[發明專利]一種研究凍融條件下土壤團聚體孔隙結構特征的方法

在審

• 申請號: 202110069442.1
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112858135A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 馬任明;姜宇;劉博;范昊明
• 申請（專利權）人: 沈陽農業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N23/046;G01N25/00;G01N33/24;G01N1/08
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 陳慕;朱守鑫

本發明公開了土壤結構探究技術領域的一種研究凍融條件下土壤團聚體孔隙結構特征的方法，包括以下步驟：選取取樣地點；供試土樣采集；測定基本指標；凍融循環試驗；供試團聚體收集；CT掃描；圖像處理；驗證方案效果；土壤團聚體結構可視化；土壤團聚體結構特征定量分析；本發明利用了同步輻射顯微CT技術從微觀尺度對凍融條件下的土體及團聚體內部結構進行原位、無損的分析。結合圖像處理技術實現凍融條件下土體內部結構的三維可視化，使得土壤孔隙結構的研究更加直接和定量化，利用該技術對凍融作用與土壤結構進行研究。孔隙特征是描述土壤結構的重要因子，對凍融條件下土壤及團聚體孔隙特征的系統性研究是創新點。

技術領域

本發明涉及土壤結構探究技術領域，具體涉及一種研究凍融條件下土壤團聚體孔隙結構特征的方法。

背景技術

凍融作用作為一種自然現象普遍存在于中、高緯度及高海拔地區。東北黑土區位于中緯度地帶，是我國重要的商品糧生產基地之一，在秋末和春初時期易形成土壤季節性融化層與凍土層的周期性變化，該周期性變化對土壤結構產生強烈的影響。土壤結構是一個空間組織系統，由土壤顆粒和團聚體的固相和具有不同大小、形狀、特征和空間排列的孔隙空間兩部分組成，是維持土壤功能的基礎，也是影響侵蝕過程的重要因素。作為土壤結構的重要組成單元——團聚體，其孔隙結構特征影響著其穩定性、持水性和抗蝕性。因此，探究連續凍融循環條件下黑土區團聚體孔隙結構變化特征，有助于加深土壤侵蝕機制的理解，保護寶貴的黑土資源。

現有對凍融條件下土壤結構的研究已經做了大量工作，對團聚體結構的研究多是研究凍融作用對穩定性的影響，對團聚體的形成、破碎機制及穩定性變化做了大量研究，以揭示黑土團聚體變化特征。但是現有技術研究仍存在不足之處：

1.現有技術對于凍融作用下團聚體的形成、破碎機制及穩定性變化做了一定工作，但缺乏對團聚體內部結構特征的研究。

2.由于CT掃描獲取的圖像分辨率的限制，現有技術多用于土壤大孔隙的研究。近年來，高精度同步輻射顯微CT技術對土壤孔隙結構的量化研究已達到微團聚體尺度，使得土壤結構的研究延伸到團聚體微結構。

3.現有技術對凍融作用下孔隙特征的研究局限于孔隙率與孔徑進行研究，尚未結合孔隙數量、大小、形狀、連接等孔隙特征展開研究。

因此，亟需設計一種研究凍融條件下土壤團聚體孔隙結構特征的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種研究凍融條件下土壤團聚體孔隙結構特征的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種研究凍融條件下土壤團聚體孔隙結構特征的方法，包括以下步驟：

S1：選取取樣地點；根據研究需要，選擇具有代表性的坡耕地；

S2：供試土樣采集；采用原位靜壓法，用內徑為4.8cm，高為5cm的PVC管采集0～15cm土層范圍的原狀土體，將土柱用保鮮膜封閉，凍融試驗前，將原狀土柱置于4℃下恒溫保存；

S3：測定基本指標；土壤理化性質采用常規方法測定，土壤機械組成采用吸管法測定，土壤質地劃分根據美國制劃分標準，土壤容重、飽和持水量、田間持水量和總孔隙度采用環刀法測定，土壤有機質的測定采用重鉻酸鉀外加熱法；

S4：凍融循環試驗；將裝有原狀土的PVC管置于溫度可調控的凍融機中，進行不同凍融循環周期的試驗，采取12h凍結，12h融化的緩慢凍融過程；

S5：供試團聚體收集；將進行凍融處理的土柱剖開，去除被非試驗因素擾動的土壤，置于通風的陰涼干燥處，待散失適宜水分后，掰成土塊，陰干后過篩，獲取不同粒徑的團聚體；

S6：CT掃描；利用上海光源X射線成像及生物醫學應用光束線站的同步輻射顯微CT完成本試驗5～7mm粒徑的團聚體樣品圖像的獲取；