沙柳沙障对沙丘土壤颗粒粒径及分形维数的影响

统计分析了库布齐沙漠流动沙丘、设置沙柳活沙障和死沙障沙丘的土壤颗粒粒径分布、分形维数及其与土壤砂粒(>0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)和黏粒(<0.002 mm)含量的关系。结果表明:与流动沙丘相比,设置沙障沙丘的粉粒和黏粒含量增加,且随着土层的加深而表现为下降趋势,不同部位则均呈沙丘下部>上部>中部的趋势。土壤颗粒分形维数因设置沙障而呈增大趋势,且表现为活沙障沙丘>死沙障沙丘>流动沙丘;垂直分布上,设置沙障沙丘的土壤分形维数随土层加深而逐渐减小,而流动沙丘表现为表层与下层大而中层小的特征,沙丘不同部位的分形维数则均表现为沙丘下部>上部>中部。土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势,且与砂粒含量呈极显著负相关关系,而与黏粒含量、粉粒含量呈极显著正相关关系。<0.05 mm粒径物质含量的增加和>0.05 mm粒径物质含量的降低共同导致了土壤颗粒分形维数在设置沙障后的增大。     

杨树低效林下土壤粒径分布与分形特征

[目的]研究鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤粒径分布与分形特征,为该地区杨树低效林的成因分析及改造提供基础依据,并为杨树人工林的科学管理提供参考与决策支持。[方法]使用Mastersizer3000激光衍射粒度分析仪测量土壤粒径,采用土壤颗粒体积分形维数模型计算分形维数D值,并测定土壤养分。[结果]①鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤颗粒组成主要以细砂粒(42.33%)、极细砂粒(15.72%)、中砂粒(19.77%)为主;主要土壤质地类型为砂土;土壤颗粒的分形维数D值在1.222 5～2.204 5范围内,处于较低水平。②土壤颗粒分形维数D值与粉粒、极细砂粒、细砂粒含量呈显著正相关关系,与中砂粒、粗砂粒、极粗砂粒呈显著负相关关系。③随着土层加深,粒径250μm的土壤颗粒含量增加,粒径250μm的土壤颗粒含量减少;土壤颗粒分形维数D值随土层加深而增大,增大幅度不大。④土壤颗粒分形维数D值与土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量的关系均未达到显著水平,土壤各养分含量的变化对分形维数D值没有显著影响。[结论]鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤颗粒组成以砂粒为主,土壤分形维数较低,土壤结构极不均匀,这样的土壤结构对杨树的正常生长发育极为不利,不良的土壤结构也在一定程度上导致了低效林的形成,因此在对杨树低效林进行预防和改造时也要改善林下土壤结构。     

丹江鹦鹉沟小流域不同土地利用类型的粒径特征及土壤颗粒分形维数

选取丹江鹦鹉沟流域78个不同土壤剖面,应用分形理论研究不同土地利用类型的土壤颗粒分形特征和空间变异性以及与土壤养分的相关关系.结果表明:(1)研究区的土壤粒径分布中,粉粒含量占主导地位,粉粒含量百分比在45.41％～66.19％之间,粘粒含量和极粗砂粒含量相对较低.(2)小流域土壤颗粒的分形维数不能用半方差模型和Kriging插值来模拟.表层土壤颗粒分形维数受土壤侵蚀影响较大.(3)陡坡以下,土层较厚且质量较好的地块往往被用作农地,致使相同坡度下,土壤颗粒分形维数表现为农地＞林草地.(4)分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异,其中,分形维数与粉粘粒含量呈显著线性正相关,与细砂粒、中粗砂粒和极粗砂粒含量呈线性负相关.(5)农地和草地0-10 cm土壤颗粒的分形维数随坡度的增加呈降低趋势,但坡度对林地的分形维数影响很小.(6)分形维数在4个土层均与土壤含水量呈显著正相关,在0-10 cm与有机质含量呈显著负相关.     

