【摘 要】
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穿透阻力是重要的土壤物理属性,过高会导致紧实胁迫,不利于作物发育,过低则会导致水土流失。当前国内外研究集中于复垦土壤或试验大田,未体现地域与土类差异,而研究我国主要粮产区穿透阻力特征,揭示土壤特性与穿透阻力相互关系,对有针对性的指导肥沃耕层构建具有重要意义。本研究以我国东北及黄淮海旱作农业区的典型土类为研究对象,针对我国旱作农业区的典型土类穿透阻力空间特征及影响因素不清,以及结构性肥沃特征不明朗等
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穿透阻力是重要的土壤物理属性,过高会导致紧实胁迫,不利于作物发育,过低则会导致水土流失。当前国内外研究集中于复垦土壤或试验大田,未体现地域与土类差异,而研究我国主要粮产区穿透阻力特征,揭示土壤特性与穿透阻力相互关系,对有针对性的指导肥沃耕层构建具有重要意义。本研究以我国东北及黄淮海旱作农业区的典型土类为研究对象,针对我国旱作农业区的典型土类穿透阻力空间特征及影响因素不清,以及结构性肥沃特征不明朗等科学与实践问题,采用经典统计学与地统计学探究土壤穿透阻力空间分布特征,基于典型土类穿透阻力影响因素分析,建立穿透阻力的预测模型,通过突变点检测定量化估算耕层厚度,系统分析土壤结构,明确旱作区耕层结构性肥沃特征。获得主要研究结论如下:（1）从垂直剖面看,所有土类均遵循在0—40 cm 土层内遵循着随土层深度的增加先递增后稳定的变化规律,总体均值为1.402 MPa,均值最小为黑钙土 1.188 MPa,最大为褐土 1.706 MPa。从水平剖面看,总体穿透阻力在所有土层均是西南为高值区,东部为低值区,各典型土类则在不同土层内分布各异。潮土、褐土、黑钙土随机变异随土层深度减小,其余土类在各土层的空间变异规律不明显。（2）土壤质量含水量、容重、粉粒含量与黏粒含量随土壤深度递增;有机质含量、砂粒含量随深度递减。在相同含水量下黑土水吸力最强,褐土最弱。穿透阻力影响因子复杂多样,其中含水量与容重对其影响最为显著,穿透阻力随含水量降低,随容重上升。各预测模型中极限学习机模型对总体土壤的适用性最高;对于潮土和黑钙土,人工神经网络模型建模效果最好;转换函数（SPR=a*θgb*BDc,SPR土壤穿透阻力,θg质量含水量,BD容重）对于黑土和砂姜黑土适用性最高;对褐土随机森林模型建模效果最好。（3）Mann-Kendall趋势分析法可快速、准确、客观的确定耕层厚度。旱作区总体耕层厚度均值为17.9 cm,典型土类中潮土最高达到18.8 cm,黑钙土最低为15.5 cm。黑土三相结构最佳,透气性最好。研究区内各土壤类型的肥沃耕层结构性指标特征值各异,总体土壤肥沃耕层结构性指标阙值:质量含水量为14—18%、容重为1.38—1.47 g/cm3、黏砂比为6—8%、耕层厚度>20 cm、广义土壤结构指数为>98.05、土壤三相结构距离为<4.94、基质势为 76.54—138.90 cm、饱和导水率为 51.37—80.08 cm/day。图[29]表[16]参[106]
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