青土湖干涸湖底2种典型固沙植物群落土壤粒径分布分形特征与养分关系研究

以石羊河流域下游青土湖干涸湖底人工梭梭林和白刺灌丛沙包土壤为研究对象，通过分析2种植物群落5种立地条件土壤粒径分布和分形特征及其与土壤养分的关系，揭示了湖底2种典型植物群落土壤粒度的分布特征。结果表明:1）研究区固沙植被0~10 cm土壤颗粒以细砂粒为主，没有粗砂粒，其中白刺灌丛沙包表层极细砂含量、土壤颗粒物分形维数较梭梭林和对照区高。2）土壤颗粒分形维数与各粒级颗粒百分含量的关系差异较大，分形维数与黏粒、极细砂含量呈显著正相关，与细砂、中砂含量呈显著负相关，但是与粉粒含量关系不显著。土壤颗粒分形维数越大，土壤所含的细粒物质越多。3）土壤分形维数D值、黏粒、粉粒含量与有机质（SOM）、全N（TN）呈正相关性，土壤颗粒物的分形维数越大、土壤黏粒、粉粒含量越高，则土壤有机质、全N含量越高。综合分析，固定白刺灌丛表层土壤沙化程度相对较低，其他类型风蚀严重，因此，应积极采取生物措施和工程措施开展生态修复防治风蚀和盐尘暴的发生。     

重庆山地血橙园土壤粒径分形特征

为了定量描述重庆山地血橙园土壤粒径分形维数特征,本试验以重庆山地血橙园内血橙-红薯、血橙-花生、血橙-玉米、血橙纯林、血橙-茄子5种模式下的土壤为研究对象,通过野外调查及室内分析试验,测定了不同模式土壤的粒径分布及理化性质,计算了分形维数,探讨了分形维数与土壤粒径分布及理化性质的关系,结果表明:血橙园不同模式下土壤质地可分为砂质粘壤土和壤质粘土两类,分形维数与土壤质地具有很好的一致性;土壤砂粒与分形维数达到显著相关(p0.05),土壤粘粒含量与分形维数达到极显著相关(p0.01),分形维数大小首先决定于粘粒含量、其次为砂粒含量和粉粒含量;分形维数与土壤容质量、毛管孔隙度呈正相关,与土壤pH值呈极显著正相关(p0.01),与非毛管孔隙度、总孔隙度、有机质、全氮、全磷、全钾含量呈负相关.土壤分形维数能客观表征血橙园土壤粒径分布,反映土壤肥力特征.     

不同土地利用类型土壤颗粒分形特征与粘粒含量的关系

为研究不同土地利用方式对土壤颗粒的影响,解决土壤形态和过程复杂等问题。采用激光粒度分布仪对辽宁省铁岭市泉河流域的坡耕地、果树台田、人工林地和天然次生林4种利用类型土壤粒径含量进行测定,利用分形法对其特征进行分析,并建立坡耕地、果树台田、人工林地和天然次生林4种不同的土地利用方式土壤颗粒分形维数与土壤粘粒含量的曲线关系模型。结果表明:不同土地利用类型中坡耕地主要以粉粒为主,天然次生林和人工林地均主要以细砂粒为主,果树台田主要以极细砂粒为主;土壤颗粒的分形维数主要是由土壤中粘粒含量决定的,分形维数大小依次为:果树台田分形维数<林地分形维数<天然次生林分形维数<坡耕地分形维数。土壤粘粒含量与土壤颗粒分形维数呈显著相关关系。     

喀斯特山区土壤颗粒的分布特征及其对可蚀性的影响

采用野外调查与室内试验相结合的方法，分析喀斯特山区有林地、灌木林地、灌丛、荒草地、退耕地和耕地等6种土地利用类型的土壤颗粒组成，探究不同土地利用类型土壤颗粒分布、分形及可蚀性差异，并阐明土壤粒径分布特征与土壤可蚀性的关系。结果表明：6种土地利用类型土壤粒径分布均表现为粉粒、黏粒、砂粒质量分数依次减少，灌木林地和灌丛砂粒质量分数显著高于退耕地和耕地的，退耕地黏粒质量分数显著高于灌木林地、灌丛及荒草地的；6种土地利用类型土壤分形维数为2.822~2.873，灌木林地、灌丛、荒草地、有林地、耕地、退耕地的土壤可蚀性大小依次降低；土壤分形维数与土壤砂粒和粉粒质量分数呈显著负相关，与黏粒质量分数呈显著正相关；土壤可蚀性与土壤砂粒和粉粒质量分数呈显著正相关，与土壤黏粒质量分数呈显著负相关；通过土壤颗粒分形维数与黏粒质量分数的关系模型所得的土壤分形维数拟合值与实测值间的相对误差最大为0.11%，最小为0.03%，说明该模型有较高程度的可靠性和准确性，可用来代替实测法计算土壤颗粒分形维数。在喀斯特山区的灌木林地和灌丛土壤最易受到侵蚀，应加强对其的防治，尤其是在坡度较大区域。     

