The Influence of Freeze-thaw Effect and Moisture Content on Active Organic Carbon in Black Soil
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摘要:目的
明确冻融条件对土壤活性有机碳影响程度，为黑土区有机碳保持和碳平衡的研究提供基础数据和理论依据。
方法以德惠地区典型中层黑土为研究对象，通过冻融控制试验，研究不同冻融频次、冻结时间、冻融温度及土壤含水量对土壤活性有机碳的影响。
结果土壤活性有机碳组分对冻融条件的响应差异显著。土壤可溶性有机碳、轻组有机碳、颗粒有机碳含量随着冻融频次的增加逐渐增加，当冻融20次后，含量变化幅度较小，逐渐趋于稳定；土壤微生物量碳含量在冻融12次后处于0.160 ~ 0.164 g kg−1之间波动。冻结温度降低、融化温度升高均可促进土壤可溶性有机碳、轻组有机碳和颗粒有机碳含量增加，而土壤微生物量碳含量则随冻结温度的降低而降低，随融化温度的升高而增加，但含量仍比对照处理低10.42% ~ 24.48%。土壤可溶性有机碳、轻组有机碳和颗粒有机碳含量随着冻结时间的增加差异显著，冻结时间为12 ~ 48 h时，增幅较大；冻结时间增加使得土壤微生物量碳含量显著降低，冻结时间为96 h时，降幅可达52.60%。随着土壤含水量增加可溶性有机碳、轻组有机碳和颗粒有机碳含量逐渐增加，当含水量为田间持水量的80% ~ 100%时，轻组有机碳含量增加最显著，增幅达到9.69% ~ 38.48%；而土壤微生物量碳含量则逐渐降低，当含水量为田间持水量的80% ~ 100%时，含量降低不显著。
结论冻融循环有利于增强或维持土壤有机碳含量，频繁的冻融作用能够提高部分活性有机碳组分含量，促进土壤养分循环。
Abstract:ObjectiveConducting research on the impact of freeze-thaw conditions on soil active organic carbon can provide basic data and theoretical basis for the study of organic carbon conservation and carbon balance in black soil areas.
MethodTaking typical middle layer black soil in Dehui area as the research object, the effects of different freeze-thaw cycles, freezing time, freeze-thaw temperature, and moisture content on soil active organic carbon were investigated through freeze-thaw control experiments.
ResultThere were significant differences in the response of soil active organic carbon components to freeze-thaw conditions. The content of Dissolved Organic Carbon (DOC), Light Organic Carbon (LFOC), and Particulate Organic Carbon (POC) in soil gradually increases with the increase of freeze-thaw cycles, and the growth rate slows down after 20 freeze-thaw cycles; Soil Microbial Biomass Carbon (MBC) fluctuates between 0.160 g kg−1 and 0.164 g kg−1 after 12 freeze-thaw cycles. Both a decrease in freezing temperature and an increase in melting temperature can promote an increase in soil DOC, LFOC, and POC content, while the soil MBC content decreases with a decrease in freezing temperature and increases with an increase in melting temperature. However, the content still decreases by 10.42% to 24.48% compared to the control state. The content of soil DOC, LFOC, and POC showed significant differences with the increase of freezing time, with a significant increase from 12 to 48 hours; The increase in freezing time resulted in a significant decrease in soil MBC content, with a decrease of 52.60% at 96 hours of freezing time. As the moisture content increases, the content of soil DOC, LFOC, and POC gradually increases. When the relative moisture content is between 80% and 100%, the increase in LFOC content is most significant, ranging from 9.69% to 38.48%; The soil MBC content gradually decreases, and the decrease tends to be gradual when the relative water content is between 80% and 100%.
ConclusionThe freeze-thaw cycle is beneficial for enhancing or maintaining soil organic carbon, and frequent freeze-thaw cycles can increase the content of some active organic carbon components and promote soil nutrient cycling.
