旱地紫色土团聚体特征的指标比较

土壤团聚体是土壤肥力的基础，团聚体结构对土壤肥力有重要的影响。用团聚体几何平均直径(GMD)、平均重量直径(MWD)、粒径分布分形维(D)和表面分形维(P)分别对紫色土团聚体及水稳性团聚体进行分析：几何平均直径(GMD)、平均重量直径(MWD)、粒径分布分形维(D)和表面分形维(P)从不同角度反映紫色土团聚体特征；几何平均直径(GMD)、平均重量直径(MWD)对团聚体和水稳性团聚体分布均能较好地反映；粒径分布分形维(D)和表面分形维(P)能更好地反映团聚体的水稳性和抗蚀性，是描述土壤团聚体水稳性和抗蚀性的新指标和新方法。     

云南陆良植烟土壤粒径分布及其分形维数空间变异研究

采用GPS定位技术,在陆良烟区采集土壤样品341个。采用经典统计学、地统计学和分形数学相结合的方法研究了土壤粒径分布及其分形特征的总体特征、空间变异特征,同时分析了土壤粒径分形维数与土壤颗粒组成及土壤养分的关系,以及土壤粒径及其分形维数的影响因素。结果表明,土壤颗粒含量及其分形维数在不同质地土壤间存在显著或极显著水平差异;粘粒含量和分形维数表现为轻粘土重壤土中壤土轻壤土,砂粒和粉粒含量则相反;土壤颗粒质量分形维数在2.524~2.928之间,平均为2.823;土壤颗粒分形维数与土壤粘粒含量呈极显著正相关关系,与粉粒及砂粒含量呈极显著负相关关系;土壤颗粒分形维数可直观地反映土壤粒径分布;土壤颗粒含量和土壤粒径分形维数均具有中等的空间相关性,其空间变异是由结构性因素和随机性因素共同决定的结果,变程仅为0.12~0.27 km,表明其空间自相关范围较小,空间分布主要呈东西向变化趋势,高低值区域分异和明显;土壤粒径分形维数D值与全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾呈极显著正相关,与有效磷含量呈极显著负相关,土壤分形维数可用于表征土壤养分状况;海拔高度、有机质、土壤类型、地形、轮作模式均对土壤颗粒含量和土壤粒径分形维数有显著影响。     

长江源多年冻土区热融湖塘的形成对土壤沙化过程的影响

选择长江源区五道梁为研究区域,以典型发育的热融湖塘为研究对象,运用激光粒度仪测得土壤粒径分布,并结合分形模型对高寒草甸土壤颗粒分布与水文过程进行研究。结果表明：热融湖塘的形成加快了长江源区高寒草甸土壤沙质化的进程,随着其影响程度的加剧,黏粒、粉粒含量逐渐减小,砂粒含量逐渐增大,同时土壤颗粒体积分形维数也逐渐减小,并与黏粒、粉粒呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关,土壤颗粒体积分形维数可代替土壤不同粒径颗粒组成表征土壤沙质化的进程。此外,在热融湖塘影响下的土壤水文过程的改变,是加快土壤沙质化的重要因素之一。     

藏北高寒草原土壤粒径分布分形维数特征

基于样带采样方法,应用土壤颗粒的体积分布计算了藏北高寒草原44个土壤样品的粒径分布分形。结果显示,研究区的土壤质地主要是砂土、壤质砂土和砂质壤土,其所占比例分别为29.55%、38.64%和27.27%。分形维数介于1.979~2.743,均值为2.492。随着土壤质地向壤土、粉壤土、砂质壤土、壤质砂土、砂土的变化,分形维数逐渐增小;研究区土壤中砂粒、粉粒和粘粒的平均含量为77.65%,18.2%和4.15%,粉粒和粘粒变异程度高。土壤粒径分形维数与土壤颗粒含量之间的关系显著,其与砂粒含量呈负相关,而与粉粒和粘粒含量呈正相关。研究结果表明:土壤粒径分布分形维数可以作为判断藏北高寒草原土壤质地差异的重要指标。     

