凍融循環(huán)作用下植被混凝土團聚結構變化對養(yǎng)分固持能力的影響

劉大翔， 劉德玉， 童 標， 楊悅舒， 丁 瑜， 許文年

（1.三峽大學水泥基生態(tài)修復技術湖北省工程研究中心，湖北宜昌443002； 2.中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，四川成都610041； 3.三峽大學防災減災湖北省重點實驗室，湖北宜昌443002；4.三峽大學三峽庫區(qū)地質災害教育部重點實驗室，湖北宜昌443002）

0 引言

植被混凝土生態(tài)修復技術是工程擾動裸露陡邊坡植被恢復典型措施之一，已廣泛應用于水利、交通、礦山邊坡的植被恢復［1-2］。在工程應用中，需根據(jù)邊坡巖土特性、坡度、坡高等來確定種植土、水泥、有機物料、活化添加劑和水的比例，并利用噴播設備將上述混合料噴播到坡面上，從而實現(xiàn)淺層防護與生態(tài)修復的有機結合［3］。當前，該技術應用范圍正逐步由低緯度低海拔地區(qū)向高寒高海拔地區(qū)擴展，但凍融循環(huán)作用下因水分相變引發(fā)的材料凍脹與融沉過程，不僅導致植被混凝土物理結構疏松、力學性能降低［4-5］，還會使大量微生物細胞破裂死亡或進入休眠狀態(tài)，導致微生物數(shù)量與活性降低，影響速效養(yǎng)分供給［6］。更重要的是，除養(yǎng)分含量外，降雨或徑流條件下速效養(yǎng)分固持能力作為表征植被混凝土肥力可持續(xù)性的另一關鍵指標，也會顯著降低。

團聚體是土壤結構的基本單元，不僅影響土壤強度，其團聚結構與孔隙形態(tài)分布等細微觀結構特性還會直接影響?zhàn)B分元素及微生物代謝活動［7］。Huang 等［8］發(fā)現(xiàn)土壤水穩(wěn)性團聚體含量的增加會提高土壤肥力；Yan 等［9］發(fā)現(xiàn)伴隨團聚體破碎，土壤養(yǎng)分含量也隨之下降；Liu 等［10］指出不同土壤團聚體組成下，各養(yǎng)分物質含量差異顯著；還有學者指出，不少地區(qū)土壤養(yǎng)分豐沛，經(jīng)歷凍融后的再降雨事件之后，養(yǎng)分會大量流失，既影響植被生長又造成環(huán)境污染［11］。因此，團聚體對養(yǎng)分的供給和維持能力體現(xiàn)了土壤肥力供給水平。有關凍土物理性質的研究則指出，凍融作用會顯著改變土壤團聚結構，產(chǎn)生的膨脹力會破壞土壤顆粒間的聯(lián)結，使粗顆粒中的大團聚體破碎為小團聚體，產(chǎn)生的擠壓力使黏土顆粒中的小團聚體向中等大小團聚體聚集［12-13］，但對于大、中、小團聚體相互轉化的界限粒徑，不同研究者的結論不一，主要受到土質、含水率、凍融循環(huán)次數(shù)與模式等參數(shù)的影響［14-15］。

基于上述土壤學領域有關團聚體與養(yǎng)分間聯(lián)系的研究，可推測凍融循環(huán)作用下植被混凝土團聚特征發(fā)生顯著變化，可能是導致養(yǎng)分固持能力降低的直接原因。然而，當前有關植被混凝土的研究，一方面較少涉及凍融循環(huán)對肥力指標的影響，另一方面鮮有關于細微觀結構特性與養(yǎng)分固持能力間聯(lián)系的研究報道。鑒于此，本文通過凍融循環(huán)模擬試驗，探究植被混凝土團聚結構與養(yǎng)分固持能力的關系，有助于揭示凍融循環(huán)作用影響?zhàn)B分固持能力的深層原因，為植被混凝土生態(tài)修復技術在高寒地區(qū)的優(yōu)化運用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究涉及的主要材料包括種植土、水泥、有機物料、活化添加劑和水。種植土取自宜昌周邊常見黃棕壤土，經(jīng)自然風干后過2 mm 篩備用，其中

