冻融循环作用对黑土水稳性团聚体特征的影响
发布时间：2022-01-27 08:29
冻融循环作用是东北黑土区土壤侵蚀、水土流失的主要驱动因子之一,研究冻融循环作用对黑土水稳性团聚体特征的影响可以为水土流失防治提供科学参考。以东北典型黑土区耕作层土壤为研究对象,采用室内模拟冻融试验方法,研究初始含水量和冻融循环次数对土壤水稳性团聚体粒级组成、> 0.25 mm粒级团聚体破坏率(PAD0.25)、>1 mm粒级团聚体破坏率(PAD1.0)、平均质量直径和分形维数等团聚体特征指标的影响。结果表明:无水冻融循环显著降低>5 mm水稳性团聚体的含量,水稳性团聚体的PAD0.25和PAD1.0分别较冻融前增加12.25%和5.52%,平均质量直径与分形维数的变化表现为促进大团聚体的破碎作用。有水冻融循环则显著增加<0.5 mm水稳性团聚体的含量,PAD0.25和PAD1.0分别较冻融前增加了78.72%～132.31%和81.44%～184.94%,平均质量直径与分形维数均表现出加剧水稳性团聚体拆分的作用,水稳性团聚体的破碎效...
【文章来源】：中国水土保持科学. 2020,18(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同处理团聚体破坏率
田间持水量70%时，PAD1.0在前15次冻融间均发生显著变化，15～30次冻融间变化不显著;PAD0.25在0～10次冻融间均发生显著变化，10～20次冻融间变化不显著，20～30次冻融后较之前发生了显著变化。3.2土壤团聚体分布与分形特征的差异以往研究中常将平均质量直径作为土壤团聚体状况的整体指标之一，其值越大表示土壤的团聚度越高，团聚体越稳定，抵抗侵蚀的能力就越强［24］。本研究分析室内模拟冻融实验中平均质量直径的动态变化，结果表明冻融次数以及初始含水量对土壤团聚体的平均质量直径均有显著影响(图2)。图2不同处理团聚体平均质量直径Fig．2Meanweightdiameterofsoilaggregateunderdifferenttreatments由图2可知，经过室内模拟冻融实验后，水稳性团聚体的平均质量直径都较冻融前均有所降低。当初始含水量为风干土含水量时，30次冻融循环次数后，土壤团聚体平均质量直径与初始状态相比降低了6.01%，变化幅度相对较校随着初始含水量的增加，其他不同初始含水量处理下，经过30次冻融循环后土壤团聚体平均质量直径与初始状态相比均出现了显著下降(P＜0.05)，平均质量直径分别从1.708、1.468和1.316mm下降到0.525、0.367和0.364mm，降幅均＞60%。94
中国水土保持科学2020年土壤团粒结构的分形维数［25］是评价土壤团聚体稳定性的一项重要指标，团粒结构分形维数越小，土壤的结构和稳定性越好，抗蚀能力越强。因此，本研究比较不同处理条件下土壤团聚体的分形维数动态变化，结果发现分形维数的值介于2.45～2.84之间，冻融次数以及初始含水率对土壤团聚体的平均质量直径均有显著影响(图3)。室内模拟冻融实验前，土壤分形维数随着初始含水量的增加而增加。经过室内模拟冻融实验后，发现在风干土含水量条件下，经过30次冻融后增加1.61%，未出现显著变化。其他3种初始含水量处理条件下的分形维数较冻融前变化了6.03%～8.83%(P＜0.05)，表现出促进水稳性团聚体拆分的作用，加剧了水稳性大团聚体的分散。图3不同处理团聚体分形维数Fig．3Fractaldimensionofsoilaggregateunderdifferenttreatments4讨论从室内模拟冻融实验结果可以看出，黑土团聚体粒级受冻融循环作用的影响，稳定性发生显著降低(图2和图3)。与BullockMS等［26］的结论相似，笔者认为冻融循环的本质是由于土壤水分受到温度变化的影响导致体积发生变化的过程，当温度降低时，土壤中的水分凝结，由液态变为固态，体积膨胀，随着温度的升高冰融化成水，体积变小，土壤水分发生反复的膨胀与收缩［13］，破环土颗粒之间原始固有胶结，导致大颗粒团聚体崩解破碎成小颗粒团聚体，＜1mm粒径级团聚体都显著增加［18］，团聚体水稳性降低［27］。由图2和图3可见，经过30次冻融循环后，平均质量直径和分形维数均存在饱和含水量≈田间持水量＞田间持水量的70%＞风干土含水量的关系。显示初始含水量与冻融循环对团聚体的影响密切相关［19］。刘佳等［2］学者认为在不考虑其他因素情况下，随?
