科研产出
广西地区甘蔗粉垄与旋耕耕作方式下土壤孔隙特征变化
《水土保持研究 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]分析广西地区甘蔗地不同耕作方式下土壤孔隙结构特征参数的变化规律，为粉垄技术的推广应用提供一定的理论依据。[方法]选取经过3年粉垄20 cm耕作(F20)和旋耕20 cm耕作(X20)处理的两种不同耕作方式下的甘蔗地土壤作为研究对象，同时利用X射线CT扫描技术并结合ImageJ等软件来获取土壤孔隙分布二维和三维特征的参数指标，并对土壤孔隙结构进行了三维重构可视化。[结果]两种耕作处理下均会对土壤二维和三维孔隙数量产生影响，呈现较小孔隙高于较大孔隙的情况。F20处理在二维及三维孔隙数量形成上要低于X20处理，但前者整体圆度均高于后者。F20处理整体上土壤孔隙面密度远低于X20处理，但相同土层深度下前者土壤孔隙复杂度要高于后者。F20处理的孔隙度和紧实度均值（2.08%,25.22）低于X20处理均值（4.71%,27.23）(p<0.05),但前者比表面积均值(2.62 mm-1)高于X20处理均值(2.50 mm-1)（p<0.05）。两种处理下连通度均值无明显差异，但F20处理的弯曲度均值1.42%与X20处理均值1.45%差异显著（p<0.05）。两种处理下分支长度密度差异较大，X20处理其均值（115.87 mm/cm3）高于F20处理均值（50.41 mm/cm3）(p<0.05)。同时两种处理的三维重构上F20处理孔隙分布较为均匀且甘蔗的主要生长区连通性孔隙分布要优于X20处理。[结论]相较传统旋耕而言，在广西地区进行甘蔗种植的过程中，粉垄耕作在土壤孔隙结构上更具优势性，更有利于促进甘蔗根系生长，提高甘蔗的产量。
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广西某露天矿区不同复垦模式下土壤的孔隙特征
《金属矿山 》 2024 北大核心
摘要：广西铝土矿区复垦土壤孔隙结构对土壤复垦质量有重要影响,但其微结构特征尚不明确。为探究当地复垦土壤孔隙结构特征,研究选取草地复垦模式(RG)和裸地复垦模式(RW),利用X射线CT扫描技术扫描40 cm的原状土柱,用Avizo2020渲染功能,结合Image J软件及其插件获得表征土壤孔隙二维分布和三维特征的参数,并对土壤孔隙结构进行三维重构和可视化分析。结果表明,RG处理模式土壤中二维小、中孔隙数量较RW处理模式有所减少,大孔隙数量较RW处理模式明显增多。在0～20 cm土层深度内,RG处理模式下的孔隙面密度相较于RW处理模式降低了近30%;在20～40 cm土层深度内,RG处理模式下的孔隙面密度和孔隙复杂度均大于RW处理模式。RG处理模式下的三维总孔隙数较RW处理模式明显降低,RG处理模式下的孔隙度(3.046%)高于RW处理模式(2.900%),说明RW处理模式的孔隙多但并不是大孔隙。RG处理模式的连通度(0.399)大于RW处理模式(0.273),弯曲度和比表面积(1.329,4.026 mm-1)小于RW处理模式(1.342,4.334 mm-1)。在三维结构中,因2个处理模式的复垦年限均为2 a,两者孔隙结构均以点状形式分布,同时呈现出倾斜层状结构。但相较于RW,RG处理模式下的孔隙多为大孔隙,存在清晰可见的长条状孔隙,这预示着RG处理模式下的土壤朝着更为稳定的结构发展。因此,在广西露天铝土矿区的土壤复垦过程中,草地复垦模式更能促进土壤结构和水肥运移通道的改善,有利于提高土壤质量。
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不同耕作方式对广西蔗田土壤生物性和非生物性孔隙结构的影响
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究传统旋耕与粉垄耕作方式对广西蔗田土壤生物性和非生物性孔隙结构的影响,以期为该地区甘蔗生产中合理选择耕作方式提供理论依据.[方法]以蔗田土壤为研究对象,设粉垄耕作20 cm(F20)和传统旋耕20 cm(X20)2种处理,于甘蔗伸长期采集土壤样品,测定0~40 cm深度土层的土壤颗粒分布、容重及有机质含量;利用X射线CT扫描技术并结合ImageJ 1.53c及MATLAB 2019a等软件分离获取土壤生物性和非生物性孔隙的二维和三维特征参数,并对2种处理下孔隙结构进行三维重构可视化.[结果]与X20处理相比,F20处理0~40 cm土层的黏粒含量平均值显著降低32.16%(P<0.05,下同),而粉粒含量平均值显著提高12.82%.F20处理0~10 mm孔径范围的二维生物性孔隙数量高于X20处理,二者非生物性二维孔隙数量差异不明显;F20处理的生物性孔隙圆度较X20处理显著提高10.58%.在孔隙三维参数中,F20处理的生物性孔隙连通度较X20处理显著提高67.55%,其余参数均小于X20处理;F20处理非生物性孔隙的孔隙度、弯曲度、连通度和比表面积均低于X20处理,但均无显著差异(P>0.05).在三维重构图中,X20处理生物性孔隙多分布在0~10 cm土壤表层区域,F20处理的生物性孔隙则在10~30 cm土层中形成了更多向下延伸的连续管状结构;X20处理的非生物性孔隙分布较疏松,F20处理的作物根系主要生长区周围存在较多非生物性孔隙.[结论]粉垄耕作形成的生物性孔隙结构优于传统旋耕,特别是在形成上下连通的生物性孔隙和更密集的非生物孔隙分布方面具有一定优势,可更好地促进水肥运移通道的形成.在广西甘蔗种植过程中,可采用粉垄耕作以有效改善土壤孔隙结构.