＜0.002 mm、≥0.002～0.02 mm、≥0.02～0.05 mm、≥0.05～0.25 mm、≥0.25～0.5 mm、≥0.5～1 mm、≥1～2 mm 粒組含量分別為8.41%、11.55%、21.66%、38.86%、10.21%、8.98%、0.33%，pH 值為6.6。水泥采用華新水泥（宜昌）有限公司生產(chǎn)的P. O 42.5普通硅酸鹽水泥。有機物料采用湖北俏牛兒肥業(yè)有限公司提供的茶樹木屑，經(jīng)風干、粉碎后過1 mm篩保存?zhèn)溆谩；罨砑觿槿龒{大學專利成果轉化產(chǎn)品［16］，其功效為：一是在不顯著影響水化過程的基礎上，通過調節(jié)pH 緩解堿性環(huán)境對植物的不利影響，改善功能微生物生存環(huán)境；二是富含大量固氮菌、解鉀菌、解磷菌、纖維素分解菌等功能性微生物，有效提升基材活化水平。植被混凝土試樣制備時，參照國家現(xiàn)行能源行業(yè)標準《水電工程陡邊坡植被混凝土生態(tài)修復技術規(guī)范》［17］，各干料質量比為種植土∶水泥∶有機物料∶活化添加劑=100∶8∶4∶4。實際應用施工時，植被混凝土質量含水率通常介于18%～24%之間，因此初始含水率設計值分別取為下限值18%和上限值24%。

1.2 試樣制備與試驗方法

采用200 cm3容積環(huán)刀（Φ=70 mm、H=52 mm）制備試樣。為保證各試樣均一性，先按比例配制260 g干料，再按設計初始含水率加入定量水充分拌合后裝填進環(huán)刀，可控制所有試樣干密度在1.3 g·cm-3左右。試驗變量設計有2 種初始含水率（18%、24%）與8 個凍融循環(huán)頻次（0、1、2、4、8、16、32、64次）。每種初始含水率每個頻次設置6個重復樣，其中3 個用于團聚特征與淋溶試驗前養(yǎng)分含量測定，另外3個用于土柱淋溶試驗測定養(yǎng)分固持能力。

試樣制備完成后，立即用保鮮袋密封，再置于標準養(yǎng)護室［溫度（20±2）℃、濕度95%］中養(yǎng)護。一般認為，水泥水化反應主要在28 d內進行，反應完成度可達80%以上［18］，本研究設置養(yǎng)護周期稍大于該值。試樣經(jīng)30 d 標準養(yǎng)護后，干密度為1.1～1.3 g·cm-3，滲透系數(shù)為1.1×10-3～1.3×10-3cm·s-1，飽和含水率為62%～65%，黏聚力為42～45 kPa，內摩擦角為26°～28°，pH 值為7.70～7.96。然后，將試樣放入杭州雪中炭恒溫技術有限公司生產(chǎn)的XT5405G-FSC型土工凍融循環(huán)試驗箱中，采用“氣凍-氣融”方式，將凍結/融化溫度分別設置為-20 ℃/+20 ℃，并定義凍結12 h、融化12 h 為一次完整的凍融循環(huán)過程。分別在達到預定凍融循環(huán)頻次時取出試樣進行團聚特征、養(yǎng)分含量及其淋溶流失率測定。

關于實驗設計，需作出以下兩點說明：一是本研究主要關注含水率及凍融循環(huán)頻次對植被混凝土性質的影響，為做好單因素分析和避免植物生長對實驗結果的影響，未采用田間實驗或盆栽實驗，而采用了室內控制性實驗；二是因條件所限，未能使用大型低溫模擬實驗室和采用“設置多個重復樣方，且樣方內重復取樣”的方式，而是采用環(huán)刀制作重復樣后放入凍融試驗箱，所以本實驗屬于“假重復”設計。

1.3 分析測定及計算方法

植被混凝土水穩(wěn)性團聚體組成參照土壤理化性質研究中常用的LB 濕篩法測定［19］。先將試樣完全風干后，置于0.075～60 mm 土壤標準篩組中機械振篩20 min，然后按機械篩分后的比例重新配成50 g風干土樣放在孔徑分別為2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm 的篩組，以30 次每分鐘的頻率在水中上下震蕩30 min，得到每個篩子上剩余各粒級水穩(wěn)性團聚體含量。＜0.25 mm 各級微團聚體質量百分含量則采用吸管法測定［20］。選取平均重量直徑、幾何平均直徑、團聚度、結構破壞率、分散率、特征微團聚體組成比例PCM 與RMD、分形維數(shù)等參數(shù)表征植被混凝土團聚特征［21-22］。相關參數(shù)計算公式為