PLA平铺沙障对沙丘土壤颗粒分形特征的影响

采用室外调查与室内分析相结合的方法,统计分析了毛乌素沙地PLA沙障铺设5年后的土壤颗粒粒径组成、分形维数及其与土壤砂粒(0.05 mm)、粉粒(0.05~0.002 mm)和黏粒(0.002 mm)含量的之间的关系。结果表明:研究区沙物质颗粒主要以粒径大于0.05 mm的细沙、极细沙为主。设置PLA沙障后,导致沙丘中粗沙含量减少,黏粒物质增加。沙障规格对土壤分形维数的影响表现为规格越小,土壤分形维数越大。沙丘表层分形维数与砂粒含量(0.05 mm)呈极显著的负相关关系,而与黏粒含量呈极显著的正相关关系。该地区颗粒分形维数的临界粒径为0.05 mm粒径物质,低于0.05 mm的颗粒含量越多,分形维数越高,反之则越低。设置PLA沙障后,黏粒物质聚集和沙粒物质的降低共同导致分形维数的增加。     

岷江上游干旱河谷土壤粒径分布分形维数特征

具有分形特征是土壤的客观属性之一,为了探讨分形维数与土壤性质之间的关系与影响因素。运用土壤体积粒径分布分维模型计算了岷江上游干旱河谷不同土地利用方式下土壤表层(0～20cm)161个样品的分形维数,分析了分形维数的空间变化特点及其与粒度组成、有机质和土壤养分之间的相关性。土壤粒径分布分形维数可以作为表征土壤结构和性质的重要指标。结果表明:不同土地利用方式下土壤的粒径分布具有不同的分形特征,分形维数在2.5011～2.7825之间,粉壤土>壤土>砂壤土,耕地大于灌林地。土壤颗粒体积分形维数与黏粒(<0.002mm)和粉粒(0.002～0.05mm)的体积百分含量以及土壤全钾含量呈极显著正相关关系,与砂粒(>0.05mm)的体积百分含量呈极显著负相关关系,而与土壤有机质,全氮,全磷,速效磷和速效钾含量的相关性未达到显著水平。研究结果可以为研究区植被恢复和土地利用开发提供一定的依据。     

河塘底泥与岸边土壤粒径分形维数及与其性状关系——以海南岛南渡江下游塘柳塘为例

以海南省南渡江下游塘柳塘为研究对象,采集52个河塘底泥和6个沿岸农田土壤样品,依据美国制土壤粒级分组与土壤质地分类标准,应用分形理论计算了58个样品的质量分形维数,探讨河塘底泥与邻近农田土壤在粒级组成上的差异,并揭示底泥粒径分形维数与粒级组成及有机质含量之间的相互关系。结果表明:(1)河塘底泥与沿岸农田土壤各粒级组成非常相似,均以极细砂、粉砂为主,土壤质地类型多为壤土;底泥粒径分形维数略高于沿岸农田分形维数,前者均值为2.662,后者为2.591。(2)底泥粒径分形维数与其黏粒和粉粒含量呈显著正相关关系,而与其砂粒含量呈显著负相关关系;底泥粒径分形维数与其有机质含量呈显著正相关关系。(3)塘柳塘底泥理化性状表明,南渡江下游河塘清淤底泥可用于周边土壤改良。     

