颗粒分维特征的影响

采用试验践踏与模拟降水控制试验，对１６个不同试验组合样区表土（０～１５ｃｍ）质地的机械组成进行分析，结果表明，随着践踏强度增加，土壤颗粒表现出不同程度的粗化趋势，降水具有双向调节的作用。利用分形模型计算了土壤粒径分形维数，计算结果表明，分形维数指标与践踏强度呈负相关关系。但分形维数递减幅度与模拟降水处理水平相关，在模拟降水处理水平依次为干旱、自然降水、平水、丰水时，粒径分形维数递减幅度依次为４．３３％，２．６１％，1.34和1.23％。降水与践踏的匹配关系，对形成确定的分形维数具有决定性作用。由于具有较高分形维数的土壤更易发生放牧侵蚀，若管理不善则会发展为荒漠化。因此，在此种意义上来说，土壤分形维数的测算对进一步研究放牧侵蚀机理和荒漠化形成过程可能具有推动作用。     

在模拟降水和践踏处理复合作用下长芒草典型草原土壤可蚀性研究

模拟降水和试验践踏通过各种不同强度的组合方式改变土壤抗蚀性,从而起到对草地土壤侵蚀的增减作用。在同一模拟降水量条件下,随着践踏强度的逐渐加大,土壤可蚀性K值依次增大,表明践踏增大了放牧侵蚀的风险;但K值的增幅显然与模拟降水量相关,践踏强度由轻度递增到重度,K值的增幅在干旱、自然降水、平水、丰水条件下依次为干旱>自然降水>平水和丰水,表明模拟降水和践踏对K值的影响存在交互效应,模拟降水具有减缓K值随践踏强度增大的趋势。从简单相关关系来看,K值与践踏强度呈极显著正相关(相关系数0.741),与降水呈负相关(相关系数-0.378),但K值并不是可以由践踏强度和模拟降水量二元线性回归可以解说地。与传统回归模型相比较,BP网络模型能更好地刻画土壤可蚀性K值的复杂非线性特性,具有自学习、自组织、自适应和容错性等一系列优点,因而,以牧草生长期单位面积累计践踏量和模拟降水量为自变量的土壤可蚀性K值的ANN(artificialneuralnetworks)关系模型具有较好的拟合结果和预测能力,说明直接从输入到草地生态系统的外侵蚀营力着手,跨越系统内土壤可蚀性变化的内在的复杂的隐含过程建立的输出端——土壤可蚀性K值与土壤侵蚀外营力的ANN关系模型,是准确确定土壤可蚀性K值的一次成功尝试。     

环县典型草原滩羊夏季放牧践踏模拟同质性试验

通过在甘肃省环县典型草原不同放牧强度下轮牧试验的跟群观测,获得了放牧强度与践踏强度的对应关系,并建立了模拟践踏同质性试验.通过对模拟践踏试验与传统的滩羊夏季轮牧的对比研究表明:在放牧强度相应的践踏区,除植被盖度外,模拟践踏区土层(0～15 cm)紧实度变化曲线、表土层(0～15 cm)储水量、容重、总孔隙度及叶层高度、物种数与滩羊夏季轮牧区无明显差异,说明建立的模拟践踏试验方法在对草地的践踏影响方面与传统的放牧方式具有同质性.     

模拟践踏和降水对高寒草甸土壤物理特性和微生物数量的影响

为探讨牦牛和藏羊践踏对高寒草甸的影响分异,于甘肃天祝高寒草甸布设试验,研究了模拟践踏和降水对高寒草甸土壤物理特性和微生物数量的影响。研究结果表明,随着践踏强度和降水量的增大,0~10 cm土层土壤的紧实度和容重也随之增大,而土壤饱和导水率呈递减趋势。0~10 cm土层土壤呼吸速率随践踏强度的增大而降低,牦牛和藏羊重度践踏下的土壤呼吸速率较对照分别降低了37%和45%,而土壤呼吸速率随降水量的增加而显著增大(P<0.05)。随着践踏强度的增大,土壤表层的细菌菌落数呈现先增多后减少的趋势,而土壤中真菌和放线菌的菌落数均逐渐减少;三大类土壤微生物随降水量的增大均呈递增趋势;且随着土层的加深各微生物数量均呈递减趋势。10 cm以下土层土壤的物理性质受家畜践踏的影响不显著(P>0.05)。同一降水量下牦牛践踏对土壤的压实效应高于藏羊;藏羊践踏后土壤容重和紧实度较对照分别增加了20%和39%以上,牦牛践踏后的土壤容重和紧实度较对照增幅达23%和44%以上;且牦牛践踏下的土壤呼吸速率、饱和导水率、三大类微生物数量均小于同践踏强度下的藏羊处理。总体而言,随着家畜践踏强度和土壤含水量的增大,土壤物理性质和微生物数量受其影响越大;家畜的践踏对土壤物理特性的影响主要作用于0~10 cm土层,且牦牛对土壤的压实效应和对微生物分布的抑制作用均大于藏羊。     

