土壤粒形粒径观测系统

土壤颗粒组成。

。可以得到近 40 个参数：颗粒数量分布、D10/D50/D90 颗粒度分布、颗粒表面积分布、颗粒体积分布、平均颗粒粒径、体积平均粒径、表面积平均粒径、数量平均粒径、等效面积直径、弗雷特（Feret）直径及其最大 / 最小 / 平均值、长细比、圆度、周长、分形维数、形状因子、凹凸度和椭圆度等。

颗粒的大小称为“粒径(grain size)”，又称“粒度”或者“直径”。当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体（或组合）最相近时，就把该球体的直径（或组合）作为被测颗粒的等效粒径（或粒度分布）。可以用以下几种方法区分：粒度的测量实质上是通过把被测量颗粒和同一种材料构成的圆球相比较而出的；不同原理的仪器选不同的物理特性或物理行为作为比较的参考量，例如沉降仪选用沉降速度，激光粒度仪选用散射光能分布，筛分法选用颗粒能否通过筛孔等；将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体作比较时，有时能找到一个（或一组）在该特性上完全相同的球体，有时则只能找到最相近的球体。由于理论上可以把“相同”作为“相近”的特例，所以在定义中用“相近”一词，使定义更有一般性；将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体作比较时，有时能找到某一个确定的直径的球与之对应，有时则需要一组大小不同的球的组合与之对应，才能最相近。表一为常见粒组级别。粗粒土是指粒径大于0.075mm的颗粒含量大于总质量50%的土。巨粒土是指粒径大于60mm的颗粒含量大于总质量的50%的土。细粒土是指粒径小于0.075mm的颗粒含量大于或等于总质量50%的土。

土壤粒径分布是最基本的土壤物理性质之一，它强烈地影响着水力热力性质等重要的土壤物理特性。土壤粒径分布的测定方法相对简单便捷，精度也较高，而且在常规的土壤调查资料中也有详细程度不一的粒径分析数据。而土壤水分特征曲线和（非）饱和水力传导率、土壤热导率、土壤热容量等土壤水力、热力性质的直接测定比较费时、昂贵，且精度较低，可重复性差。因此，根据土壤粒径分布来估计土壤的其他水力学性质已经成为相关领域的研究热点。人们已经提出了多种物理或经验模型将粒径分布与土壤水热性质关联起来。在对土壤水热过程的模拟当中，往往也采用了这些模型。但实际资料中往往只有几个间断的粒级分布点，而这些点不能满足这些模型的模拟需要。例如，在公用陆面模式中需要美国制的砂粒、粘粒、粉粒含量来计算土壤的水热特性。为了得到连续的粒径分布或者特定范围的颗粒质量分数，需要借助于土壤粒径分布模型。

土壤粒径分布模型可分为两类，即参数模型和非参数模型。参数模型是表征累积质量百分含量与颗粒直径之间关系的包含若干形状参数的数学表达式。非参数模型则不包含形状参数，通常是采用有限的粒级划分的统计学指标。

利用粒径分布模型可以对不同来源的颗粒分析资料进行标准化插值和不同粒径分级制之间的转换；另外，利用形状参数或统计指标可以找出数据库中相似的样本，甚至可以进行土壤分类。

非参数模型主要包括四大类。一类是利用几何平均粒径、标准偏差等统计指标来描述土壤粒径分布曲线。一类是所谓的相似性模型，即在外部参考粒径数据集中搜索与目标土壤粒径分布相似的样本，用参考样本为目标样本提供所需的（缺失的）粒级段质量分数。一类是基于灰色系统理论的模型，它与粒径分布曲线的形状无关，而只是按已知的数据点来预测未知点。一类是插值模型，包括三次样条插值、对数现行插值等。2100433B