喀斯特山原红壤退化过程中土壤表层团聚体变化规律

山原红壤是古气候影响下残存于高原面的古红土,近年来退化严重。为认识山原红壤的退化机理及效应,以滇东喀斯特典型山原红壤发育地带为研究对象,分析了4种不同覆被条件下0~20 cm土壤表层团聚体的特征。结果表明:从草地→灌丛→松林→红裸土,土壤0.25 mm水稳性团聚体含量(WSAC)和平均重量直径(MWD)逐渐减少,分形维数(FD)显著增大;团聚体破坏率(PAD0.25)则表现为松林草地灌丛红裸土。山原红壤从有植被到无植被(红裸土)退化过程中,表层土壤的团聚体稳定性和其他物理性质劣化,抗水蚀能力变弱,有机质含量减少;草地、灌丛、松林之间的土壤团聚体特征变化不明显,尚不能准确反映植被间的退化过程。研究还表明水稳性团聚体的稳定性指标(WSAC、MWD)与容重呈显著负相关,与土壤密度呈极显著负相关,与孔隙度、通气度呈极显著正相关;有机质对水稳性团聚体的稳定性和其他物理性质具有促进作用,植被的保育是改善山原红壤结构状况的关键。     

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地土壤颗粒的分形特征

选择科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地为研究区,利用土壤颗粒的体积分形模型计算了研究区49个采样点土壤颗粒的分形维数,并建立了分形维数与土壤颗粒不同粒级间的相关关系,以探讨半干旱寒冷地区土壤颗粒的分形特征与土壤物理性质以及养分含量之间的关系。结果表明:(1)研究区土壤颗粒的分形维数为1.33~2.50,变幅较大,且呈现出自中部的草甸、农田地带向南、北方向的沙丘地带递减的趋势;土壤颗粒的体积分形维数依照流动沙丘-半流动半固定沙丘-固定沙丘-农田-草甸的顺序而递增。(2)土壤颗粒的分形维数与黏粒、粉粒含量显著正相关,与砂粒含量显著负相关,且表现出明显的对数关系。100 μm是影响土壤颗粒分形维数变化的分界粒径,大于该粒径的颗粒含量越高,土壤颗粒的分形维数越小;反之越大。(3)分形维数与土壤养分含量相关显著,土壤颗粒的分形维数与电导率、pH值及有机质、全氮、全磷含量均显著正相关,但与全钾含量负相关。在分形维数大于2时,基本与土壤饱和含水率正相关、与干容重负相关。     

准噶尔盆地南缘绿洲-沙漠过渡带“肥岛”形成过程中土壤颗粒的分形研究

通过野外调查取样和室内分析的方法研究了准噶尔盆地南缘绿洲-沙漠过渡带不同地段的梭梭灌丛土壤不同空间位置（包括灌丛下和灌丛间）的土壤颗粒分形维数的变异特征,以及分形维数与土壤机械组成、土壤养分的关系。结果表明:①土壤颗粒分形维数与土壤沙粒含量呈极显著负相关(P<0.01),与土壤粉粒和粘粒含量呈极显著正相关(P<0.01),并与土壤养分含量中的有机质、全氮、全磷呈极显著的正相关 (P<0.01),与可被植物吸收利用的速效形态养分碱解氮、速效钾、速效磷等的含量有极显著的正相关关系(P<0.01),土壤颗粒分形维数可用以表征土壤结构性状和肥力特征。②沙漠-绿洲过渡带典型空间位置的土壤粒级分布呈梯度性变化,从绿洲到沙漠1~0.25 mm的土壤颗粒体积百分比从0.4%增加到16%,而小于0.05 mm的颗粒体积百分比从76.6%减少到3.5%,土壤的粗粒组分明显增加,细粒组分明显递减,并且土壤颗粒分形维数从2.50降低到2.03。③不同粒径土粒的分布规律表现为灌丛下的粉粒、粘粒含量均大于灌丛间的,其中沙漠腹地灌丛下的表层土壤粉粒增加了1.23%,粘粒增加了0.06%;退耕还林地灌丛下土壤表层的粉粒增加了10.78%,粘粒增加了2.91%,说明梭梭灌丛能有效截获风蚀带来的微细尘埃、粘粒和粉沙,使灌丛下土壤的结构及肥力性状得以改善,形成灌丛“肥岛”。     

努尔苏丹樟子松人工林土壤粒度组成特征研究

为了揭示努尔苏丹不同林龄樟子松人工林对土壤粒度组成的影响,通过野外采样与室内分析相结合,分析了努尔苏丹周边不同林龄樟子松人工林土壤粒度与分形维数特征,研究了分形维数与土壤特性之间的关系.结果表明:(1)研究区土壤粒度组成以粉粒为主,砂粒次之,黏粒最少,樟子松人工林的种植能够显著提升土壤表层细颗粒物质含量.不同林龄人工林...     

