冻融循环对东北黑土团聚体稳定性影响机制的研究
发布时间：2021-11-27 13:27
东北黑土区是我国最大的粮食产地,地处高纬度地区,该区夏季较短、炎热多雨,冬季漫长、寒冷干燥,0～20cm土层表现出“昼融夜冻”的特点,冻融循环现象明显。在冻融循环作用的影响下,土壤容重、水稳性团聚体和土壤抗剪强度等理化性质发生显著变化,并进一步影响土壤可蚀性,这是造成该区土壤侵蚀、水土流失的主要驱动因子之一。本研究选择黑龙江省克山县克山农场典型黑土为研究对象,采用室内模拟冻融实验,根据田间测定的实际情况,将土壤的初始含水率分别设为饱和含水量（43.39%）、田间持水量（32.25%）、田间持水量的70%（22.57%）以及风干土含水量（3.34%）四个水分梯度,冻融循环次数设为0、1、3、5、7、10、15、30次。根据当地实际气象资料,采用室内冻融模拟实验,分别对经过室内模拟冻融处理后不同水分梯度、不同冻融次数的土壤样品,采用湿筛法、LB法及SEM电镜扫描三种方法进行分析,以期揭示冻融循环对东北黑土的稳定性的影响以及其作用机制。主要结果如下:（1）冻融循环对土壤水稳性团聚体影响显著,同时初始含水量与冻融循环次数是影响冻融循环中土壤团聚体稳定性的关键因素。本研究发现经过30次冻融循环后...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置图
隙嗟摹疤畛渲省保?＞对?.002～0.01mm）。观察图片可以发现，在风干土条件下，未经历冻融循环过程的土壤颗粒大小分明，图像中未出现明显大孔隙结构，但也能看出黑土试样中仍存在着一些天然微裂缝及孔隙，说明土体本身存在天然结构损伤；在5次冻融循环前，随着冻融循环次数的增加，大土壤颗粒破碎成为小土壤颗粒，当冻融循环次数达到5次后，图片中出现了表面附着大量的土壤小粒径颗粒的大土壤颗粒。说明在冻融循环作用下，土壤颗粒发生重组。30次冻融循环后，粒径较小的颗粒填充孔隙，结构更为松散，结构性被破坏。图4.1FG处理下土样冻融0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次SEM图像Fig.4.1SEMimagesof0,1,3,5,7,10,15and30timesoffreeze-thawofsoilsamplesunderFGtreatment图4.2分别为田间持水量70%含水量(TS)下0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次冻融循环处理后的SEM原始图像。观察图片，可以观察到孔隙结构相较FG处理下更为明显，这是由于随着含水量的增加，土壤中的水分在风干后使土壤结构更脆弱；随着冻融循环次数的增加，可以明显看到试样内部微孔洞增多，这是由于水分凝结体积膨胀，导致天然微孔隙不断发育，伸长、变宽、交叉、贯通，并产生新的次生孔隙。对比FG和TS含水量条件的SEM图像发现，TS处理下土壤结构破坏更加明显。伴随着冻融循环次数的增加，发现TS处理下重组现象比FG处理
冻融循环对东北黑土团聚体稳定性影响机制的研究36下现象更明显，30次冻融循环后，TS处理破碎情况更严重。图4.2TS处理下冻融0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次SEM图像Fig.4.2SEMimagesof0,1,3,5,7,10,15and30timesoffreeze-thawofsoilsamplesunderTStreatment图4.3分别为田间持水量(TJ)条件下0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次冻融循环处理后的SEM原始图像。观察图片，可以明显看出未经冻融时土壤颗粒没有分明显，且孔隙结构不明显，随着冻融循环次数的增加，可以明显看到试样内部出现孔隙结构；同时可以明显看出5次冻融循环后，出现不同大小的土壤颗粒，且土壤颗粒之间区分明显，破碎重组的现象明显，土壤中大颗粒数量明显增多，颗粒轮廓变得更为圆滑，出现明显孔隙结构；颗粒结构之间的连接作用受到冻融循环作用的影响被破坏，结构较未经冻融循环前发生显著变化。