不同杉木林经营模式土壤颗粒的分形特征

为了揭示不同杉木林经营模式的土壤结构演变规律,应用分形模型,对不同杉木林经营模式下土壤颗粒的分形维数及其与理化性质的相关性进行研究。结果表明,不同杉木林经营模式0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数值由大到小均为人工林1人工林2老龄林萌芽林天然林,这说明2种近自然杉木林经营模式(萌芽林与老龄林)比传统栽杉模式(人工林1与人工林2)更有利于改善土壤结构,但仍不如天然次生常绿阔叶林。0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数均与0.25-0.05 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著负相关,与0.05-0.01 mm、0.005-0.001 mm及小于0.001 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著正相关;20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数与全N含量呈极显著正相关,与其它理化指标的相关性均不显著。     

银川平原草甸湿地土壤分形特征

【目的】探究银川平原草甸湿地土壤的分形特征、粒径分布特点以及它们在土壤垂直剖面上的变 化规律,并对研究区土壤分形维数与植物群落多样性的关系做初步探索。【方法】以银川平原草甸湿地的土壤 为研究对象,利用水分和盐分差异将研究区分为低湿草甸、典型草甸和盐生草甸 3 种生境,采用粒径质量分布 表征土壤的分形特征,选用 Simpson 物种优势度指数、Shannon-Weiner 物种多样性指数、Margalef 物种丰富度指 数和 Pielou 物种均匀度指数作为植物的多样性指数,进行对比研究。【结果】银川平原草甸湿地土壤以粘粒的 微团聚体为主,分形维数值趋于 2.28~2.84;3 种草甸湿地的土壤分形维数存在显著差异,表现为典型草甸（2.74） ＞盐生草甸（2.72）＞低湿草甸（2.66）;土壤分形维数与粘粒含量呈极显著正相关,与极细砂粒和细砂粒含量 呈极显著负相关;土壤垂直剖面上表层粘粒和粉粒含量较高,深层极细砂粒和细砂粒含量较高,中砂粒波动较大, 粗砂粒仅出现在表层或深层;低湿草甸的植物群落物种多样性较高,多样性指数平均值达 1.15。【结论】银川 平原草甸湿地土壤粒径和分形特点受局部地形环境的水文关系影响较明显;水土过程对植物群落物种多样性产 生直接影响,土壤物理结构对植物群落物种多样性起间接驱动作用,同时人为因素起着至关重要的作用。     

冀西北清水河流域不同白桦林型土壤分形特征

为探明不同白桦林型土壤分形维数与土壤质地及土壤理化性质之间的关系,本研究选取冀西北清水河流域白桦(Betula platyphylla Suk)纯林、华北落叶松(Larix principis-ruppredhtii Mayr)×白桦混交林、山杨(Populus davidiana)×白桦混交林3种典型白桦林型,对林下土壤颗粒组成及养分进行测定,利用分形模型比较其土壤颗粒的分形特征,以及分形维数与土壤理化性质之间的关系。结果表明:(1)土壤分形维数介于2.388～2.563之间,3种白桦林型平均分形维数大小排序为:白桦纯林(2.474)>山杨×白桦混交林(2.453)>华北落叶松×白桦混交林(2.423)。(2)土壤分形维数随土层深度的增加呈增长趋势。(3)3种白桦林型林下土壤均为典型的粉砂壤土,土壤分形维数与粉粒和黏粒分别呈极显著与显著的正相关关系,而与极细砂粒则呈显著的负相关关系。(4)分形维数与土壤pH值呈显著正相关关系,而与有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量均为极显著负相关关系。针阔混交林(华北落叶松×白桦混交林)分形维数相比其他2种林型较低,土壤养分含量显著高于其他2种白桦林型。因此,土壤分形维数可以作为判断土壤质地与土壤养分差异的指标。     