杉木-观光木混交林不同经营模式土壤团粒结构的分形特征

利用分形理论、弹性分析及边际分析方法对四种不同经营模式的杉木人工林进行了研究。探讨了四种杉木人工林的土壤团粒结构分形维数对林地土壤性质变化影响的效应。结果表明:土壤>0 25nm的团聚体及水稳性团聚含量越大,团粒结构的分形维数越小,土壤肥力越高,在四种经营模式中以杉木同观光木行间混交的土壤壮况最好;土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体、水稳性团聚体之间存在显著回归关系。分形理论为林地土壤科学管理提供了理论依据。     

北京山区土壤粒径分布分形维数特征

分形是许多自然事物和现象的客观特征之一,土壤颗粒具有一定的分形特性.基于抽样调查的方法,应用土壤颗粒的体积分布计算了北京山区195个土壤样品的粒径分布分形维数.统计结果表明,研究区的土壤质地主要是粉砂土、粉砂壤土、砂壤土、壤砂土、砂土,土壤质地偏粗,分形维数介于2.23～2.69之间,总体偏低.结合已有研究成果分析表明,土壤粒径分布分形维数随质地的粗细程度发生明显变化.质地越粗分形维数越小,质地越细分形维数越大.土壤粒径分布分形维数与土壤砂粒含量呈显著负相关,与土壤粉粒含量呈显著正相关,与粘粒含量呈显著对数关系.土壤粒径分布分形维数与土壤容重呈显著负相关.研究结果表明土壤粒径分布分形维数可以作为判断土壤质地差异的重要指标.     

太行山油松人工林土壤微团聚体变化特征及其影响因素

土壤微团聚体是土壤水分和养分保储与释供的关键载体。本研究以太行山绿化先锋树种油松人工林为研究对象,基于空间代替时间序列的思想,综合采用分形维数(D)、特征微团聚体组成比例(PCM)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)等指标分析油松人工林恢复过程中土壤微团聚体的变化特征,探讨土壤微团聚体变化特征与土壤养分之间的定量关系。结果表明:随着油松人工林恢复,0.25～0.05 mm粒级土壤微团聚体含量先增加后减少,而0.02 mm粒级土壤微团聚体含量减少后增加。33～49 a油松人工林土壤微团聚体PCM、D分别增加65.57%和3.44%,而MWD与GMD分别减小约26%和33%。不同恢复年限土壤微团聚体D与MWD、GMD及PCM显著相关,而且与碱解氮和全磷相关紧密,说明D在一定程度上能够反映土壤颗粒的粒径分布状况及土壤养分状况,可作为表征土壤结构稳定性及土壤肥力的一个重要指标。     

干旱沙区植被恢复过程中土壤颗粒分形特征

统计分析了干旱沙漠地区植被恢复过程中土壤颗粒分形特征及其与土壤沙粒(>0.05mm)、粉粒(0.05~0.002mm)和粘粒(<0.002mm)含量和土壤养分状况间的关系。结果表明:土壤颗粒分形维数随恢复时间延长有增大的趋势,土壤颗粒分形维数大小与土壤质地的细粒化有一致的变化趋势。0.05mm粒径成为土壤各粒径的分界值--即土壤分形维数的临界粒径,大于这一粒径颗粒含量越高,土壤分形维数越小;而小于这一粒径的颗粒含量越高,分形维数越大。土壤各养分状况均与土壤颗粒分形维数有极显著的线性正相关关系(p<0.0001),表明了土壤颗粒分形维数能客观地反映土壤肥力特征。在干旱沙漠地区,伴随着植被恢复和流沙固定,土壤颗粒分形维数可作为一个评价土壤演变程度的综合定量指标。     

科尔沁沙地樟子松人工林土壤粒径分布特征

为揭示科尔沁沙地不同林龄沙地樟子松人工林对风沙土粒径分布特征的影响,以中龄、近熟和成熟沙地樟子松人工林风沙土为研究对象,以裸沙地风沙土为实验对照,采用激光衍射技术测定土壤样品粒度组成,计算分析土壤粒度参数特征,绘制土壤粒配曲线。结果显示：（1） 科尔沁沙地樟子松人工林风沙土以砂粒为主,其次是粉粒,黏粒含量最少。随林龄的增长,土壤黏粒、粉粒含量呈增加趋势,砂粒含量呈减少趋势。裸沙地风沙土砂粒含量多高于同层林地土壤。（2） 科尔沁沙地樟子松人工林风沙土质地较粗,分选性较差,偏度值多为正偏度,峰度值多为尖窄,0~10 cm和10~20 cm风沙土分形维数分别为2.18~2.43和1.98~2.17。裸沙地风沙土质地更粗,分选性更好,分形维数更小。（3） 科尔沁沙地樟子松人工林风沙土的粒度频率分布曲线均为双峰型。随林龄的增长,10~20 cm风沙土的土壤颗粒细化滞后于0~10 cm。林地悬移组分的含量高于裸沙地,裸沙地跃移组分的分选性高于林地。科尔沁沙地不同樟子松人工林风沙土粒径分布特征存在显著差异,本研究结果可为科尔沁沙地土地沙漠化防治及生态修复提供理论依据。     

