华北低丘山地不同土地利用方式下土壤团聚体及其有机碳分布特征

土地利用变化影响土壤团聚性及有机碳分布,进而改变土壤碳循环过程。对太行山南部50年刺槐人工林(R50)、17年刺槐人工林(R17)、自然恢复林(NR)和农田(CL)等不同土地利用方式下的表层土壤(0—20 cm)进行了系统研究,利用湿筛法对土壤团聚体进行分级,并计算土壤结构稳定性参数(平均重量直径MWD,团聚体比例AR)及不同粒径团聚体有机碳贡献率,进而分析弃耕后土壤团聚体分布及团聚体有机碳含量变化。结果表明,土地利用方式对土壤团聚体粒径分布及团聚体有机碳含量有显著影响,自然恢复林与刺槐林的大团聚体(>0.25 mm)含量都高于农田,且自然恢复林的大团聚体增加更显著。MWD的计算结果表明:自然恢复林>刺槐人工林>农田,说明该区域的自然恢复方式更容易促进大团聚体的形成,并显著改良土壤结构及增强土壤团聚体稳定性。弃耕后,不同土地利用方式0—10 cm土层各粒径团聚体有机碳含量均高于农田,且团聚体有机碳含量与团聚体稳定性呈正相关。这些结果说明,研究区域的自然植被恢复和人工造林都可以显著提高土壤的固碳能力,且储存的有机碳主要存于大团聚体中,而农田的有机碳大都存于粘粒+粉粒团聚体中。自然植被恢复和人工造林均提高了土壤结构稳定性,是改善团粒结构、提高土壤质量的有效方式。

基于气体分子动理论的土壤孔隙结构特征研究

通过测定两种土壤和一种玻璃珠的两相热导率随气压的变化,分析变压条件下气体分子碰撞平均自由程和多孔介质孔隙结构间的关系。研究计算了表征土壤平均孔隙结构的孔隙特征长度(d),同时依据静态几何学方法计算获取了颗粒平均间距(D)。结果表明,基于热传输方法获取的d值是从气体分子碰撞传热的动态观点获取的孔隙结构表征,标识着土壤颗粒间的热分离特征,是表征土壤孔隙结构的有效指标。由于土壤的d和D值相差3个数量级,但在玻璃珠上无量级差异,这说明d值可能只能表征土壤团聚体间的平均孔隙结构,不能反映团聚体内部及黏土颗粒内部的微细孔隙结构。