不同利用方式土壤颗粒分形特征及其与土壤有机碳库稳定性的关系

本文研究了不同利用方式下巴音布鲁克高寒草原0~50 cm土层土壤颗粒组成及其分形特征与土壤有机碳库活度的关系。结果表明:该区土壤颗粒以粉粒为主,分形维数分布在2.675~2.845之间,与0.05 mm粒径关系密切。长期封育和重度放牧分形维数随土层加深而降低,且与碳库活度显著相关;短期封育和中度放牧分形维数变化小,与碳库活度无显著相关性。     

浑善达克沙地3种灌木土壤分形特征与养分关系

以浑善达克沙地广泛分布的3种典型荒漠草原灌木柄扁桃、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿灌丛下土壤为研究对象,测定分析3种灌丛下0～60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨草原灌丛化后土壤分形特征与土壤肥力的关系,揭示灌丛植被在荒漠草原的生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛形态结构存在差异,拦截风沙流后沉积在灌丛下的土壤粒度特征不同,其中粘粉沙体积含量和分形维数在不同物种间差异显著(P0.05)。土壤分形维数表现为小叶锦鸡儿(2.346)狭叶锦鸡儿(2.259)柄扁桃(2.149)裸沙地(2.057);土壤分形维数主要由粒径小于0.25 mm的粘粉沙(0.05 mm)、极细沙(0.05～0.1 mm)和细沙(0.1～0.25 mm)体积百分含量决定,其中0.1 mm粒径是决定研究区灌丛下土壤分形维数的临界粒径,即小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。灌丛下土壤有机质和全氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系(P0.01);土壤有机质含量随土层深度增加而递减,全氮和全磷含量随土层波动性较强,不同物种间土壤有机质和全氮含量差异显著(P0.05),而全磷含量差异不显著。灌丛覆盖的土壤结构和肥力均较裸沙地有明显改善,不同物种改良土壤的效果依次为小叶锦鸡儿狭叶锦鸡儿柄扁桃。     

放牧强度对荒漠草原建群种短花针茅空间异质性的影响

[目的]探讨荒漠草原建群种短花针茅在不同放牧强度下空间异质性的特征和变化。[方法]以建群种短花针茅（Stipa breviflora）为对象,采用半方差函数、克里格插值法和多重分形维数等方法对其空间异质性进行研究。[结果]不同放牧强度下,短花针茅种群密度均值大小为重度放牧（HG）>禁牧（CK）>中度放牧（MG）;短花针茅种群具有多重分形特点;不同放牧强度下短花针茅空间分布有所差异,CK处理区结构比（C/C₀+C）最大,HG处理区次之,均大于75%,说明CK处理区和HG处理区都具有强烈的空间自相关性,而MG处理区最小,小于75%但大于25%,具有中等的空间自相关性;结构因素是导致短花针茅空间变异的主要原因。[结论]重度放牧增加了短花针茅种群密度,而中度放牧因家畜采食践踏作用小,导致短花针茅种群密度降低;在不同放牧强度下,结构因素是影响短花针茅空间异质性的主要因素;禁牧处理区内短花针茅种群空间分布最复杂,具有较强的空间异质性。     

