石羊河尾闾-青土湖水面形成对土壤分形维数和植被的影响

以石羊河尾闾青土湖水面形成区的土壤及植被为研究对象,利用植被及土壤调查取样方法,调查分析了水平距水面0～450 m,垂直0—60 cm土层的土壤粒径及植物多样性。利用分形几何学方法对土壤颗粒的分形特征进行分析,以探讨土壤颗粒分形维数与植被特征间的关系。研究结果表明:不同土层及不同水面距离的土壤分形维数在2.10～2.92,平均值为2.55;呈现随距水面距离增大而波动变小的趋势,0—20 cm土层在0~150 m土壤粒径分形维数呈缓慢增加趋势,在150 m处达到最大,随后逐渐降低;而20—40 cm,40—60 cm土层在0~100 m呈缓慢增加趋势,在100 m处达到最大;植物物种多样性变化与土壤分维数的变化具有较好的对应关系;各多样性指数随水面距离变化趋势一致,在距水面0~50 m和400~450 m处多样性达到最大。草本的重要值在距水面200 m处达到最大,灌木的重要值在距水面300 m处达到最大值,草本植物对区域植物多样性影响较大,但灌木植物重要值与土壤特征的变化关系更密切;线性回归分析表明在0—20 cm,40—60 cm土层,分形维数与多样性、均匀度和优势度指数呈显著负相关,在干旱沙漠地区,土壤颗粒分形维数也可作为一个反映评价土壤演变程度的综合定量指标。     

石羊河尾闾(青土湖)水面形成后土壤养分的空间特征

通过测定青土湖不同土层、不同水面距离的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和电解质,对比不同土层和水面距离的土壤养分差异,分析其空间变异性以及相关关系。结果表明：１）青土湖的土壤各养分含量均较低,水面形成的干扰改变了原状土壤的理化性质,水面的形成对土壤养分垂直分布的影响范围在0~40cm。;2）0-60cm土层深度的有机质、全氮、速效氮、全磷、全钾和土壤溶液电导率分别在距水面100-150m和300 m处达到最大值,在距水面200 m处为最小,呈波浪式变化,这种波浪式变化与其原湖泊沉积和区域气候环境相符合。;32）土壤养分含量存在显著空间变异性,各养分指标含量随土层深度变化规律明显,不同水面距离0～40cm土层土壤有机质、全氮等含量均比40~80cm高,土壤各养分含量除了土壤全钾含量在0~80cm、土壤全磷在60~80cm为弱变异外,其他均属于中等变异。;43）在0~40cm土层深度,有机质与全氮、全钾,速效氮、电导率呈正相关;电导率和速效磷、全磷呈正相关。青土湖的土壤各养分含量均较低,水面形成的干扰改变了原土壤的理化性质,水面的形成对土壤养分垂直分布的影响范围在0~40cm。     

川中丘陵区不同治理模式对土壤微团聚体分形特征的影响

探讨川中丘陵区不同小流域治理模式对土壤微团聚体分形特征的影响,可为该区植被恢复与水土流失治理模式提供科学依据。本文通过室内分析,研究了5种不同小流域治理模式下的土壤微团聚体粒径组成、分形维数特征及其与土壤理化性质的关系。1该区土壤微团聚体组成以0.01~0.05 mm粒径为优势粒径,含量在0~10 cm和10~20 cm土层分别达28.63%和28.04%;0.001~0.005 mm粒径为次优势粒径,在0~10 cm和10~20 cm土层含量分别达25.90%和26.33%;各土层不同治理模式下各粒径微团聚体含量差异显著。2该区土壤微团聚体分形维数变化范围为2.643~2.717,不同治理模式土壤微团聚体分形维数呈现水保林甜橙林核桃林裸地坡改梯坡减缓的规律,分形维数与各粒径微团聚体含量呈线性关系。3相关性分析表明,土壤微团聚体分形维数与速效钾、全钾呈正相关,与土壤总孔隙、碱解氮、全氮、有机质呈负相关关系。土壤微团聚体分形维数能较好地反映川中丘陵区土壤的理化结构,是表征该区土壤理化性质的重要指标,林地是该区植被恢复与水土流失治理选择的最优模式。     