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Keywords:
- Freeze-thaw cycle /
- Moisture content /
- Black soil /
- Active Organic Carbon
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【研究意义】冻融循环是由于土壤温度在0℃附近上下波动而产生冻结和融化的物理现象，普遍存在于中高纬度和高海拔地区。含水量是影响和调控土壤有机质矿化的重要因子，不同土壤含水量会导致土壤理化性质发生改变，冻融循环通过改变土壤团聚体、粒径组成和含水量分布等理化性质[1]，进而影响土壤微生物活性、有机碳迁移转化和以微生物为媒介的有机质矿化作用[2]。可溶性有机碳（DOC）、轻组有机碳（LFOC（包括游离轻组有机碳（FLFOC）和包裹态轻组有机碳（ELFOC））、微生物量碳（MBC）和颗粒有机碳（POC）等是土壤活性有机碳的主要表征指标，具有高有效性、易被微生物分解矿化和直接对植物供给养分等特性，能够快速反映土壤有机碳对环境变化的响应，且受到土壤水热变化及冻融过程的显著影响[3]。【前人研究进展】DOC来源于植物凋落物、土壤腐殖质、微生物和根系及其分泌物，对土壤中养分元素的迁移转化以及微生物的碳源供应具有重要作用[4]。LFOC是土壤有机碳中易于分解的敏感部分，其含量是土壤有机碳总量的15% ~ 32%，比全土土壤有机碳周转速率快3 ~ 11倍，可作为土壤碳变化的早期指标。MBC是土壤微生物量的表征指标，参与有机碳的矿化分解、腐殖质的形成、迁移转化等生化过程，对土壤有机碳在不同碳库之间的转移起着直接作用。POC是以较轻的自由态存在或被包裹在土壤颗粒中的较大的有机质颗粒（0.25 ~ 2 mm）[5]，是反映生态过程对土壤有机碳库影响的敏感指标。在田间或室内模拟实验条件下，Grogan等[6]研究发现，冻结处理和少次冻融循环对土壤MBC没有显著影响。但Schimel和Clein[7]及Larsen等[8]发现土壤MBC随冻融次数的增加呈现出先减少后增加的变化趋势，且随着温度的降低，其含量也逐渐降低。周旺明等[9]发现，湿地土壤DOC随着冻融次数的增加表现出先升高后降低的规律；而土壤POC含量随着冻融循环次数的增加逐渐减小[10]。【本研究切入点】目前对黑土区土壤活性有机碳的报道多见于施肥或土地利用方式的影响，关于冻融作用则过多注重湿地生态方面，且大多数关注于冻融循环次数和冻结温度方面，而含水量对活性有机碳影响需进一步研究。【拟解决的问题】以东北地区典型中层农田黑土为研究对象，旨在全面了解冻融作用以及含水量对黑土中活性有机碳的影响，揭示土壤活性有机碳的变化规律，为更深入了解土壤生态系统的响应机制提供科学依据，对进一步研究黑土碳库平衡和土壤肥力保持具有重要意义。
1. 材料与方法
1.1 研究区与样品采集
德惠市（44°12′ N，125°33′ E）位于吉林省长春市北部，属寒温带大陆性季风气候，年降雨量约500 ~ 650 mm，主要集中在4 ~ 9月。年平均气温4.2℃，每年3月中旬开始，地表冻土层随气温升高而逐渐融化，到11月初气温逐渐下降，季节融化层回冻变薄，冻结层加深，在季节冻土层和融化层形成的过程中，土壤经历着反复的冻融过程[9]。土壤类型为典型黑土，质地为壤质黏土，土壤有机质含量较高。
2021年10月初，在中国科学院东北地理与农业生态研究所德惠试验站采集玉米农田0 ~ 10 cm表层土壤样品，去除较大植物残体等杂质后过2 mm筛，一部分风干后用于土壤理化性质分析，另一部分用于冻融模拟试验。供试土壤理化性质如表1所示。
表 1 供试土壤理化性质Table 1. Physical and chemical properties of soil tested理化指标
Physicochemical indexpH值
pH容重 （g cm–3）
Soil bulk density有机碳 （g kg–1）
Organic carbon田间持水量 （%）
Field moisture capacity粘粒含量 （ %）
Clay content德惠黑土 6.14 1.12 24.8 43.5 33.57 1.2 试验设计
称取500 g供试土壤于1L烧杯中，调整含水量为田间持水量的80%，在10℃的恒温培养箱中恒温预培养14 d。设置不同冻融频次、冻结时间、冻融温度和土壤含水量等条件进行冻融试验，同时做未冻融处理作为对照试验，保持对照试验培养温度为10℃。每个处理3次重复。
（1）冻融频次的影响
按照表2冻融交替控制的温度和时间，利用TRC–50型高低温实验箱进行冻融模拟试验，设置含水量为田间持水量的80%，冻结温度为−10℃、融化温度为5℃，以24 h为1个冻融交替周期，采用程序控制梯度升温和降温的方式，进行0、2、4、8、12、20和32次冻融交替次数试验。
表 2 冻融交替试验控制的温度和时间Table 2. The temperature and time of freeze-thaw alternating test段数
Section时间 （h）