浑善达克沙地3种灌木土壤分形特征与养分关系

以浑善达克沙地广泛分布的3种典型荒漠草原灌木柄扁桃、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿灌丛下土壤为研究对象,测定分析3种灌丛下0~60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨草原灌丛化后土壤分形特征与土壤肥力的关系,揭示灌丛植被在荒漠草原的生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛形态结构存在差异,拦截风沙流后沉积在灌丛下的土壤粒度特征不同,其中粘粉沙体积含量和分形维数在不同物种间差异显著(P<0.05)。土壤分形维数表现为小叶锦鸡儿(2.346)>狭叶锦鸡儿(2.259)>柄扁桃(2.149)>裸沙地(2.057);土壤分形维数主要由粒径小于0.25 mm的粘粉沙(<0.05 mm)、极细沙(0.05~0.1 mm)和细沙(0.1~0.25 mm)体积百分含量决定,其中0.1 mm粒径是决定研究区灌丛下土壤分形维数的临界粒径,即小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。灌丛下土壤有机质和全氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系(P<0.01);土壤有机质含量随土层深度增加而递减,全氮和全磷含量随土层波动性较强,不同物种间土壤有机质和全氮含量差异显著(P<0.05),而全磷含量差异不显著。灌丛覆盖的土壤结构和肥力均较裸沙地有明显改善,不同物种改良土壤的效果依次为小叶锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柄扁桃。     

高寒草甸土壤物理特性和微生物数量对模拟践踏的响应

为探明高寒草甸土壤对家畜践踏的响应机制,于甘肃天祝进行了牦牛和藏羊的模拟践踏试验,研究了不同强度模拟践踏对土壤物理特性及微生物数量的影响。结果表明,0～10 cm土层的土壤紧实度和容重,随着践踏强度的增加均呈递增趋势;而呼吸速率和饱和导水率呈递减趋势。0～10 cm土层的3大微生物数量随践踏强度的增大而减小。同一践踏强度下,牦牛践踏后0~10 cm土层的土壤紧实度和容重均大于藏羊践踏处理;而饱和导水率、呼吸速率和微生物数量均小于藏羊践踏处理。综合分析认为,家畜的践踏强度越大,土壤的压实效应越显著;一个生长季的模拟践踏主要影响0～10 cm土层土壤的物理性质;且牦牛对土壤的压实效应和对微生物分布的抑制作用均大于藏羊。     

模拟践踏和降水对高寒草甸阴山扁蓿豆根系特征的影响北大核心CSCD

放牧家畜主要通过践踏、采食和排泄物三方面影响草地稳定性、恢复力和生产力。研究践踏与降水对高寒草甸植物根系特征的影响,有助于全面理解放牧对草地的影响,进而为草地放牧管理提供依据。以天祝高寒草甸分布的阴山扁蓿豆为研究材料进行了为期2年的野外试验,研究了模拟牦牛和藏羊践踏及模拟降水量对阴山扁蓿豆根系特征的影响。结果表明,同一放牧强度下,牦牛践踏对阴山扁蓿豆根系生长的不利影响大于藏羊践踏。随着模拟牦牛和藏羊践踏强度的增加、降水量的降低,阴山扁蓿豆根表面积、根体积和根系生物量在各土层(0~10cm,10~20cm,20~30cm)均呈下降趋势。少雨和牦牛重度践踏抑制了阴山扁蓿豆0~20cm土层的根系生长;平水和丰水处理下阴山扁蓿豆根体积和根系生物量在各处理间均无显著差异,家畜践踏对深层根系(20~30cm)的影响较小。总体来看,降水减少会极显著地影响各土层根表面积、根体积和根系生物量,水分对阴山扁蓿豆根系的影响大于家畜践踏。     

北疆退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征

研究了新疆北部退化荒漠草地土壤颗粒的分形特征,探讨了土壤颗粒分形维数与土壤理化性质的关系。结果表明,该退化草地土壤颗粒的分形维数在2．316～2．753,随着草地退化程度加剧,土壤黏粒含量增高,分形维数逐渐增大。表层土壤的分形维数与粉粒含量呈极显著负相关,与黏粒含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数与土壤物理性质没有相关性。由于土壤表层（0～10cm）受放牧影响较大,致使其化学性质与土壤颗粒的分形维数没有相关性。土壤颗粒的分形维数与土壤下层（10-30cm）的全磷、pH值、全钾和速效钾含量显著正相关。土壤颗粒的分形维数的变化在一定程度上能够很好地表征退化草地土壤的理化性质的变化趋势,可以作为评价退化草地土壤性状的一个综合指标。     

宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤粒径分形特征

以宁夏东部荒漠草原-人工灌丛地典型镶嵌区域为研究对象,根据生态界面理论,选取荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为主要转变样地,利用野外采样室内分析的方法,研究荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤性状、土壤粒径分形维数变化特征及其相互关系.结果表明,转变过程各样地土壤颗粒体积百分含量均表现为砂粒>粉粒>黏粒,且砂粒比例随着...     