基于高光谱的河套灌区农田表层土壤质地反演研究

以河套灌区解放闸灌域农田表层0～10 cm土壤为研究对象,研究风干土样的不同粒级含量与光谱特性关系,遴选出反映土壤粘粒、粉粒、砂粒含量各自敏感的光谱波段,分别建立土壤粘粒、粉粒、砂粒含量与敏感波段的一元线性回归模型和BP神经网络模型,模型验证结果表明:土壤粘粒、粉粒、砂粒含量的一元回归模型与BP神经网络模型精度基本一致,且都在85％以上.该研究结果可为应用高光谱遥感图像大范围识别河套灌区的土壤质地提供理论依据.     

黄土高原植被破坏前后土壤团粒结构分形特征

应用分形理论的相关模型对黄土高原子午岭地区林地及不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形特征进行了研究。结果表明 :林地和不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形维在 2 .32～ 2 .91之间 ,表现为 >0 .2 5mm的团聚体含量越低 ,其结构的分形维越高。分形维与水稳性团聚体含量之间呈显著线性关系。林地和不同开垦年限农地表层土壤的物理性质随土壤团聚体的分形维变化而变化 ,即分形维越小 ,>0 .2 5mm的团粒含量越高 ,土壤容重也越小 ,土壤疏松 ,土壤通气度大 ,土壤涵蓄水分与供应作物生长所需水分的能力越好 ;分形维越大 ,>0 .2 5mm的团粒含量低 ,土壤容重也越大 ,土壤紧实 ,土壤通气度小 ,则土壤涵蓄水分与供应作物所需水分的能力越差。上述结果在一定程度上表明 ,植被遭到破坏、不合理的人为开垦 ,是土壤退化和生态环境恶化的主要原因 ;恢复和重建植被 ,增加地面覆盖 ,应为加速黄土高原综合治理的基本内容。     

红壤侵蚀区芒萁覆盖对土壤团聚体稳定性的影响

土壤团聚体在维持土壤结构和保持水土等方面具有重要的作用。以未治理地(Y0)、恢复13年(Y13)和恢复31年(Y31)的马尾松林为研究对象,分析保留芒萁覆盖地(NRd)、去除芒萁覆盖地(Rd)与林下裸地(CK)之间表层土壤团聚体稳定性差异及其与根系生物量、土壤有机质等的关系。结果表明:芒萁覆盖显著提高了表层土壤有机质含量(74.8%、25.9%、54.0%)和根系生物量(92.3%、84.4%、89.2%)。在恢复13年和31年的马尾松林中,NRd处理的土壤大团聚体(0.25 mm)比例分别比CK处理的高18.0%和16.8%(P0.05),平均重量直径和几何平均直径亦显著高于CK。去除芒萁1年后,未治理地(Y0)土壤的有机质含量和粉粒与黏粒(0.053 mm)比例分别下降了46.3%和61.1%(P0.05);而在恢复的马尾松林中由于去除芒萁导致根系的大量死亡,Rd处理的有机质含量提高了9.2%和18.7%(P0.05),大团聚体比例、平均重量直径和几何平均直径则无显著差异。Pearson相关分析发现,根系和土壤有机质含量与平均重量直径和几何平均直径呈显著或极显著正相关关系,而与分形维数呈负相关关系。因此,在侵蚀地植被恢复过程中,林下植被芒萁覆盖增加了地下根系生物量,促进了土壤有机质的积累,从而显著提高了土壤团聚体的稳定性,对维持土壤结构和减少土壤侵蚀具有重要意义。     

蒋家沟5种植被土壤分形特征与养分关系

运用分形模型,对云南东川蒋家沟不同植被类型土壤颗粒的分形特征及其与土壤养分的相关性进行分析,结果表明:1.5种植被类型土壤的分形维数不同,介于2.47~2.59,大小顺序依次为:花生石榴新银合欢草地坡柳,花生和石榴所代表的坡耕地的分形维数显著大于新银合欢、草地和坡柳所代表的植被恢复用地。2.分形维数与粘粒(0.002 mm)、粉粒(0.002~0.05 mm)的含量呈极显著的正相关关系,坡耕地的粘粒、粉粒含量高于植被恢复用地。分形维数与土壤的有机质、全氮、水解氮含量呈显著负相关关系,与有效磷含量呈显著的正相关关系。植被恢复用地的有机质、全氮、水解氮含量均高于坡耕地,新银合欢的有机质、全氮、水解氮含量低于坡柳和草地,花生、新银合欢和石榴的有效磷含量高于坡柳和草地。3.分形维数能够反映土壤的颗粒粒径分布及养分状况,可作为评价蒋家沟土壤结构稳定性与土壤肥力的一个重要指标。因此,蒋家沟应减少耕作,加强植被恢复,植被类型以改善土壤结构、提高土壤肥力效果较佳的草本和灌木为主。     

