冻融交替后不同尺度黑土结构变化特征

冻融交替是改变黑土结构、加剧土壤侵蚀的重要因子.以典型黑土区耕作土壤为研究对象,采用野外季节性冻融循环与室内模拟冻融循环相结合、x射线计算机断层摄影(ct)与扫描电子显微镜(sem)相结合的方法,通过水分物理性质、团聚体破坏率、孔隙数目、孔隙面积、孔隙成圆率、孔隙feret直径的测定与分析,研究了冻融交替后0-40cm、40-80cm和120-160cm3个土层以及田间季节性冻融环刀、室内模拟冻融ct扫描和室内模拟冻融sem3种方式下黑土结构特征的变化规律.结果表明:冻融交替能够对不同土层和不同尺度的耕地黑土结构产生不同程度的影响.季节性冻融后,表层土壤容重升高,非毛管孔隙度和持水能力显著降低(p<0.05),40-80cm土层团聚体破坏率增加40.97%(p<0.05),土壤抗蚀性有所削弱,120-160cm土壤没有受到季节性冻融的显著影响.ct扫描尺度上,3个土层均以1-2mm径级的孔隙数目为最多,形状也相对规则、接近圆形;冻融循环没有对表层土壤大孔隙结构产生影响,却能够显著降低40-80cm土层范围内大孔隙面积以及feret直径(p<0.05).sem扫描显示冻融后土壤表面粗糙度增加,颗粒松散、脱离,孔壁断裂,证明了冻融交替对土壤微结构的破坏作用;同时结合电子能谱的元素分析可知冻融交替能够改变土壤颗粒表面化学特征.