤特性的空间异质性和土壤侵蚀、土壤利用变化对土壤的影响程度和尺度具有重要的参考价值。就内蒙古境内四个沙化地区的典型土地类型的粒度特征进行了比较研究,认为不同土地类型沙化土地间表土的粒度性质存在显著差异,移动沙丘最为粗化且分选较好,峰值较大,其次为各类沙丘,各地以耕地或草地最为细化,分选较差,峰值平缓。表现出风蚀沙化的阶段性。就可蚀性粒径而言,总体上,各地以固定沙丘、耕地的颗粒物可能释放较少,而退化草原、移动沙丘、半固定沙丘等土地类型颗粒物可能释放较多。就起尘粒径而言,各地的起尘颗粒以耕地和地带性草原植被的含量最大,其次为退化草原,而各类沙丘含量较小。说明合理利用草场资源和保护性耕作的重要性。     

利用重力原理分离茶叶梗与叶的试验研究

通过对室内试验台的试验、分析,探求利用力学原理分离茶叶梗与叶的可能性和室内试验台架的机构参数与运动参数的最佳组合,并为该机构的合理设计提出一些初步的设想和改进意见。     

土壤颗粒分布体积分形维数与数量分形维数之间的关系

土壤的体积颗粒分布(PSD)可用于同时确定数量分形维数(DN)和体积分形维数(DV)。以往的试验和理论研究均未直接比较DV和DN的关系。为建立DV和DN的关系并分析其参数的敏感程度,在中国各地取了12种不同质地土壤,利用激光粒度仪进行了测定。提出了含3个参数Rupper(颗粒半径的上限),Ri(第i个半径)和Rlower(半径下限)的DV-DN理论关系,该关系可说明为什么DN可能大于3。在未调整的幂定律范围内(PLR),DV的幂定律半径为38.6～85.8μm,DN的幂定律半径为53.2～358μm,估算的DV值(2.18～2.69)比DN值(2.38～3.19)小。调整后的PLR比未调整的窄。在调整的PLRs范围内,估算的DV值变化范围为2.11～2.56,而DN变化范围为2.28～3.02。调整和未调整PLRs得出的DV和DN的差异说明,Rupper,Rlower,Ri和Rlower/Rupper均可能影响DV与DN关系,有必要进行参数的敏感性分析。进行敏感性分析可基于敏感系数(C)来鉴别DV-DN关系中各参数改变所引起的DV和DN相对变化,从而找出对该关系影响最大的参数。就不同情况下计算的C值而言,Rupper是影响DN值的最重要参数,小的Rupper值可能导致估算DN的准确度降低。PLR范围越大,DN的估算越准确。根据DV估算DN的相对误差的绝对值在12%范围内,说明得出的DV-DN理论关系是正确的。     

黄土剖面土壤颗粒组成对土壤含水量的影响

土壤水资源是影响黄土高原土地利用和生态建设的重要因子,而土壤颗粒组成又是影响黄土高原土壤含水量的重要因素之一.为了分析黄土丘陵半干旱区深层剖面土壤颗粒组成对土壤含水量的影响.选择陕北绥德县境内的人工柠条林地和农地为研究对象,测定0-18 m土壤含水量及颗粒组成,分析深层土壤含水量与颗粒组成的关系.结果表明,人工柠条林耗水深度以下、农地3 m以下的土壤含水量主要受黏粒含量的影响,且土壤含水量与黏粒含量之间呈极显著的对数关系.人工柠条林在其耗水深度内,颗粒组成对含水量的影响不显著.     