Time温度 （℃）
Temperature1 降温 1 5 ~ 0 2 降温 1 0 ~ −10 3 冻结 10 −10 4 升温 1 −10 ~ 0 5 升温 1 0 ~ 5 6 融化 10 10 （2）冻融强度的影响
a. 冻结和融化温度的影响
按照表2中设置的冻融交替时间，以24 h为一个冻融交替周期，设置含水量为田间持水量的80%，控制冻结温度分别为−5℃、−10℃和−15℃，融化温度为5℃，进行12次冻融循环试验。
b. 冻结和融化时间的影响
按照表2中设置的冻融循环温度，设置含水量为田间持水量的80%，控制冻结时间分别为12、24、48、72和96 h，融化时间为12 h，进行12次冻融循环试验。
（3）土壤水分含量的影响
调节土壤水分含量，使得土壤含水量分别为田间持水量的40%、80%、100%和120%，进行12次冻融循环试验。同时保持对照土壤含水量为田间持水量的80%。
1.3 实验方法
土壤田间持水量采用室内环刀法测定。土壤DOC采用蒸馏水浸提法提取，滤液用TOC–VCPH有机碳分析仪测定[11]。土壤LFOC参照碘化钠分离方法，分离出的轻组、重组有机碳，研磨过0.15 mm筛后，采用外加热—重铬酸钾氧化容量法测定。土壤MBC采用氯仿熏蒸—K2SO4浸提法提取，通过熏蒸和未熏蒸样品的浸提液测定有机碳差值（Ec），利用公式 MBC = Ec/0.38计算获得。土壤POC参照庄海艳等[9]的方法进行测定。
1.4 统计分析
采用SPSS 27.0软件对数据进行统计分析，利用单因素方差分析法（one-way ANOVA）对不同冻融循环条件和土壤水分含量条件下的土壤活性碳组分含量进行差异显著分析，采用Duncan 法进行不同处理下不同指标之间的差异显著性检验，当P < 0.05时，差异性在统计学上有意义。采用Excel 2016和Origin 2021软件进行绘图。
2. 结果与分析
2.1 冻融频次对黑土活性有机碳组分的影响
如图1所示，在土壤含水量为田间持水量的80%，冻结温度为−10℃、融化温度为5℃的冻融循环条件下，不同冻融频次对土壤活性有机碳组分均有显著影响（P < 0.05）。随着冻融频次的增加，土壤DOC、LFOC均逐渐增加，土壤DOC含量在冻融循环4次后增加趋势逐渐平缓，在冻融循环32次后其含量增加了93.31%；冻融循环8 ~ 32次后，土壤FLFOC含量增幅在0.61% ~ 3.59%之间；而土壤ELFOC含量在冻融12次时可增加38.81%，此后趋于平缓。土壤MBC随着冻融次数增加逐渐降低，冻融循环12 ~ 32次时，MBC含量在0.160 ~ 0.164 g kg–1之间；土壤POC含量在冻融循环8次时，比未冻融状态增加18.06%，此后随冻融交替次数的增加，其含量增加平缓且有逐渐降低的趋势。
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图 1 冻融频次对各活性有机碳组分的影响不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同冻融循环次数时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同冻融循环次数时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。Figure 1. Effects of freeze-thaw frequency on active organic carbon components2.2 冻融强度对黑土活性有机碳组分的影响
2.2.1 冻融温度的影响
如图2所示，在土壤含水量为田间持水量的80%条件下，经过12次冻融循环后发现，冻结温度的降低和融化温度的升高均可促进土壤DOC、LFOC含量的增加。当冻结温度为-15℃、融化温度为10℃时，土壤DOC含量较对照分别增加了95.42%和100.63%；当冻结温度为−15℃时，与对照相比，土壤FLFOC和ELFOC含量增幅分别为18.67% ~ 30.32%和16.83% ~ 40.34%。当融化温度为10℃时，土壤FLFOC和ELFOC含量分别比对照增加了33.57%和42.64%。与此相反，随着冻结温度的降低，土壤MBC含量呈现降低的趋势，而融化温度增高时土壤MBC含量略有增加。当冻结温度由−5℃降至−15℃时，土壤MBC含量比对照状态降低了13.54% ~ 24.48%；融化温度为10℃时，土壤MBC含量比对照状态降低了10.42%，但比融化温度为5℃时增高了4.16%。土壤POC含量变化与土壤MBC相反，随着冻结温度的降低，土壤POC含量逐渐增加，当冻结温度为−15℃时，土壤POC的含量增加了5.10%，而冻结温度从−5℃降低到−10℃时，土壤POC含量增加了12.96%。