不同开发程度对沙坡头南山台子绿洲土壤性质的影响

在宁夏沙坡头南山台子扬黄灌溉绿洲选取草地、新耕地、老耕地、园地四种主要土地利用类型,通过采样分析其土壤理化性质特点,揭示开发过程、不同开发程度对当地土壤性质的影响。结果表明:(1)绿洲开发过程中,土壤p H呈降低趋势;随着灌溉时间的延长,土壤电导率逐渐下降。(2)草地被开发初期,土壤中养分含量出现不同程度的降低,以TN、TP、SOC下降最为显著(P 0.05);此后随着土地利用年限的延长,土壤养分含量有所增加且以园地变化最为显著(P 0.05)。(3)草地被开发后,土壤极细砂颗粒含量增加(P 0.05),随着土地利用年限延长土壤细黏粒含量增加,以开发为园地的增加最为显著(P 0.05)。(4)土壤细黏粒、粗黏粒与AN、TP、AP、SOC呈极显著正相关关系(P 0.01),与pH呈负相关关系(P 0.01);粉粒、极细砂与pH呈正相关关系(P 0.01),与其他因子呈负相关关系(P 0.01);细砂粒与pH呈正相关关系(P 0.01),与TN、TP为呈相关关系;粗砂粒只与SOC呈显著正相关关系(P 0.05)。(5)灌区土壤颗粒分形维数介于2.58～2.75之间,不同土地利用类型土壤颗粒分形维数大小依次为园地(2.75)老耕地(2.73)草地(2.70)新耕地(2.58)。(6)土壤颗粒分形维数AN、TN、TP、AP、SOC呈正相关关系,与pH呈负相关关系;与土壤细黏粒、粗黏粒均呈对数正相关关系(R2=0.6214,N=105,P 0.01;R2=0.5824,N=105,P 0.01),与粉粒、细砂粒呈对数负相关关系(R2=0.1172,N=105,P 0.01),与极细砂呈线性负相关关系(R2=0.6352,N=105,P 0.01),与粗砂粒相关性不显著(N=105,P 0.05)。表明灌区长期土地开发利用能够有效改善土壤性质,促使土壤肥力提高、土壤颗粒细化。     

滇东喀斯特山原红壤退化过程中剖面颗粒分形特征

山原红壤是在古气候影响下残存于高原面的古红土,近年来退化严重。为认识山原红壤的质地和退化程度,以滇东山原红壤典型发育地带为研究对象,对灌丛、草地、松林、红裸土剖面的土壤颗粒分形特征进行研究分析。结果表明:土壤颗粒分形维数在2.734~2.829,土壤质地整体属于粉质粘壤土。随着深度的增加,灌丛、草地、松林的土壤分形维数逐渐变大,红裸土则呈现出相反的规律。黏粒含量与土壤颗粒分形维数在土壤剖面上表现出相同的变化规律,砂粒和粉粒规律不明显。分形维数与黏粒呈极显著正相关,主要由黏粒决定,与粗砂呈负相关,与细砂和粉粒呈正相关,但均不显著（p < 0.05）。分形维数与有机质呈正相关,与速效钾、速效磷、硝态氮呈负相关,均不显著（p < 0.05）。分形维数可以表征山原红壤退化过程中剖面质地的均一程度,作为判断土壤质地差异的重要指标,在一定程度也可以反映土壤的肥力特征。     

沙质草地生境中植物群落对土壤质地演进的响应

利用空间代替时间,选取6个沙地生境类型(硬质灰钙土H_1,沙质灰钙土H_2,固定沙地H_3,半固定沙地H_4,半流动沙地H_5和流动沙地H_6),通过对其土壤颗粒组成、草地植物群落结构及数量特征的分析,研究沙质草地植物群落演替对土壤沙化过程的响应。结果表明:(1)从硬质灰钙土到流动沙地,物种丰富度分别为9,12,9,9,9,5种;演替初期(H_1-H_2)多年生草本植物种占绝对优势,演替中期(H_3-H_4)一年生植物优势度明显,演替后期(H_5-H_6)则以半灌木占主导地位;各演替阶段禾本科植物均有很高的优势度,在半流动沙地阶段成为最大优势物种,在沙质灰钙土后藜科植物优势度保持相对稳定,菊科和豆科植物分别在固定沙地和半固定沙地阶段逐渐消失。(2)物种多样性在沙质灰钙土最高,到固定沙地持续递减,而到流动沙地时又增大,生态优势度与物种多样性变化趋势正好相反,均匀度表现出先减小后增大的趋势,相邻的两个群落间具有较高的相似度。(3)从硬质灰钙土到流动沙地,0—10cm土层土壤黏粉粒含量极显著减少(p0.01),而粗砂粒极显著增加(p0.01),土壤颗粒分形维数由2.52下降到1.73。(4)一年生草本植物优势度与土壤黏粉粒含量、土壤颗粒分形维数呈显著负相关(p0.05);豆科植物优势度与土壤粉粒组分、土壤颗粒分形维数间呈显著正相关(p0.05);物种多样性与粉粒组分含量呈极显著正相关(p0.01),与细砂粒组分含量、土壤颗粒分形维数间呈显著正相关(p0.05)。     