激光粒度仪测量风成堆积物粒度的实验研究

中国北方第四纪风成堆积物的粒度是研究古气候与古环境的一个重要代用指标。粒度测量结果受到前处理方法的深刻影响。在黄土高原西部从北往南5个具有代表性的黄土剖面采集样品25块，对每个样品用不同的前处理方法处理后，用激光粒度仪进行测量。结果显示不同的前处理方法对黄土粒度测量结果会产生很大的影响。原始样品经过超声波振荡和加（NaPO3）6分散剂后，颗粒明显分散变细。在单独加入H2O2除去有机质和加入的HCl除去碳酸盐后，粒度也明显变细，而且南部的样品的差异比北部的要大。在黄土高原北部，石膏对粒度测量的影响较小。     

雨滴粒径的测量方法及其改进研究

18世纪以来 ,人们探索出了许多观测雨滴粒径的方法 ,其中滤纸色斑法操作简便、成本低廉 ,至今仍被广泛应用 ,但传统的数据处理方式不仅工作冗繁 ,而且存在较大误差。实践表明 ,运用AutoCAD软件描绘雨滴色斑图案并计算色斑面积 ,进而运用Excel软件换算出雨滴粒径 ,可大大减少工作量并提高雨滴测量精度。推荐了一种由作者自行设计的雨滴取样器。     

应用颗粒分析法还原土壤流失量的方法

对于不适宜布设径流池的坡度较大的山区和丘陵地区,当降雨强度大或融雪水量较大,土壤流失监测点径流筒里的水集满而不能及时进行分流处理时,部分粒径较小的颗粒物质便随水流出径流筒,最终使得所测样方土壤流失量比实际流失量要小。采用颗粒分析法还原土壤流失量,能较合理地确定监测点土壤流失的实际情况。     

激光衍射法与吸管法对东北黑土区土壤粒径分布测定的差异性研究

目前激光衍射法(laser diffraction method,LD)逐步被用于土壤颗粒粒径分布(particle size distri-bution,PSD)的分析,为了对比LD法和吸管法测定东北黑土区土壤PSD的差异性,采用LD法和吸管法分别对东北黑土区宾州河流域36个土壤剖面不同层次178个土壤样品的PSD值进行了测定与分析.结果表明,同吸管法相比,LD法低估了土壤的黏粒含量,平均低估幅度19.69%,而高估了土壤的粉粒和砂粒含量,平均高估幅度分别为14.66%和5.13%.LD法所得PSD结果依据美国土壤质地分类制判定的土壤质地,相对于吸管法总体由粉黏质偏向粉砂质方向.建立了LD法与吸管法测定PSD结果的转换模型,将LD法测定的PSD结果利用转换模型校正后,其测定的各土壤粒级同吸管法相比,准确度达96.97%～98.71%,判定土壤质地的准确率也达83.15%.     

自动基流分割方法在黄土区流域的应用研究

基流是河川径流在枯水季节的主要径流来源.由于难以通过实测方法获得基流量数据,选择适合的基流分割技术对于基流研究至关重要.利用黄土区6个流域的多年径流量资料,选取PART法、滤波法及滑动最小值法等目前广泛使用的自动基流分割方法对区域内河流的基流量进行了分割,以检验自动基流分割方法在本地区的适用性,并应用选定的基流分割方法对黄土区流域的基流特点做了简单分析.研究结果表明,3种方法所获得的基流指数值有所差异,滤波法分割的基流过程与实际基流状况更为相符.因此,滤波法可作为黄土区流域基流的最优分割方法.应用滤波法得到的研究流域基流占总径流比重为37%～64%,而基流量在近50 a中呈现逐渐降低趋势.     

