蜡封-容量瓶法测定土壤团聚体孔隙度

吴新亮，魏玉杰，闫 露，马仁明，张友辉

(华中农业大学 资源与环境学院，湖北 武汉 430070)

团聚体是土壤结构的基本组成单元，测定团聚体孔隙度对认识团聚体结构及其稳定性具有重要意义。目前测定团聚体孔隙度的方法有Brasher等[1]提出的用萨冉树脂包裹土块的方法、中科院南京土壤研究所[2]提出的石蜡填充法、Sarli等[3]提出的根据在不同液体中的浮力差计算孔隙度的方法，但这些方法都需要专门的天平装置，不易推广。彭新华等[4]对蜡封法进行了改进，解决了需要等臂天平的问题，但其方法存在石蜡包裹不完全和石蜡填充孔隙等问题，而且对于小团聚体(7～1 mm)孔隙度测定的适用性有待考证。针对已有方法存在的问题，我们在石蜡填充法的基础上，借鉴土粒密度的测定方法[5]，对团聚体孔隙度的测定方法进行了改进，从而使团聚体孔隙度的测定更加准确、简单、易行。

1 原理与方法

1.1 测定原理

先将团聚体放入加热的液体石蜡中，石蜡会将团聚体中的空气排挤出去并填充到孔隙中，然后利用容量瓶排水法计算蜡封团聚体的体积，最后根据团聚体的质量和体积计算其总孔隙度。

1.2 实验方法

1.2.1 仪器和试剂

电子天平(精度0.000 1 g)；1 000 mL烧杯两个；100 mL容量瓶；温度计(0—200 ℃)；由带孔的环刀盖制成的“托盘”；石蜡；95%酒精；电炉；石棉网和滤纸等。

1.2.2 实验步骤

(1)从干筛法中选取待测粒径的团聚体20～30粒，用电子天平称量，记作m1(g)，之后将其分散于“托盘”中(盘内垫滤纸)，将“托盘”缓慢浸没于盛有熔解石蜡(约150 ℃)的烧杯中。当气泡停止逸出时，将“托盘”转移至盛有熔解石蜡(约80 ℃)的烧杯中冷却，然后将团聚体与“托盘”分离，转移到铺有滤纸的热石棉网上，用大头针将团聚体沿滤纸滚动，直到团聚体表面无明显的石蜡膜为止。将蜡封好的团聚体冷却后在空气中称量，记作m2(g)。

(2)取100 mL的容量瓶，用95%的酒精定容至刻度线，称量，记为m0(g)；将酒精倒出，把蜡封好的团聚体转移到容量瓶中，然后用酒精定容至刻度线，称量，记作m3(g)。此外还可以利用容量瓶测定95%的酒精密度ρ(g/mL)。

1.2.3 结果计算

计算公式为

(1)

(2)

式中：ρb为团聚体容重，g/cm3；ρs为土粒密度，一般取2.65 g/cm3；f为孔隙度，%；ρ为酒精密度，g/mL；ω为土样风干含水率；m0为容量瓶+酒精质量，g；m1为团聚体质量，g；m2为蜡封后团聚体质量，g；m3为容量瓶+酒精+蜡封团聚体质量，g。

2 实例分析

实验所用土样采自江西进贤第四纪黏土发育的红壤，土地利用类型为马尾松林地，采取两种侵蚀程度不同的土样：Q1为表层土样，Q2为表层被侵蚀后裸露的B层土样。风干后筛分出7—5、5—2、2—1 mm三种粒径的团聚体备用。团聚体孔隙度测定中每个粒级团聚体重复3次，测定结果见表1。

由表1可知，对于第四纪黏土发育的红壤，随着团聚体粒径减小，团聚体容重逐渐减小，孔隙度增大，这与张维[6]的研究结果相似；容重和孔隙度的标准差也随着粒径的减小而增大，这可能是因为

表1 不同粒径小团聚体的容重和孔隙度

粒径越小，团聚体表面的石蜡越难以去除干净，进而对实验结果的平行影响较大。对于7—5 mm粒径团聚体，Q1孔隙度显著大于Q2(p<0.05)，这主要是下层土壤结构更加紧实的缘故；对于5—2 mm团聚体，Q1孔隙度低于Q2，但是两者差异不显著；对于2—1 mm团聚体，Q1和Q2两者的孔隙度比较接近(p>0.05)。

3 结 论

用蜡封-容量瓶法测定土壤团聚体孔隙度，对实验装置要求简单，测定结果精确，而且操作简单易行，因此该方法对于团聚体(尤其是7—2 mm粒径)孔隙度的测定切实可行。

[参考文献]

[1] Brasher B R,Franzmeier D P,Valassis V,et al.Use of saran resin to coat natural soil clods for bulk density and water retention measurements[J].Soil Science,1996,101(2):108-109.

[2] 中科院南京土壤研究所土壤物理研究室.土壤物理性质测定法[M].北京:科学出版社,1978:91-95.

[3] Sarli G O,Filgueira R R,Gimenez D. Measurement of soil aggregate density by volume displacement in two non-mixing liquids[J].Soil Science Society of America Journal,2001,65(5):1400-1403.

[4] 彭新华,张斌,李江涛,等.对多孔介质物体孔隙度-蜡封法改进的探讨——以土壤团聚体为例[J].土壤通报,2003,34(1):19-20.

[5] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,2000:266-271.

[6] 张维.不同粒径土壤团聚体中孔隙分布特征的影响[D].重庆:西南大学,2009.