黄土区不同施肥对土壤颗粒及微团聚体组成的影响

采用野外采样与室内分析方法,运用颗粒体积分形理论,研究了15年长期不同施肥处理对黄土区农田土壤颗粒组成、 微团聚体分布及有机碳的影响。结果表明,施肥处理对020 cm土层影响较大,不同施肥处理土壤颗粒及微团聚体的优势粒级均为0.02~0.05 mm。有机肥（M）、 磷肥（P）、 有机肥和氮肥配施（MN）、 有机肥、 氮肥和磷肥配施（MNP）处理可显著提高020 cm土层0.1~0.2 mm土壤颗粒的百分含量,有机肥和磷肥配施（MP）以及MNP处理有利于该土层大粒径土壤微团聚体的形成。氮肥和磷肥配施（NP）处理的土壤分散率最大,M处理最小。不同施肥处理土壤颗粒体积分形维数差异不显著。相关性分析表明, 020 cm及2040 cm土层土壤颗粒体积分形维数与粘粒（0.002 mm）和细粉粒 （0.002~0.02 mm） 呈极显著正相关,与粗粉粒 （0.02~0.05 mm） 和细砂粒 （0.05~0.2 mm）极显著负相关; 土壤团聚度与0.05 mm各粒径土壤团聚体显著或极显著负相关,与 0.05 mm各粒径土壤团聚体显著或极显著正相关。020 cm土层土壤有机碳与0.01~0.05 mm各粒径土壤团聚体显著或极显著负相关,与0.1~0.5 mm各粒径土壤团聚体极显著正相关。     

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。     

石羊河尾闾(青土湖)水面形成后土壤养分的空间特征

通过测定青土湖不同土层、不同水面距离的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷含量及电导率,对比了不同土层和水面距离的土壤养分差异,分析了其空间变异性以及相关关系。结果表明:1 0~60 cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、全钾含量和土壤溶液电导率值分别在距水面100~150 m和300 m处达到最大,在距水面200 m处为最小,呈波浪式变化,这种波浪式变化与其原湖泊沉积和区域气候环境相符合。2土壤养分含量存在显著空间变异性,各养分指标含量随土层深度变化规律明显,不同水面距离0~40 cm土层土壤有机质、全氮等含量均比40~80 cm土层高,土壤各养分除全钾含量在0~80 cm土层、全磷含量在60~80 cm土层为弱变异外,其他均属于中等变异。3在0~40 cm土层,土壤有机质与全氮、全钾、碱解氮、电导率呈正相关;电导率与速效磷、全磷呈正相关。青土湖的土壤各养分含量均较低,水面形成的干扰改变了原土壤的理化性质,其对土壤养分垂直分布的影响范围在0~40 cm。     

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。     

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.     

三峡库区不同土地利用类型土壤颗粒分形特征

采集三峡库区忠县石宝寨4种不同土地利用类型土壤剖面0-40cm土层3个层次12个土壤样品,通过计算和测定土样颗粒体积分形维数及基本性质,以期说明三峡库区中性紫色土土壤颗粒体积分形特征及其与土壤基本性质间的相关性。结果表明,研究区中性紫色土土壤剖面（0-40cm）土壤颗粒体积分形维数D值介于2.638～2.674之间。随土层深度的增加D值总体呈增加趋势,不同土地利用类型之间的D值存在差异,表现为林地〈果园〈菜地〈水田;D值与土壤粘粒（〈0.002mm）体积百分含量呈极显著正相关关系（P〈0.01）,与土壤粉粒（0.002～0.05mm）体积百分含量的相关性不强,而与砂粒（〉0.05mm）体积百分含量呈极显著负相关关系（P〈0.01）;D值与土壤有机质、全氮、全磷含量不存在显著相关性。     