禁牧对黄土高原半干旱草地土壤粒径多重分形特征的影响

研究半干旱地区草地禁牧后土壤粒径分布非均匀性和异质性的变化特征,揭示禁牧对草地土壤粒径分布的影响,为退化草地的恢复治理及科学合理利用提供理论支撑。以宁夏云雾山不同禁牧草地（0,10,15,27,35年）为研究对象,运用多重分形理论,探讨禁牧对草地不同土层（0—10,10—20,20—40,40—60 cm）土壤颗粒分布的影响,明确粒径分布变化的主要影响因素。结果表明：草地禁牧降低土壤容重,增加地下生物量、土壤养分（包括土壤有机碳及全氮）及土壤含水量,在禁牧27年达到峰值。多重分形谱函数Δf > 0,表明土壤结构特征由占比偏大的粒级主导,禁牧后期（35年）砂粒含量达到69.29%,显著高于禁牧前期（10年）;容量维数D₀变化幅度为0.866~0.891,并随禁牧年限递增;信息熵维数D₁和关联维数D₂随禁牧年限均呈先增加后减小的趋势,且在禁牧10年和15年时随土层深度递增,但在35年时随土层深度递减;D₁/D₀范围为1.012~0.904,随土层深度递减。土壤粒径分布与土壤有机碳呈显著正相关,表明土壤有机碳是影响颗粒分布的主要因素。结果表明,禁牧可以改善土壤养分及结构,但长期禁牧不利于半干旱区退化草地的恢复。     

土壤颗粒分级过程中超声破碎和离心分离的条件选择

按照离心机SORVALL Legend RT的水平转子的尺寸,并根据斯托克斯公式对文献中已有的土壤颗粒分级方法中的离心时间重新设定。同时讨论了利用超声波进行土壤颗粒分散的使用条件,尤其应针对不同的土壤调整超声破碎仪的能量输入。用新优化的土壤颗粒分级方法对中国科学院沈阳生态试验站采集的棕壤进行了分级,其结果与吸管法所得结果基本一致,并且回收率能达到95%以上。     

黄土高原幼树对坡面流水力学特性及泥沙颗粒组成的影响

选择黄土高原典型树种侧柏、油松、元宝枫和刺槐的一年生树苗,将其栽植于土槽中生长3 a。采用人工模拟降雨的方法,并与裸地进行对照,研究了森林幼树冠层及根系层对坡面流水力学特性及流失泥沙颗粒组成的影响。研究结果表明:(1)各试验坡面小区径流流量均较大,坡面流的平均水深均<1 mm。裸地坡面坡面流的流态为急流,其它各小区均为缓流。去除植被地上部分和表层易扰动土后,刺槐和元宝枫坡面的坡面流已接近临界流,而且两坡面的减流减沙作用明显变弱,侧柏和油松坡面的坡面流流态仍为缓流,减流减沙作用增强。(2)流失的泥沙中,有林冠覆盖的坡面流失的黏粒(<0.001 mm)所占的比例比裸地坡面的高出1.40%~2.00%,>0.05 mm粒径的泥沙颗粒所占比例比裸地坡面的小1.04%~1.26%。试验结束后,只有裸地坡面有明显的粗化层。(3)去除植被地上部分和表层易扰动土后,坡面流失泥沙颗粒的平均粒径大于有林冠覆盖的坡面,但小于裸地坡面。黏粒的百分含量随试验时间不断波动,说明森林植被的根系增加了林地的抗蚀力。     

舟山近海海域养殖水体悬浮物沉降特性试验研究

了解海水中悬浮物颗粒的静沉降特性,对于海水工厂化养殖的水源处理具有重要指导意义。该研究以舟山长峙岛海域为例,通过2019年7－9月进行的静沉降试验,分析总结水体中悬浮物浓度和粒径分布随时间的变化规律,采用斯托克斯沉速公式和重复深度吸管法计算悬浮物颗粒的沉降速率。结果表明：1）在悬浮物静沉降特性试验中,沉降装置直径的小幅度变化对沉降结果的影响基本可以忽略;2）舟山近海海域表层海水悬浮物的粒径分布属于粉砂范畴,很难通过静沉降的方式完全除去;3）沉降初期,以大颗粒悬浮物沉降为主,沉降速率大;沉降中后期,以小颗粒悬浮物絮凝沉降为主,沉降速率小;4）通过重复深度吸管法计算得到舟山近海海域悬浮物沉降速率范围为0.001～0.01 cm/s,并通过非线性拟合,得到悬浮物平均沉降速率与悬浮物浓度之间的Logistic曲线关系。研究结果可以为舟山近海海域工厂化水产养殖用水悬浮物去除提供数据支撑。