分形理论及分形维数的应用

本文从几个典型的分形例子出发，简要介绍了分形的理论及分形的定义，并对分形维数进行了研究，最后阐述了分形理论及其分形维数的应用。     

配方施肥对刨花润楠土壤养分、微生物生物量及酶活性的影响

以刨花润楠(Machilus pauhoi)林为对象,进行氮、磷、钾配方施肥正交试验,探究了对刨花润楠土壤养分、微生物生物量及酶活性的影响。结果表明:相比不施肥对照组,各施肥组土壤中的有机质含量、全氮、磷、钾含量、微生物生物量含量以及酶活性均有不同程度的提高。氮肥、磷肥和钾肥在不同水平上对有机质含量、微生物生物量含量、酶活性均存在显著的影响效应。经隶属函数综合分析,氮磷钾配比N2P3K1时改善土壤养分状况,提高土壤肥力的效果最好。     

刨花楠的人工种植

刨花楠是樟科润楠属的乔木种类,别名香粉树、楠木、竹叶楠、刨花树,是我国中亚热带和南亚热带地区优良的乡土阔叶树种。其木材具胶质,树皮拆断后能见黏性丝,木片、树皮浸水后有黏液。利用其木材加工的香粉,可以用作塔香、蚊香、祭香等的熏香原料,也可作为黏合剂与其他原料混合使用。因为具备速生、多用途、高经济价值等优点,刨花楠备受林业部门关注．是广西林业厅、广西林科院推广种植的珍贵用材树种。     

酸雨处理对刨花润楠幼苗生长的影响

为考察酸雨处理对刨花润楠(Machilus pauhoi)苗木的影响,分别设置不同pH值的硫酸型、硝酸型和混合型酸雨处理,以清水为对照,测定苗木生长指标,采用苗木质量指数评价刨花润楠苗木质量。结果表明:不同pH值的硫酸型、硝酸型和混合型酸雨处理对刨花润楠幼苗株高及地径的生长具有普遍的促进作用,对生物量积累没有明显的影响,改变了根系形态,使根系变得更短更粗。苗木质量指数(QI)评价结果表明,不同处理的QI排列顺序为硝酸型2.5>硫酸型4.0>对照>硫酸型2.5>混合型4.0>硝酸型5.6>硫酸型5.6>硝酸型4.0>混合型2.5>混合型5.6。     

基于分形维数的黄土丘陵沟壑区不同人工林对土壤结构和养分的影响

研究黄土丘陵沟壑区不同人工林土壤颗粒的分形特征及其与土壤结构和养分的关系,以土壤体积分形维数来比较清水河县不同人工林对土壤结构和养分的影响,以期了解不同人工林土壤的结构和养分状况,为人工林的林种选取和合理化经营提供参考。以研究区9种人工林为研究对象,以无林地地作为对照,利用激光粒度仪测定土壤粒径分布并计算分形维数,用单项指标评价养分状况,将土壤分形维数与养分进行相关分析。研究区人工林土壤体积分形维数值介于2.1785～2.3192之间,土壤体积分形维数表现为油松×落叶松>落叶松、油松×山杏（P>0.5）>沙棘×柠条、山杏×柠条、沙棘（P>0.5）>油松、柠条、山杏（P>0.5）>裸地。土壤体积分形维数与黏粒、碱解氮、速效钾、速效磷呈显著正相关（P<0.5）,与砂粒呈显著负相关（P<0.5),与粉粒、有机质无明显相关性。不同人工林养分评价结果与分形维数差异不显著。研究区人工林对土壤结构和养分改良效果显著,油松×落叶松、油松×山杏混交林及落叶松纯林对于土壤结构和养分影响较大,改良效果最佳。     

不同酸雨类型对刨花润楠幼苗叶绿素含量的影响

以刨花润楠(Machilus pauhoi)幼苗为试验材料,设置3种不同酸雨类型(硫酸型、硝酸型、混合型)及pH为2.5、4.0、5.6的3个梯度,研究不同酸雨对刨花润楠幼苗叶片中叶绿素含量的影响,以期为幼苗的栽培及耐酸胁迫机理提供理论依据。结果表明,T5(pH 2.5)、T6(pH 4.0)、T7(pH 5.6)等硝酸型酸雨对叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均有明显的促进作用,其中,T7的叶绿素a和总叶绿素含量均最高,T6的叶绿素b含量最高。CK的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均最低。不同酸雨梯度间,叶绿素a含量有显著差异,叶绿素b和总叶绿素含量无显著差异。3种酸雨类型均能促进刨花润楠叶绿素含量的积累,酸性环境下对其叶绿素含量影响较小。     