式中：Xi為某一粒級水穩(wěn)性團聚體的平均直徑（mm）；Wi為對應于Xi的水穩(wěn)性團聚體含量（%）；DR0.25為＞0.25 mm 的機械穩(wěn)定性團聚體含量（%）；WR0.25為＞0.25 mm 的水穩(wěn)性團聚體含量（%）；n1為≥0.05 mm 的團聚體含量（%）；n2為≥0.05 mm 的土顆粒含量（%）；n3為＜0.05 mm 的團聚體含量（%）；n4為＜0.05 mm 的土顆粒含量（%）；n5為＜0.02 mm 的團聚體含量（%）；n6為≥0.02～0.25 mm 的團聚體含量（%）；n7為≥0.02～2 mm 的團聚體含量（%）；M（r＜Xi）為粒徑小于Xi的團聚體質量（g）；Xmax為團聚體的最大粒徑（mm）；MT為團聚體的總質量（g）。

對于淋溶前試樣養(yǎng)分含量，利用機械篩分后剩余土壤測定。其中，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定［23］，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量采用荷蘭產(chǎn)SKALAR San++連續(xù)流動分析儀測定。

對于養(yǎng)分淋溶流失率，采用垂直一維積水入滲法測定，環(huán)刀試樣底部用紗布封住，頂部再放置一個同規(guī)格環(huán)刀，接縫處用透明膠帶密封后注入雙蒸水。待試樣飽和下部滴水后，再用雙蒸水注滿環(huán)刀，同時開始用漏斗和錐形瓶收集淋溶液。當收集淋溶液達100 mL后，停止淋溶試驗。測定淋溶液養(yǎng)分含量，按下式可計算各養(yǎng)分淋溶流失率。

式中：m為完整試樣干重（kg）；ni為淋洗前試樣單位質量某養(yǎng)分指標含量（mg·kg-1）；V為收集的淋洗液體積（L）；ki為收集的淋洗液中某養(yǎng)分指標濃度（mg·L-1）。

采用SPSS 24.0 統(tǒng)計軟件進行Waller-Duncan差異性分析，并對植被混凝土團聚體特征參數(shù)與各養(yǎng)分淋溶流失率進行Pearson相關性分析。

2 結果與分析

2.1 水穩(wěn)性團聚體的粒徑分布

含水率是影響土壤水穩(wěn)性團聚體粒徑分布的重要指標［24］。如表1 所示，兩種初始含水率植被混凝土試樣中皆以≥0.05～0.25 mm 粒組含量為主，所占比例均超過總量的50%。不論凍融前后，初始含水 率 高 的 試 樣 中≥1～2 mm、≥0.02～0.05 mm、≥0.002～0.02 mm、＜0.002 mm四個粒組含量均偏大，而≥0.5～1 mm、≥0.25～0.5 mm、≥0.05～0.25 mm三個粒組含量均偏低；其中≥1～2 mm 與≥0.05～0.25 mm兩粒組含量相差較大。總體上，初始含水率的提高促使試樣中水穩(wěn)性團聚體平均粒徑增大。

由表1可見，隨凍融循環(huán)次數(shù)增加，兩種初始含水率植被混凝土≥1～2 mm、≥0.5～1 mm、≥0.25～0.5 mm 粒組含量均呈降低趨勢，且在凍融初期變化較顯著，當凍融循環(huán)頻次超過32 次后才逐步趨于穩(wěn)定，到64 次循環(huán)時18%與24%含水率試樣中≥0.25 mm 團聚體質量分數(shù)相比凍融前降幅分別達到39.89%和49.28%。而≥0.05～0.25 mm、≥0.02～0.05 mm、≥0.002～0.02 mm、＜0.002 mm粒組含量均呈增加趨勢，且以≥0.05～0.25 mm與≥0.002～0.02 mm兩個粒組含量變化較明顯。可見，凍融循環(huán)促使植被混凝土水穩(wěn)性團聚體平均粒徑減小。

表1 不同初始含水率與凍融循環(huán)次數(shù)下植被混凝土水穩(wěn)性團聚體的粒徑分布Table 1 Water-stable aggregate particle size distribution in vegetation concrete under different initial water contents and freeze-thaw cycles

2.2 水穩(wěn)性團聚體的特征參數(shù)