冀北山地典型森林土壤颗粒分形特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究冀北山地典型森林土壤颗粒的分形特征与土壤物理化学性质的关系。结果表明:冀北山地7个典型森林土壤颗粒的分形维数介于2.057 0～2.379 3之间,分形维数随土层深度增加而呈减小趋势。土壤颗粒分形维数与细黏粒、细粉粒和中粉粒含量呈极显著正相关关系,与粗粉粒含量呈负相关关系,与黏粒含量相关性不显著;土壤分形维数与土壤容重呈线性正相关关系,与最大持水量、总孔隙度呈现线性负相关关系,与田间持水量相关性不明显。与速效氮和有机质呈显著负相关,与全氮、速效钾呈负相关,与pH无相关性。     

草海不同石漠化程度土壤分形特征研究

基于土壤粒径分形维数的计算方法,对草海不同石漠化程度土壤颗粒、微团聚体、团聚体粒径分布的分形维数进行了研究。结果表明:石漠化地区土壤颗粒分形维数与土壤粉粒(0.001~0.05mm)呈极显著负相关(r=-0.963**,P0.01),与土壤黏粒(0.001mm)呈极显著正相关(r=0.995**,P0.01);土壤微团聚体主要以0.01mm的大粒级微团聚体为主,其分形维数与大粒级(0.01mm)微团聚体表现出呈极显著的负相关(r=-0.964**,P0.01);土壤风干团聚体5mm粒级的含量达到70%以上。湿筛后,5mm土壤团聚体含量减少,其余粒级有不同程度的增加,其中0.25mm的增幅最大。石漠化程度的加剧,使土壤黏粒含量逐渐增多,土壤颗粒、土壤微团聚体分形维数逐渐增大。通过对草海地区石漠化土壤结构特征的研究,可为草海地区石漠化治理、草海湿地的保护提供参考。     

封育对天然草地深层土壤粒径分形特征的影响

为了明确长期封育对天然草地土壤粒径分形的影响,采用空间序列代替时间序列的方法,试验对比研究了黄土高原宁夏固原云雾山自然保护区封育30年草地和放牧草地的深层土壤粒径分形特征。结果表明:(1)封育30年草地土壤中粉粒含量显著低于放牧草地(p0.05),分别为21.1%和28.1%。(2)封育30年草地的土壤粒径分形维数明显高于放牧草地(p0.01),在140—500cm的土层中表现尤为显著。(3)土壤粒径分形维数与粉粒和极细沙粒含量呈极显著正相关(p0.01),而与细沙粒、中沙粒、粗沙粒呈极显著负相关(p0.01)。因此,长期封育草地土壤粒径趋于变大,中细颗粒土壤积累减少,同时长期封育影响深层土壤结构,深层土壤物理结构信息不容忽视。     

中亚热带天然次生常绿阔叶林水文生态效应研究

以科尔沁沙地为研究区域,测定分析了流动沙丘栽植22a的樟子松林和24a的小叶锦鸡儿灌木林对土壤物理组分有机碳分配的影响。结果表明,(1)流动沙丘造林后土壤粗砂、极细砂和黏粉粒含量增加,细砂含量减少,土壤容重降低。(2)流动沙丘栽植樟子松和小叶锦鸡儿林后,全土有机碳储量分别增加357和514g/m2,增幅为729%和1 050%。(3)流动沙丘、樟子松和小叶锦鸡儿林地土壤轻组质量分别为0.08%,1.24%和1.14%,轻组碳储量分别为9.7,182.5和185.9g/m2,占其全土碳储量的比例依次为20%,45%和33%。(4)土壤有机碳在不同粒级土壤中的分配状况为,流动沙丘:细砂>粗砂>极细砂>黏粉粒;樟子松林地:粗砂>细砂>极细砂>黏粉粒;小叶锦鸡儿林地:粗砂>极细砂>细砂>黏粉粒。(5)流动沙丘造林后,轻组有机碳储量的变化比总有机碳的变化更为明显,粗砂组分中非保护性有机质的增加是引起土壤总有机碳变化的主要原因。     

