白鹿原人工果树林地土壤和农耕地土壤微形态对比研究

选择白鹿原人工果树林地土壤和耕地土壤为研究对象,用偏光显微镜和Qwin软件对土壤微形态进行了观察和定量分析。结果表明:两种土壤和土壤粗颗粒的矿物组合基本一致,主要由石英和长石组成,但颗粒的形态和粒径有一定差别;林地土壤中主要是孔道和填充孔隙,孔隙壁较光滑,剖面中微形态连续变化,而耕地土壤的孔隙形态复杂,孔隙壁相对较粗糙,从上向下微结构明显变化,其中20 cm和35 cm是两个重要转折点;大量隐晶方解石反映土壤环境频繁变化,大量针状方解石出现在犁底层中下部并指示一种短期稳定的土壤环境,大量细晶方解石反映长期稳定的土壤环境。     

不同耕作措施下土壤孔隙的多重分形特征

首先利用数字图像处理技术提取了东北黑土区长期免耕(no tillage,NT)和翻耕(moldboardtillage,MT)制度下土壤切片中的孔隙信息,然后应用矩方法研究了两种耕作制度下土壤孔隙结构的多重分形特征。结果表明,免耕降低了表层(0~5 cm)大孔隙度(500μm),但是提高了10~15 cm和20~25 cm深度的孔隙度和大孔隙度。土壤孔隙结构在64~1 024像素尺度上具有多重分形特征。广义维(Dq)和多重分形谱(f(α))及相关参数能够反映切片中孔隙结构的特征。表层土壤孔隙多重分形谱明显右偏,随深度增加趋于对称。在同一深度下,免耕处理的Δα(α-10-α10)和ΔD(D-10-D10)均大于翻耕处理,免耕处理增加了孔隙结构的复杂程度,尤其是10~15 cm和20~25 cm深度下的孔隙结构。     

农业生态与土地退化的土壤微形态研究

简要地介绍了土壤微形态研究方法及其在农业生态与土地退化研究中的应用，并回顾了近20a的国际土壤微形态研究的内容与进展，在过去的20a中，土壤微形态学在概念，现象的解释，分析技术以及应用上都取得了前所未有的进展，特别在样品脱水方法，荧光分析，图象处理及定量分析技术上得到很大的发展，植物根系与土壤微结构的关系，土壤改良对结构的影响等方面研究取得一定的成就，利用土壤微形态研究农业生态系统中的根系与根际的生态过程，作物对水分和养分的吸收过程，人为活动对土壤退化，熟化的微形态指标，以及利用微形态指标评价人为因素的现代土壤过程中的作用等，是土壤微形态研究的最新动态。     

仰韶村遗址文化层土壤微形态研究

土壤微形态方法已广泛运用在遗址土壤研究中，可解读其蕴含的古人类活动信息。本研究在仰韶村遗址土壤前期研究基础上，采集多处文化层以及古土壤层、表土层，通过比较土壤微形态和理化性质差异，判别古人类用火和培土行为。结果表明：(1)用火影响的土壤基质主要呈红棕色，其中炭屑散乱分布，铁质垒结形成物主要呈团块状、碎屑状。细粒质受到火烧作用影响，经化学反应形成的铁质氧化物覆盖其上，显示出弱干涉色特征，多为无分离b-垒结。(2)培土影响的土壤中可以识别出人工痕迹，如平整的孔道和刮擦痕迹，紧密的不同土壤垒结之间存在清晰平整的界线，表明土壤被压实。部分细粒质受到人为刮擦作用影响，呈现条纹状b-垒结。细粒质与粗粒质除包膜状和桥接状外，还出现填集状，这也表明土壤被压实。(3)发现贝壳和碳化植物等侵入体，土壤微结构呈现海绵状。总体而言，土壤的宏观特征和基本理化性状印证了微形态观察结果，表明该区域土壤与古人类用火和耕作活动相关。     