平均重量直徑、幾何平均直徑、團聚度、破壞率、分散率、特征微團聚體組成比例（PCM、RMD）和分形維數(shù)被廣泛作為反映團聚體穩(wěn)定性特征的評定指標［21-22］。初始含水率與凍融循環(huán)對植被混凝土水穩(wěn)性團聚體特征參數(shù)的影響見表2。由表可知，未經(jīng)凍融時，隨初始含水率提高，植被混凝土平均重量直徑、幾何平均直徑與團聚度均略大，而分散率、＜0.02 mm 特征微團聚體組成比例與分形維數(shù)均偏小。隨凍融循環(huán)次數(shù)增加，兩種初始含水率植被混凝土平均重量直徑、幾何平均直徑與團聚度呈降低趨勢，破壞率、分散率、＜0.02 mm 特征微團聚體組成比例與分形維數(shù)均呈增加趨勢。可見，凍融循環(huán)會破壞植被混凝土水穩(wěn)性團聚體穩(wěn)定性，且凍融初期的破壞效應更明顯。

表2 不同初始含水率與凍融循環(huán)次數(shù)下植被混凝土水穩(wěn)性團聚體的特征參數(shù)Table 2 Water-stable aggregate characteristic parameters in vegetation concrete under different initial water contents and freeze-thaw cycles

2.3 養(yǎng)分含量及其淋溶流失率

初始含水率與凍融循環(huán)對植被混凝土養(yǎng)分含量的影響如表3 所示。由表可知，初始含水率高的試樣中有機質、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量均略大。而隨凍融循環(huán)次數(shù)增加，植被混凝土中銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量均呈增加趨勢，有機質含量呈先增加后降低趨勢，硝態(tài)氮含量呈降低趨勢。凍融循環(huán)初期，有機質、有效磷、速效鉀含量的增長與硝態(tài)氮含量的下降較快，而銨態(tài)氮含量增速較慢；后期銨態(tài)氮含量增速變快，而有效磷、速效鉀含量增速與有機質、硝態(tài)氮含量降低速度變緩。

淋溶流失率可直接反映土壤養(yǎng)分固持能力［25］。由表4 可見，不論凍融循環(huán)前后，隨初始含水率提高，植被混凝土各養(yǎng)分淋溶流失率均略有降低。隨凍融循環(huán)次數(shù)增加，各養(yǎng)分淋溶流失率均呈增加趨勢。其中，硝態(tài)氮與速效鉀淋溶流失率絕對值始終較高，有機質則較低。但就增幅率而言，有機質和硝態(tài)氮最高，兩種含水率條件下64次循環(huán)時的淋失率相比凍融前的增幅率均超過90%；銨態(tài)氮淋失率對應的增幅率最低，兩種含水率條件下均低于50%。總體而言，凍融循環(huán)作用會顯著弱化植被混凝土養(yǎng)分固持能力。

2.4 水穩(wěn)性團聚體的特征參數(shù)與養(yǎng)分淋溶流失率間的相關性分析

利用表2、表4數(shù)據(jù)，基于2種初始含水率與8種凍融循環(huán)頻次條件下測試結果，開展植被混凝土水穩(wěn)性團聚體特征參數(shù)與各養(yǎng)分淋溶流失率的相關性分析，結果如表5所示。其中，植被混凝土養(yǎng)分淋溶流失率與破壞率、分散率、＜0.02 mm 特征微團聚體組成比例和分形維數(shù)呈正相關，而與平均重量直徑、幾何平均直徑和團聚度呈負相關，且均達到極顯著水平（P＜0.01）。從Pearson 相關性系數(shù)絕對值大小來看，團聚結構參數(shù)與養(yǎng)分淋失率的相關性強弱排序為：幾何平均直徑＞團聚度≈分散率＞破壞率≈RMD≈平均重量直徑＞PCM＞分形維數(shù)。因此可以推斷，上述團聚體結構特征參數(shù)中，幾何平均直徑最適合用于反映植被混凝土養(yǎng)分固持能力，幾何平均直徑越大，養(yǎng)分固持能力越強。

表4 不同初始含水率與凍融循環(huán)次數(shù)下植被混凝土的主要養(yǎng)分淋溶流失率Table 4 Leaching loss rates of major nutrient substances in vegetation concrete under different initial water contents and freeze-thaw cycles

表5 凍融循環(huán)作用下植被混凝土水穩(wěn)性團聚體的特征參數(shù)與主要養(yǎng)分淋溶流失率的相關系數(shù)Table 5 Pearson correlation coefficents between water-stable aggregate characteristic parameters in vegetation concrete and leaching loss rates of major nutrient substances under freeze-thaw cycles