黄土丘陵区不同恢复年限草地土壤微团粒分形特征

运用分形理论研究黄土丘陵区不同恢复年限草地土壤微团粒的粒径组成、分形维数特征及与土壤理化性质关系,使分形学在土壤微团粒性状与土壤肥力特征研究中得到进一步应用,并为评价草地生态系统土壤特征及生态恢复提供新方法。结果表明:表土层分形维数随植被恢复年限的增加而减少;剖面土壤沙粒含量越高,微团粒分形维数越低,粘粒规律相反,而粉粒与分形维数相关性不显著;土壤质地由粗到细使得分形维数由小到大变化;分形维数也可有效地表征不同植被恢复年限的草地土壤结构和养分的变化趋势;分形维数与土壤容重、非活性孔度、全磷、速效钾及氨态氮之间存在正相关性,与土壤活性孔度、孔隙比、有机质、全氮、碱解氮及硝态氮表现出负相关。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

近自然恢复状态下荒漠草原不同群落表土粒度特征研究

通过对希拉穆仁围封区域荒漠草原近自然恢复状态下不同类型群落地表颗粒粒度特征的研究,探讨草地不同类型群落地表土壤风蚀粗粒化差异及特征,从而为该地区草原地表粗化程度评估和植被群落稳定、草地退化防治提供依据。本试验以希拉穆仁荒漠草原围封16年的以蒙古韭（Allium mongolicum）、银灰旋花（Convoloulus ammannii）、克氏针茅（Stipa krylovii）、羊草（Leymus chimensis）、洽草（Koeleria glauca）、短花针茅（Stipa brevii））6种植物为优势种的不同类型群落表层土壤为研究对象,利用激光衍射技术测量地表0~2 cm土壤粒度组成,分析不同类型群落表层土壤的平均粒径、标准偏差、偏度、峰态等粒度参数变化情况,探讨风蚀颗粒频率分布范围。结果表明：表层土壤粒度组成均以砂粒、粉粒为主,黏粒含量较低。偏度可作为有效粒度参数指标。除克氏针茅群落土壤粒径分布呈单峰分布外,其余群落基本呈双峰或多峰分布。研究区近自然状态下易风蚀颗粒范围为110~250 μm。因此,当地应继续坚持长期围封,防止草原土壤向粗粒化方向发展。     

宁夏盐池县沙化草地土壤团聚体分异特征

以宁夏盐池县哈巴湖自然保护区不同沙化程度的荒漠草原为对象,研究潜在、轻度、中度和重度沙化草地0~40 cm土壤机械稳定性和水稳定性团聚体的粒径分布,并通过团聚体破坏率、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数等指标分析不同沙化类型草地土壤团聚体稳定性特征。结果表明:各沙化类型草地0~20 cm土层机械稳定性团聚体和0~40 cm土层水稳性团聚体均以<0.25 mm微团聚体为主,分布范围分别为45.78%~88.36%和48.05%~97.79%。随草地沙化程度的加重,0~40 cm各土层<0.25 mm机械稳定性和水稳性微团聚体含量、团聚体破坏率、分形维数及侵蚀因子总体呈增加的趋势,MWD和GMD则逐渐降低,土壤结构趋于不稳定。从剖面变化看,随土层的加深,土壤稳定性增加,尤其是潜在和轻度沙化草地,表明该区域土地沙化主要发生在0~20 cm浅层土壤。土壤团聚体稳定性与有机碳、全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与黏粉粒呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01)。伴随着盐池县草地沙化过程中土壤细颗粒的吹蚀和碳氮等养分的搬运,土壤结构分散,物理稳定性降低。