土壤作为一种多孔的混合介质,其孔隙结构深刻地影响和决定着土壤的基本性质与功能,而土壤孔隙结构作为一种地质过程产物,在空间分布上既有随机性、复杂性,又有一定的自相关性。此外,现实土壤结构易受外部环境条件变化（尤其是高强度农业生产）的影响,因此,不同农田利用模式背景下土壤孔隙结构变异的相关研究一直是土壤物理学研究的重点和热点。然而,受限于技术发展,传统方法普遍基于“黑箱原理”即借助土壤孔隙度、孔径分布、导管水率等的图像性质参数构建等效结构体系开展研究。近年来,CT（Computed Tomography）作为一种非破坏性的多孔介质研究技术,已逐渐被用于土壤结构相关研究。相较于传统的土壤结构研究方法,CT技术的主要优势在于可以无损地获取土壤孔隙结构参数,并在此基础上运用数字图像技术进行三维重建,据此建立的土壤孔隙结构不仅可以直观和准确地描述土壤孔隙结构在空间分布上的几何和拓扑特征,也有助于直观阐释和定量描述不同土地利用模式下土壤孔隙结构具体变化过程。因此,本文以晋南区域普遍分布的潮土为研究对象,在进行长期的不同施肥处理（不施肥:CK、氮磷钾化肥:NPK和有机肥:OF）后,通过CT扫描获得土壤样品（土柱尺度）的孔隙结构参数,然后利用数字化图像处理技术和模拟退火优化理论对土壤孔隙结构进行三维重构,旨在构建高分辨率潮土三维孔隙结构并定量阐述长期不同施肥模式下潮土孔隙结构的演变过程及主要特征。本研究主要结论如下:（1）本文构建了三种不同处理的潮土土柱级别的三维孔隙空间结构,并获取了各级土壤孔隙的几何和拓扑特征结构参数。（2）潮土基本理化性质及孔隙结构参数变化:（i）经过22年施肥试验,OF及NPK处理的土壤理化性质、有机碳含量和团聚体稳定性都得到不同程度的改善,其中OF处理变化最明显,从粘粒、粉粒和砂粒的含量变化来看,研究期内施肥对土壤质地无显著影响;（ii）与CK和NPK处理相比,OF处理后潮土大孔隙数量（＞500μm）增加,中小孔隙（≤500μm）数量降低,孔隙连通性（孔喉量下降,平均孔喉表面积增加）及连续性（狭长孔隙比例上升、平均孔隙路径长度增加）显著提升。（3）潮土孔隙结构变化的主要特征:CK处理在5-10年间孔隙度无显著变化,10-22年大孔隙度逐渐减小,中小孔隙度逐渐增加,路径长度主要分布在8-120μm范围内,并且孔隙路径长度、孔喉数量、孔喉表面积和弯曲度在整个时间段内没有表现出显著的演变差异;与CK相比,NPK处理有利于500-1100μm的次级大孔隙的形成,对＞1100μm的大孔隙和＜500μm的中小孔隙影响不明显,路径长度、孔喉数和弯曲度在5-22年间缓慢变化;OF处理能明显促进＞1100μm的大孔隙的形成,同时减少中小孔隙和孔喉数,增加最大弯曲度和路径长度,此过程主要发生在施肥10-15年间。