滇东喀斯特山原红壤退化过程中土壤剖面团聚体和有机质变异

[目的]揭示山原红壤的退化机理及效应,为滇东高原的石漠化效应研究及水土保持工作的开展提供科学依据。[方法]以滇东山原红壤典型发育地带为研究对象,对山原红壤退化过程中灌丛、草地、松林、红裸土剖面的团聚体特征和有机质分布规律进行研究分析。[结果]山原红壤退化过程中干筛法结果显示以大团聚体为主,并随着土层深度的增加而减少;湿筛法结果显示以微团聚体含量最高,灌丛、草地、松林在剖面上整体呈现出与干筛大团聚体一致的规律,红裸土呈现出:0—90cm层(B层)90—100cm层(C层)。土壤的稳定性和有机质含量在退化过程中基本呈现出:灌丛草地松林红裸土;随着土层深度的增加,灌丛、草地、松林土壤团聚体稳定性和物理性质逐渐劣化,有机质含量减少,红裸土则呈现出相反的规律;与A层、B层相比,较深层次的C层团聚体稳定性和有机质含量差异显著降低。[结论]有机质与平均重量直径、几何平均直径、2mm粒级水稳性团聚体含量呈极显著正相关,与分形维数呈极显著负相关,增加有机质的含量应该是恢复和改良红裸土结构的重要手段。     

滇东山原红壤退化过程中的土壤剖面有机质与养分变异

山原红壤是云贵高原广泛发育的一种地带性古土壤,近年来退化严重,为了解山原红壤退化过程,采用"以空间换时间"的思路,对云贵高原山原红壤区同一区域林地、灌丛、草地和裸地土壤剖面养分含量进行对比分析。结果表明:从能生长植被的山原红壤至多年难以生长植被的"红裸土",土体平均有机质含量呈灌丛草地林地裸地的变化趋势;灌丛和草地土壤有机质含量随剖面深度递增而降低,裸地和林地土壤削面有机质含量没有明显的垂直变化规律;与有植被覆盖的各土体相比裸地的硝态氮、铵态氮和速效钾剖面含量具有特殊性,硝态氮含量随剖面深度的递增明显减小,铵态氮含量随剖面深度的递增而增大;随着植被的退化,土壤有机质与养分的相关性大致呈减弱趋势,灌丛的土壤有机质与养分的相关性最强,裸地土壤有机质与养分相关性最弱。     

黄土丘陵区典型植被土壤剖面的颗粒分形特征

运用分形理论研究陕北安塞五里湾流域5种典型植被0～200 cm土壤剖面土壤颗粒大小分布(particle size distribution,PSD)及其体积分形维数分布特征,并进一步分析土壤PSD的分形维数与土壤有机碳、全氮和含水量的相关性。结果表明:研究区典型植被群落土壤颗粒组成主要为细颗粒(黏粒和粉粒),其中粉粒体积分数占总颗粒的56.82%～71.99%;铁杆蒿草地的细颗粒平均体积分数最大(78.86%),乔木林的最小(65.77%)。5种典型植被群落土壤PSD的体积分形维数介于2.498～2.599,均表现出随着土层深度的增加呈递增趋势;相同土层深度的分形维数呈现出铁杆蒿草地黄芪草地农田灌木林乔木林的趋势,灌木林和农田间差异不显著,其他植被群落间差异显著。典型植被土壤PSD的体积分形维数与黏粒、粉粒的体积分数和含水量呈极显著正相关(P0.01),但与砂粒的体积分数呈极显著负相关(P 0.01),与有机碳含量呈显著负相关(P 0.05)。     

红壤丘陵区不同植被类型土壤颗粒分形与水分物理特征

为探明红壤丘陵区不同植被对土壤分形结构及水分物理特征的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文物理学原理与方法,以南方红壤丘陵区福建省长汀县为例,研究经济林、针阔混交林、乔灌混交林及针叶林4种植被类型土壤颗粒组成、分形维数、水分物理参数及其相关性。结果表明:1)红壤丘陵区不同植被类型土壤中以粗砂粒质量含量最高,细砂粒和石砾质量含量次之,粉黏粒质量含量较低,与裸地相比,不同植被类型具有显著提高土壤细砂砾和粉黏粒质量含量的作用,并且混交林作用程度高于纯林;2)红壤丘陵区不同植被类型具有降低土壤密度、增加土壤孔隙度的功能,针阔混交林、乔灌混交林、针叶林、经济林土壤的饱和蓄水量分别是裸地的1.20、1.16、1.14和1.10倍,表土层(0～20 cm)贮水能力好于表下土层(20～40 cm);3)土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒、总孔隙度、饱和蓄水量、孔隙比呈极显著正相关,与石砾质量含量、土壤密度呈极显著负相关,红壤丘陵区4种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以混交林土壤粒径分布结构较好,尤其是以针阔混交林的最好,其次是纯林的,针叶林好于经济林,表土层(0～20 cm)大于20～40 cm土层。     

