以松辽平原玉米带耕作区高产田(平面型)与低产田(波浪型)0-20cm耕层土壤为研究对象采用室内模拟冻融试验的方法,研究了松辽平原玉米带高产田土壤的结构性对冻结的响应,包括影响范围较深和程度,进一步阐明高产田土壤对冻结的响应机理。采用高产田与低产田对比的方法,在冻结条件下,对高产田与低产田的土壤容重、土壤孔隙度、土壤团聚体分布及稳定性、土壤三相比等指标的测定与分析,研究不同冻结频率不同含水量,对高产田和低产田0-20cm耕层的土壤结构特征。本研究主要得出以下结论：
一、土壤含水量不同,冻融作用对土壤结构特征的变化具有显著影响。土壤含水量的高低对土壤结构的影响呈现正相关,即含水量越高影响越大。低土壤含水量时,对土壤的孔性影响不显著；但高土壤含水量时,却从低含水量与高含水量对比中发现,含水量是冻结过程中影响高产田与低产田耕层土壤孔性的重要因素。松辽平原玉米带黑土耕作区0-20cm耕层范围内高产田和低产田团聚体组成上自然风干团聚体以>2mm粒径为主要团聚体构成,而土壤水稳性团聚体则以<0.25mm粒级占较大优势。土壤含水量对自然风干团聚体组成特征的影响趋于一致,并随土壤含水量的增加,影响的粒级范围逐渐从高产田和低产田的大粒级过渡到小粒级；而对土壤水稳性团聚体组成特征的影响则表现出显著降低>0.25mm团聚体比例的趋势(p<0.05),并随含水量的增加,影响的粒级范围逐渐从高产田和低产田的大粒级过渡到小粒级。由高产田和低产田干筛团聚体和水稳性团聚体PA0.25、 PADo.25、MWD的变化规律,可得出结论：在冻结频率不变时,土壤含水量越高,冻融作用就越促进土壤团聚体破坏,进而促进团聚体分散,但同等含水量条件下多次冻结的积累也会降低土壤团聚体的水稳定性,促进团聚体分散。
二、模拟冻融循环时,冻融循环对高产田和低产田各粒径级自然自然风干团聚体、水稳定性团聚体(湿筛)百分含量在整个团聚体中的比例影响都达到了显著水平(p<0.01),但是含水量只对小于5mm的水稳性团聚体(湿筛)百分含量的比例有显著影响(p<0.01)。冻结频率和含水量对自然自然风干团聚体和水稳性团聚体的MWD以及>0.25mm团聚体的保存率有显著影响(p<0.01),与水稳性团聚体相比,自然自然风干团聚体对冻融循环条件的变化更加敏感。高产田与低产田对不同自然风干团聚体的MWD影响显著(p<0.01)。冻结能显著增加高产田0-20cm耕层土壤平均孔隙的数目,显著降低低产田0-20cm耕层范围内平均土壤孔隙面积以及Feret直径。冻融循环频率对低产田的孔隙产生显著影响,含水量对高产用和低产田>5mm土壤孔隙的平均数目与孔隙平均面积的影响最为显著(p<0.05)。
三、冻融交替对于保护性耕作区土壤环境的改善调节作用明显的效果,冻结对不同结构质量的土壤(包括高产田与低产田)结构特征的影响有差异,根据广义上壤结构指数(GSSI)与土壤三相距离结构指数的变化来看,高产田与低产田土壤的GSSI分别增加了4.28%和2.99%(p<0.05), STPSD分别降低了51.80%和35.82%(p<0.05),因此,冻结对土壤的疏松改良具有一定的正面效应。研究的结果不仅可以进一步深入系统研究松辽平原玉米带黑土耕作区高产田土壤质量的管理与评价提供理论支持和借鉴,并且对黑土资源的利用与保护、为粮食的丰产增收在土壤结构理论方面具有重要的现实意义。
