东北黑土地区是我国重要的商品粮生产基地之一,土壤孔隙结构是影响其土壤理化和生物过程的重要指标。反复冻融循环等自然条件改变了土壤孔隙结构,进而影响土壤水分入渗及土壤侵蚀过程。本研究选取东北典型黑土区的土壤为研究对象,设置未冻融处理（T₀）及1（T₁）、5（T₅）、10(T₁₀)、15(T₁₅)和20(T₂₀)次冻融循环处理。基于纳米工业CT扫描和图像分析技术相结合的方法对孔隙结构进行三维重构及可视化,定性及定量化研究冻融条件下土壤孔隙结构中孔隙的大小、形状及特征和孔隙网络特征变化规律。本文的主要研究结论如下:（1）通过3DMA＿Rock和Image J软件分别对黑土孔隙结构进行二维和三维可视化,定性分析结果表明冻融作用增加了土壤孔隙数量和大小并改变了其形状。冻融循环次数的增加使土壤孔隙空间中出现了较多的不规则孔隙和细长孔隙,同时规则小孔隙也逐渐增多,孔隙结构变得更加疏松多孔。（2）通过3DMA＿Rock软件对孔隙度、孔径分布和孔隙数量进行定量分析,并通过Image J软件对孔隙形状进行定量分析。冻融作用对土壤孔隙度、孔隙大小、孔隙数量和孔隙形状影响显著。随着冻融循环次数的增加,土壤孔隙度和孔隙数量显著增大（P<0.05）,孔隙当量直径增大。土壤中毛管、非毛管孔隙度及各形状孔隙度随着冻融循环次数的增加而显著增大,毛管孔隙度显著小于非毛管孔隙度（P<0.05）。在10次冻融循环后细长孔隙度显著高于规则和不规则孔隙度,但在各冻融处理间细长孔隙数量占比显著小于规则和不规则孔隙数量占比（P<0.05）。不同冻融处理间孔隙总比表面积无显著差异,细长孔隙比表面积显著小于规则和不规则孔隙比表面积。（3）通过3DMA＿Rock软件对孔隙网络进行构建,定量分析孔隙网络结构的中轴路径、节点和孔喉变化规律。冻融作用对孔隙网络中的中轴路径大小及数量、节点数量、孔喉数量、孔喉表面积和喉孔当量半径比分布的影响显著。随着冻融循环次数的增加,中轴路径数量、节点数量和孔喉数量显著增大（P<0.05）。20次冻融循环处理下中轴路径长度、孔喉表面积、孔喉当量直径和喉孔当量半径比的数量分布高于其他冻融循环处理,其中5和10次、0和1次冻融循环处理下各参数的数量分布规律分别接近,5和10次冻融循环处理下各参数的数量分布高于0和1次冻融处理。