渝贵交界地区低中山土壤颗粒分形特征研究——以贵州遵义习水县寨坝镇为例

以在贵州省遵义市习水县寨坝镇采集的42个土壤样品为例,运用分形维数模型分析渝贵地区低中山的土壤分形维数(D)特征及其与土地利用方式、海拔高度、土壤性质的关系,结果表明:研究区的D值介于2.565~2.856之间,均值为2.699,总体变异性较弱,土壤质地为中壤土、重壤土,重壤土D值大于中壤土.土壤分形维数主要由粘粒含量决定(R=0.963),其次与粉粒含量呈显著负相关(R=-0.537),与砂粒含量相关性不明显(R=0.157).不同土地利用类型的D值从大到小依次为草地、旱地、林地、水田.D值和土壤性质中TP质量分数呈显著的正相关关系,但与土壤的其他性质相关性不显著.     

黄河三角洲地区典型土壤颗粒的分形特征

为了解黄河三角洲地区的生态环境状况,运用分形理论研究了黄河三角洲地区代表性土壤的分形特征,并对分形维数与渗透系数、有机质含量、含水量之间的相关关系进行探讨。结果表明,黄河三角洲地区土壤颗粒具有明显的分形特征,分形维数介于2.425～2.717之间,表现为土壤中粉粒、黏粒含量越高,其分形维数越大;在土壤剖面上,分形维数随土层深度的增加而逐渐增大;回归分析表明,分形维数与粉粒、黏粒含量均呈极显著正相关关系,与沙粒含量呈极显著负相关关系;分形维数可以作为土壤特性的定量化指标,分形维数与渗透系数呈极显著负相关关系,与土壤有机质含量、含水量均呈极显著正相关关系。     

豫东平原盐碱地土壤颗粒分形特征

运用土壤颗粒分形维数模型,以河南大学明伦校区土壤为供试材料,分析了豫东平原盐碱地土壤颗粒的分形维数及其与土壤盐度、肥力指标的关系。结果表明:土壤颗粒分形维数介于2.556 2~2.796 3,平均值为2.714 4,土壤细颗粒物质越多,土壤颗粒分形维数越高;土壤盐度与土壤颗粒分形维数呈显著正相关;土壤颗粒分形维数与土壤阳离子交换量(CEC)呈显著正相关,与土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾则均呈负相关。结合盐碱土的土壤性状,土壤颗粒分形维数可用作分析、评价盐碱土壤退化的定量指标之一。     

农业非点源污染对土壤颗粒分形特征的影响

为探究农业非点源污染对土壤性状的影响,研究了不同利用方式的土壤颗粒分形维数特征。结果表明:土壤颗粒分形维数为2.891～2.949,与土壤中粘粒含量呈极显著正相关,土壤中有机质、全氮含量随分形维数的增大而增加。不同土地利用方式的土壤分形维数特征表现为茶园旱地水田菜地,单季种植土壤分形维数大于两季种植土壤。随着与居民点距离的增大,土壤分形维数有减小的趋势,土壤分形维数越大,土壤粘粒含量越多,对养分的吸附能力越强。土壤颗粒分形维数特征可以作为反映土壤受农业非点源污染过程中趋向沙化发展的一个重要指标。     

不同土地利用类型土壤颗粒分形特征与粘粒含量的关系

为研究不同土地利用方式对土壤颗粒的影响,解决土壤形态和过程复杂等问题。采用激光粒度分布仪对辽宁省铁岭市泉河流域的坡耕地、果树台田、人工林地和天然次生林4种利用类型土壤粒径含量进行测定,利用分形法对其特征进行分析,并建立坡耕地、果树台田、人工林地和天然次生林4种不同的土地利用方式土壤颗粒分形维数与土壤粘粒含量的曲线关系模型。结果表明:不同土地利用类型中坡耕地主要以粉粒为主,天然次生林和人工林地均主要以细砂粒为主,果树台田主要以极细砂粒为主;土壤颗粒的分形维数主要是由土壤中粘粒含量决定的,分形维数大小依次为:果树台田分形维数<林地分形维数<天然次生林分形维数<坡耕地分形维数。土壤粘粒含量与土壤颗粒分形维数呈显著相关关系。     

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。     

不同杉木林经营模式土壤颗粒的分形特征

为了揭示不同杉木林经营模式的土壤结构演变规律,应用分形模型,对不同杉木林经营模式下土壤颗粒的分形维数及其与理化性质的相关性进行研究。结果表明,不同杉木林经营模式0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数值由大到小均为人工林1人工林2老龄林萌芽林天然林,这说明2种近自然杉木林经营模式(萌芽林与老龄林)比传统栽杉模式(人工林1与人工林2)更有利于改善土壤结构,但仍不如天然次生常绿阔叶林。0-20 cm和20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数均与0.25-0.05 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著负相关,与0.05-0.01 mm、0.005-0.001 mm及小于0.001 mm粒径土壤微团聚体含量呈极显著正相关;20-40 cm土层的土壤颗粒分形维数与全N含量呈极显著正相关,与其它理化指标的相关性均不显著。     

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。     

丘陵区土壤颗粒的分形维数及其应用

通过对四川省宜宾地区 2 3个耕层土样的颗粒组成分析 ,分别应用AR法和杨培岭法计算了不同质地的颗粒的分形维数 ,其结果是砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土和粘土分形维数的平均值依次递增。回归相关分析表明土粒分形维数与粒径 0 0 5～ 1 0 0mm颗粒含量关系显著负相关 ,与 0 0 1～ 0 0 5mm和 0 0 0 5～ 0 0 1mm颗粒含量关系不显著 ,与 0 0 0 1～ 0 0 0 5mm和小于 0 0 0 1mm颗粒 (粘粒 )含量呈极显著正相关 ;它们与有机质呈显著正相关 ,与土壤容重呈极显著负相关。分形维数可作为土壤质地的综合性的定量化指标     