丘陵区土壤颗粒的分形维数及其应用

通过对四川省宜宾地区 2 3个耕层土样的颗粒组成分析 ,分别应用AR法和杨培岭法计算了不同质地的颗粒的分形维数 ,其结果是砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土和粘土分形维数的平均值依次递增。回归相关分析表明土粒分形维数与粒径 0 0 5～ 1 0 0mm颗粒含量关系显著负相关 ,与 0 0 1～ 0 0 5mm和 0 0 0 5～ 0 0 1mm颗粒含量关系不显著 ,与 0 0 0 1～ 0 0 0 5mm和小于 0 0 0 1mm颗粒 (粘粒 )含量呈极显著正相关 ;它们与有机质呈显著正相关 ,与土壤容重呈极显著负相关。分形维数可作为土壤质地的综合性的定量化指标     

庞泉沟流域土壤粒径分形维数特征

对庞泉沟流域不同海拔人工油松(Pinus tabulaeformis)林、天然油松林、人工华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、天然华北落叶松林、油松-辽东栎(Quercus wutaishansea)混交林、山杨(Populus davidiana)林、白桦(Betula platyphylla)林、云杉(Picea asperata)-华北落叶松混交林等林种10个典型林分共39份土壤样品的质地、分形维数以及土壤养分进行了研究。结果表明:研究区的土壤质地主要砂质壤土、粉砂壤土、壤质砂土及砂土,其比例分别为46.15%、25.64%、23.08%、5.13%。流域内砂粒、粉粒和黏粒含量平均值分别为62.34%、36.58%、1.08%,粉粒和黏粒变异程度高于砂粒。分形维数介于1.773 3~2.778 9,均值为2.509 0,标准差为0.192 5,土壤质地越粗,土壤粒径分形维数越小。土壤粒径分形维数与土壤砂粒含量呈极显著负相关关系(P0.01),与粉粒含量和黏粒含量均呈极显著正相关关系(P0.01)。流域内不同林分土壤pH值在6.25~8.09,天然林土壤表层有机质、全氮、速效钾含量显著高于人工林,碱解氮含量人工林显著高于天然林,所有林分土壤表层均缺乏有效磷。土壤粒径分形维数与pH呈极显著正相关关系(P0.01),与有机质呈极显著负相关关系(P0.01),与全氮、碱解氮、速效钾呈显著负相关关系(P0.05),与有效磷相关性不显著。分形维数越大,土壤pH越大,土壤肥力越小。因此,土壤粒径分形维数可以作为判断庞泉沟流域土壤质地差异与土壤养分差异的重要指标。     

不同地貌类型及土地利用方式下土壤粒径的分形特征

【目的】研究不同地貌类型及土地利用方式下土壤粒径的分形特征,为黄土高原沟壑区土壤侵蚀的防治和种植业结构调整提供理论指导。【方法】对甘肃省南小河沟流域不同地貌(塬面、坡面、沟道)、不同土地利用方式(耕地、林地、荒地等)的土壤进行分层(0~20,20~60(或20~40,40~60),60~100 cm)取样,采用筛析法和吸管法相结合的方法,对样品的土壤颗粒含量和质量分形维数进行测定,利用土壤粒径分形原理,研究土壤分形维数与土壤质地、地貌类型和土地利用方式的关系。【结果】粘粒含量对土壤质量分形维数有显著影响,砂粒和粗粉粒含量的影响较小。土壤粘粒含量与土壤质量分形维数在不同地貌类型及土地利用方式的土壤剖面上表现出相同的变化规律。土壤质量分形维数与地貌和土地利用类型有关。【结论】土壤质量分形维数和土壤粘粒含量可以作为反映土壤物理性质和质量的潜在性指标。     

阴山北麓不同土地利用类型表土颗粒分形特征

研究了阴山北麓5个典型样地的表层土壤颗粒分形维数与土壤机械组成、土地利用类型、采样深度以及土壤化学性状之间的关系。结果表明：决定土壤颗粒分形维数大小的主要是粉沙和极细沙的百分含量,其次是粗沙、极粗沙和砾石的百分含量,细沙和中沙的百分含量对土壤分形维数影响程度相对较小。粉沙百分含量与土壤颗粒分形维数拟合的方程D=0．1821nx＋2．0683可预测研究区域的土壤颗粒分形维数。5种不同利用类型的土地土壤颗粒分形维数随采样深度的变化而变化,总体趋势都是随着采样深度加深而分形维数减小。表层（0～10cm）土壤颗粒分形维数大小依次为：弃耕地2〉未封育草地〉封育草地〉弃耕地1〉耕地。5种不同利用类型的土地中,土壤颗粒分形维数与pH、全盐量均表现为不显著相关,与有机质含量只有封育草地上表现为极显著相关,与全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量的关系比较复杂,这主要是受耕作、施肥和放牧等人为干扰所造成。     