子午岭植被自然恢复过程中土壤颗粒分形特征

运用土壤分形理论,研究黄土高原子午岭土壤粒径和颗粒体积分形维数(Dv)随植被恢复年限的变化特征,以期为黄土高原植被恢复和水土保持建设提供科学指导。研究表明:(1)黏粒、粉粒、砂粒及Dv均在0~10 cm和10~20 cm两土层之间差异显著,在16 a和60 a两年限间差异显著;(2)Dv随土层变化较小(2.326~2.340),随年限变化较大(2.307~2.347),Dv整体符合正态分布u=2.33,δ=0.02;(3)Dv与黏粒和粉粒呈显著的正相关关系,与砂粒呈显著负相关关系;(4)Dv和(<0.05 mm)/(>0.05 mm)粒级比值可表征土壤水土流失的状况。     

人工植被恢复荒漠化逆转过程中土壤颗粒分形特征

土地荒漠化已经逐渐威胁到人类的生存，是人类共同面对的全球重大环境问题，也是人类研究的热点问题之一。土壤是由水、空气和粒径不同的各类物质组成的具有不规则形状和自相似性的多孔介质，具有一定分维特性。近年来许多学者运用土壤颗粒的分形维数来综合反映荒漠化土壤的质地、     

高寒草原不同退化阶段土壤颗粒分形特征

土壤分形维数能够很好地反映土壤结构及土壤养分特征。利用杨培岭的土壤分形模型对巴音布鲁克高寒草原4种不同退化阶段(未退化CK、轻度、中度和重度)土壤分形维数变化进行了研究,探讨了土壤分形维数与土壤颗粒含量、土壤理化性质及其与草地退化的关系。结果表明：(1)土壤分形维数随退化程度的加重其值增大,分形维数在2.573~2.635。(2)土壤分形维数与不同粒径土壤颗粒含量之间存在明显的相关关系,其中土壤分形维数与砂粒含量呈极显著负相关(p=0.01),与粉粒含量呈显著正相关(p <0.05),与黏粒含量呈极显著正相关(p <0.0001)。(3)土壤分形维数与有机质含量和全氮含量呈显著负相关,与容重呈显著正相关,与土壤退化指数呈负相关(但不显著)。(4)适度放牧有利于提升土壤质量,但不能超过阈值。     

广东罗浮山土壤颗粒分形维数分布特征

【目的】揭示广东罗浮山不同海拔高度土壤颗粒组成分形维数特征的分布规律。【方法】在广东罗浮山不同海拔高度的10个土壤采样点挖掘剖面,采集各发生层土壤,测定了土壤颗粒组成、有机碳(SOC)、全铁(Fe_t)、游离铁(Fe_d)、无定形铁(Fe_o)、阳离子交换量(CEC)等理化性质,分析了土壤颗粒分形维数与海拔、土壤颗粒分布及化学性质之间的相关关系。【结果】随着土层深度的增加,土壤颗粒分形维数先增加后减小;随着海拔的升高,土壤黏粒含量、颗粒分形维数均呈减小趋势,且与海拔高度均呈极显著相关关系;随土壤质地的变细,分形维数平均值由2.7601上升到了2.8954,即分形维数随土壤质地的变细而增大;颗粒分形维数与砂粒呈极显著负相关关系,与黏粒呈极显著正相关关系;分形维数与SOC、Fe_o、Fe_o/Fe_d、CEC呈极显著或显著负相关关系,与Fe_t、Fe_d含量表现为极显著正相关关系;通径分析表明Fe_t、Fe     

兴国县红壤颗粒分形及其与环境因子的关系

以土壤颗粒组成数据为基础,运用分形模型,分析了红壤丘陵山区林地土壤颗粒的分形维数。结果表明：84个耕层土壤颗粒的分形维数D为2．568～2．828,其中紫色土2．722,红壤2．700,棕红壤2．693,黄红壤2．670,黄壤2．713。D随土壤质地的变细而增大。从空间分布上看,研究区域的西部和东南部D值较大,而西南部和北部D值较小,D在2．7～2．8的面积最大,为1171km^2,占总面积的47．0％,D在2．8以上的面积最小,为48km。,占总面积的1．9％。土壤分维数和坡向、海拔之间呈显著正相关关系,而与坡度、平面曲率、剖面曲率之间无明显的相关关系。     