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。     

浙北平原区土壤分形特征及其与土壤肥力的关系 ——以水稻土为例

对浙北平原区水稻土分形特征与土壤肥力的关系进行研究,为利用土壤分形维数表征土壤肥力提供基础依据.通过对土壤各粒级颗粒组成、肥力指标进行相关性分析,了解该地区土壤的分形特征,探究土壤分形特征与土壤肥力之间的关系.结果表明,该地区土壤颗粒粒级范围主要分布在2～250μm之间,占土壤颗粒组成的83.50％～98.36％.土壤分形维数(D)在2.43～2.76之间,D黏土>D粉黏土>D粉黏壤土;黏土、粉黏土和粉黏壤土分形维数之间呈显著性差异(P<0.05);土壤分形维数与粒级<2μm和2～20μm颗粒含量呈正相关,与粒级>20～50μm和>50～250μm颗粒含量呈负相关;不同深度土壤的分形维数D0～30 cm50μm)含量提高,导致土壤分形维数值降低,土壤分形维数值能有效反映土壤阳离子交换量、全钾和速效钾的特征.开展农耕活动时,可以采用间歇翻耕,缓解表层土壤长期处于松散状态,防止土壤养分过度流失.     

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。     

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。     

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。     

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。     

胡杨、梭梭“肥岛”土壤颗粒分形特征

研究了胡杨和梭梭"肥岛"土壤颗粒分形维数在空间上的变化特征,以及分形维数与土壤性状的关系.结果表明,胡杨"肥岛"颗粒分形维数冠幅内略小于冠幅外,表明胡杨冠幅内土壤质地比冠幅外土壤质地略粗;梭梭"肥岛"颗粒分形维数冠幅内大于冠幅外,表明梭梭冠幅内土壤质地比冠幅外土壤质地细.胡杨和梭梭"肥岛"土壤颗粒大小分形维数与砂粒(＞2.00 mm)含量呈显著的线性负相关,而与粉粒(2.00～0.05 mm)、粘粒(<0.05 mm)含量呈极显著的线性正相关(P＜0.01).土壤颗粒分形维数可作为评价荒漠灌木"肥岛"土壤的定量指标之一,但分形维数与有机质和总盐没有显著的线性关系.     

黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征

 【目的】研究黄土丘陵区坡耕地退耕后不同植被根际土壤微团聚体及颗粒的分形特征,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】通过室内分析,运用分形理论,研究黄土丘陵区墩山小流域天然草地、人工草地和人工灌木等6种植被根际土壤微团聚体以及颗粒组成的分形特征。【结果】黄土丘陵区坡耕地退耕后,不同植被对土壤微团聚体以及颗粒组成影响不同。无论是根际还是非根际,天然草地0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm微团聚体含量以及土壤团聚状况、团聚度均高于人工灌木和人工草地,而0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm土壤颗粒含量以及分散系数、分散率低于人工灌木和人工草地,根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数高于人工灌木和人工草地。除柳枝稷外,根际土壤团聚状况和团聚度高于非根际,分散系数和分散率低于非根际;不同植被根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数均低于非根际土。相关性分析表明,与非根际相比,根际土壤微团聚体及颗粒分形维数与土壤基本理化性质相关性更显著。【结论】黄土丘陵区坡耕地退耕后,天然草地对于土壤微团聚体的改善作用优于人工灌木和人工草地。与非根际相比,根际土壤具有更好团聚结构,而且根际土壤分形特征能更好反映土壤性质的变化规律,因此可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标。     

东北黑土无机颗粒和有机无机复合体的分形特征

利用颗粒分形理论对东北黑土土壤无机颗粒和有机无机复合体的分形维数进行计算,并分析其分布特征以及与土壤肥力的关系.结果表明:东北黑土无机颗粒分形维数主要分布在2.80～2.90,与各粒级均呈极显著相关.有机无机复合体的分形维数主要分布在2.66～2.93,与黏、粉粒级有机无机复合体分别呈极显著正相关和负相关.无机颗粒和有机无机复合体的分形维数间的回归方程y=88.18x-60.73x2 +10.57x3,表明无机颗粒复合有机质可降低土壤的分形维数,但受低温的影响,也可能使土壤复合度降低,进而增加土壤的分形维数.土壤颗粒的分形维数与肥力的相关分析证实无机颗粒复合有机质后,可增强土壤养分的保蓄能力,并在养分释放过程中起到缓释作用.     

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。     

辽宁省古红土颗粒分形特征研究

[目的]为了使用颗粒大小分形维数定量化描述土壤的物理风化程度。[方法]以分布于辽宁省的古红土为研究对象,利用杨培岭等确定的土壤颗粒大小分形维数计算方法计算古红土的颗粒大小分形维数,并分析维数与土壤各粒级含量、母质、质地、砂粉黏比、粉黏比的关系。[结果]结果表明:辽宁省古红土的颗粒大小分形维数介于2.6255～2.8640,随土壤黏粒含量的增加而变大。[结论]分形维数的大小能反映成土母质风化的难易,不能简单用以定量描述土壤的质地特性,但可以用以代替土壤的砂粉黏比定量描述土壤的风化程度。