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带风沙运动沙尘物质粒径分形特征

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带风沙活动频繁,对其近地表风沙运动规律的研究具有重要意义。采用实验测定分析、线性回归分析、相关统计分析等研究方法,对策勒绿洲—沙漠过渡带不同地貌部位表面及近地表输沙和降尘物质粒度及粒径分形特征进行了研究。结果表明:策勒不同风沙运动形式沙尘物质组成主要为极粗粉砂和极细砂,大气降尘物的粗粉砂含量偏高,分形维数介于0.25~2.25;五种沙尘物质平均分维值介于1.03~1.67,灌丛沙堆表面沙物质粒径分形维数平均值最大,其次依次为大气降尘、裸平沙地、地表输沙物质和流动沙丘的沙尘物质,标准偏差值大小变化趋势与之相反。灌丛沙堆表面沙物质的粒径分形维数与沙物质平均粒径、分选系数等指标呈显著线性相关性,流动沙丘表面沙物质平均粒径的分形维数与粒度参数之间线性相关性不显著。灌丛沙堆、流动沙丘、地表输沙物质的黏粒含量与分形维数均呈极显著正相关性(p0.01),灌丛沙堆与地表输沙物质的砂粒级含量与分形维数呈显著负相关,大气降尘物的粉砂含量与分形维数呈显著负相关(p0.05)。流动沙丘表面沙物质的粉砂和砂百分含量与分维值无显著相关性。沙物质的粒级组成、运动形式、植被覆盖度、风力及地形等均是导致绿洲—沙漠过渡带沙尘粒度及分形特征差异的主要原因。     

沂源石灰岩山地不同植被类型土壤颗粒分形特征研究

运用分形学理论与方法对沂源石灰岩山地营造的3种不同植被类型和封禁条件下灌草丛的土壤颗粒分形特征进行研究,结果表明:(1)不同植被类型土壤颗粒粒径质量百分含量差异显著,有林地粉黏粒含量明显高于灌草地.(2)有林地的分形维数明显大于灌草地,其中,侧柏扶芳藤混交林最大,灌草丛最小.(3)不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒含量和细砂粒含量之间呈明显的正相关(线性)关系,与极粗砂粒呈明显的负相关(线性)关系.(4)不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤不均匀系数呈较好负相关(线性)关系.除灌草丛外,其它3种植被类型土壤均为级配连续、不均匀性良好的土壤.采用土壤颗粒分形维数评价不同植被类型土壤结构和质地是一个重要的量化指标.     

毛乌素沙地不同土地利用类型土壤分形特征

研究不同土地利用类型土壤分形特征,以期为沙地土壤风蚀的防治和生态建设提供理论指导.该文研究了毛乌素沙地7个典型样地的土壤分形维数,以及分形维数与土壤机械组成、土地利用类型、采样深度的关系.结果表明:(1)决定沙地土壤分形维数的主要是粉沙、极细沙和细沙的百分含量;粉沙与极细沙的百分含量和土壤分形维数呈极显著正相关关系,而细沙百分含量和土壤分形维数呈极显著负相关关系.(2)7种不同利用类型土地的土壤分形维数最大值为2.51,最小值为1.59;表层(0-10 cm)土壤的平均分形维数介于1.85～2.34之间,且从大到小依次为:草地＞固定沙丘＞半固定沙丘＞耕地1＞耕地2＞耕地3＞流动沙丘.(3)土壤分形维数在7类土地上随着采样深度有不同程度的波动,但整体上均呈线性下降趋势.     

石羊河尾闾水面形成区土壤颗粒的分形特征

青土湖是石羊河的尾闾湖,观测分析了距青土湖水面边缘0-500m范围内的土壤颗粒粒径分布、分形维数及其与土壤颗粒含量的关系。结果表明,0-20cm和20-40cm土层土壤颗粒的分形维数范围分别在2.3708~2.8796和2.3590~2.7509。在0~150m范围内,0-20cm土层土壤粒径分形维数与水面间距呈缓慢增加趋势,在150m处达到最大(2.8796),随后逐渐降低而20-40cm土层在0~100m范围内呈缓慢增加趋势,在100m处分形维数达到最大(2.7509)土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势,且与大于0.05mm粒径含量呈极显著负相关关系,而与黏粒含量、粉粒含量呈极显著正相关关系。小于0.05mm粒径物质含量的增加和>0.05mm粒径物质含量的降低共同导致了土壤颗粒分形维数在水面形成150m范围内的增大,说明水面形成对土壤粒径的影响范围在0~150m。     

