广东省不同母质发育土壤颗粒分布的分形维数特征

采集广东省主要成土母质(玄武岩、砂页岩、第四纪红土和花岗岩)发育的林地、耕地和园地土壤剖面各发生层土壤,测定了土壤颗粒组成、有机质、CEC等理化性质,探讨了不同母质发育土壤颗粒分布的分形维数特征及其与土壤理化性质的关系。结果表明,玄武岩、第四纪红土、花岗岩和砂页岩发育土壤分形维数变幅分别为2.923 9~2.981 2,2.858 8~2.937 7,2.769 3~2.923 1和2.544 6~2.885 6;玄武岩和第四纪红土发育土壤颗粒分布分形维数与砂页岩发育土壤存在显著差异。土壤颗粒分布的分形维数随土壤深度增加呈增大的趋势,相同母质发育土壤的深层土壤颗粒分布的分形维数接近一致。玄武岩和第四纪红土发育土壤颗粒分布的分形维数在不同深度土壤之间变幅较小,砂页岩和花岗岩发育土壤变幅较大。土壤颗粒分布的分形维数与砂粒含量呈极显负相关,与黏粒含量呈极显著正相关,与土壤全磷、速效钾、全铁、CEC、有机质、全氮、碱解氮呈极显著或显著正相关;土壤颗粒分布的分形维数可以作为表征土壤肥力状况指标。     

江子河小流域不同植被类型土壤粒径的多重分形特征

为探讨植被类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,运用激光粒度分析方法和分形理论,研究桐柏大别山区江子河小流域5种植被类型的土壤颗粒组成及其多重分形特征。结果表明:1)土壤颗粒单分形参数D、多重分形参数Δα、Rf、[α(-1)]-f[α(0)]和f[α(1)]/f[α(0)]均与土壤黏粒体积分数显著正相关,即土壤中细颗粒物质体积分数越高,土壤颗粒分布的非均匀性和奇异性越大;2)不同植物群落土壤颗粒分形维数D和多重分形参数表现为杂木林和针阔混交林(马尾松+栓皮栎)>茶园>竹林和水稻田,即森林(防护林)植被可以增加土壤中黏粒和粉粒等细粒物质体积分数、改善土壤质地的均匀性和增强土壤颗粒结构的异质性。     

长沙市东郊不同母质发育耕型红壤的可蚀性因子K值估算

采集了长沙市东郊第四纪红土和花岗岩风化物两种母质发育的耕型红壤样品,通过室内分析获得了土壤的颗粒组成和土壤有机质含量。利用诺谟图法、修正诺谟图法、EPIC模型、几何平均粒径模型和Torri模型分别估算了两种母质发育红壤的可蚀性因子K值,并将估算结果与江西省鹰潭市中国科学院红壤生态试验站通过自然降雨实测方法获得的K值进行了比较。结果显示,Torri模型和几何平均粒径模型比较适合估算长沙市东郊第四纪红土发育红壤的可蚀性K值,Torri模型、几何平均粒径模型和EPIC模型比较适合估算长沙市东郊花岗岩风化物发育红壤的可蚀性K值。     

不同母质发育的红壤电荷特性研究

研究了3种不同母质发育的红壤中电荷的差异,比较了不同母质对电荷的影响。结果表明:3种母质发育的红壤中,紫色土发育的红壤中全部负电荷含量明显高于花岗岩发育的红壤和第四纪红色黏土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤中正电荷的含量明显高于花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤、花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与pH呈显著性负相关;第四纪红色黏土发育的红壤正电荷与有机质呈显著负相关,花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与有机质含量呈显著正相关;第四纪红色黏土发育的红壤和紫色土发育的红壤正电荷与黏粒含量呈一元二次线性关系,花岗岩发育的红壤正电荷与黏粒含量呈极显著负相关;紫色土发育的红壤吸附的NH4+-N含量最高,第四纪红色黏土发育的红壤吸附的NO3--N含量最高。通过对3种母质发育的土壤电荷特性的研究,可为不同母质的红壤进行合理施肥与管理提供科学依据。     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

南方典型母质发育水稻土剖面酸化特征研究

明确我国南方典型母质发育水稻土的剖面酸化特征及其影响因素,为稻田土壤酸化有效防控及治理提供理论依据.选取湖南长株潭区域不同母质(板页岩、第四纪红土、花岗岩、河流冲积物、砂岩、石灰岩及紫色砂页岩)发育的潴育性水稻土剖面,分别测定耕作层(A)、犁底层(P)、潴育层(W)及母质层(C)各层次的土壤pH,利用A与C层间pH的变...     

