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。     

陕西4种土壤粒径分布的分形特征研究

采用分形模型 ,研究了陕西 4种不同质地的土壤粒径的重量分布。结果表明 ,土壤结构具有明显的分形特征 ,其粒径分布分形维数为 0～ 3。分形维数与土壤中粘粒含量呈明显的线性相关 ,表现为粘粒含量越高的土壤 ,其分形维数也越高。分形维数不仅受粘粒含量的支配 ,还与土壤质地的均一程度有关 ,土壤质地均匀指数 Iu与分形维数也表现出一定的相关性 ,但相关性较弱。     

海涂围垦区不同土地利用类型土壤颗粒分形特征

土壤颗粒分形特征是表征植被与土壤环境相互作用的重要因子。本研究以江苏沿海条子泥垦区长期撂荒地和水稻田两种土地利用类型为研究样地,探讨了土壤颗粒分形维数及其与土壤粒径分布、土壤理化性质之间的关系。结果表明：海涂围垦区土壤颗粒分形维数在2.16～2.21之间,不同土地利用类型间分形维数存在显著差异,表现为荒地土壤大于稻田土壤,农业垦殖降低了海涂垦区土壤颗粒分形维数。土壤颗粒分形维数与土壤黏粒、细粉砂粒和粗粉砂粒的颗粒含量呈极显著正相关,与极细砂粒、细砂粒和中砂粒的颗粒含量呈极显著负相关。粒径0.05 mm是影响海涂围垦区土壤颗粒分形维数变化的临界粒径。荒地土壤电导率和可溶盐阳离子含量均高于水稻田土壤,水稻种植有利于降低围垦区土壤盐分含量。土壤颗粒分形维数与土壤有机质含量和粒径>0.25 mm水稳性团聚体含量均呈显著正相关关系。土壤颗粒分形维数可以较好地反映土壤理化性质特征及变化过程,可以作为评价海涂围垦区盐渍土发育和演变规律的定量指标之一。     

黑河上游高寒草地土壤粒径及分形研究

采用Mastersizer 2000(激光粒度分析仪)测定黑河上游八宝河流域高寒草地土壤粒径,计算其分形维数,并分析其与粘粒、粉粒和砂粒间关系。结果表明:八宝河流域土壤质地均一,以粉土或粉壤土为主。土壤分形维数在2.556~2.717间变化,变化幅度小。土壤分形维数与砂粒含量呈负相关,与粉粒含量呈正相关,与粘粒含量呈显著对数关系。分形维数小于2.81,说明八宝河流域内植被覆盖良好,未有明显的植被退化。     

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.     

宁夏4种农业土壤粒径的分形特征

对宁夏4种不同质地的土壤粒径的重量分布采用分形模型进行研究。结果表明,4种土壤结构具有明显的分形特征,其分形维数大小为：灌淤土〉新积土〉黄绵土〉风沙土,其值与土壤中粘粒含量呈显著线性相关。与土壤粒径分布均匀指数相比,粒径的分形维数能够更直观地反映土壤的性质。     

表层风蚀土壤粒径分布的分形特征研究

本文通过对内蒙古四子王旗耕地、普通草地和围封草地地表土壤颗粒的机械组成进行分析,利用分形模型,计算了土壤粒径分布的分形维数,并探讨了风蚀土壤的分形维数与土壤粒度组成和土壤有机质含量的关系,分析了土壤在风力侵蚀过程中的分形特征,同时讨论了利用分形维数来代替土壤粒度组成表征土壤风蚀程度的可能性。表明分形维数可为风蚀土壤结构及其质地状况的评价提供1个新的定量化指标。     

黄土高原石灰性耕层土壤分形特征

以24个黄土高原石灰性耕层土壤样品数据为基础,运用分形模型研究了黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数,探讨了利用土壤颗粒粒径分布的分形维数来定量表征黄土高原石灰性耕层土壤的特征。结果表明,24个黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数D为2.5936～27094,分形维数表现为干润砂质新成土〉黄土正常新成土〉简育干润均腐土〉土垫旱耕人为土;土壤颗粒分形维数与〈0.001mm颗粒的含量呈显著正相关,土壤颗粒分形维数与土壤有机碳含量、全氮含量和碳/氮比相关性不显著;土壤有机碳含量与全氮含量呈显著正相关。     

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。     

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。     

昭苏马场不同草地类型土壤养分特征研究

分别对昭苏马场的不同草地类型做了土壤养分测定,结果表明:亚高山草甸的土壤有机质含量最高,冲积平原草甸的土壤有机质含量最低;土壤全氮含量表现为中山山地草甸最高,低山丘陵草原最低;而土壤全钾含量正好相反,低山丘陵草原的土壤全钾含量最高,中山山地草甸最低.亚高山草甸草地土壤全磷、速效氮的含量较丰富,其他各草地类型间土壤全磷分布较均匀;山前冲积平原草甸的土壤速效氮含量最低,各草地类型之间土壤速效磷的含量变化也不大,而且速效磷在各层中分布的比较均匀.中山山地草甸的土壤速效钾含量最高,亚高山草甸的最低.各草地类型土壤养分随土层深度增加,有逐渐下降的趋势.土壤有机质、全磷、速效氮含量差异均不显著(P>0.05),土壤全钾和0～10 cm速效钾含量差异极显著(P<0.01).     

