基于同步辐射显微CT研究冻融循环对黑土团聚体结构特征的影响

姜 宇,范昊明,侯云晴,刘 博,郭芯宇,马仁明

沈阳农业大学水利学院,沈阳 110866

冻融作用作为一种自然现象普遍存在于中、高纬度及高海拔地区。东北黑土区位于中纬度地带,秋末和春初易形成土壤季节性融化层与冻土层的周期性变化[1-2],该周期性变化对土壤结构产生强烈的影响。土壤结构指土壤中原生颗粒和次生颗粒以及土粒间所构成孔隙的不同排列形式,是维持土壤功能的基础,也是影响侵蚀过程的重要因素。作为土壤结构重要组成单元的团聚体,其大小分布和稳定性影响着土壤的孔隙性、持水性、通透性和抗蚀性[3-4]。因此,研究冻融作用对黑土团聚体结构特征的影响具有重要意义。

国内外关于冻融循环对团聚体影响的研究已经逐步开展,由于冻融作用对土壤结构会产生影响,因此,冻融过程被认为是影响团聚体形成和破碎的重要因子。Benoit研究发现冻融作用对团聚体破碎的影响与冻融强度、团聚体颗粒大小和团聚体水分含量有关[5]。Six则表示冻融过程对团聚体的物理破坏随冻融次数不断累积,其中大团聚体破碎尤为明显[6]。此外,关于冻融作用对团聚体影响的研究多侧重于其对团聚体稳定性的影响。王恩姮等[7]、范昊明等[8]在此方面进行研究得出相近的结论,即冻融作用使大团聚体的稳定性降低,但提高了小粒级团聚体的稳定性。

前人对于冻融作用下团聚体的形成、破碎机制及稳定性变化做了大量研究,但缺乏对团聚体内部孔隙特征的研究,而团聚体孔隙特征决定了团聚体的结构性,因此,开展冻融作用对团聚体孔隙特征影响的研究尤为重要。……