西昌市土壤Fe、Mn、Cu、Zn有效性评价及其影响因素分析

在分析西昌市土壤微量元素Fe、Mn、Cu、Zn有效含量状况及其分布特征的基础上,从成土母质、土地利用方式、有机质和pH等4个方面探讨其对土壤微量元素有效含量的影响。结果表明:西昌市土壤有效Fe含量丰富,有效Cu和Zn略低且分布不均,有效锰有32.18%的土壤缺乏。成土母质是重要的影响因素,第四纪紫色洪冲积物发育的土壤Fe、Mn、Zn有效含量较高,二迭纪岩浆岩洪冲积物发育的土壤有效Cu含量较高,坡残积物发育的土壤4种微量元素有效态含量均较低;水田土壤各元素有效含量均大于旱地;有机质与有效Fe、Cu间显著正相关;pH值在中性偏碱时,有效Cu和Zn含量较低。     

广东省赤红壤区土壤团聚体有机碳和铁氧化物特征及稳定性

通过野外采样和室内分析相结合,以广东省赤红壤区花岗岩(G)、第四纪红土(Q)和砂页岩(S)母质发育的林地(FL)、水田(PF)和旱地(UL)土壤为研究对象,分析了土壤团聚体有机碳及其组分和不同形态铁氧化物含量,探究了其对土壤团聚体稳定性的影响及贡献。结果显示:(1)3种母质发育的3种利用方式土壤团聚体均以>0.25 mm为主,2~5 mm团聚体以花岗岩母质发育林地土壤最高(58.51%),0.25~2 mm团聚体以花岗岩(62.93%)和第四纪红土(59.21%)母质发育水田和旱地土壤最高;土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)以砂页岩母质发育林地土壤最高;(2)3种母质发育林地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在2~5 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在<0.053 mm粒径中;3种母质发育林地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053,0.25~2 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053 mm粒径中。(3)相关分析和主成分分析表明,MWD、GMD与团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co呈显著相关(P<0.05);不同母质和利用方式以砂页岩母质发育的林地土壤团聚体胶结能力最好。研究表明,不同母质和利用方式土壤团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co含量分布差异显著,进而影响了土壤团聚体分布和稳定性,同时砂页岩母质发育的林地土壤团聚体结构较稳定。     

鄱阳湖流域3种典型母质发育红壤溅蚀特征

为了研究鄱阳湖流域3种典型母质对土壤溅蚀的影响,设计一种可收集过程样的溅蚀盘,通过室内模拟降雨试验,分析不同降雨强度(30,60,90,120,150 mm/h)和母质(第四纪沉积物母质、花岗岩母质、红砂岩母质)条件下红壤溅蚀特征。结果表明:第四纪沉积物母质红壤总溅蚀量最低,其次是花岗岩母质红壤,红砂岩母质红壤总溅蚀量最高,土壤质地、有机质、游离氧化铁等指标对总溅蚀量影响较大;随着雨强的增大,总溅蚀量呈对数函数关系增加;总溅蚀量80%以上分布在0—15 cm范围内,随着雨强增大,溅蚀颗粒分布越集中。     