图4.3TJ处理下试样冻融0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次SEM图像Fig.4.3SEMimagesof0,1,3,5,7,10,15and30timesoffreeze-thawofsoilsamplesunderTJtreatment图4.4分别为饱和含水量(BH)条件下0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次冻融循环处理后的SEM原始图像。观察图片，与其余3种处理条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融交替对黑土团聚体稳定性的影响[J]. 金万鹏,范昊明,刘博,姜玉喆,姜宇,马仁明. 应用生态学报. 2019(12)
[2]基于Le Bissonnais法的植被混凝土团聚体稳定性研究[J]. 李天齐,周明涛,许文年,高家祯,郑旭超,李鸿铭. 水利科学与寒区工程. 2018(12)
[3]初始含水量及冻融循环对黄土微结构的影响[J]. 宁俊,王玉花,张聪敏. 科学技术与工程. 2018(05)
[4]东北黑土区冻融侵蚀研究进展与展望[J]. 张科利,刘宏远. 中国水土保持科学. 2018(01)
[5]干湿交替作用对西南地区黄壤团聚体稳定性的影响[J]. 邬铃莉,王玉杰,王彬,王云琦,胡波,谭锦. 水土保持学报. 2017(03)
[6]应用Le Bissonnais法研究不同植烟年限土壤团聚体的稳定性[J]. 王珊,毛玲. 西南农业学报. 2017(05)
[7]种植方式对华北平原典型农田土壤微形态特征的影响[J]. 孙增慧,韩霁昌,刘哲,吕贻忠. 农业机械学报. 2017(05)
[8]农田恢复措施对黑土母质发育的新成土壤团聚体微形态及孔隙结构的影响[J]. 孙经伟,尧水红,李娜,尤孟阳,韩晓增,张斌. 中国土壤与肥料. 2016(04)
[9]黑龙江省冻融侵蚀分布及其特征[J]. 景国臣,刘丙友,荣建东,孙雪文. 水土保持通报. 2016(04)
[10]应用Le Bissonnais法研究黄土丘陵区不同植被区及坡向对土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响[J]. 李娅芸,刘雷,安韶山,曾全超,李鑫. 自然资源学报. 2016(02)
博士论文
[1]冻融作用下黑方台黄土力学特性及微细观结构变化研究[D]. 钱程.中国地质大学(北京) 2018
[2]降雨条件下鄂南几个红壤团聚体破碎特征及坡面侵蚀响应研究[D]. 马仁明.华中农业大学 2015
[3]土壤可蚀性动态变化机制与土壤可蚀性估算模型[D]. 王彬.西北农林科技大学 2013
硕士论文
[1]冻融作用下黄土强度劣化的微观结构响应机理[D]. 赵鲁庆.西安科技大学 2018
本文编号：3522384
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置图
隙嗟摹疤畛渲省保?＞对?.002～0.01mm）。观察图片可以发现，在风干土条件下，未经历冻融循环过程的土壤颗粒大小分明，图像中未出现明显大孔隙结构，但也能看出黑土试样中仍存在着一些天然微裂缝及孔隙，说明土体本身存在天然结构损伤；在5次冻融循环前，随着冻融循环次数的增加，大土壤颗粒破碎成为小土壤颗粒，当冻融循环次数达到5次后，图片中出现了表面附着大量的土壤小粒径颗粒的大土壤颗粒。说明在冻融循环作用下，土壤颗粒发生重组。30次冻融循环后，粒径较小的颗粒填充孔隙，结构更为松散，结构性被破坏。图4.1FG处理下土样冻融0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次SEM图像Fig.4.1SEMimagesof0,1,3,5,7,10,15and30timesoffreeze-thawofsoilsamplesunderFGtreatment图4.2分别为田间持水量70%含水量(TS)下0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次冻融循环处理后的SEM原始图像。观察图片，可以观察到孔隙结构相较FG处理下更为明显，这是由于随着含水量的增加，土壤中的水分在风干后使土壤结构更脆弱；随着冻融循环次数的增加，可以明显看到试样内部微孔洞增多，这是由于水分凝结体积膨胀，导致天然微孔隙不断发育，伸长、变宽、交叉、贯通，并产生新的次生孔隙。对比FG和TS含水量条件的SEM图像发现，TS处理下土壤结构破坏更加明显。伴随着冻融循环次数的增加，发现TS处理下重组现象比FG处理