泥石流源区新银合欢林地土壤微团聚体分形特征

采用统计分析手段研究了泥石流源区新银合欢林土壤微团聚体分形特征及其与土壤养分之间的关系。结果表明:土壤微团聚体分形维数随土层深度的增加呈现出增加趋势,0-40cm土层尤其明显;大粒径微团聚体(0.02mm)构成土壤微结构的主体;0.02mm粒径可作为土壤微团聚体分形维数的临界值,大于这一粒径的微团聚体含量越多,土壤微团聚体分维值越小,反之,分维值越大。土壤微团聚体分形维数与土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾呈显著负相关,这说明土壤微团聚体分形维数能够客观地表征本区新银合欢林土壤肥力状况,从而为抑灾林管理提供依据。     

丹江中游典型小流域土壤颗粒及分形特征

在丹江鹦鹉沟小流域,利用网格状取样和典型样地取样相结合的方法,进行土样采集,共计采样点268个,研究土壤颗粒组成和分形特征,以及与土壤全氮之间的相互关系。结果表明：土壤粉黏粒质量分数随土壤深度的增加而增大,不同土层下土壤粉黏粒质量分数平均值均表现为农地〉林地〉草地。经ANOVA分析,不同土地利用在10—40cm土层的粉黏粒质量分数存在显著差异（P〈0．05）。不同植被类型间土壤颗粒分形维数亦存在显著差异（P〈0．05）,10～20cm土层的土壤颗粒分形维数更能代表不同土地利用的差异。土壤颗粒分形维数与坡度呈显著负相关（P〈0．05）,与坡向和海拔无显著相关性。土壤全氮质量分数在0～20cm土层与中粗砂粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01）,土壤颗粒分形维数和土壤全氮质量分数在20～60cm土层均与土壤粉黏粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01）。鹦鹉沟流域0～10cm土层的土壤粉黏粒储量为13．28万t,不同土地利用下0～10cm土层每m2土壤粉黏粒储量表现为农地〉林地〉草地,分别为74．71kg／m2、71．54kg／m2和70．23kg／m2。     

红壤丘陵区不同植被类型土壤颗粒分形与水分物理特征

为探明红壤丘陵区不同植被对土壤分形结构及水分物理特征的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文物理学原理与方法,以南方红壤丘陵区福建省长汀县为例,研究经济林、针阔混交林、乔灌混交林及针叶林4种植被类型土壤颗粒组成、分形维数、水分物理参数及其相关性。结果表明:1)红壤丘陵区不同植被类型土壤中以粗砂粒质量含量最高,细砂粒和石砾质量含量次之,粉黏粒质量含量较低,与裸地相比,不同植被类型具有显著提高土壤细砂砾和粉黏粒质量含量的作用,并且混交林作用程度高于纯林;2)红壤丘陵区不同植被类型具有降低土壤密度、增加土壤孔隙度的功能,针阔混交林、乔灌混交林、针叶林、经济林土壤的饱和蓄水量分别是裸地的1.20、1.16、1.14和1.10倍,表土层(0～20 cm)贮水能力好于表下土层(20～40 cm);3)土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒、总孔隙度、饱和蓄水量、孔隙比呈极显著正相关,与石砾质量含量、土壤密度呈极显著负相关,红壤丘陵区4种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以混交林土壤粒径分布结构较好,尤其是以针阔混交林的最好,其次是纯林的,针叶林好于经济林,表土层(0～20 cm)大于20～40 cm土层。     

水库消落带土壤颗粒组成分形及其空间分异特征

颗粒组成作为土壤的基本物理特性,对土壤结构、力学性质、肥力特征等均有明显影响。降雨径流、波浪和重力等多重营力作用下的消落带土壤侵蚀过程导致表层土壤颗粒发生了重新分布。为了研究水库消落带土壤颗粒组成的空间分异特征,以三峡水库典型消落带为研究对象,在不同海拔位置分别采集了0—10 cm和10—20 cm层的土壤用于测定颗粒组成,并利用分形理论计算出体积分形维数。结果表明:(1)三峡水库消落带土壤颗粒组成以粉粒为主,占总体积的72.6%～86.5%,且随着海拔的增加而升高; 从不同土层深度来看,0—10 cm层黏粒含量明显低于10—20 cm层。(2)消落带不同海拔位置的土壤体积分形维数具有明显异质性,且与海拔呈正相关(R²=0.74),而在不同土层之间具有弱变异性(C_v<2)。(3)体积分形维数与黏粒、粉粒含量均呈显著正相关(p<0.01),与砂粒含量呈显著负相关(p<0.01),且与黏粒的线性相关性最强。综上,消落带土壤颗粒组成在不同海拔存在较大差异(p<0.01),但在土层深度上无显著差异(p>0.01); 150～160 m海拔区间和0—10 cm层土壤具有明显的粗粒化现象。     