北京地区不同土纲典型剖面的土壤微形态特征

以北京地区不同土纲典型剖面为例,通过观察土壤薄片,利用ENVI图像统计分析功能,从土壤微结构、粗骨颗粒、土壤形成物与孔隙几个方面研究其微形态特征。结果表明:北京地区不同土纲典型剖面土壤之间微形态差异明显。淋溶土典型剖面土壤发育完全,Bt层常见到黏粒淀积胶膜;雏形土与新成土土壤微结构发育程度较低,没有淀积黏粒存在,但雏形土形成了B层,存在孔洞状结构,钙积现象明显,土壤发育较新成土成熟。人为土明显表现出大量人类活动的痕迹,侵入物、动植物遗迹多见,土壤发育最为成熟。     

不同耕作方式下玉米农田土壤养分及土壤微生物活性变化

通过连续3年的野外调查与室内分析试验,研究了不同耕作方式（翻耕、旋耕、免耕）对玉米农田土壤养分及土壤微生物活性的影响。结果表明,不同耕作方式下土壤pH值略显酸性,土壤容重与土壤总孔隙度变化趋势相反;土壤容重基本表现为:免耕 > 翻耕 > 旋耕;土壤总孔隙度TSP基本表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤养分（有机碳、全氮含量）和有效养分（有效磷、铵态氮和硝态氮）均呈现出一致性规律,大致表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤全磷含量差异均不显著（p > 0.05）;与免耕相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量（细菌、真菌、放线菌、固氮菌和纤维素菌）均有明显的增加,大致表现为:翻耕 > 旋耕 > 免耕。土壤微生物活度的变化范围为0.38~0.69,依次表现为翻耕 > 旋耕 > 免耕,不同耕作方式下土壤微生物活度差异均显著（p<0.05）。不同耕作方式下土壤微生物量碳周转率高于氮周转率,说明微生物量碳更新比微生物量氮快,其中翻耕处理下土壤微生物量碳和氮更新较旋耕和免耕快。通径分析发现,不同土壤环境因子对土壤微生物活度产生直接和间接负作用,其中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、细菌数量对土壤微生物活度产生直接效应;土壤微生物量碳、微生物量氮、真菌数量和固氮菌数量对土壤微生物活度产生间接效应。     

2种典型耕作方式影响下的蔗田土壤孔隙结构及其水分运动特性

为了明确农业生产过程中耕作方式对田间土壤孔隙结构及土壤水分运动特性的影响,以广西农地蔗田为研究对象,基于土壤切片技术分析研究免耕和垄耕2种典型耕作方式蔗田的田间土壤孔隙结构特征,并结合土柱模拟入渗试验,探究土壤孔隙结构对土壤水分运动的影响,进一步揭示孔隙结构与土壤水分运动特性之间的相互作用关系。结果表明：随着土层深度的增加,免耕蔗田孔隙形态以聚集的团块状分布为主,垄耕蔗田孔隙形态以条状分布为主。与免耕蔗田相比,垄耕蔗田的土壤总孔隙度和>2.5 mm孔径的孔隙度分别增加32.5%和21.9%。垄耕蔗田在局部土层深度范围内显著增加上下土层孔隙的变异度(p<0.05),显著降低土壤孔隙的连通性(平均邻近指数为0.448)(p<0.05),土壤孔隙形态相对规则(平均成圆率为0.335)。对于土壤水分运动特性,免耕蔗田总体的土壤饱和导水率和质量流率显著高于垄耕蔗田(p<0.05),初始含水率显著低于垄耕蔗田(p<0.05),质量流率随时间变化强度相对较大,提高水流入渗能力。垄耕降低土壤孔隙结构连通性,使水分蓄存在表层土壤中,一定程度上可降低土壤水分的入渗现象,改变蔗...     

