基于微CT技術(shù)研究長(zhǎng)期施肥下紅壤性水稻土大孔隙特征及其與水分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.pdf

1、大孔隙在土壤中普遍存在。大孔隙在土壤體積的比例較小，但是對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)過程影響深刻。本文以長(zhǎng)期施肥下（不施肥處理、單施化肥處理和有機(jī)無機(jī)配施處理）的水稻土耕層土壤為研究對(duì)象，基于微CT和圖像分析技術(shù)，定量化研究土壤大孔隙三維特征，并通過溴離子示蹤試驗(yàn)，揭示大孔隙對(duì)水分運(yùn)動(dòng)的影響。旨在構(gòu)建大孔隙特征與水分運(yùn)動(dòng)的耦合關(guān)系，為改良土壤結(jié)構(gòu)提供科學(xué)依據(jù)。本文的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)與CK處理相比，長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)肥配施(NPKOM)顯

2、著提高了土壤有機(jī)碳、和全氮含量，并有效地抑制了土壤酸化，顯著提高了陽離子交換量，且土壤容重最低，孔隙度最高，有效的促進(jìn)了團(tuán)聚體的形成與穩(wěn)定，從而改善了耕層土壤結(jié)構(gòu)。NPKOM處理的土壤飽和導(dǎo)水率和土壤有效含水量顯著高于其他兩個(gè)處理(p＜0.05)。根據(jù)水分特征曲線計(jì)算，三個(gè)施肥處理的微孔隙（＜0.2μm）的孔隙度均占到總孔隙度的50％以上，而NPKOM處理的大孔隙（＞120μm）占總孔隙的10％，比其它兩個(gè)處理高3倍左右。
　　(

3、2)應(yīng)用微CT掃描和圖像分析技術(shù)，分析團(tuán)聚體(3-5 mm)和原狀土柱（直徑10 cm，高12 cm）等兩種尺度的土壤微結(jié)構(gòu)特征。從二值圖像和三維孔隙結(jié)構(gòu)圖表明CK、NPK和NPKOM處理下團(tuán)聚體的大孔隙(＞120μm)分別為0.39％、0.10％和1.07％，而原狀土柱尺度的分別為7.39％、5.85％和7.71％。隨著尺度的增加，大孔隙體積也增加。從土壤孔隙結(jié)構(gòu)特征來看，NPKOM處理顯著增加土壤孔喉表面積和連接性，而單施化肥的孔隙

4、特征甚至低于不施肥處理(CK)。隨著有機(jī)碳含量的增加，孔隙的數(shù)量與比表面積顯著地增加。土壤的飽和導(dǎo)水率與孔隙比表面積、孔喉數(shù)量、孔隙數(shù)量及其路徑數(shù)量呈極顯著正相關(guān)(p＜0.01)。有效含水量與孔隙度、孔隙比表面積、孔喉數(shù)量、平均路徑長(zhǎng)度均呈顯著正相關(guān)（p＜0.05）。有機(jī)無機(jī)配施使土壤既有良好的通透功能，又能更好地保水保肥，提高土壤肥力質(zhì)量。
　　(3)通過原狀土柱溴離子穿透實(shí)驗(yàn)表明，不同施肥處理的Br-垂直運(yùn)移的參數(shù)無顯著差異，

5、但NPKOM處理的平均流速最快，完成示蹤的運(yùn)移總時(shí)間相對(duì)較短。采用兩區(qū)模型能夠較好地?cái)M合Br-穿透曲線，且NPKOM處理彌散度的值最大。所有土柱的穿透曲線穿透時(shí)間均很短，存在優(yōu)勢(shì)流現(xiàn)象。從穿透曲線參數(shù)與土壤水力學(xué)性質(zhì)參數(shù)相關(guān)性可得，土壤飽和導(dǎo)水率與流量呈極顯著正相關(guān)(r=0.901)，與曲線頂點(diǎn)時(shí)間呈顯著地負(fù)相關(guān)(r=-0.789)。凋萎含水量與穿透曲線參數(shù)（C/C0最高值、穿透結(jié)束時(shí)間和穿透總時(shí)間）呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與流量呈顯著負(fù)相關(guān)

6、(r=-0.700)。有效含水量與C/C0最高值、穿透結(jié)束時(shí)間、穿透總時(shí)間均呈顯著負(fù)相關(guān)。從穿透曲線參數(shù)與土壤孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的相關(guān)性可得，孔隙數(shù)量提高了流量，而平均路徑長(zhǎng)度降低了流量。較大的孔隙比表面積的土柱需要的更短的穿透結(jié)束時(shí)間和總時(shí)間?？紫稊?shù)量和孔喉數(shù)量降低了穿透時(shí)間。
　　總之，本論文發(fā)現(xiàn)有機(jī)無機(jī)肥配施能有效地改善土壤結(jié)構(gòu)，提高了總孔隙度和大孔隙及其孔隙比表面積和孔喉數(shù)量，使土壤既有良好的通透功能，又提高了土壤有效水庫容