3 討論

3.1 初始含水率與凍融循環(huán)次數(shù)對植被混凝土水穩(wěn)性團聚體的粒徑和特征參數(shù)的影響

所有試樣團聚體粒徑分布均以≥0.05～0.25 mm粒組含量為主，這與配制植被混凝土所用種植土粒徑級配中≥0.05～0.25 mm 粒組最多有關，且產(chǎn)生的水泥水化膠結物也促進了＜0.05 mm 團聚體向更大團聚體轉化。但至于為何轉化界限是0.05 mm，暫未找到明確解釋，猜測可能與水泥用量有關。隨著初始含水率提高，水穩(wěn)性微團聚體進一步向大團聚體轉化，且尤其以≥1～2 mm 粒組的增多最明顯。未經(jīng)凍融時，高含水率試樣平均重量直徑、幾何平均直徑、破壞率和團聚度略大，分散率、＜0.02 mm 特征微團聚體組成比例、分形維數(shù)略低，原因可能為凍融前初始含水率越高，則水泥水化反應越完全，有助于形成更多大粒徑團聚體。而凍融后，高含水率試樣團聚度顯著偏小、分散率顯著偏大，在于高含水率會產(chǎn)生更強烈的相變效應，更大凍脹力造成團聚體破碎程度更明顯［26］。因此，對于高含水率試樣，水分相變對團聚體的削弱效應可能超出了水化產(chǎn)物增多帶來的增強效應。

凍融循環(huán)初期對植被混凝土團聚結構的影響較明顯，隨凍融頻次增長逐漸趨于穩(wěn)定。有學者發(fā)現(xiàn)普通土壤也存在類似規(guī)律［27］，原因可能是初期團聚結構相對完整，經(jīng)凍融作用時破碎效應更劇烈，會快速形成大量小粒徑團聚體；而小粒徑團聚體抵抗擠壓與收縮能力較強，經(jīng)過反復凍融作用也不易崩解破碎，因而凍融后期團聚結構趨于穩(wěn)定。此外，團聚作用還與微生物數(shù)量與活性有關，因新陳代謝產(chǎn)生的分泌物有助于團聚體形成［28］。凍融初期，大量微生物死亡或進入休眠狀態(tài)，分泌物的減少勢必弱化土顆粒膠結作用，顯著降低團聚體穩(wěn)定性；但仍有部分低溫耐受性強的微生物新陳代謝活動依舊進行，植被混凝土中微生物數(shù)量與活性逐步達到穩(wěn)態(tài)，也促使團聚結構趨于穩(wěn)定。

同等條件下，普通土壤團聚結構特征參數(shù)變幅和達到穩(wěn)態(tài)所需凍融循環(huán)頻次顯著小于植被混凝土。如Zhang等［29］研究發(fā)現(xiàn)人工重塑黏土團聚體粒徑在前6 次凍融循環(huán)時變幅最顯著，其中≥1～2 mm粒組含量在40次凍融循環(huán)后降幅在5%以內。而本研究中18%與24%含水率試樣在32 次凍融循環(huán)后≥1～2 mm 粒組含量降幅便已分別達到43.37%和66.15%，之后逐步趨于穩(wěn)定。原因在于，普通土壤團聚體在凍融時會經(jīng)歷“解聚—重聚—再解聚—再重聚”的反復過程［30］，這也是其凍融后期趨于穩(wěn)態(tài)的主因；而植被混凝土成分類似水泥土，既有土壤又有水泥水化產(chǎn)物，由于水泥水化產(chǎn)物破壞過程不可逆，其團聚結構達到穩(wěn)定的時刻是水化產(chǎn)物被破壞到無法再被進一步破壞的時刻（圖1）。

圖1 凍融循環(huán)作用下普通土壤與植被混凝土結構變化過程示意圖Fig. 1 Sketches showing the structure destruction process of natural soil and vegetation concrete under freeze-thaw cycles

3.2 初始含水率與凍融循環(huán)次數(shù)對植被混凝土的養(yǎng)分和固持能力的影響

凍融循環(huán)前，初始含水率的提高促使試樣養(yǎng)分含量增多和固持能力增強。究其原因，可能是：①高含水率條件下水泥水化更完全，試樣pH 值增大可能殺死更多微生物，導致其體內營養(yǎng)物質流出［31］；②部分養(yǎng)分元素被水化膠結物包裹與吸附，導致水溶性游離養(yǎng)分變少。凍融循環(huán)后，高含水率試樣養(yǎng)分淋溶流失率依然偏小，與前文中提到的凍融時高含水率試樣分散率、破壞率等參數(shù)偏大的現(xiàn)象看似矛盾，但實質上是由于高含水率會造成試樣團聚體中≥1～2 mm 粒組質量分數(shù)遠高于低含水率試樣，也側面反映了大粒徑團聚體對試樣中養(yǎng)分的固持占主要貢獻。