植物生长调节剂对刨花润楠苗木生长的影响

为找出可以加快刨花润楠苗木生长速度的生长调节剂,采用不同植物生长调节剂(PP_(333)、NAA、GA_3)及其不同浓度(0、60、120、240、480mg L~(-1))对刨花润楠幼苗进行叶面喷施试验,测定各处理后的苗高生长量,结果表明:PP_(333)阻碍苗木正常高生长,其余各种浓度的GA_3、NAA都有促进刨花润楠的苗木生长,以浓度240 mg L~(-1)GA_3或浓度480mg L~(-1) GA_3促进刨花润楠苗高生长作用最显著,浓度240mg L~(-1) NAA次之。     

水分添加对刨花楠幼苗根系特征的影响

为了解水分添加对常绿阔叶林根系特征的影响,以刨花楠(Machilus pauhoi)为研究对象,设置不同土壤水分梯度,采用全株收获法将刨花楠幼苗地下根系取出,分级并测定各级根系根长、直径、表面积、体积等指标,以研究土壤水分添加对刨花楠细根根系特征的影响。结果表明:不同的水分添加对一级根的比根长有显著促进作用,同时会抑制其根组织密度的生长;不同的水分添加对植物根系的根长、根表面积、比根长、根组织密度都有促进作用,有效提高了植物吸收水分的效率;水分添加为80%时,对植物根系各结构特征影响最显著。     

不同穗条处理对刨花润楠扦插生根的影响研究

以不同单株刨花润楠为研究对象,研究了不同浓度ABT1、不同穗条处理和黄化作用对扦插成活率和生根率的影响。结果表明：刨花润楠扦插生根的成活率和生根率在不同浓度ABT1、不同穗条处理和黄化处理间分别存在显著或极显著差异。经过200ppm 的ABT1处理后的扦插成活率和生根率分别高达53.0％、39.8%;留半叶的扦插效果明显较好,其成活率和生根率分别比1叶处理提高11.11%～33.77%、26.3%～42.5%;黄化插穗的成活率和生根率分别为45.6%～63.9%、31.5%～54.0%,均明显优于未黄化插穗。     

不同种植模式对连翘根系土壤理化性质的影响

研究不同种植模式对连翘根系土壤理化性质的影响,对土壤肥力进行综合评价,以期为科学化指导生产,改善生态环境提供理论依据。试验在河北省石家庄市平山县连翘基地生态种植样地、露地栽培样地、野生样地进行,比较分析其土壤pH值、容重、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷及速效钾的含量。结果表明：采用生态种植模式的样地土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷及速效钾含量均高于野生和露地栽培模式,土壤pH值低于其他两种种植模式,野生样地土壤全钾含量高于生态种植及露地栽培样地。表明生态种植模式提高了土壤有机质含量,改善了土壤的酸碱度,增加了土壤养分含量,使当地土壤更适合连翘生长。综合分析认为：不同种植模式对0～20cm土层土壤养分影响较大。因此,生态种植能在一定程度上提升土壤养分,改善生态环境,利于连翘规模化生产。     

不同氮磷比与水分添加对刨花楠光合生理特性的影响分析

在全球变化的背景下,氮沉降现象普遍,降水分布不均,干旱变得更加频繁,植物对环境变化的响应与适应已成为亚热带地区研究的热点生态学课题之一。以亚热带珍贵常绿阔叶树种刨花楠(Machilus pauhoi)为对象,探讨不同氮磷比及水分添加对其光合生理特性各指标的影响。结果表明:(1)水分对刨花楠净光合速率(P_n)、光补偿点(LCP)、蒸腾速率(T_r)有显著影响,干旱胁迫下(田间持水量为40%)的刨花楠的P_n、LCP和T_r会明显下降,与正常水分条件(田间持水量80%)相比,P_n下降了52%,LCP下降了72%,T_r下降了38%;而水分对光饱和点(LSP)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(Ci)、水分利用效率(WUE)无显著影响;(2)不同氮磷添加对P_n、LSP、LCP、G_s、C_i、WUE等光合生理特性指标无显著影响。     

低温胁迫对刨花楠苗期细胞保护系统及生理生化物质的影响

以4年生刨花楠扦插苗叶片为实验材料,模拟低温环境,研究刨花楠在低温下的生理生化变化.研究结果表明:随着处理温度的降低,细胞相对电导率先上升后下降,POD活性先下降后上升,SOD活性和可溶性糖以及游离脯基酸含量先上升,再下降,最后又上升,MDA含量先下降,再上升,最后又下降.     