冻融循环对东北黑土团聚体稳定性影响机制的研究36下现象更明显，30次冻融循环后，TS处理破碎情况更严重。图4.2TS处理下冻融0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次SEM图像Fig.4.2SEMimagesof0,1,3,5,7,10,15and30timesoffreeze-thawofsoilsamplesunderTStreatment图4.3分别为田间持水量(TJ)条件下0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次冻融循环处理后的SEM原始图像。观察图片，可以明显看出未经冻融时土壤颗粒没有分明显，且孔隙结构不明显，随着冻融循环次数的增加，可以明显看到试样内部出现孔隙结构；同时可以明显看出5次冻融循环后，出现不同大小的土壤颗粒，且土壤颗粒之间区分明显，破碎重组的现象明显，土壤中大颗粒数量明显增多，颗粒轮廓变得更为圆滑，出现明显孔隙结构；颗粒结构之间的连接作用受到冻融循环作用的影响被破坏，结构较未经冻融循环前发生显著变化。图4.3TJ处理下试样冻融0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次SEM图像Fig.4.3SEMimagesof0,1,3,5,7,10,15and30timesoffreeze-thawofsoilsamplesunderTJtreatment图4.4分别为饱和含水量(BH)条件下0次、1次、3次、5次、7次、10次、15次、30次冻融循环处理后的SEM原始图像。观察图片，与其余3种处理条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融交替对黑土团聚体稳定性的影响[J]. 金万鹏,范昊明,刘博,姜玉喆,姜宇,马仁明. 应用生态学报. 2019(12)
[2]基于Le Bissonnais法的植被混凝土团聚体稳定性研究[J]. 李天齐,周明涛,许文年,高家祯,郑旭超,李鸿铭. 水利科学与寒区工程. 2018(12)
[3]初始含水量及冻融循环对黄土微结构的影响[J]. 宁俊,王玉花,张聪敏. 科学技术与工程. 2018(05)
[4]东北黑土区冻融侵蚀研究进展与展望[J]. 张科利,刘宏远. 中国水土保持科学. 2018(01)
[5]干湿交替作用对西南地区黄壤团聚体稳定性的影响[J]. 邬铃莉,王玉杰,王彬,王云琦,胡波,谭锦. 水土保持学报. 2017(03)
[6]应用Le Bissonnais法研究不同植烟年限土壤团聚体的稳定性[J]. 王珊,毛玲. 西南农业学报. 2017(05)
[7]种植方式对华北平原典型农田土壤微形态特征的影响[J]. 孙增慧,韩霁昌,刘哲,吕贻忠. 农业机械学报. 2017(05)
[8]农田恢复措施对黑土母质发育的新成土壤团聚体微形态及孔隙结构的影响[J]. 孙经伟,尧水红,李娜,尤孟阳,韩晓增,张斌. 中国土壤与肥料. 2016(04)
[9]黑龙江省冻融侵蚀分布及其特征[J]. 景国臣,刘丙友,荣建东,孙雪文. 水土保持通报. 2016(04)
[10]应用Le Bissonnais法研究黄土丘陵区不同植被区及坡向对土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响[J]. 李娅芸,刘雷,安韶山,曾全超,李鑫. 自然资源学报. 2016(02)
博士论文
[1]冻融作用下黑方台黄土力学特性及微细观结构变化研究[D]. 钱程.中国地质大学(北京) 2018
[2]降雨条件下鄂南几个红壤团聚体破碎特征及坡面侵蚀响应研究[D]. 马仁明.华中农业大学 2015
[3]土壤可蚀性动态变化机制与土壤可蚀性估算模型[D]. 王彬.西北农林科技大学 2013
硕士论文
[1]冻融作用下黄土强度劣化的微观结构响应机理[D]. 赵鲁庆.西安科技大学 2018
本文编号：3522384
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