耕层土壤颗粒表面的分形特征研究

通过对31个土壤样品的测定,研究了不同质地耕层土壤颗粒表面的分形维数(D),结果表明D介于2.7060~2.9968之间,并且同一质地类型的土壤分形维数D差异不大,但有随土壤质地由紧砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土到轻粘土,分形维数D呈递增趋势。统计分析结果表明:土壤颗粒表面的分形维数D与10个粒级颗粒含量之间存在极显著的线性回归关系;4个粒级对分形维数D的直接贡献由大到小依次为:粘粒>细粉>粗粉>中粉,无论哪一个粒级的颗粒含量增加,通过其它三个粒级的颗粒含量的间接效应都将使分形维数D增大;土壤有机质、土壤阳离子交换量分别与D有极显著正相关,可以用O M=-229.1113+86.5400D和CEC=-84.6456+32.1086D的直线回归方程来描述它们间的数量关系。     

冀北山地典型森林土壤颗粒分形特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究冀北山地典型森林土壤颗粒的分形特征与土壤物理化学性质的关系。结果表明:冀北山地7个典型森林土壤颗粒的分形维数介于2.057 0～2.379 3之间,分形维数随土层深度增加而呈减小趋势。土壤颗粒分形维数与细黏粒、细粉粒和中粉粒含量呈极显著正相关关系,与粗粉粒含量呈负相关关系,与黏粒含量相关性不显著;土壤分形维数与土壤容重呈线性正相关关系,与最大持水量、总孔隙度呈现线性负相关关系,与田间持水量相关性不明显。与速效氮和有机质呈显著负相关,与全氮、速效钾呈负相关,与pH无相关性。     

喀斯特植被恢复过程中的土壤分形特征

基于粒径的重量分布表征分形维数的计算方法,对喀斯特山区植被恢复过程中的土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布的分形维数进行研究,并分析其与土壤理化性质的关系。结果表明,随着植被的不断恢复,>0.25mm水稳性团聚体不断增多,土壤结构不断改善;土壤颗粒分形维数除与土壤水解氮呈显著正相关外(P<0.05),与其他因子的相关性较小,均未达显著性水平;土壤微团聚体和水稳性团聚体分形维数与有机质和全氮、水解氮呈显著负相关,与结构体破坏率呈显著正相关。土壤微团聚体及水稳性团聚体分形维数能较好地反映植被恢复过程中土壤理化性质的演变,可以作为定量评价喀斯特植被恢复过程中土壤结构演变的指标;坡耕地的土壤结构最差,退耕还林有利于喀斯特山区水土保持。     

黔中喀斯特地区土壤机械分维特征及其与土力学特性的关系

在黔中喀斯特地区通过野外调查及室内试验的方法研究了土壤机械分维特征及其与土壤黏聚力c、内摩擦角φ及土壤紧实度的关系。结果表明,研究区土壤分形维数D一般在2.80~2.93之间,当直径小于0.002 mm的土壤颗粒含量超过50%时,其分形维数则大于2.90。相关性分析表明,土壤机械分维与土壤黏聚力、土壤紧实度呈极显著正相关,土壤黏聚力和紧实度随机械分维增大而增大;土壤机械分维与内摩擦角呈极显著负相关,土壤内摩擦角随机械分维增大而减小。     

风沙区煤矿复垦地土壤颗粒的组成与分形特征

[目的]研究风沙区煤矿复垦地土壤颗粒的组成与分形特征,为恢复和改善矿区土壤生态功能提供科学依据。[方法]结合分形理论对陕北风沙区大柳塔煤矿复垦地3种植被类型和未复垦的裸沙地土壤颗粒组成及其分形维数进行对比研究。[结果](1)研究区复垦地的土壤颗粒组成以细砂为主。乔木、灌木林地和裸沙地的土壤颗粒次集中于中砂,而草地的土壤颗粒次集中于极细砂。植被覆盖对土壤细粒物质含量的影响具有层次性,3种植被类型0—30cm土壤中黏、粉粒含量显著高于裸沙地。(2)土壤颗粒分形维数为1.306～2.490,均值依次为:草地(2.425)灌木林地(2.300)乔木林地(1.626)裸沙地(1.550),且不同植被类型的分形维数变化也具层次性。各深度上,草地与灌木林地的分形维数无显著差异,且皆显著高于乔木林与裸沙地。(3)分形维数与土壤颗粒组成密切相关,与黏、粉粒含量显著正相关,与粗砂含量显著负相关,但与土壤含水量和有机质则无显著相关性。[结论]大柳塔煤矿复垦地的土壤颗粒组成及分形维数差异较大,植被类型为草地或灌木对矿区土壤颗粒细化、改善环境有较好的促进作用。     