闽北典型毛竹林土壤微团聚体分形特征研究

以中亚带常绿阔叶林和杉木林为对照,对闽北典型竹林土壤微团聚体分形维数变化特征及其与土壤物理性质、化学性质、土壤酶活性及微生物数量的关系进行了研究,结果表明:>0.25 mm和0.05~0.01 mm颗粒含量越高,0.25~0.05 mm,0.005~0.001 mm和<0.001 mm颗粒含量越低,分形维数越小。土壤肥力与土壤分型维数有显著的相关性,土壤微团聚体分形维数与上述颗粒含量之间存在极显著或显著的回归关系;分形维数还与20个土壤肥力指标(土壤理化性质和生物活性指标)中的11个指标存在极显著负线性相关,与土壤容重极显著正相关,与毛管孔隙度、水解氮含量和过氧化氢酶活性之间存在显著的线性关系。说明土壤微团聚体分形维数能很好地表征试验林分的土壤理化性质和土壤生物活性,可作为评价土壤肥力的一项综合性定量指标。     

青海民和官亭盆地喇家遗址古耕作土壤层微形态研究

采用Leica-DMRX偏光显微镜对喇家遗址剖面不同土壤发生层的薄片进行了观察和影像定量分析,旨在阐明青海民和官亭盆地喇家遗址古耕作土壤层和现代耕作土壤层的发育过程和微形态特征。齐家文化时期古耕作土壤层（Ah2/Ap4）的微形态特征主要表现为粗颗粒呈现圆状-次圆状,C/F15μm值呈现低值,排列显示弱定向,常见亚胶膜状和团聚状淀积黏土,大量的针状方解石微晶分布在孔隙边沿,孔隙度较高,主要是以圆形孔洞、囊孔占优势,孔隙壁光滑。辛店文化时期古耕作土壤层（Ah1/Ap3）与Ah2/Ap4层的主要微形态特征相似,只是C/F15μm值呈现相对高值,亚胶膜状和团聚状淀积黏土比例减少。相比于古耕作土壤层（Ah1/Ap3,Ah2/Ap4）,现代耕作土壤层（Ap1）主要表现为粗颗粒呈现次棱角状-次圆状,含有大量浓聚物状残积黏土和极少量亚胶膜状淀积黏土,含有大量的针状方解石微晶,孔隙度较低,且C/F15μm值趋于升高。古耕作土壤层 Ah2/Ap4和 Ah1/Ap3皆为黑垆土,它们分别是在全新世中期大暖期的环境背景之下,齐家文化时期和辛店文化时期人类简单耕作和古生物气候条件下的产物。Ap1层为淡灰钙土,它是距今约1 500年以来人类施加土粪、农业耕作和沙尘暴堆积的综合产物,其特征主要受到人类活动强度和方式的控制。     

青海喇家遗址内外的土壤微形态初步分析

土壤微形态研究的任务是利用显微镜观察和分析土壤微结构,这对重建土壤形成时的环境背景具有重要意义。初步分析了青海民和县喇家遗址内外的土壤微形态。在喇家遗址内的土壤微结构中发现有铁质胶膜,表明了局部较强的淋溶作用。喇家遗址外的土壤微结构中孔隙较多,出现了大量暗色矿物,并呈现一定程度的定向排列特征,显示了成壤过程中受到生物的扰动和水流作用的影响。     

紫色土坡耕地不同坡位不同高度地埂土壤颗粒组成及分形特征

对比分析西南紫色土区植物固结地埂和等高植物篱的结构差异,并运用分形理论研究了西南紫色土坡耕地不同坡位不同高度地埂土壤的分形特征。结果表明:有地埂存在的坡耕地地埂土壤的颗粒组成主要分布在0.002~0.02 mm粒径范围内,较无地埂的对照坡耕地该粒径范围的含量高2.41%。说明地埂的存在增强了其对坡面上方侵蚀泥沙的拦截作用。而不同坡位地埂土壤的分形维数变化如下:坡面上部 > 坡面中部 > 坡面下部,且同一坡位有地埂土壤的分形维数小于无地埂土壤的分形维数。不同地埂高度土壤的分形特征变化规律为:CK > LS-H10G > LS-H15G。地埂土壤颗粒分形维数D值与黏粒和砂粒体积百分含量相关性较好,地埂土壤的分形维数可作为西南紫色土坡耕地地埂土壤质量评价的定量指标之一。     