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融对伊犁草地土壤水稳性大团聚体的影响[J]. 徐俏,崔东,王兴磊,朱振华. 干旱地区农业研究. 2017(06)
[2]季节性冻融对机械压实黑土微团聚体特征的影响[J]. 卢倩倩,王恩姮,陈祥伟. 北京林业大学学报. 2017(03)
[3]冬季积雪与冻融对土壤团聚体稳定性的影响[J]. 娄鑫,谷岩,张军辉,韩士杰. 北京林业大学学报. 2016(04)
[4]冻融交替作用对表层黑土结构的影响[J]. 刘绪军,景国臣,杨亚娟,王亚娟,任宪平. 中国水土保持科学. 2015(01)
[5]冻融作用对土壤微团聚体特征及分形维数的影响[J]. 王展,张玉龙,虞娜,邹洪涛. 土壤学报. 2013(01)
[6]典型黑土耕作区土壤结构对季节性冻融的响应[J]. 王恩姮,赵雨森,陈祥伟. 应用生态学报. 2010(07)
[7]季节性冻融对典型黑土区土壤团聚体特征的影响[J]. 王恩姮,赵雨森,陈祥伟. 应用生态学报. 2010(04)
[8]冻融循环对黑土容重和孔隙度影响的试验研究[J]. 刘佳,范昊明,周丽丽,武敏,柴宇,刘艳华. 水土保持学报. 2009(06)
[9]冻融过程对黑土水稳性团聚体含量影响[J]. 王风,韩晓增,李良皓,张克强. 冰川冻土. 2009(05)
[10]气候变化对东北黑土冻融作用与冻融侵蚀发生的影响分析[J]. 范昊明,张瑞芳,周丽丽,武敏,刘艳华. 干旱区资源与环境. 2009(06)
本文编号：3612132
【文章来源】：中国水土保持科学. 2020,18(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同处理团聚体破坏率
田间持水量70%时，PAD1.0在前15次冻融间均发生显著变化，15～30次冻融间变化不显著;PAD0.25在0～10次冻融间均发生显著变化，10～20次冻融间变化不显著，20～30次冻融后较之前发生了显著变化。3.2土壤团聚体分布与分形特征的差异以往研究中常将平均质量直径作为土壤团聚体状况的整体指标之一，其值越大表示土壤的团聚度越高，团聚体越稳定，抵抗侵蚀的能力就越强［24］。本研究分析室内模拟冻融实验中平均质量直径的动态变化，结果表明冻融次数以及初始含水量对土壤团聚体的平均质量直径均有显著影响(图2)。图2不同处理团聚体平均质量直径Fig．2Meanweightdiameterofsoilaggregateunderdifferenttreatments由图2可知，经过室内模拟冻融实验后，水稳性团聚体的平均质量直径都较冻融前均有所降低。当初始含水量为风干土含水量时，30次冻融循环次数后，土壤团聚体平均质量直径与初始状态相比降低了6.01%，变化幅度相对较校随着初始含水量的增加，其他不同初始含水量处理下，经过30次冻融循环后土壤团聚体平均质量直径与初始状态相比均出现了显著下降(P＜0.05)，平均质量直径分别从1.708、1.468和1.316mm下降到0.525、0.367和0.364mm，降幅均＞60%。94
