土壤团聚体作为土壤结构的基本组成部分,其稳定性直接影响着土壤侵蚀和地表径流,同时也是土壤质量和抗蚀性的重要评价指标之一。关于土壤团聚体稳定性的评估方法很多,但存在一些局限性。搅拌方式因其简单方便无需添加分散剂的优势受到广大土壤学家的支持,并被广泛应用于土样的分散、土壤理化性质的测定之中。在搅拌过程中,如果能计算出搅拌破碎土壤的能量大小,就可以有效定量地评估土壤团聚体的稳定性,然而却没有合适的装置和方法来检测该能量。针对上述土壤团聚体搅拌破碎能量检测技术存在的不足,本文开展的研究及所取得的主要结论如下:(1)搭建了合适的可测量土壤团聚体搅拌破碎能量的试验平台。根据超声空化理论为基础设计的超声分散能量测量系统,确定了本文的测量系统由搅拌器、数据采集器和计算机三部分组成。用高转速搅拌器和低转速搅拌器分别搭建试验平台对杨凌塿土进行破碎试验,发现高转速搅拌器搅拌土壤,分散太快,不利于观察土壤动态分散的过程。而低转速搅拌器转速适中,搅拌420s时小于0.05mm粒径段的土壤质量含量达到0.90,与高转速搅拌器30s时的数据相同,分散速度明显低于高转速搅拌器。表明选用低转速搅拌器进行试验可以很好地观察土壤的分散过程。因此本研究选用低转速搅拌器,为后续土壤团聚体破碎能量试验奠定了基础。(2)提出了可评估土壤团聚体稳定性的破碎能量法。根据能量转化守恒定律通过将土水溶液功率和完全破碎土样功率进行相减积分提出了破碎能量法,并用纯水和完全破碎土样对方法的前提假设(同等试验条件下系统损耗相同)进行了验证。用江西红土、杨凌塿土和东北黑土三种不同质地土样进行了试验,破碎能量分别为江西红土48.59 J g-1,杨凌塿土28.67 J g-1,东北黑土25.59 J g-1。并与Yoder法进行了对比。两种方法稳定性判定结果一致,均为江西红土稳定性最好。证明了破碎能量法用于评判土壤团聚体稳定性可行。(3)研究了不同参数(不同转速和不同浓度)下破碎能量的变化情况。用东北黑土在不同转速和不同浓度下进行了试验,研究了不同转速和不同浓度下土壤分散度以及土壤破碎能量变化情况。研究发现转速越高,土壤破碎程度越大,破碎能量越大。浓度越高,土壤破碎程度越快,破碎能量越高,但变化不明显。土壤分散度与破碎能量关系和North提出的土壤分散特性曲线(Soil Dispersion Characteristic Curve,SDCC)相同,均为土壤分散度随能量增加而增加,初始增长速度较快,随后速度减缓,最后低速线性增长并达到一个最大值,此时土壤达到完全分散状态。得到结论:对于东北黑土转速设置为3000rpm最合适,浓度对破碎能量的影响不大。(4)研究了土壤搅拌破碎动态过程。包括三种不同质地土样以及不同转速不同浓度下东北黑土颗粒大小分布与搅拌时间关系以及颗粒大小分布与破碎能量关系。研究发现土壤颗粒大小分布随时间变化关系总体呈现为非线性关系,完全分散前,大团聚体的含量随时间增加一直减少,而粉黏粒的含量则呈现一直增加趋势。二者之间的关系随着土样不同转速不同会发生改变,浓度对其影响不大。土壤颗粒大小分布随破碎能量变化关系总体呈现为非线性关系,与SDCC曲线表现出来的规律一致,在土样未达到完全破碎前,土壤质量含量与破碎能量的关系曲线没有等间隔平行。二者的关系随着土样不同转速不同会发生改变。再次证明了破碎能量系统在土壤团聚体破碎能量检测方面的实用性。