黄河下游河漫滩和由其开垦的农田土壤碳、氮和磷含量

于2018年6月13～14日,在黄河下游河南省郑州市狼城岗镇附近的天然河漫滩和由其开垦的已经耕种了13 a、24 a和33 a的农田中,分别设置了采样地;在各采样地,采集0～20 cm和20～40 cm深度的土壤样品,测定其有机碳、全氮和全磷含量,比较天然河漫滩和不同耕作年限的农田土壤中有机碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量学特征。研究结果表明,与农田土壤相比,天然河漫滩0～20 cm和20～40 cm深度的土壤有机碳、全氮和全磷含量都最小;随着耕作年限增加,农田0～20 cm深度土壤有机碳、全氮和全磷含量都增大;在各采样地,20～40 cm深度土壤有机碳、全氮和全磷含量显著小于0～20 cm深度土壤;随着耕作年限增加,农田0～20cm深度土壤碳氮比呈单峰型变化,20～40 cm深度土壤碳氮比呈单谷型变化;与农田相比,天然河漫滩土壤的粉粒和黏粒含量都最小,砂粒含量最大;随着耕作年限增加,农田0～20 cm和20～40 cm深度土壤粉粒和黏粒含量增大,砂粒含量减小;土壤p H、粉粒含量、黏粒含量分别与土壤有机碳含量、全氮含量、全磷含量、碳磷比和氮磷比显著相关。     

不同水盐条件下胶州芦苇盐沼土壤水稳性团聚体的室内模拟实验研究

为了探究土壤水分和盐分对山东省胶州市东端芦苇(Phragmites australis)盐沼土壤水稳性团聚体的影响,通过室内模拟实验,选取粒径大于0.25 mm团聚体含量、团聚体平均质量直径、几何平均直径和分形维数4种指标,研究不同水、盐条件下土壤团聚体的水稳性特征。研究结果表明,在16种水、盐条件下,土壤中粒径小于0.25 mm团聚体含量最大,为33.90%～66.61%;随着培养时间的延长,粒径大于0.25 mm团聚体含量总体增加;随着土壤含水率增大,粒径大于0.25 mm团聚体含量、平均质量直径和几何平均直径都呈单峰型变化,当土壤含水率为30%时最大;随着土壤含盐量增大,粒径大于0.25 mm团聚体含量、平均质量直径和几何平均直径都在减小;分形维数与粒径大于0.25 mm团聚体含量的变化规律相反,两者显著负相关。土壤不同水、盐含量对芦苇盐沼土壤中的水稳性团聚体稳定性影响显著,相对于高水、高盐(土壤含水率为60%、土壤含盐量为2.4%)条件,土壤含水率为30%、土壤含盐量为0.9%更有利于土壤水稳性团聚体的形成和土壤结构的稳定。     

黄土高原丘陵区典型植物群落土壤粒径分布特征

为探究黄土高原丘陵区不同植物群落的土壤粒径分布特征。选取草地、山杏纯林、油松纯林和油松山杏混交林0~200 cm土壤为研究对象,采用激光衍射技术测定土壤样品粒度组成,计算土壤粒度参数与分形维数,绘制粒度频率曲线。结果表明：（1） 研究区土壤属粉壤土,粉粒含量约占总体的56.58%~71.67%,砂粒约占21.37%~38.71%,黏粒约占3.55%~6.96%。（2） 各植物群落内土壤粒度组成随土层深度增加分布较为均一,粒径分布整体分选性均较差,呈极正偏度,峰态尖窄,粒度频率曲线为双峰型,曲线波峰一致。不同植物群落土壤粒径分布差异主要集中在土壤表层0~20 cm（P<0.05）。（3） 草地、山杏纯林、油松纯林和油松山杏混交林0~200 cm土壤平均分形维数分别为2.63、2.60、2.61、2.58。分形维数与黏粒含量具有极显著正相关关系（P<0.05）,其中,草地土壤分形维数与黏粒的相关性最强。总体来看,黄土高原丘陵区草地土壤粒径分布特征显著优于人工林,本研究结果可为黄土高原的生态重建工作提供理论依据。