南亚热带不同母质发育土壤团聚体特征及其稳定性

团聚体是土壤的基本结构单位,其稳定性是评价土壤质量的重要指标。以南亚热带地区不同母质(石灰岩、第四纪红黏土、砂页岩)发育的土壤作为研究对象,采用湿筛法和LB法测定不同母质发育土壤团聚体稳定性特征。结果表明:(1)随着土层深度的增加,土壤容重呈上升趋势,而孔隙度、有机质和游离氧化铁含量呈下降趋势。砂页岩母质发育的土壤有机质含量最高,为22.44～42.97 g/kg。石灰岩和第四纪红黏土母质发育的土壤以黏粒(40.93%,42.51%)和粉粒(41.69%,42.31%)为主,砂页岩母质发育的土壤黏粒含量最低,为33.79%。(2)经湿筛法处理后,石灰岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为91.58%～92.31%,第四纪红黏土母质发育土壤水稳性团聚体含量为76.45%～90.80%,砂页岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为79.18%～86.67%,3种土壤团聚体的稳定性都随着土层深度增加而降低。(3)LB法处理后土壤团聚体MWD值均表现为慢速湿润处理预湿润振荡处理快速湿润处理,砂页岩母质发育的40—60 cm土层对消散和机械破碎作用最为敏感,其相对消散指数RSI和相对机械破碎指数RMI分别为0.78和0.42。不同母质土壤团聚体稳定性均与黏粒、有机质、游离态铁含量呈正相关。     

激光粒度仪测量风成堆积物粒度的实验研究

中国北方第四纪风成堆积物的粒度是研究古气候与古环境的一个重要代用指标。粒度测量结果受到前处理方法的深刻影响。在黄土高原西部从北往南5个具有代表性的黄土剖面采集样品25块，对每个样品用不同的前处理方法处理后，用激光粒度仪进行测量。结果显示不同的前处理方法对黄土粒度测量结果会产生很大的影响。原始样品经过超声波振荡和加（NaPO3）6分散剂后，颗粒明显分散变细。在单独加入H2O2除去有机质和加入的HCl除去碳酸盐后，粒度也明显变细，而且南部的样品的差异比北部的要大。在黄土高原北部，石膏对粒度测量的影响较小。     

土壤颗粒分布体积分形维数与数量分形维数之间的关系

土壤的体积颗粒分布(PSD)可用于同时确定数量分形维数(DN)和体积分形维数(DV)。以往的试验和理论研究均未直接比较DV和DN的关系。为建立DV和DN的关系并分析其参数的敏感程度,在中国各地取了12种不同质地土壤,利用激光粒度仪进行了测定。提出了含3个参数Rupper(颗粒半径的上限),Ri(第i个半径)和Rlower(半径下限)的DV-DN理论关系,该关系可说明为什么DN可能大于3。在未调整的幂定律范围内(PLR),DV的幂定律半径为38.6～85.8μm,DN的幂定律半径为53.2～358μm,估算的DV值(2.18～2.69)比DN值(2.38～3.19)小。调整后的PLR比未调整的窄。在调整的PLRs范围内,估算的DV值变化范围为2.11～2.56,而DN变化范围为2.28～3.02。调整和未调整PLRs得出的DV和DN的差异说明,Rupper,Rlower,Ri和Rlower/Rupper均可能影响DV与DN关系,有必要进行参数的敏感性分析。进行敏感性分析可基于敏感系数(C)来鉴别DV-DN关系中各参数改变所引起的DV和DN相对变化,从而找出对该关系影响最大的参数。就不同情况下计算的C值而言,Rupper是影响DN值的最重要参数,小的Rupper值可能导致估算DN的准确度降低。PLR范围越大,DN的估算越准确。根据DV估算DN的相对误差的绝对值在12%范围内,说明得出的DV-DN理论关系是正确的。     