隨著凍融循環(huán)頻次增多，有機質、有效磷和速效鉀含量仍逐步提升，原因在于，雖然凍融環(huán)境降低了微生物總量與活性［6］，抑制了難溶性養(yǎng)分向速效養(yǎng)分轉化，但死亡微生物體內養(yǎng)分的析出［32］，以及低溫耐受性微生物的不斷繁殖，仍會使養(yǎng)分含量增長。至于銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量與凍融頻次的關系，目前土壤學領域說法不一，有學者發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)顯著增加了土壤中銨態(tài)氮含量，并降低了硝態(tài)氮含量［33］，但單博等［34］的研究結果卻與之相反。本文研究結果與前者一致，原因可能是凍融循環(huán)在抑制有機元素礦化的同時促進了土壤反硝化作用［35］，且堿性環(huán)境也抑制了硝化細菌活性，減少了銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉化。

隨凍融循環(huán)頻次增多，各養(yǎng)分淋溶流失率均顯著增高，原因可能為：①包裹在團聚體內部的營養(yǎng)元素伴隨著團聚體破碎大量析出［36］，因而養(yǎng)分淋溶流失率增大；②凍融循環(huán)致使團粒間空隙膨脹和收縮，使團聚體重新排列，結構孔隙率增大，淋溶阻力減小，影響營養(yǎng)元素附著能力，導致更多養(yǎng)分元素以游離狀態(tài)存在于水相中，并隨水分發(fā)生遷移［37］；③團聚體破碎過程中，材料比表面積增大，但吸附位點增速小于養(yǎng)分元素析出速度。

3.3 凍融循環(huán)作用下植被混凝土水穩(wěn)性團聚體的特征參數(shù)與養(yǎng)分固持能力的關系

土壤學領域研究表明，土壤團聚結構與養(yǎng)分固持能力關系密切。但因團聚結構特征參數(shù)眾多，究竟何種參數(shù)最適合表征養(yǎng)分固持能力仍未達成共識。如區(qū)曉琳等［38］研究表明團聚體平均粒徑越大，養(yǎng)分固持能力越強；Guidi等［39］發(fā)現(xiàn)團聚體穩(wěn)定性下降會導致養(yǎng)分固持能力下降；Cui 等［40］發(fā)現(xiàn)土壤平均重量直徑越大養(yǎng)分固持能力越強；而陳秋捷等［41］發(fā)現(xiàn)沙化土壤養(yǎng)分固持能力可由平均重量直徑反映。本研究中發(fā)現(xiàn)植被混凝土中幾何平均直徑與各養(yǎng)分淋溶流失率的Pearson相關系數(shù)絕對值最大，且達到極顯著水平（P＜0.01），因此建議將幾何平均直徑作為評判植被混凝土養(yǎng)分固持能力的團聚特征指標。

4 結論

通過對凍融循環(huán)作用下植被混凝土水穩(wěn)性團聚體粒徑分布、特征參數(shù)、主要養(yǎng)分含量及其淋溶流失率開展研究，主要認識和結論如下：

（1）隨初始含水率的提高，植被混凝土中水穩(wěn)性微團聚體向水穩(wěn)性大團聚體轉化，且通過團聚體特征參數(shù)也反映出團聚體穩(wěn)定性隨之提高。凍融循環(huán)促使植被混凝土中水穩(wěn)性團聚體平均粒徑不斷減小，但會隨凍融頻次增長逐步趨于穩(wěn)定。

（2）初始含水率的提高促使植被混凝土中各養(yǎng)分含量略微增加。凍融循環(huán)作用下，有機質、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量仍有增長，但硝態(tài)氮含量則不斷降低。同時，凍融循環(huán)還會導致各養(yǎng)分固持能力不斷降低，且也會隨凍融頻次增長逐步趨于穩(wěn)定。

（3）綜合考慮顯著性水平與相關性系數(shù)絕對值，認為團聚體特征參數(shù)中幾何平均直徑與各養(yǎng)分淋失率相關程度最高，最適合用于表征植被混凝土養(yǎng)分固持能力。