黑土区农田尺度田间持水率的空间变异性研究

[目的]探究黑土区农田田间持水率的空间变异性机制.[方法]利用传统统计学和多重分形方法量化了田间持水率的空间变异强度,分析了造成田间持水率空间变异性的局部信息;利用联合多重分形方法确定了田间持水率与土壤基本物理特性在多尺度上的相关性.[结果]研究区域田间持水率具有多重分形特征,随土层深度增加,田间持水率的空间变异程度先...     

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。     

青藏高原降水量·雨日变化趋势的分形研究

运用R/S分析法对青藏高原拉萨、托托河、甘孜等12台站的年降水量、年雨日进行分形研究。结果表明:年降水量、年雨日的总体变化趋势存在着十分明显的Hurst现象;年降水量、年雨日时间序列的长期相关性特征总体表现为持续性。年降水量的变化趋势既有减少趋势,也有增加趋势;年雨日的变化出现了完全"统一"的显著减少趋势;年雨日与年降水量的长期变化趋势不完全一致。     

植被格局特征对大理河流域侵蚀产沙的响应

为了进一步研究植被覆盖FBM(fractional brownian motion)分形维数在不同流域中对植被覆盖特征的综合效果及作为固定参数代替现有的植被量化指标在实际的水文、土壤侵蚀等预测模型中的应用,该文通过对大理河流域上中下游青阳岔、李家河和曹坪3个水文站控制流域的降雨、径流和产沙等资料的全面综合分析,以次降雨径流侵蚀功率作为侵蚀外营力输入,通过对站控流域地貌特征FBM分形维数、植被景观格局FBM分形维数和NDVI植被指数作为描述下垫面特征,以地理信息系统(GIS)为平台,利用GIS和RS技术,构建大理河流域侵蚀产沙量多元线性回归模型,并通过2组不同参数预测结果对比,结果表明:以植被格局分形维数为植被量化参数的模型输沙模数模拟值与实测值之间的相对误差和绝对误差比以NDVI为植被量化参数的小;在38场次暴雨洪水中,基于植被格局分形维数为植被量化参数的模型次暴雨输沙模数模拟值与实测值之间的相对误差小于10%、20%、50%的分别占总场次的34.21%、55.26%、86.85%;38场次暴雨输沙模数的模拟值和实测值之间的平均相对误差为25.19%,其中模拟值与实测值绝对误差小于300 t/km2有31场,植被格局FBM分形维数可以更好反映植被覆盖与水土流失之间的关系,并且分析得到植被格局分形维数与土壤侵蚀强度之间呈负相关关系,决定系数为0.5066,即土壤侵蚀强度随着植被格局FBM分析维数的增大呈减小趋势,说明植被格局FBM分形维数对土壤侵蚀强度的影响较大.     

基于GIS的安徽省表层土壤颗粒分形特征研究

以第二次全国土壤普查数据为基础,运用分形模型,计算了安徽省表层(0-20 cm)土壤颗粒的分形维数;结合安徽省1:50万土壤数据库,利用GIS空间分析技术.探讨了表层土壤颗粒分形维数的空间分布特征及其与环境因子的关系,得出以下几点主要结论:(1)表层土壤颗粒分形维数变化较大,从2.290 3～2.933 2,变幅达0.642 9;从空间分布上看,沿江江南和淮河以北地区分形维数较大,而江淮丘陵地区和大别山区分形维数相对较小.分形维数2.766 4～2.844 7之间的土壤,分布面积最大,达到65 349 km2,占安徽省总面积的48.28%;(2)不同土壤类型下的土壤颗粒分形维数差别较大.分形维数最大的土壤类型为石灰岩土,达到2.859 7;最小的为粗骨土,只有2.598 1.(3)不同土地利用方式下的土壤颗粒分形维数差别明显.分形维数从大到小的顺序为:草地>耕地>园地>林地.(4)不同海拔下的土壤颗粒分形维数显著不同.随着海拔高度的增加,分形维数有逐渐减小的趋势.     

