【摘 要】
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自1999年我国实施退耕还林工程以来,黄土高原植被覆盖度显著增加,有效遏制了该区水土流失,土壤基本性质和土壤结构特征也得到显著改善。土壤结构是维持土壤功能的基础,对土壤水、气以及养分的运移和微生物活动均起到重要作用。本文以黄土高原南部塬区的陕西长武王东沟小流域为研究区域,以塬面荒草地（HD）、农田（NT）、苹果园（GY）和刺槐林（CH）四种植被覆盖下0-500 cm土层剖面土壤样品为研究对象,分析
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)
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自1999年我国实施退耕还林工程以来,黄土高原植被覆盖度显著增加,有效遏制了该区水土流失,土壤基本性质和土壤结构特征也得到显著改善。土壤结构是维持土壤功能的基础,对土壤水、气以及养分的运移和微生物活动均起到重要作用。本文以黄土高原南部塬区的陕西长武王东沟小流域为研究区域,以塬面荒草地（HD）、农田（NT）、苹果园（GY）和刺槐林（CH）四种植被覆盖下0-500 cm土层剖面土壤样品为研究对象,分析土壤理化性质对不同土地利用类型的响应,利用Image J软件对CT扫描图像进行处理,量化表征土壤孔隙结构的分布（孔隙度、孔隙和平均孔隙体积）和形态特征（成圆率、连通性和分形维数等）相关参数的变化规律,分析土壤理化性质与土壤孔隙结构间的相关关系,为流域植被建设的可持续发展提供理论依据和科学指导。主要的研究结果如下:（1）HD、NT、GY和CH四种土地利用类型下土壤理化性质差异显著（P<0.05）。研究区四类样地土壤颗粒组成均表现为粉粒（55%-60%）>粘粒（32%-36%）>砂粒（8%-9%）,说明研究区土壤为粉粘质壤土;0-500 cm剖面范围内,饱和导水率随土层深度增加呈降低趋势,表现为GY>CH>NT>HD;而土壤容重与饱和导水率的变化趋势相反,在剖面范围内整体表现为HD>NT>GY>CH;HD、NT和GY土壤含水量在剖面自上而下呈波动性变化且变化趋势明显,相邻土层间CH含水量差异较小且其平均含水量（9.5%）明显低于其他土地利用类型。（2）CT扫描目视分析结果与土壤孔隙结构特征参数量化分析结果具有一致性。在二维尺度下,HD、NT和GY土壤孔隙数和孔隙度随土层深度增加呈显著降低趋势,CH孔隙数增加而孔隙度降低,其中NT孔隙数最高但孔隙度显著低于HD、GY和CH;在垂直方向上,土壤孔隙形态特征如成圆率和孔隙当量直径均呈波动型变化趋势,孔隙平均成圆率均约为0.64,土壤孔隙形态规则且较接近于圆形;当量孔径与土壤孔隙度变化趋势相同,植被根系在土壤穿插增加了土壤孔隙的同时提升了孔隙的当量直径,且100～500μm的大孔隙占所有孔隙的40%-60%,0～30μm的微孔隙最少。与二维尺度结果相似,随着土层深度增加,三维尺度下土壤孔隙数呈现先增加后减小的降低趋势,GY和CH土壤平均孔隙度均高于HD和NT,孔隙分形维数处于较高水平（2.80-2.96）而孔隙各向异性均较低（0.05-0.3）,土壤孔隙网络复杂但孔隙形状规则。（3）相关性分析表明,不同土地利用类型下土壤分形维数与土壤全氮含量呈显著正相关（P<0.05）,土壤孔隙各向异性与有机质含量呈极显著正相关（P<0.01）,且土壤孔隙连通性与孔隙度间也存在较强的相关性,研究认为土壤孔隙连通性、孔隙各向异性和分形维数对其他土壤结构参数均产生重要影响,且对土壤理化性质影响显著,都为能够综合反映土壤结构状况的重要结构参数。
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