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。     

紫色丘陵区不同土地利用方式土壤剖面微团聚体组成及分形特征

通过野外采样和室内分析相结合的方法,研究了紫色丘陵区不同土地利用方式下的土壤剖面微团聚体组成及分形特征。结果表明:林地、花椒地、旱地、水田和柑橘园土壤微团聚体组成以0.25~0.05mm粒级为优势粒级,0.05~0.01mm次之,占比18.80%~35.57%,0.001mm粒级含量最少,为0.33%~2.57%;0—20cm土层土壤微团聚体平均重量比表面积(MWSSA)表现为林地(161.04cm2/g)柑橘园(134.49cm2/g)花椒地(117.31cm2/g)水田(100.67cm2/g)旱地(96.94cm2/g),且林地土壤微团聚体MWSSA显著大于其他土地利用方式;0—20cm土层林地土壤团聚状况和团聚度显著高于其他土地利用方式,且其团聚体状况分别比花椒地、旱地、水田和柑橘园提高了16.55%,20.15%,11.23%和7.68%;20—40cm土层各土地利用方式土壤微团聚体分形维数D值表现为柑橘园(2.41)林地(2.40)花椒地(2.32)水田(2.31)旱地(2.12),且旱地土壤微团聚体D值显著低于其他利用方式;5种土地利用方式土壤微团聚体分形维数与各因子的相关性分析有一定的相似性,同时也存在一定的差异性。因此,不同土地利用方式下土壤微团聚体分形维数在一定程度上能表征土壤物理性质的优劣、养分肥力的高低以及抗蚀能力的强弱。     

汉中荒草地整治后耕作层土壤颗粒分形特征

运用分形模型,结合野外调查和室内试验分析汉中市荒草地整治后耕作层土壤颗粒分形特征,探讨土壤颗粒分形维数与土壤质地、粒径组成以及养分含量的关系,建立整治后耕作层土壤分形维数预测函数。结果表明:(1)整治后土壤颗粒分形维数D介于2.55~2.95之间,均值为2.77,标准差为0.134,土壤颗粒分形维数与土壤质地有一定的关系,表现为土壤质地越细,分形维数越大。(2)土壤颗粒分形维数主要是由黏粒含量决定,分形维数与黏粒含量呈显著线性正相关(R2=0.978 0);利用分形维数与土壤黏粒(≤0.002mm)建立的预测模型精确度高(R2=0.982 7),能够很好的预测土壤颗粒分形维数。(3)土壤分形维数与土壤全氮、有效磷和有机质含量的相关关系分别为0.914,0.580,0.513,分形维数与全氮、有效磷、速效钾含量均呈显著正相关关系,分形维数可作为衡量土壤肥力状况的有效指标。研究结论表明土壤分形维数D能够很好的表征土壤质地、粒径组成以及土壤养分状况,可为土地整治工程开展后土壤质量评价以及土地资源的永续利用提供一定的参考。     

渭河咸阳段近代洪水沉积物粒度分形特征研究

对渭河咸阳段高漫滩沉积物的粒度分形进行了研究。首先确定沉积物粒度分布具有分形特征的无标度区,然后计算出分维数。在无标度区范围内相关系数R2均大于0.95,沉积物粒度平均分维值为2.12,说明沉积物粒度分布具有很好的分形特征。将分维值作为一种新的沉积物粒度分析参数,与其传统粒度参数如平均粒径、标准偏差(σ)、偏度(SK)、峰度(KG)进行比较,利用SPSS软件分析Pearson相关系数,得出粒度分维值与其平均粒径的相关系数为0.807,与其标准偏差的相关系数为0.707,与其峰度的相关系数为0.675,与其偏度的相关系数为0.112。分析结果表明,沉积物粒度分维值与其平均粒径、标准偏差、峰度呈现明显的正相关关系,与其偏度呈现出并不明显的正相关关系。     