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图 2 冻融温度对各活性有机碳组分的影响不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同冻结温度时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同冻结温度时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。Figure 2. Effect of freeze-thaw temperature on active organic carbon components2.2.2 冻融时间的影响
在土壤含水量为田间持水量的80%，冻结温度为−10℃、融化温度为5℃的冻融循环条件下，随着冻结时间的增加，土壤DOC含量逐渐增加，当冻结时间为48 h时，可增加207.21%，但冻结时间越长DOC含量提高不显著（图3）。随着冻结时间的增加，土壤FLFOC含量逐渐增加，但冻结时间越长增加幅度却逐渐减小，当冻结时间为96 h时，其含量增加了60.74%；土壤ELFOC含量呈先增加后逐渐降低的趋势，当冻结时间为48 ~ 96 h时，土壤ELFOC含量降低了13.19% ~ 17.40%。土壤MBC含量随着时间增加则呈逐渐降低的趋势，当冻结时间为12 ~ 96 h时，土壤MBC含量比对照降低了14.58% ~ 52.60%。随着冻结时间增加，土壤POC含量呈先增加后逐渐降低的趋势，当冻结时间为12 h时，土壤POC的增加幅度最大，相比于对照增加了20.83%，而随着冻结时间的增加，POC含量逐渐降低。
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图 3 冻融时间对各活性有机碳组分的影响不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同冻结时间时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同冻结时间时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。Figure 3. Effect of freeze-thaw time on active organic carbon components2.3 含水量对黑土活性有机碳组分的影响
如图4所示，在冻结温度为−10℃、融化温度为5℃的冻融温度条件下，经过12次冻融循环后发现，当含水量为田间持水量的40% ~ 100%时，土壤DOC含量在0.135 ~ 0.184 g kg–1之间，比未冻融对照处理增加了18.42% ~ 21.85%，但当含水量为田间持水量的120%时，土壤DOC增加量显著降低，相比于未冻融对照处理仅增加20.51%。当含水量为田间持水量的100%时，与未冻融对照相比，土壤FLFOC与ELFOC含量分别增加了11.82%、38.48%。冻融使得土壤MBC含量逐渐降低，降低幅度在22.73% ~ 31.54%之间。当含水量为田间持水量的80% ~ 100%时，MBC含量逐渐趋于稳定。冻融作用促进不同含水量土壤POC含量的增加，当含水量为田间持水量的40%时，土壤的POC含量与未冻融对照相比变化不明显，当含水量分别为田间持水量的80%、100%和120%时，土壤POC增加量分别为10.59%、6.88%和15.81%。
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图 4 含水量对各活性有机碳组分的影响不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同含水量时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同含水量时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。Figure 4. Effect of water content on active organic carbon components3. 讨论
3.1 冻融作用对土壤可溶性有机碳的影响
土壤DOC作为活性有机碳的重要组成部分，其含量高低是土壤微生物对有机质分解与利用的综合反映，受土壤水热状况的显著影响，而土壤冻融循环必然会伴随着土壤的水热传递过程，直接影响土壤中的微生物活动和有机质的分解速率[1]，进而影响DOC含量的动态变化。冻结前期，冻融循环使土壤中的不耐寒微生物死亡并分解，当土壤融化时，死亡微生物细胞内所含的有机碳溶解释放进入土壤，从而增加DOC含量；经多次冻融后，微生物逐渐适应该环境，耐低温微生物将死亡微生物细胞作为基质而使自身活性增强，且土壤中原有的DOC不断地被活的微生物利用分解，故土壤DOC含量有逐渐降低的趋势，与土壤MBC含量先减少再增加的趋势一致，而土壤MBC含量显著降低可能导致生物地球化学循环过程受限，影响植物的生长和发育，这一结论在刘淑霞等[12]的研究中得到验证。冻融强度的巨大变化影响土壤的伸缩与膨胀，导致土壤团聚体破碎，释放出具有小分子量的有机质；冻融也会造成不同粒径团聚体间的相互转化，促进有机质与微生物之间的接触，加速微生物降解能力和有机质周转能力，进而增加DOC含量，此变化趋势与赵光影等[11]的研究结果相符。水分状况会引起土壤微生物数量、活性和种类的改变，进而影响土壤DOC含量。庄海艳等[9]研究发现含水量较低不利于土壤DOC溶出，不能为驱动有机碳矿化过程的微生物提供足够的能源；而较高水分的条件则有利于DOC的溶出。土壤DOC增加量在相对含水量超过100%时显著减小，但其含量仍高于未冻融状态，这种现象可能与有机质降解速率受土壤含水量影响而引起的。含水量过度饱和可能为微生物营造厌氧环境阻碍其生长，使微生物活性变弱，土壤呼吸强度也较低，从而减缓有机质的分解。