喀斯特山地典型植被恢复过程中的土壤水分生态效应

研究了喀斯特山区耕地、1年弃耕地、灌草地、15年疏林地、25年次生林(侧柏)地植被演替过程中土壤水分生态效应的变化.结果表明,土壤物理性质并不是简单的"改善"过程:表层粘粒含量由流失逐渐转为积累;容重先升高后降低,弃耕地和灌草地较耕地增加了6.6%和11.57%,疏林地和林地较耕地减少了5.0%和10.0%;总孔隙度变化趋势与容重刚好相反;土壤有效水含量以灌草地最低;各恢复阶段表层>0.25 mm水稳性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,疏林地最高;团聚体破坏率随演替的进行依次降低,较耕地降幅为34.0%～64.7%,且与有机质呈显著负相关;土壤持水能力以林地和弃耕地最好,灌草地最差,耕地接近于疏林地,土壤供水能力强弱依次为耕地>疏林地>林地>灌草地>弃耕地,土壤持水和供水能力并不一致,但都与粘粒含量、孔隙状况和团聚体稳定性等土壤结构指标密切相关.     

喀斯特山区生态恢复中土壤剖面无机磷形态分布特征及其影响因素

[目的]研究贵州喀斯特高原峡谷生态恢复过程中土壤剖面无机磷的形态分布特征,为喀斯特山区生态恢复过程土壤磷素的研究及科学管理提供科学依据。[方法]选取贵州省晴隆县莲城镇内4种代表性样地(耕地、退耕还草地、荒草地和林草间作地)为对象,研究土壤无机磷形态特征及影响因素。[结果] 4种代表性样地土壤全磷和速效磷含量分别在1.96～3.88 g/kg,1.16～11.25 mg/kg范围。无机磷总量在591.39～1 024.79 mg/kg之间,表现为:耕地退耕还草地林草间作地荒草地。不同土壤剖面磷素活化系数(PAC)均远小于2%。不同形态的无机磷含量依次表现为:O-PFe-PCa-PAl-P;各形态的无机磷均与速效磷呈极显著正相关关系(O-P除外);各无机磷形态之间呈显著相关关系。不同形态的钙素(水溶性钙和交换性钙)以及pH值、黏粒含量均会影响各形态无机磷的比例以及相互间的转化。[结论]在生态恢复过程中,研究区由耕地→退耕还草地→荒草地→林草间作地,地表植物逐渐恢复,土壤理化性质得到了改善,土壤磷素含量也随之增加。     

三峡库区不同土地利用类型土壤颗粒分形特征

采集三峡库区忠县石宝寨4种不同土地利用类型土壤剖面0-40cm土层3个层次12个土壤样品,通过计算和测定土样颗粒体积分形维数及基本性质,以期说明三峡库区中性紫色土土壤颗粒体积分形特征及其与土壤基本性质间的相关性。结果表明,研究区中性紫色土土壤剖面（0-40cm）土壤颗粒体积分形维数D值介于2.638～2.674之间。随土层深度的增加D值总体呈增加趋势,不同土地利用类型之间的D值存在差异,表现为林地〈果园〈菜地〈水田;D值与土壤粘粒（〈0.002mm）体积百分含量呈极显著正相关关系（P〈0.01）,与土壤粉粒（0.002～0.05mm）体积百分含量的相关性不强,而与砂粒（〉0.05mm）体积百分含量呈极显著负相关关系（P〈0.01）;D值与土壤有机质、全氮、全磷含量不存在显著相关性。     

喀斯特山地不同土地利用方式土壤养分特征研究

不同的土地利用方式影响着土壤的养分特征及土壤质量。对重庆市南川区灌草丛、人工林、果园、旱地、水田、撂荒地6种不同土地利用方式下土壤养分的研究表明:不同土地利用方式间土壤养分存在一定的差异,变化规律也不一致。6种土地利用方式下的土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾都呈现表聚现象,且有机质、全氮、速效氮都随深度的增加而递减,但全磷和全钾含量并无明显的变化规律。6种土地利用方式各土壤养分指标含量排序各异,退耕后土壤部分养分含量仍较低,初步认为该区土壤养分受人为影响较严重,退耕后土壤恢复能力还较差。