基于低场核磁技术研究土壤持水性能与孔隙特征-土壤学报-南京土壤.PDF

Vol. 53 No. 5 第 53 卷 第 5 期 土 壤 学 报 ， 2016 年 9 月 ACTA PEDOLOGICA SINICA Sep. ，2016 DOI：10.11766/trxb201602220585 基于低场核磁技术研究土壤持水性能与孔隙特征* 1 ，2 1† 1 1 1 ，2 3 孔　超 　王美艳 　史学正　徐胜祥　郭乃嘉 　杨培强 （1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京　210008） （2 中国科学院大学，北京　100049） （3 上海纽迈电子科技有限公司，上海　200333） 摘　要　　为研究常规水稻土和设施蔬菜地土壤持水性能与孔隙分布特征，利用低场核磁共振技 术，获取田间持水量状态的土壤T2谱线特征，在此基础上分析了土壤失水时信号幅值、弛豫时间与土 壤含水量和孔隙大小分布的关系。结果表明：水稻土和设施蔬菜地土壤中孔隙分布均比较分散，小孔 隙居多，大孔隙较少，水稻田转化为设施蔬菜地后，土壤孔隙半径整体变小，土壤结构恶化。在土壤 失水过程中，波峰消减与谱线偏移同时发生，小峰优先消失且消减速率大于主峰，表明该过程中孔隙 收缩与水分散失同时发生，土壤孔隙由大到小依次不断排水。低场核磁共振作为一种快速、无损的测 量工具，能够更直接、更准确地反映出土壤水分迁移过程和孔隙分布规律，从而为设施栽培土壤退化 机理和土壤改良提供新的理论和技术支撑。 关键词　　低场核磁共振；水稻土；设施蔬菜地土壤；T2谱；土壤持水性能；孔隙分布 中图分类号　　S152　　　 文献标识码　　A 获取与处理技术，如：Moreau等 ［4］ 土壤是位于地球陆地表面和浅水域底部的具有 通过染色结合 生命力和生产力的积聚层，是地球系统的重要组成 切片法和数字图像处理方法研究土壤孔隙的空间分 ［1］ 布状况，获得土壤大孔隙的周长、面积和数量等指 部分和调控环境质量的中心要素 。土壤水作为 - 土壤资源的重要组成部分，是一切陆生资源赖以生 标。利用X射线CT（X ray computed tomography） 存的基础。土壤孔隙结构是土壤的基本属性，土壤 扫描和图像处理技术使得土壤孔隙结构的三维空间 - 孔隙的数量、大小分布、形状和三维空间构型决定 可视化能够实现 ［58］ 。近年来，核磁共振技术飞速 了土壤通气供水的能力，土壤孔隙也是土壤生物运 发展，按照场强大小可分为低场、中场和高场。