向家坝工程扰动区不同生态修复模式边坡土壤颗粒分形特征

[目的]研究不同生态修复后边坡土壤颗粒分形特征,为分形维数作为评价修复后向家坝工程扰动区边坡土壤质量的综合指标提供科学依据。[方法]以向家坝工程扰动区6种不同生态修复模式下的0—10 cm边坡土壤为研究对象,通过野外采样和室内试验,采用单重和多重分形理论相结合的方法,研究自然演替与人工修复模式下土壤粒径分布(PSD)和分形特征及土壤养分特征并分析了其相关关系。[结果]不同生态修复模式下土壤颗粒组成以粉粒和砂粒为主,黏粒含量较少,粒径分布不均匀。天然林地土壤养分含量相对较高且土壤颗粒较细。黏粒与D_v呈极显著正相关(p<0.01),与土壤有机碳和速效氮呈显著正相关(p<0.05),粉粒含量与D₁,D₂呈极显著负相关(p<0.01),砂粒与D₁,D₂呈极显著正相关(p<0.01)。土壤养分与黏粒、粉粒含量呈不显著正相关,与砂粒含量,D₁,D₂呈不显著负相关。[结论]向家坝工程扰动区土壤颗粒以粉粒和砂粒为主,土壤质地较...     

土壤粒径及有机碳特征对灌丛沙堆发育阶段的影响研究

为揭示风沙区柠条灌丛沙堆的发育规律,并为灌丛沙堆的发育阶段划分提供参考,对大、中、小三种柠条(Caragana korshinskii)灌丛沙堆顶部、中部和底部的土壤颗粒组成及分形维数、土壤有机碳特征进行研究。结果表明:土壤有机碳含量随灌丛沙堆的增大而递减,与灌丛及其沙堆的外部形态特征呈显著性负相关;随灌丛沙堆的增大,细砂含量逐渐增加,粉粒的含量逐渐减少;土壤粒径分形维数随灌丛沙堆的增大而递减,其与土壤黏粒、粉粒呈显著性正相关,与细砂、极细砂的百分含量呈负相关;土壤有机碳含量与土壤粒径分形维数之间存在显著性正相关。灌丛沙堆具有明显的空间异质性,沙堆上的土壤有机碳含量与土壤的颗粒组成与沙堆大小具有一定的相关性,并可作为划分沙堆发育阶段的标准,但需要充分考虑风力、植物和沙源等因素的影响。     

荒漠-绿洲边缘区生态过渡带的土壤颗粒分形特征

通过实地采样和实验室分析,测定了黑河中游荒漠绿洲边缘区生态过渡带的土壤粒级分布、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)的含量,并采用1993年杨培岭等提出的用粒径的重量分布代替数量分布的土壤分形模型,计算了土壤颗粒分形维数;最后利用统计分析法,研究了颗粒分形维数与土壤粒级分布及各养分指标的关系.结果表明:从荒漠边缘向绿洲延伸的过渡带,土壤中砂粒含量占绝对优势,粉粒居中,黏粒最少,采样区土壤质地较粗;土壤颗粒分形维数在2.105～2.609之间变动,处于极低水平,与土壤各养分指标具有相似的变化趋势,除靠近绿洲区存在一个"生态裂谷"外,整体呈上升趋势;利用相关分析法得出,土壤颗粒分形维数与砂粒含量呈显著负相关,与黏粉粒及各养分指标均呈显著的正相关;利用回归分析法进行定量分析,砂粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D降低0.0019个单位;粉粒和黏粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D分别增加0.002和0,023个单位,对土壤颗粒分形维数变化幅度的影响依次为黏粒>粉粒>砂粒,分形维数对黏粒含量的变化最为敏感.因此,可以将土壤颗粒分形维数作为衡量荒漠-绿洲边缘区土壤养分变化状况的指标之一,用于反映荒漠绿洲区土壤的退化状况.