中国水土保持科学2020年土壤团粒结构的分形维数［25］是评价土壤团聚体稳定性的一项重要指标，团粒结构分形维数越小，土壤的结构和稳定性越好，抗蚀能力越强。因此，本研究比较不同处理条件下土壤团聚体的分形维数动态变化，结果发现分形维数的值介于2.45～2.84之间，冻融次数以及初始含水率对土壤团聚体的平均质量直径均有显著影响(图3)。室内模拟冻融实验前，土壤分形维数随着初始含水量的增加而增加。经过室内模拟冻融实验后，发现在风干土含水量条件下，经过30次冻融后增加1.61%，未出现显著变化。其他3种初始含水量处理条件下的分形维数较冻融前变化了6.03%～8.83%(P＜0.05)，表现出促进水稳性团聚体拆分的作用，加剧了水稳性大团聚体的分散。图3不同处理团聚体分形维数Fig．3Fractaldimensionofsoilaggregateunderdifferenttreatments4讨论从室内模拟冻融实验结果可以看出，黑土团聚体粒级受冻融循环作用的影响，稳定性发生显著降低(图2和图3)。与BullockMS等［26］的结论相似，笔者认为冻融循环的本质是由于土壤水分受到温度变化的影响导致体积发生变化的过程，当温度降低时，土壤中的水分凝结，由液态变为固态，体积膨胀，随着温度的升高冰融化成水，体积变小，土壤水分发生反复的膨胀与收缩［13］，破环土颗粒之间原始固有胶结，导致大颗粒团聚体崩解破碎成小颗粒团聚体，＜1mm粒径级团聚体都显著增加［18］，团聚体水稳性降低［27］。由图2和图3可见，经过30次冻融循环后，平均质量直径和分形维数均存在饱和含水量≈田间持水量＞田间持水量的70%＞风干土含水量的关系。显示初始含水量与冻融循环对团聚体的影响密切相关［19］。刘佳等［2］学者认为在不考虑其他因素情况下，随?
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融对伊犁草地土壤水稳性大团聚体的影响[J]. 徐俏,崔东,王兴磊,朱振华. 干旱地区农业研究. 2017(06)
[2]季节性冻融对机械压实黑土微团聚体特征的影响[J]. 卢倩倩,王恩姮,陈祥伟. 北京林业大学学报. 2017(03)
[3]冬季积雪与冻融对土壤团聚体稳定性的影响[J]. 娄鑫,谷岩,张军辉,韩士杰. 北京林业大学学报. 2016(04)
[4]冻融交替作用对表层黑土结构的影响[J]. 刘绪军,景国臣,杨亚娟,王亚娟,任宪平. 中国水土保持科学. 2015(01)
[5]冻融作用对土壤微团聚体特征及分形维数的影响[J]. 王展,张玉龙,虞娜,邹洪涛. 土壤学报. 2013(01)
[6]典型黑土耕作区土壤结构对季节性冻融的响应[J]. 王恩姮,赵雨森,陈祥伟. 应用生态学报. 2010(07)
[7]季节性冻融对典型黑土区土壤团聚体特征的影响[J]. 王恩姮,赵雨森,陈祥伟. 应用生态学报. 2010(04)
[8]冻融循环对黑土容重和孔隙度影响的试验研究[J]. 刘佳,范昊明,周丽丽,武敏,柴宇,刘艳华. 水土保持学报. 2009(06)
[9]冻融过程对黑土水稳性团聚体含量影响[J]. 王风,韩晓增,李良皓,张克强. 冰川冻土. 2009(05)
[10]气候变化对东北黑土冻融作用与冻融侵蚀发生的影响分析[J]. 范昊明,张瑞芳,周丽丽,武敏,刘艳华. 干旱区资源与环境. 2009(06)
本文编号：3612132
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3612132.html