不同生态修复措施下水库水源涵养区土壤粒径分布的分形特征

研究了桃林口水库水源涵养区不同生态修复措施下的土壤粒径分布的分形特征及其与土壤容重、有机质含量、孔隙度的相关关系.结果表明:(1)不同生态修复措施下土壤的粒径分布、分形特征不同,其分形维数在2.709 9～2.778 4之间,由大到小顺次为:荒坡封育型>荒坡造林型>疏林补植型>有林地封禁型(人工林)>缓坡梯田封育型>有林地封禁型(天然次生林)>陡坡梯田封禁型.(2)分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异.分形维数与粘粒成极显著正相关,与3～0.005 mm粒径含量成负相关,与0.005～0.001 mm粒径含量成正相关,与<0.001 mm粒径含量成极显著正相关.(3)分形维数与土壤容重成显著正相关,与有机质含量成显著负相关.与非毛管孔隙度和总孔隙度成极显著负相关,而与毛管孔隙度的相关性不明显.     

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。     

不同风沙土壤颗粒的分形特征

应用土壤颗粒的重量与粒径分布原理来描述了古尔班通古特沙漠地风沙土壤颗粒的分形特征。通过对10种样品颗粒的机械组成进行分析,分别计算出了它们的分形维数(D=2.3237～2.9347),并分析了其与流动风沙土、半固定风沙土和固定风沙土之间的关系。分析结果表明,风沙土壤结构具有明显的分形特征,其粒径分布分形维数为2～3。土粒表面分形维数与2～0.2mm间的土粒含量存在显著的负相关;而与0.02～0.002mm和<0.002mm的颗粒含量存在显著的正相关,表现为随着土壤质地从流动风沙土、半固定风沙土到固定风沙土的变化,其土粒表面的平均分形维数呈依次增高。土粒表面分形维数与三种典型风沙土壤有机质含量为极显著正相关,而与其硬度为显著负相关。     

山地丘陵区不同土地利用方式对空心村整治还田土壤团聚体特征的影响

以探明不同土地利用方式对土壤团聚体的影响为目的,为提高山地丘陵区空心村整治还田土壤稳定性及生产性能提供科学依据。在陕西澄县山地丘陵区空心村整治还田后,设置5种不同的土地利用方式,开展为期1年的种植试验,分别为玉米(C处理)、小麦(W处理)、蔬菜(V处理)、药材(M处理)及对照(未种:CK处理)。测定分析干筛法和湿筛法0—40cm土层土壤团聚体分布、平均质量直径(WMD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)、不稳定团粒数(ELT)和分形维数(D)。结果表明:(1)各处理在0—40cm各土层土壤团聚体数量及大小均显著优于CK处理,各处理干筛下0—40cm土层0.25mm团聚体含量(DR0.25)和湿筛下该含量(WR0.25)随着土壤土层深度的增加呈现相反的趋势;(2)干筛法和湿筛法0—40cm土层各处理土壤平均重量直径(MWD)平均值和几何平均直径(GMD)平均值大小顺序均呈现W处理C处理M处理V处理CK处理,C处理有助于增加表层土壤大团聚体含量,W处理则有助于增加下层土壤大团聚体含量;(3)湿筛法分析表明,各处理土壤团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT)在0—40cm土层内均表现出近似"Z"字形趋势,各处理显著低于CK;(4)各处理的分形维数(D)在0—40cm土层平均值大小顺序为C处理W处理M处理V处理CK处理。土壤分形维数(D)与干筛法和湿筛法下0—40cm土层0.25mm团聚体含量之间存在良好的线性关系,分别为R2=0.74和R2=0.67。空心村整治还田后种植玉米和小麦有利于提高0—40cm土层大团聚体含量,增加土层稳定性,改善土壤结构。