坡向与造林密度对刨花润楠幼林生长的影响

在福建省华安葛山国有林场,通过对不同坡向和2种造林密度的10年生刨花润楠林分生长量调查分析,结果表明:不同坡向对刨花润楠树高和胸径生长有显著影响,以东北坡的刨花润楠生长量最大,胸径达到8.1 cm,树高9.1 m;其次为西坡、北坡、南坡;东坡最小。种植密度对刨花润楠生长有显著影响,适当的提高造林密度能够促进刨花润楠的生长。     

植物生长调节剂对刨花润楠种子发芽的影响

采用赤霉素、双吉尔(生根粉)、吲哚丁酸、萘乙酸等4种植物生长调节剂,分别设置6个浓度梯度浸泡处理刨花润楠种子24 h,以清水浸种作为对照,研究不同植物生长调节剂及浓度处理对刨花润楠种子发芽、幼苗生长的影响。研究得出4种较优的处理:赤霉素50 mg·L~(-1)处理,种子发芽指数最高,发芽天数最短,幼苗平均苗高最高,是属于快长型的;萘乙酸100 mg·L~(-1)处理,种子发芽率最高,但发芽指数最低,平均发芽天数最长,幼苗平均苗高最矮,是属于慢长型的;而双吉尔100 mg·L~(-1)、吲哚丁酸300 mg·L~(-1)处理,种子各项指标居中,发芽生长不快不慢。在实际育苗过程中,这4种处理方法可根据具体情况进行选用。     

沂蒙山林区不同植物群落下土壤颗粒分形与孔隙结构特征

为探索人为活动干扰下植物群落变化对土壤物理结构特征的影响,运用土壤分形学和水文学原理与方法研究沂蒙山林区7种植物群落下的土壤颗粒组成、分形维数、土壤孔隙度及其相关性。结果表明:在长期农业耕作等人为干扰下,玉米作物、板栗经济林和灌草丛群落下的土壤颗粒呈粗粒化特征,分形维数显著降低,土壤总孔隙度和毛管孔隙度下降,非毛管孔隙度增加,土壤物理结构呈现退化状态;而处于长期封禁保护下的森林群落,土壤颗粒分形维数较大,粉黏粒等细粒物质的含量较高,孔隙结构状况较好。研究区土壤颗粒组成具有石质山地典型的粗骨土结构特征,森林群落能显著增加土壤中粉黏粒等细粒物质的含量和对土壤空隙的填充能力,是其改善土壤物理结构的分形学机制。土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒含量、总孔隙度和毛管孔隙度之间存在明显的线性正相关,而与土壤砂粒含量和非毛管孔隙度具有线性负相关关系,它能较好表征植物群落变化对土壤颗粒组成和孔隙状况的影响,因而可作为评价土壤物理结构质量的一项综合性指标。     

杉木种植对土壤理化性质的影响

对云南屏边6、13及18年生极木人工林林地土壤理化性质的调查分析结果表明：种植杉木后，林地土壤含水量增加，容重降低，紧实度减小，土壤物理性状有改善的趋势；土壤有机质逐渐增加，速效P、PH逐渐降低，而水解N在杉木生长后期有上升趋势，速效K则变化规律不明显。     

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。     

土壤粒径分形维数与土壤水分亏缺度和补偿度相关性分析

土壤水分亏缺度与补偿度是人工林水分管理的重要依据,对林分结构与密度调控具有指导意义.为了探寻更简便的指标表征土壤水分亏缺度与补偿度,笔者选择黄土高原最常见的刺槐林地、油松林地、侧柏林地,通过计算不同土层深度的土壤水分亏缺度与补偿度、土壤颗粒组成与分形维数,分析了土壤粒径分形维数与土壤水分亏缺度和补偿度之间的相关性.结果...     

北京平原地区不同土地利用类型对土壤颗粒组成及其分形特征的影响

选取农田、撂荒草地、人工乔木林、人工灌木林和次生林5种不同土地利用类型土壤颗粒为研究对象,采用Microtrac S3500激光粒度仪测定土壤样品粒径,利用土壤分形学理论和方法,分析不同土地利用类型对土壤颗粒组成及其分形特征的影响。结果表明,土壤粒径在不同土地利用方式下存在显著差异,其中撂荒草地以砂粒为主,农田、人工乔木林、人工灌木林和次生林以粉粒为主;次生林、人工乔木林黏粒体积分数最大,且显著大于其他土地利用类型,撂荒草地最小;次生林、人工乔木林、人工灌木林粉粒体积分数最大,且显著大于农田与撂荒草地;砂粒体积分数则与粉粒相反。土壤分形维数的大小依次为撂荒草地＜农田＜人工灌木林＜次生林＜人工乔木林;土壤分形维数与土壤黏粒含量、粉粒含量均呈显著正相关,与土壤砂粒含量呈显著负相关。