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。     

土壤粒径分布的多重分形描述

将激光粒度分析方法和多重分形分析方法相结合,分析土壤粒径分布的分形特征。对9个土壤样品的分析结果表明,土壤粒径分布的多重分形性质与粘粒含量没有直接关系,主要与土壤颗粒在整个粒径范围内的分布均一程度有关,粒径分布越不均一的土壤越具有多重分形性质。     

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。     

黄土高原油松人工林地土壤颗粒的分形特征

为了全面了解人工林地的生态环境状况,采用分形理论,研究了黄土高原油松人工林地不同深度土壤颗粒的分形特征。结果表明,在油松人工林凋落物和根系等的作用下,人工林能够提高林地土壤的团聚能力,降低土壤的分形维数;不同深度油松人工林地的土壤颗粒分形维数在土壤剖面趋于均一,而且小于同种质地的其他土壤;土壤颗粒分形维数可以反映森林土壤粒径分布的变化,因而可作为评价森林土壤生态特征的指标。     

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。     

油茶间作不同绿肥的土壤分形及养分损耗特征

为探讨油茶林间作不同绿肥对耕作层土壤颗粒分形特征及养分退化产生的影响,在野外调查与室内分析的基础上,分析了间作不同绿肥下油茶林的土壤颗粒分形维数及其与土壤粒径分布、养分含量的关系。结果表明：（1）该区域土壤粒径分布主要以粘粒（＜0.002 mm）和粉粒（0.002～0.05 mm）为主,土壤分形维数为2.681~2.882,顺序为：CK＜黑麦草＜鼠茅草。（2）研究区土壤体积分形维数与粘粒（<0.002 mm）体积百分含量呈极显著正相关关系（P＜0.01）,与粉粒（0.002～0.05 mm）体积百分含量呈显著正相关（P＜0.05）,与砂砾（0.05～2.00 mm）体积百分含量呈显著负相关关系（P＜0.05）;分形维数与土壤含水量呈显著正相关（P＜0.05）,而与有机质、全氮、水解性氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾及土壤容重的相关性未达到显著水平（P＞0.05）。（3）3月至8月,两种绿肥间作均显著提高了油茶林耕作层土壤的含水量,减少了养分的损耗,其中以鼠茅草改良效果最好。综上,土壤分形维数能够很好地表征土壤质地、粒径组成以及土壤养分状况,为油茶林地复合经营土壤质量评价提供一定的参考。     

基于分形理论和地质统计学的表层土壤颗粒大小分布变化特征

【目的】探究多角度、多尺度全面揭示土壤颗粒大小分布特征的方法体系,探索更加简单而又可综合定量分析评价土壤质量及其演变过程的手段。【方法】以计算的土壤颗粒体积分形维数（Dv）作为分析对象,建立集分形理论、传统统计学、分离土壤颗粒Dv的双对数图和地质统计学等理论和方法为一体的表层土壤颗粒大小分布变化特征分析方法体系,并基于此从点和区域2个尺度系统全面地研究表层土壤颗粒大小分布变化特征。【结果】粒径＜10 μm的土壤颗粒累积体积百分含量与Dv呈显著正相关,相关系数为0.46,而＞50 μm以内的土壤颗粒累积体积百分含量与Dv呈显著负相关,相关系数为0.63,土壤颗粒Dv值越小,土壤颗粒越粗;最大和最小Dv的双对数拟合图主要变化靠近拟合的直线,R2值均在0.9以上,拟合结果理想,分离的Dv能够包含整个土壤颗粒大小分布变化的程度。不同土壤有机质含量组之间土壤颗粒Dv存在一定差异性,土壤颗粒Dv能够客观地表征农田土壤质量的变化;随着高程增加,Dv表现相对比较复杂;褐土土壤颗粒Dv均值最大,潮土均值最小;粮田、园地和草地之间的土壤颗粒Dv差异性不明显。基于土壤颗粒Dv与环境因素关系分析的回归克里格法预测结果较为准确,区域和样点土壤颗粒Dv空间分布格局一致,较客观地反映了区域表层土壤颗粒大小分布变化特征。【结论】建立的方法体系能够从多角度、多尺度全面地反映土壤颗粒大小分布特征,分析结果符合实际,土壤颗粒Dv可以作为定量化分析评价和表征土壤质量及其演变过程的手段。     

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。     

洪涝诱发灾害干扰下受损恢复林地土壤颗粒的组成变化特征及多重分形分析

  目的  土壤颗粒组成的分形维数可得到更细致的土壤颗粒分布信息,对准确了解洪涝诱发灾害干扰下受损林地恢复过程的土壤颗粒变化规律,加深灾害干扰前后林地自然恢复变化过程的认识等具有重要的理论意义。  方法  采用以时间代空间的研究方法,选取次生阔叶林、杉木林、毛竹林3种林地,采集不同受损状态（未受损、刚受损、受损恢复7年）不同土层的土壤样品进行粒径分析,基于分形理论计算各项多重分形参数。  结果  灾害干扰对林地的土壤颗粒分布存在显著影响;灾害干扰后不同恢复阶段、不同土层深度对3种林地均有影响,不同林地对干扰的响应存在差异。综合分析3种林地不同恢复状态的粒径组成和多重分形参数可知:与未受损林地比较,受损恢复林地的土壤质地较差。3种林地在不同受损状态下不同深度土壤颗粒组成的变化趋势不同。  结论  本研究从土壤颗粒组成变化的角度阐明了洪涝诱发灾害对次生阔叶林、杉木林、毛竹林的影响,可为灾害干扰前后土壤侵蚀的防治和恢复提供理论依据。