干湿循环强度与频度对花岗岩红壤孔隙分布的影响

为探明干湿循环频度与强度对花岗岩红壤孔隙分布的影响,该研究通过测定不同干湿循环条件下土壤水分特征曲线计算孔隙分布,并采用孔隙分形维数量化干湿循环效应对土壤孔隙结构变异的影响。结果表明：干湿循环对＜0.2 μm、＞3～15 μm和＞57 μm三类当量孔隙产生了显著影响。孔隙结构的再分布主要集中于前4次干湿交替之中,其后干湿交替的影响效应随着频度的增加逐渐减小并趋于稳定。随着强度增强,非活性孔隙（＜0.2 μm）和中孔隙（0.2～30 μm）逐渐发育成大孔隙（＞30 μm）。同时,干湿循环强度对大孔隙（＞30 μm）影响显著（P＜0.05）,贡献率达65.2%,而干湿循环频度对非活性孔隙（＜0.2 μm）影响显著（P＜0.05）,贡献率达91.9%。此外,土样孔隙分形维数D经干湿循环后逐渐减小,且与强度呈负相关（R2=0.868）,表明孔隙结构向大孔隙均质化方向发展。研究结果说明季节性降雨干旱引发的干湿循环效应主要影响大孔隙的生成,增强了土体的均质性和导水能力,加剧了岩土体失稳崩塌的风险。     

基于分形理论的路域生态系统恢复研究初探

我国道路路域的生态系统恢复研究严重滞后于道路工程建设的发展,人工绿化的景观常陷于物种单一、生态异质性低的困境。通过综述分形理论在土木工程、规划、地理信息系统、景观生态学等方面的研究进展,借鉴分形理论在相关学科的应用方法,结合目前道路绿化的现状,提出引用分形维度来定量考察道路路域生态系统恢复情况的构想。     

四川茶园土壤微团聚体组成及其分形特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究不同植茶年限茶园土壤微团聚体的组成及其分形特征。结果表明：茶园土壤微团聚体组成以0.25～0.05 mm粒级为主,占微团聚体总量的41.95%～55.44%,0.05～0.01 mm粒级次之,占23.54%～25.66%,＜0.001 mm 粒级所占比例最小,为5.80%～8.71%,随植茶年限增加,0.25～0.05 mm粒级土壤微团聚体含量显著升高,0.05～0.01 mm 和0.01～0.005 mm 粒级含量变化不明显,而0.005～0.001 mm和＜0.001 mm粒级含量则显著降低;随植茶年限增加,土壤微团聚体平均质量比表面积值、分形维数值和土壤特征微团聚体组成比例(＜0.005 mm)/(0.25～0.05 mm)值均逐渐减小,而土壤微团聚体平均质量直径值则逐渐增大;不同植茶年限土壤微团聚体分形维数值和土壤特征微团聚体组成比例值均与土壤有机质含量、全氮含量、碱解氮含量、全磷含量和有效磷含量极显著负相关。长期植茶可促进土壤较小粒级微团聚体向较大粒级微团聚体转化,从而提高土壤微团聚体稳定性,土壤微团聚体分形维数值和土壤特征微团聚体组成比例值均可作为定量化描述茶园土壤肥力状况的指标。     

木材断口分形的初步研究

木材是一种天然的多孔性生物高分子材料,结构复杂且变异性大,所以木材断裂表面定量分析的难度很高,对于木材内部裂纹产生、发展的研究一直没有大的突破.在木材断裂力学的研究中,国内外科学家运用传统的断裂试验方法研究居多,但普遍结论是规律不明显或找不到规律(费本华,1999).木材研究者们一直在寻找一种定量描述木材断裂表面形态的新指标,并希望在此基础上预测木材强度和了解木材断裂机制(Schmitt et al.,1996;Qin et al.,1999).     

沂蒙山林区不同植物群落下土壤颗粒分形特征

运用土壤物理学和分形学原理与方法,研究了沂蒙山林区7种植物群落下的土壤颗粒组成与分形特征。结果表明:1)研究区土壤颗粒组成具有石质山地典型粗骨土的结构特征,各种植物群落的土壤中以粗砂粒含量最高,细砂粒含量次之,而石砾含量和粉黏粒含量较低;2)防护林群落具有显著地改善土壤颗粒组成和提高土壤颗粒分形维数的作用,其作用程度为针阔叶(赤松+麻栎)混交林依次高于阔叶林(刺槐纯林、麻栎纯林)和针叶林(赤松纯林);3)土壤颗粒分形维数与土壤中粉黏粒(粉粒及黏粒)含量呈极显著正相关,与细砂粒和粗砂粒含量呈显著的负相关,而与石砾含量的相关性不显著。研究成果可为沂蒙山区水土保持植被类型的合理选择与配置提供参考。