利用CT扫描分析冻融作用对表层黑土和棕壤结构的影响

发布时间：2017-12-21 09:15

  本文关键词：利用CT扫描分析冻融作用对表层黑土和棕壤结构的影响　出处：《沈阳农业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：黑土和棕壤作为东北地区主要的旱地耕作土壤,开展其受冻融侵蚀影响机理的研究有助于为土壤冻融侵蚀的预防、制定合理的水土保持措施起到关键性的作用。本文以黑土和棕壤为研究对象,采用室内模拟冻融循环与CT扫描技术相结合的方法,选取土壤初始含水率和冻融循环次数两个因素,通过对CT数值及大孔隙特征的量化分析,结合冻融作用对水稳性团聚体含量的影响来评价黑土和棕壤的可蚀性,得出以下结论:(1)在土壤断面CT数方面,初始含水率及初始含水率与冻融循环的交互作用对黑土和棕壤的断面CT数均有显著影响,冻融循环次数对黑土断面CT数的影响在0～5次显著,对棕壤的断面CT数的影响主要发生在5次冻融循环之后。当初始含水率接近凋萎系数时,土壤断面CT数未发生明显变化,冻融作用对土壤结构影响不显著;当土壤初始含水率逐渐增加至田间持水量时,土壤断面CT数显著减小,损伤变量为正值,冻融作用破坏土壤颗粒间的联结;当初始含水率持续增加至近饱和及过饱和时,损伤变量为负值,冻融作用加强土壤颗粒间的联结。黑土初始含水率为40%时,冻融循环作用对土壤内部5cm处的结构破坏作用最大,棕壤初始含水率为30%时,冻融循环作用对土壤内部6cm处的结构破坏作用最大。(2)在土壤大孔隙特征方面,黑土在0～5次冻融过程中的大孔隙变化较为剧烈,在5～10次则表现的较为平缓;棕壤大孔隙的变化一般在冻融过程的0～5次较为平缓,在5～10次较为剧烈。初始含水率接近凋萎系数时,大孔隙的数目和面积均未发生显著的变化,大孔隙度亦未发生明显变化;土壤初始含水率接近田间持水量时,大孔隙的数目和面积均呈显著增加的趋势,大孔隙度显著增加,对土壤的破坏加剧;当含水率近饱和或是过饱和时,断面大孔隙的数目和面积呈减少的趋势,大孔隙度减少,土粒之间的粘结力增加。土壤大孔隙的变化与土壤断面CT数反映的变化趋势一致。(3)在水稳性团聚体含量方面,冻融作用对黑土团聚体水稳性的影响在0～5次冻融循环时变化较为剧烈,在5～10次则表现的较为平缓;对于棕壤来说,则是在5次循环后才逐渐达到显著水平。不同初始含水率的黑土和棕壤各径级的团聚体水稳性含量不同,冻融作用会使大粒径组的水稳性团聚体破碎,使小粒径组的水稳性团聚体含量增加。初始含水率接近凋萎系数的土壤,冻融作用可以降低水稳性团聚体含量,但不能达到显著性差异;随着初始含水率的逐渐增加至接近田间持水量时,水稳性团聚体含量呈减少趋势,且含水率越高,对水稳性团聚体的破坏越强烈;当初始含水率超过田间持水量达到近饱和或过饱和时,团聚体总量呈增加的趋势,冻融作用促进团聚体的增加。(4)在团聚体、断面CT数和大孔隙三者关系方面,当团聚体含量变化较小时,难以影响断面CT数的变化,当团聚体的变化量增加到了一定程度,才会对断面CT数产生影响。断面CT数与大孔隙度呈负相关关系,且在含水率接近田间持水量及黑土 60%含水率时达到显著相关水平;当初始含水率小于田间持水量时,大孔隙度与粒径为5mm,5～2mm,2～1mm的水稳性团聚体含量呈负相关关系,初始含水率大于田间持水量时,大孔隙度与5mm和5～2mm的水稳性团聚体呈正相关关系,与2～1mm,1～0.5mm和0.5～0.25mm的水稳性团聚体呈负相关关系,推测近饱和和过饱和含水率时断面CT数的增加主要是由于大粒径团聚体破碎成小粒径团聚体的同时,小粒径团聚体在外界的压力及相互粘结的作用下形成稍大粒径的团聚体所致。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S157

【参考文献】

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本文编号：1315512