3.2 冻融作用对土壤轻组有机碳的影响
土壤LFOC是指土壤中相对较易被微生物降解的有机碳，这部分有机碳相可在短时间内发生代谢和分解，主要受微生物活性、有机质稳定性和水分等因素的影响。土壤LFOC可为微生物提供碳源与能量，对土壤生态系统中的碳循环和养分循环起关键作用。土壤中LFOC的高活性使其极易受到环境条件变化的影响，而土壤冻融循环作用对土壤LFOC的影响是一个复杂的过程[13]。LFOC含量受冻融作用的影响显著，在不同冻融循环频次、强度和水分等因素条件下，土壤LFOC的含量整体上均呈增加的趋势，这主要是由于冻融循环作用破坏土壤结构，增加有机质的暴露，而高冻融频次会加快土壤中有机物质的分解速率，使其更容易受到微生物降解。马延虎等[14]研究了冻融循环次数对不同退化草甸土壤中有机碳及组分含量的影响，发现随着冻融循环次数的增加，土壤LFOC含量增加了33.24% ~ 70.58%，并认为频繁的冻融导致土壤不断膨胀和收缩，使得与土壤结合的大分子量有机质的氢键断裂，释放出小分子量有机质，同时由于冻融循环破坏土壤团聚体，使有机碳库中不同形态的碳不同程度地暴露出来，进一步使小分子量有机质释放，增加土壤中LFOC的含量，这与本研究的结果一致。不同冻结温度和冻结时间条件下，土壤LFOC的含量之间具有显著的差异性，低温和长时间冻结条件下，土壤LFOC含量较高。一方面是由于低温和长时间冻结使土壤水分形成更为稳定的冰层，进而影响其可利用性，降低微生物的活性、减缓有机物质分解速率，使有机碳在土壤中相对稳定，不易被微生物降解，从而增加土壤LFOC含量。同时，长时间的低温可改变土壤微观结构（如颗粒破碎和孔隙度的变化），增加有机物质在土壤中的稳定性，减缓其分解速率[15]。土壤LFOC含量与前期含水量正相关，在饱和相对含水量（100%）和过饱和相对含水量（120%）时，LFOC含量显著高于相对含水量为40%和CK处理。高含水量可能影响土壤通透性，限制气体交换，对土壤中微生物呼吸和有机碳分解产生影响[9]。而高初始含水量可能导致更多的水分参与冻融过程，而冻结过程中的水分排斥作用和晶格结构的形成可能对土壤LFOC的分布和迁移产生影响[16]。
3.3 冻融作用对颗粒有机碳的影响
土壤POC是指粒径在53 ~ 2000 μm间的土壤颗粒所含的有机碳，主要来源于分解速度中等的植物残体分解，通常被团聚体包裹后以颗粒形式（如颗粒有机物）存在于孔隙中或与微团聚体结合，受土壤团聚体的稳定性及其形成过程的显著影响[17]。冻融过程是影响土壤团聚体稳定性的重要自然因素，决定土壤团聚体有机碳及各组分迁移转化的过程与强度，对土壤碳库的稳定有重大影响。Ludwig等[10]研究发现，土壤POC含量随着冻融循环次数的增加显著减小。但本研究却发现土壤POC含量随冻融频次增加呈先增加后增加缓慢或逐渐减小的趋势，一方面可能是由于频繁的冻融循环能够提高土壤中微生物的活性，尤其是在解冻阶段，微生物活性的增加导致更多的颗粒态有机碳被分解和释放到土壤中；另一方面，POC可能与土壤矿物颗粒结合形成复合物，具有一定的保护效应，但多次冻融循环破坏了土壤POC与矿物颗粒之间的相互作用，使POC被释放到土壤中。土壤POC含量随着冻结温度的降低而逐渐增加，当冻结温度为−15℃时，土壤POC含量最高。较低的冻结温度能够减缓土壤中微生物的活动，有机碳有更多的机会与水分结合，从而更容易保持在颗粒态，而不容易分解为更小的、水溶性的分子。低温冻结也可能使土壤团聚体破碎释放有机碳，团聚体是土壤有机碳储存的场所，团聚体的粒径不同，储存的有机碳组分和能力也不同。土壤有机碳的稳定是通过不同团聚体形成过程来实现的，团聚体粒径越小稳定性越强，所固持的有机碳周转时间越长[18]。由于受到有机碳的保护效应和微生物活性的影响，短时间的冻结能够使土壤中的有机物质相对稳定地保持在颗粒态中而不易分解，故当冻结时间增加，土壤POC含量先增加后逐渐减小。但随着冻结时间的延长，土壤团聚体不断地形成和破坏，使颗粒之间的相互作用发生变化，影响有机碳与土壤颗粒的结合方式和稳定性，使有机物质从颗粒中释放或迁移出去，从而降低POC含量。冻融的膨胀作用随土壤含水量的增加而增强。相对含水量为120%时，POC含量最高，此时水分可能与有机碳结合形成冰晶或液态水，有助于保护POC免受微生物的分解；且高含水量条件下，土壤结构更加稳定，颗粒之间的接触可能相对较少，有机碳更容易被包裹在土壤颗粒中，从而提高了POC含量。超过饱和相对含水量后膨胀作用开始下降，冻融作用对团聚体稳定性的影响减弱，冻结时土壤孔隙中冰晶的膨胀可将大团聚体破碎成小团聚体，而细颗粒有向中等大小颗粒聚集的倾向，使有机碳释放，从而降低POC含量[15]。
4. 结论