民勤白刺灌丛沙堆演替过程中土壤粒径分形特征

通过野外采样与室内分析相结合,研究白刺灌丛沙堆在演替过程中土壤粒度与分形维数特征,分形维数与土壤粒级及土壤理化性质的关系。结果表明:1）民勤不同演替阶段白刺灌丛沙堆土壤均以细砂（46.71%～64.06%）为主;土壤分形维数变化为1.665～2.242,在白刺灌丛沙堆演替过程中分形维数呈现先升高后降低的趋势,衰退阶段达到最大值。2）分形维数与黏粒、粉粒、极细砂呈极显著正相关（P＜0.01）,与中砂呈极显著负相关（P＜0.01）,说明黏粉粒、极细砂含量越多,土壤分形维数越高。3）分形维数与有机质、全氮含量呈极显著正相关（P＜0.01）,与速效磷含量呈显著正相关（P＜0.05）,土壤分形维数可以用来评价土壤的养分状况。研究结果可为荒漠灌丛发挥防风固沙和土壤保育功能的定量化评价提供科学依据。     

A Fractal Method of Estimating Soil Structure Changes Under Different Vegetations on Ziwuling Mountains of the Loess Plateau, China

Fractal method is a new method to estimate soil structure. It has been shown to be a useful tool in studies related to physical properties of soil as well as erosion and other hydrological processes. Fractal dimension was used to study the soil structure in soil at different stages of vegetative succession on the Ziwuling Mountains. The land use and vegetation types included cultivated land, abandoned land, grassland, two types of shrub land, and three types of forests. The grassland, shrub land, and forested areas represented a continuum in vegetative succession that had occurred naturally, as the land was abandoned in 1862. Disturbed and undisturbed soil samples were collected from ten vegetation types from depths of 0-10, 10-20, and 20-30 cm on the Ziwuling Mountains, at a site with an elevation of about 1 500 m. Particle size distribution was determined by the pipette method and aggregate size distribution was determined by wet sieving. The results were used to calculate the particle and aggregate fractal dimension. The results showed that particle and aggregate fractal dimensions varied between vegetation types. There was a positive correlation between the particle fractal dimension and the weight of particles with diameter 〈 0.001 mm, but no relationship between particle fractal dimension and the other particle size classes. Particle fractal dimension was lower in vegetated soils compared to cropland and there was no consistent relationship between fractal dimension and vegetation type. Aggregate fractal dimension was positively correlated with the weight of 〉 0.25 mm aggregates. Aggregate fractal dimension was lower in vegetated soils compared with cropland. In contrast to particle fractal dimension, aggregate fractal dimension described changes in soil structure associated with vegetative succession. The results of this study indicate that aggregate fractal dimension is more effective in describing soil structure and function compared with particle fractal dimension.     

豫东平原盐碱地土壤颗粒分形特征

运用土壤颗粒分形维数模型,以河南大学明伦校区土壤为供试材料,分析了豫东平原盐碱地土壤颗粒的分形维数及其与土壤盐度、肥力指标的关系。结果表明:土壤颗粒分形维数介于2.556 2~2.796 3,平均值为2.714 4,土壤细颗粒物质越多,土壤颗粒分形维数越高;土壤盐度与土壤颗粒分形维数呈显著正相关;土壤颗粒分形维数与土壤阳离子交换量(CEC)呈显著正相关,与土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾则均呈负相关。结合盐碱土的土壤性状,土壤颗粒分形维数可用作分析、评价盐碱土壤退化的定量指标之一。     

黄土露天矿区排土场重构土壤质地空间特征研究

矿山复垦地土壤质地及其颗粒含量的研究已经成为土地复垦与生态恢复的主要关注点之一，但分析其空间特征的研究成果较少。以地处黄土区的中煤平朔安太堡露天煤矿南排土场为研究对象，采用典型剖面采样法、克里金空间插值分析法、多重分形分析等方法，分析露天煤矿排土场重构土壤质地的空间分异特征。结果表明:1）土壤各粒级含量与土层深度相关性较小，各土层中土壤砂粒、粉粒和黏粒含量比例大致为2∶2∶1。2）研究区内主要土壤质地类型为壤土、粉壤土和砂壤土。3）浅土层中砂粒含量由中心向南北两侧或四周递增、粉粒则递减，深土层中砂粒、粉粒含量多呈由西向东递减，各土层黏粒均由西向东递增。4）各土层土壤质地空间变异程度大小依次为20~30 cm土层>40~50 cm土层>50~60 cm土层>30~40 cm土层>10~20 cm土层>0~10 cm土层。本研究成果可以明确黄土露天煤矿区重构土壤质地及其各机械组成的状况，反应各处重构土壤的通气、保水肥状况，指导该区域后期的重构土壤改良和管理措施；其他未复垦区可以结合本次研究区的土地复垦措施及对应的土壤质地状况，来调整复垦措施，使得重构土壤利于当地植被生长。     