额济纳盆地戈壁纵剖面沉积物粒度参数分析

以额济纳荒漠戈壁为研究对象,通过野外实地调查与室内实验相结合的方法,采用平均粒径、分选系数、偏度、峰度等粒度参数对戈壁纵剖面沉积物粒度特征进行了分析。研究表明:在纵剖面,除冲积扇上部外,其余采样点均沿垂直方向从上至下沉积物粒度组成由石块变为砂粒;除冲积扇上部外,颗粒平均粒径沿垂直方向呈细化趋势,平均粒径由粗变细;戈壁不同剖面层沉积物颗粒分选系数整体呈分选差或较差,仅东居延海岸边浅滩和东居延海湖岸分选较好或中等;偏度除冲积扇上部呈负偏、极负偏外,其他各点偏度沿垂直方向由上至下趋于近对称、正偏分布;在冲积扇上部和中部,峰态以宽平为主,在冲积扇下部到东居沿海湖岸沉积物沿垂直方向由下至上峰态由宽平、很宽平变成尖窄分布。总之,戈壁纵剖面沉积物的粒度特征整体呈平均粒径由粗变细,分选差或较差,偏度呈近对称、正偏分布,峰态宽平的特点,反映了不同层次颗粒的沉积环境、地貌特征、侵蚀与堆积方式,可为戈壁类型划分提供依据。     

基于人工神经网络的数据处理和多目标群方法用土壤传递函数(PTFs)估算保水性

Pedotransfer functions(PTFs) have been developed to estimate soil water retention curves(SWRC) by various techniques.In this study PTFs were developed to estimate the parameters(θ s,θ r,α and λ) of the Brooks and Corey model from a data set of 148 samples.Particle and aggregate size distribution fractal parameters(PSDFPs and ASDFPs,respectively) were computed from three fractal models for either particle or aggregate size distribution.The most effective model in each group was determined by sensitivity analysis.Along with the other variables,the selected fractal parameters were employed to estimate SWRC using multi-objective group method of data handling(mGMDH) and different topologies of artificial neural networks(ANNs).The architecture of ANNs for parametric PTFs was different regarding the type of ANN,output layer transfer functions and the number of hidden neurons.Each parameter was estimated using four PTFs by the hierarchical entering of input variables in the PTFs.The inclusion of PSDFPs in the list of inputs improved the accuracy and reliability of parametric PTFs with the exception of θ s.The textural fraction variables in PTF1 for the estimation of α were replaced with PSDFPs in PTF3.The use of ASDFPs as inputs significantly improved α estimates in the model.This result highlights the importance of ASDFPs in developing parametric PTFs.The mGMDH technique performed significantly better than ANNs in most PTFs.     

土壤短期吹蚀的粒度分维研究

基于风洞实验数据 ,对砂质壤土与壤质砂土短期吹蚀的粒度分形结构及其分维变化进行了探讨。结果表明 :( 1)在砂质壤土与壤质砂土的不同吹蚀时段 ,各自床面的粒度组成是具有分形结构特征的 ,在风洞里不同风速与时间下的吹蚀并未改变两种土壤所具有的分形结构 ,改变的只是分形结构的定量描述参数分维 ;( 2 )无论是在初始状态还是在一定的风速和时间下 ,砂质壤土的分维都小于壤质砂土的分维 ;( 3)两种不同质地的土壤在不同的吹蚀时段床面粒度分维与 <0 0 5mm的颗粒 (即粉粘粒 )含量之间都存在着显著的正相关性 ;( 4 )两种土壤在吹蚀的过程中由于土壤性状的差异 ,其床面粒度分维会随时间和风速的不同而出现相异的变化过程     

华北冲积平原壤质潮土的土壤粒径分形空间尺度分析

土壤在一定空间尺度范围内具备分形特征已经为大多数研究所认同,然而这种空间自相似性的存在区间却容易被忽视。该文利用激光衍射法测定了华北冲积平原黄河沿岸43组壤质潮土的土壤粒径分布数据(共93个粒级),并以此为基础分析了该类土壤颗粒分形特征的存在区间及其影响因素。结果表明,该类土壤大多只是在中小粒径级别均呈现严格的分形特征,在较粗砂粒尺度上不存在空间自相似性。分形特征存在区间会随黏粒含量增加呈现变小的趋势,而级配良好的土壤的自相似性空间范围也相对较宽。土壤颗粒的分形维数会受到土壤级配的不均匀系数、部分粒径较小颗粒的含量(50μm但不包含5～20μm的颗粒)和有效粒径等的明显影响;但该分形维数与土壤容重和饱和导水率的关系却并不明显,这可能与该土壤在与结构和水力学性质关系密切的大颗粒尺度上并不具备分形特征有关。因此,研究土壤颗粒分形与土壤结构和水力学性质的关系时,应特别注意分形特征存在的空间尺度。     