长白山地丘陵区解冻期农耕地土壤侵蚀特征量化分析

为防治解冻期土壤侵蚀,以东北长白山地丘陵区典型小流域为研究对象,选取典型农耕地进行实测观测,分析不同坡位、局部坡度、坡向解冻期土壤侵蚀特征,量化土壤水分、温度、剪切力、反射辐射及局部坡度对土壤侵蚀的影响,构建解冻期农耕地土壤侵蚀预测模型。结果表明:解冻期土壤侵蚀从坡上、坡中到坡下依次增大,随局部坡度的增大而增大,但增长趋势减缓,南坡最大而北坡最小,不同坡位、局部坡度和坡向土壤侵蚀均存在显著差异(P0.05);影响土壤侵蚀的因素从大到小依次为局部坡度、土壤含水率、土壤剪切力、土壤温度和土壤反射辐射;通过逐步回归,构建了基于局部坡度、土壤含水率、土壤剪切力3个因子的解冻期农耕地土壤侵蚀预测模型(R~2=0.903)。研究结果可为解冻期土壤侵蚀防治提供科学依据。     

向家坝工程扰动区不同生态修复模式边坡土壤颗粒分形特征

[目的]研究不同生态修复后边坡土壤颗粒分形特征,为分形维数作为评价修复后向家坝工程扰动区边坡土壤质量的综合指标提供科学依据。[方法]以向家坝工程扰动区6种不同生态修复模式下的0—10 cm边坡土壤为研究对象,通过野外采样和室内试验,采用单重和多重分形理论相结合的方法,研究自然演替与人工修复模式下土壤粒径分布(PSD)和分形特征及土壤养分特征并分析了其相关关系。[结果]不同生态修复模式下土壤颗粒组成以粉粒和砂粒为主,黏粒含量较少,粒径分布不均匀。天然林地土壤养分含量相对较高且土壤颗粒较细。黏粒与D_v呈极显著正相关(p<0.01),与土壤有机碳和速效氮呈显著正相关(p<0.05),粉粒含量与D₁,D₂呈极显著负相关(p<0.01),砂粒与D₁,D₂呈极显著正相关(p<0.01)。土壤养分与黏粒、粉粒含量呈不显著正相关,与砂粒含量,D₁,D₂呈不显著负相关。[结论]向家坝工程扰动区土壤颗粒以粉粒和砂粒为主,土壤质地较...     

三峡库区植物篱系统土壤颗粒分形特征及其与土壤理化性质的关系

在对长江三峡库区坡耕地植物篱系统调查样地土壤样品颗粒分析的基础上,对植物篱系统内土壤颗粒分布及土壤分形维数与土壤物理性质和土壤养分含量的关系进行了研究,结果表明:（1）乔木类、草本类和灌木类植物篱带间坡耕地土壤砂粒含量比其对应的植物篱带内土壤沙砾平均含量分别高10.4%,13.7%和9.2%;而黏粒含量在植物篱带内富集,其平均含量比植物篱带间坡耕地土壤黏粒含量分别高14.3%,19.5%和10.7%;（2）土壤分形维数与土壤黏粒和土壤粉粒含量具有显著（P < 0.01）的正相关关系,而与土壤砂粒含量显著负相关。（3）土壤分形维数与土壤孔隙度、含水量和土壤饱和导水率极显著正相关,而土壤容重与分形维数呈显著负相关关系。土壤分形维数与土壤有机质、土壤全氮、土壤有效氮、土壤全钾、土壤有效钾、土壤全磷含量和阳离子交换量显著相关,而土壤有效磷含量和土壤分形维数相关性不显著。