冻融频次、冻融强度和含水量均可显著影响黑土中活性有机碳含量。随着冻融频次的增加，土壤DOC含量增加显著，增幅最高可达93.31%。较低的冻结温度（−15℃）和较长的冻结时间（48 ~ 96 h）使土壤微生物活性及土壤MBC含量降低，大部分微生物对于短时间条件下的冻融循环具有一定的抗性功能，因此，冻结时间越长对微生物的存活越不利。在冻融循环过程中较高的水分条件更有利于活性有机碳的积累，当含水量为田间持水量的80% ~ 100%时，冻融对土壤DOC、LFOC、POC促进作用最显著，对保持土壤结构、维持水分有着重要作用。
冻融循环和含水量是土壤有机碳动态变化的重要驱动因素，冻融作用能显著提高部分活性有机碳（DOC、LFOC、POC）的含量，且冻融循环次数越多越不利于活性有机碳的积累。这些研究结果不仅有助于我们更深入地理解土壤生态系统中有机碳的动态变化，也为未来的土壤管理和生态系统保护提供了科学依据。在考虑气候变化和土壤健康的背景下，对预测土壤碳库的变化及其对全球碳循环的潜在影响具有重要的启示作用。
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图 1 冻融频次对各活性有机碳组分的影响
不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同冻融循环次数时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同冻融循环次数时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。
Figure 1. Effects of freeze-thaw frequency on active organic carbon components
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图 2 冻融温度对各活性有机碳组分的影响
不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同冻结温度时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同冻结温度时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。
Figure 2. Effect of freeze-thaw temperature on active organic carbon components
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图 3 冻融时间对各活性有机碳组分的影响
不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同冻结时间时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同冻结时间时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。
Figure 3. Effect of freeze-thaw time on active organic carbon components
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图 4 含水量对各活性有机碳组分的影响
不同大写字母表示相同活性有机碳组分不同含水量时的差异显著（P < 0.05），不同小写字母表示相同含水量时不同活性有机碳组分的差异显著（P < 0.05）。
Figure 4. Effect of water content on active organic carbon components
表 1 供试土壤理化性质
Table 1 Physical and chemical properties of soil tested
理化指标
Physicochemical indexpH值
pH容重 （g cm–3）
Soil bulk density有机碳 （g kg–1）
Organic carbon田间持水量 （%）
Field moisture capacity粘粒含量 （ %）
Clay content德惠黑土 6.14 1.12 24.8 43.5 33.57 
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表 2 冻融交替试验控制的温度和时间
Table 2 The temperature and time of freeze-thaw alternating test
段数
Section时间 （h）
Time温度 （℃）
Temperature1 降温 1 5 ~ 0 2 降温 1 0 ~ −10 3 冻结 10 −10 4 升温 1 −10 ~ 0 5 升温 1 0 ~ 5 6 融化 10 10
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