Pulverizing Soils for Laboratory Analysis

Soil-testing laboratories utilize a range of grinder types to pulverize soils for laboratory analysis. This study was conducted to evaluate the effects of soil particle diameter and laboratory subsample size on analysis variability on nitrate, Bray 1 extractable phosphorus (P), extractable potassium (K), and soil organic matter (SOM). Four soils collected for the Agricultural Laboratory Proficiency Program were pulverized using four types of commercial grinders and analyzed for particle-size distribution, P, and K. In a second study, soils were pulverized to pass sieves of 2.0, 1.0, and 0.50 mm and subsampled for P, K, and SOM. Results of the commercial grinders indicate a range in mean particle diameters from 0.15 to 0.60 mm, with the lowest for the grinder utilizing a hammer mill design. Sieve-size analysis results indicate that the coarsest 2.0-mm fraction had the largest variability for all soil analyses evaluated. Analyte variability decreased with decreasing sieve size. Mean Bray P, K, and SOM-LOI (Loss-on-Ignition) mean concentrations were not statistically significantly different across the sieve sizes evaluated. Laboratory analysis variability for extractable Bray P increased as subsample size was reduced.     

土壤粒度对土霉素在黑土和红壤上吸附的影响

为了探明土壤粒度对土霉素在土壤上吸附的影响,以性质差异显著的黑土和红壤为供试土壤,采用批量平衡法,研究了土霉素在不同粒度的2种土壤上的吸附行为。结果表明：（1）土霉素在不同粒度土壤上的吸附均分为快吸附和慢吸附2个过程,土壤类型和不同粒度的同种土壤对土霉素吸附速率存在差异,Elovich模型、双常数模型对动力学吸附过程拟合效果最好;（2）3种等温吸附方程模型都可以较好地拟合研磨度不同的2种土壤对土霉素的吸附,相关系数（R^2）在0.954～0.999之间,吸附参数kd、kf在2种土壤上均随着粒度的减小而增大。因此,在研究土霉素等四环素类抗生素在土壤上的吸附时选择合适的土壤粒度非常重要。     

沸石不同粒径组成对NH_4~+-N、H_2PO_4~--P和K~+吸附-解吸的影响

为了对沸石不同用途进行准确选材,实现其高效利用,研究了天然斜发沸石的6种粒径对NH_4~+-N、H_2PO_4~--P和K~+吸附、解吸的影响。结果表明:对沸石吸附和解吸3种离子,不同粒径间数值差异显著,表现规律也不同。NH_4~+-N的吸附量和解吸量分别相差4.31倍和4.93倍;K~+分别相差7.89倍和81.77倍。随粒径变小,沸石对NH_4~+-N和K~+的吸附与解吸量均呈先升高后降低的趋势,对H_2PO_4~--P的吸附量呈负值到较低正值的变化,解吸量为0。对3种离子的最大吸附量分别为8 354.62、74.33和2 722.25 mg/kg,最大解吸量分别为7 423.29、0和875.70 mg/kg。在NH_4~+-N和K~+的吸附方面,适宜选择粒径为40μm的天然沸石;而对H_2PO_4~--P,各粒径的天然沸石效果均不适宜,需要进行改性处理后应用。     

咸阳市区街道灰尘粒度特征分析

对2008年4月咸阳市区采集的街道灰尘样品进行了粒度分析.结果表明,咸阳市街道灰尘粒度呈双峰分布特征,第一众数为35～75μm,第二众数为280～500μm,平均粒径为80μm;峰态较宽而且比较对称,分选性较好,与黄土和现代尘暴降尘的粒度分布模式相似.街道灰尘样品粒度由北西至南东无明显规律变化.街道灰尘沉积是由于大气环流对远、近不同距离粗细颗粒物的混合搬运的结果,应是风积作用的继续.在适当的大气动力条件下,咸阳市街道灰尘颗粒大约有56.7%可以进入大气悬浮搬运.