乌鲁木齐城市不同用地类型土壤理化特征研究

以乌鲁木齐市为研究区,采取建设用地、农用地、未利用地3种不同用地类型的土壤样品共45个,测定土壤有机质、pH值、粒度理化指标,并对乌鲁木齐城市不同用地类型土壤理化性质特征及其之间的相关性进行分析。结果表明,乌鲁木齐土壤有机质含量较高,平均值为47.71 g/kg,变异系数为24.10%,不同用地类型土壤有机质含量均值大小关系是建设用地>未利用地>农用地;研究区土壤呈中性和弱碱性,不同用地类型土壤pH值大小呈现出未利用地、建设用地、农用地均值减小的特征;研究区土壤颗粒组成以粉粒为主,其中粗粉粒含量最高,其次为中粉粒、细粉粒,粗砂粒、细黏粒含量较低,不同用地类型土壤粒径组分分布规律与整个研究区相同;土壤粒径、有机质与pH值的相关性分析表明,建设用地的细黏粒与有机质存在显著正相关,其他用地类型土壤粒径与有机质、pH值无显著相关性,有机质与pH值之间也不存在显著相关性;单因素方差分析表明,用地类型对SOM含量、pH值、细黏粒和粗黏粒组分含量影响显著。     

不同改良措施对沙质土壤颗粒组成及分形特征的影响

【目的】研究不同改良措施下沙质土壤质地变化,为沙化土壤改良提供科学依据。【方法】以新疆南疆典型沙化土壤为研究对象,设置5种不同改良措施(种植燕麦(A₁)、种植油菜+燕麦(A₂)、种植燕麦+油菜秸秆翻耕+生物菌肥(A₃)、种植燕麦+农家肥(A₄)、种植燕麦+农家肥+生物菌肥(A₅)),采用田间试验,分析不同改良措施对沙化土壤颗粒组成分形的影响。【结果】不同改良措施下土壤分形维数D值介于2.35～2.49,与对照相比,随着土层的加深,土壤的细颗粒物质的分形维数值呈增加趋势;土壤颗粒分形维数D值与黏粒呈极显著正相关,与细粉粒呈显著正相关,与砂粒呈显著负相关。【结论】农家肥或绿肥与生物菌肥配合施用,可有效改善沙化土壤的理化性状。     

土壤分散性与分形维数对坡耕地转变为藤椒林地的响应

为了解坡耕地转变为藤椒林地后土壤分散性、分形维数和肥力特征,探讨土壤分形维数与肥力的相互关系,为坡地退耕种植藤椒和土壤管理提供参考,以川东丘陵区坡耕地退耕后种植形成的3 a(TJ-3)和5 a(TJ-5)藤椒林及对照农耕地(CK)为对象,采集0~20 cm土层样品,测定土壤微团聚体组成、颗粒组成、养分含量、酶活性和微生物数量,运用隶属函数法综合评价藤椒种植对土壤分散性和肥力的影响。结果表明:坡耕地转变为藤椒林地后,土壤微团聚体组成中2~0.02 mm粒级颗粒含量增加,<0.02 mm粒级颗粒含量降低。土壤结构性颗粒指数、团聚状况、团聚度、物理稳定性指数,有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量,细菌、真菌、放线菌和总微生物数量,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,颗粒分形维数和肥力综合值均随种植年限延长而增加;相反,土壤分散率、侵蚀系数、分散性综合值和微团聚体分形维数随种植年限延长而降低。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数与土壤养分含量、微生物数量和酶活性及土壤肥力综合值均呈显著相关性(P<0.05)。说明种植藤椒促进土壤较小粒级的微团聚体向较大粒级微团聚体聚合,改善土壤微团聚体组成,增加土壤结构稳定性。土壤分散性综合值和微团聚体分形维数可以作为坡地退耕后土壤肥力变化的综合性评价指标。