凍融循環(huán)作用是東北黑土區(qū)土壤侵蝕、水土流失的主要驅(qū)動(dòng)因子之一,研究凍融循環(huán)作用對黑土水穩(wěn)性團(tuán)聚體特征的影響可以為水土流失防治提供科學(xué)參考。以東北典型黑土區(qū)耕作層土壤為研究對象,采用室內(nèi)模擬凍融試驗(yàn)方法,研究初始含水量和凍融循環(huán)次數(shù)對土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級組成、> 0.25 mm粒級團(tuán)聚體破壞率(PAD_0.25)、>1 mm粒級團(tuán)聚體破壞率(PAD_1.0)、平均質(zhì)量直徑和分形維數(shù)等團(tuán)聚體特征指標(biāo)的影響。結(jié)果表明:無水凍融循環(huán)顯著降低>5 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量,水穩(wěn)性團(tuán)聚體的PAD_0.25和PAD_1.0分別較凍融前增加12.25%和5.52%,平均質(zhì)量直徑與分形維數(shù)的變化表現(xiàn)為促進(jìn)大團(tuán)聚體的破碎作用。有水凍融循環(huán)則顯著增加<0.5 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量,PAD_0.25和PAD_1.0分別較凍融前增加了78.72%～132.31%和81.44%～184.94%,平均質(zhì)量直徑與分形維數(shù)均表現(xiàn)出加劇水穩(wěn)性團(tuán)聚體拆分的作用,水穩(wěn)性團(tuán)聚體的破碎效... 

【文章來源】：中國水土保持科學(xué). 2020,18(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同處理團(tuán)聚體破壞率

田間持水量70%時(shí)，PAD1.0在前15次凍融間均發(fā)生顯著變化，15～30次凍融間變化不顯著;PAD0.25在0～10次凍融間均發(fā)生顯著變化，10～20次凍融間變化不顯著，20～30次凍融后較之前發(fā)生了顯著變化。3.2土壤團(tuán)聚體分布與分形特征的差異以往研究中常將平均質(zhì)量直徑作為土壤團(tuán)聚體狀況的整體指標(biāo)之一，其值越大表示土壤的團(tuán)聚度越高，團(tuán)聚體越穩(wěn)定，抵抗侵蝕的能力就越強(qiáng)［24］。本研究分析室內(nèi)模擬凍融實(shí)驗(yàn)中平均質(zhì)量直徑的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果表明凍融次數(shù)以及初始含水量對土壤團(tuán)聚體的平均質(zhì)量直徑均有顯著影響(圖2)。圖2不同處理團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑Fig．2Meanweightdiameterofsoilaggregateunderdifferenttreatments由圖2可知，經(jīng)過室內(nèi)模擬凍融實(shí)驗(yàn)后，水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均質(zhì)量直徑都較凍融前均有所降低。當(dāng)初始含水量為風(fēng)干土含水量時(shí)，30次凍融循環(huán)次數(shù)后，土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑與初始狀態(tài)相比降低了6.01%，變化幅度相對較校隨著初始含水量的增加，其他不同初始含水量處理下，經(jīng)過30次凍融循環(huán)后土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑與初始狀態(tài)相比均出現(xiàn)了顯著下降(P＜0.05)，平均質(zhì)量直徑分別從1.708、1.468和1.316mm下降到0.525、0.367和0.364mm，降幅均＞60%。94

中國水土保持科學(xué)2020年土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)［25］是評價(jià)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)越小，土壤的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性越好，抗蝕能力越強(qiáng)。因此，本研究比較不同處理?xiàng)l件下土壤團(tuán)聚體的分形維數(shù)動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)分形維數(shù)的值介于2.45～2.84之間，凍融次數(shù)以及初始含水率對土壤團(tuán)聚體的平均質(zhì)量直徑均有顯著影響(圖3)。室內(nèi)模擬凍融實(shí)驗(yàn)前，土壤分形維數(shù)隨著初始含水量的增加而增加。經(jīng)過室內(nèi)模擬凍融實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)在風(fēng)干土含水量條件下，經(jīng)過30次凍融后增加1.61%，未出現(xiàn)顯著變化。其他3種初始含水量處理?xiàng)l件下的分形維數(shù)較凍融前變化了6.03%～8.83%(P＜0.05)，表現(xiàn)出促進(jìn)水穩(wěn)性團(tuán)聚體拆分的作用，加劇了水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的分散。圖3不同處理團(tuán)聚體分形維數(shù)Fig．3Fractaldimensionofsoilaggregateunderdifferenttreatments4討論從室內(nèi)模擬凍融實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，黑土團(tuán)聚體粒級受凍融循環(huán)作用的影響，穩(wěn)定性發(fā)生顯著降低(圖2和圖3)。與BullockMS等［26］的結(jié)論相似，筆者認(rèn)為凍融循環(huán)的本質(zhì)是由于土壤水分受到溫度變化的影響導(dǎo)致體積發(fā)生變化的過程，當(dāng)溫度降低時(shí)，土壤中的水分凝結(jié)，由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，體積膨脹，隨著溫度的升高冰融化成水，體積變小，土壤水分發(fā)生反復(fù)的膨脹與收縮［13］，破環(huán)土顆粒之間原始固有膠結(jié)，導(dǎo)致大顆粒團(tuán)聚體崩解破碎成小顆粒團(tuán)聚體，＜1mm粒徑級團(tuán)聚體都顯著增加［18］，團(tuán)聚體水穩(wěn)性降低［27］。由圖2和圖3可見，經(jīng)過30次凍融循環(huán)后，平均質(zhì)量直徑和分形維數(shù)均存在飽和含水量≈田間持水量＞田間持水量的70%＞風(fēng)干土含水量的關(guān)系。顯示初始含水量與凍融循環(huán)對團(tuán)聚體的影響密切相關(guān)［19］。劉佳等［2］學(xué)者認(rèn)為在不考慮其他因素情況下，隨?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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