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不同粉垄深度对甘蔗地土壤孔隙结构的影响
《中国土壤与肥料 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为揭示不同粉垄深度对甘蔗地土壤孔隙结构的影响,基于广西甘蔗地不同粉垄深度耕作试验,利用CT扫描成像技术和Image J获取粉垄浅耕(F20,耕作深度 20 cm)与粉垄深耕(F40,耕作深度 40 cm)两个处理甘蔗土 0~40 cm土层土壤孔隙结构.结果表明:与F20 处理相比,F40 处理显著增加了土壤不同孔径级别的二维和三维孔隙数量.在甘蔗根系主要生长区的 0~20 cm土层内,F40 处理显著提高了土壤的孔隙面密度,并显著降低了土壤的孔隙复杂度.同时在 0~40 cm土层内F40 处理的土壤孔隙度、分支长度密度和连通性分别显著高于F20 处理 74.13%、151.39%和 51.21%.土壤孔隙三维空间分布显示,F40 处理的点状孔隙数量在 0~20 cm土层明显多于F20 处理,且孔隙分布更密集,这也反映出F40 处理的土壤具有更大的连通可能性.而在 20~40 cm土层,F40 处理的点状孔隙与长条形孔隙在数量上较F20 处理均无明显差异,但F40 处理的长条形孔隙向四周呈散射状分布,较F20 处理长条形孔隙竖直分布可能更有利于增强土壤储水能力及植物根系对养分的吸收.研究表明,粉垄深耕可有效增加广西甘蔗地的土壤不同孔径级别的孔隙数量,且使上层土壤孔隙排列紧密、孔隙边界的不规则性降低,同时提高土壤的孔隙度、孔隙分支长度密度,从而提高土壤的孔隙连通性,对土壤孔隙结构的改善有一定积极影响,为广西甘蔗实现土壤良性发展提供了理论依据和技术参考.
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秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤水分与结构变化的影响
《南方农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探讨秸秆覆盖对广西甘蔗地土壤孔隙结构、孔隙数量、连通性等性质的影响,分析土壤孔隙结构特点及水分运移通道特征,为广西地区甘蔗生产中的科学合理种植提供理论依据。【方法】设秸秆覆盖（SM）与无秸秆覆盖对照（CK）2种处理,利用CT扫描成像技术和ImageJ软件获取土壤孔隙结构数据并测定土壤有机质,结合原位监测获得的5、20、40 cm深度的土壤含水量数据,对比分析不同处理的孔隙结构特点及土壤水分运移通道特征。【结果】SM处理010 cm土层的有机质含量显著高于CK（P<0.05,下同）;相同深度下SM处理的土壤含水量均高于CK。040 cm土层中,SM处理的土壤孔隙面密度显著大于CK,而CK的土壤孔隙复杂度显著高于SM处理。SM处理的孔隙数量（19190个）、直径≥1 mm孔隙数量（952个）、孔隙度（0.07%）及比表面积（1.64 mm-1）均显著大于CK对应值（9415个,690个,0.06%,1.43 mm-1）。土壤孔隙三维结构显示,CK的总孔隙数量少且多分散在020 cm土层,空间分布呈明显的分层现象;而SM处理的总土壤孔隙数量多且均匀分布在整个空间,无明显孔隙分布分层现象,且其连通性孔隙发育较完善。【结论】秸秆覆盖处理可有效提高广西甘蔗地的土壤含水量,增加土壤孔隙数量,从而整体提高土壤孔隙连通性,对土壤孔隙结构改善有一定积极影响,有利于促进甘蔗根系的生长发育。
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