冻融期黄土表层土壤理化性质分析

摘要

冻融是由于日、年以及多年气候变化引起的一定范围内土壤或岩层的冻结和融化的过程。冻融在全球陆地表面广泛分布，也是中、高纬度地区以及山地地区广泛存在的自然现象。现今全球气候变化问题是人类面临最为严峻的挑战之一，气候的变化直接影响冻融特征，从而引起颗粒粒级的变化，进而对土壤性质产生影响。冻融土壤中产生的其他相变和耦合效应也导致土壤理化性质的响应变化，从而影响土壤中营养成分的化学反应和土壤的环境改变。然而，黄土丘陵沟壑区这种季节冻结区冻融期土壤理化性质的分析研究稍显滞后。鉴于此，本文选择黄土丘陵沟壑区第五副区的小麦地、草地和裸地三种黄土表层土壤为研究对象，采用野外采样和室内实验相结合的研究方法，研究冻融期三种土地利用类型土壤理化性质及其差异，并对冻融期土壤理化性质的相关关系和变化特性进行分析。研究的主要结论如下： 1）多个土壤理化性质指标间具有不同程度的显著相关性。＞0.25mm的WSA （水稳性团聚体）、WSA总质量与有机质之间呈极显著正相关（P＜0.01）；三种土地利用类型土壤的孔隙度、容重均与田间持水量呈线性相关（P＜0.05），且容重对田间持水量影响更大；土壤饱和导水率与容重、孔隙度、田间持水量和有机质显著相关（P＜0.05）。 2）冻融期土壤理化性质变化的特性通过聚类分析被分为三类，粘粒、MWD （平均质量直径）、GMD（几何平均直径）、分形维数、容重、饱和导水率和有机质聚为一类，＞0.25mm的WSA、WSA总质量、砂粒、田间持水量聚为一类，粉粒和孔隙度聚成一类；主成分分析法中水分物理因素、土壤水稳性因素、土壤团粒因素和土壤颗粒因素的贡献率分别为：23.000%、22.866%、21.034%、19.352%，体现了冻融期土壤环境改变的四个主要因素。 3）综合相关性分析、聚类分析和主成分分析的结果，可以将13种土壤理化性质的变化特性分为3类。容重、孔隙度、田间持水量和饱和导水率分为一类；＞0.25mm的WSA、WSA总质量、MWD、GMD、分形维数和有机质归为第二类；砂粒、粉粒、粘粒为第三类。

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