陕西杨凌土壤粒径分布体积分形维数特征分析及预测

基于Mastersizer2000激光粒度仪测定的土壤颗粒体积分布信息,研究了杨凌地区土壤粒径分布体积分形维数与土壤基本物理特性之间的关系,建立了该地区土壤粒径分布体积分形维数的估算函数。结果表明,杨凌地区0～20cm和20～40cm土层土壤粒径分布体积分形维数的平均值分别为2.649 1和2.626 2;0～20cm和20～40cm土层土壤粒径分布体积分形维数都与粘粒质量分数的相关性最为显著,与砂粒质量分数的相关性次之;建立的估算函数预测精度较高,其中0～20cm和20～40cm土层土壤粒径分布体积分形维数预测值的相对误差分别介于-0.298%～0.726%和-0.179%～0.772%之间。

岷江上游干旱河谷土壤粒径分布分形维数特征

具有分形特征是土壤的客观属性之一,为了探讨分形维数与土壤性质之间的关系与影响因素。运用土壤体积粒径分布分维模型计算了岷江上游干旱河谷不同土地利用方式下土壤表层(0～20cm)161个样品的分形维数,分析了分形维数的空间变化特点及其与粒度组成、有机质和土壤养分之间的相关性。土壤粒径分布分形维数可以作为表征土壤结构和性质的重要指标。结果表明:不同土地利用方式下土壤的粒径分布具有不同的分形特征,分形维数在2.5011～2.7825之间,粉壤土>壤土>砂壤土,耕地大于灌林地。土壤颗粒体积分形维数与黏粒(<0.002mm)和粉粒(0.002～0.05mm)的体积百分含量以及土壤全钾含量呈极显著正相关关系,与砂粒(>0.05mm)的体积百分含量呈极显著负相关关系,而与土壤有机质,全氮,全磷,速效磷和速效钾含量的相关性未达到显著水平。研究结果可以为研究区植被恢复和土地利用开发提供一定的依据。

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。

基于3种不同土壤粒径分级制度的毛乌素沙地樟子松林地土壤体积分形维数差异研究

基于中国制、美国制和国际制3种不同土壤粒级分级方法对沙地樟子松林地土壤体积分形维数进行计算,以揭示不同粒径分级制度对樟子松林下土壤体积分形维数测定的影响,并探讨各粒径分级制度内在的联系。粒径组成及土壤体积分形维数分析、计算采用激光衍射技术方法进行测定。结果表明,1)樟子松林地土壤颗粒组成以砂粒为主,占总体积的75%左右、粉粒其次,占总体积的15%左右、粘粒含量相对较少,占总体积的3%左右;2)土壤体积分形维数排序为中国制(D_(CHN))>国际制(D_(INT))>美国制(D_(US));3)D_(CHN)、D_(INT)和D_(US)与土壤粘粒和砂粒含量呈显著相关(P<0.05),但是与土壤粉粒含量相关性较差(P>0.05);4)D_(CHN)、D_(INT)和D_(US)之间呈极显著正相关关系P<0.01),且线性回归方程可实现三者之间的转化。综合分析3种土壤粒级分级方法均能有效反映土壤颗粒分布信息,且相较于D_(CHN)和D_(INT),D_(US)与土壤颗粒含量的相关性较好,粒径范围较宽阔,D值差异较大,实用性较好,是计算樟子松林地土壤体积分形维数的较优选择。

石峡口水库人工林土壤体积分形维数及其与入渗的关系

为研究内蒙古清水河县石峡口水库3种典型人工林表层土壤体积分形维数及其与入渗特征的关系,以研究区油松、落叶松、柠条×沙棘混交林土壤为研究对象,草地土壤为对照,采用环刀进行多点取样并测定土壤理化性质及土壤体积分形维数,单环土柱法观测土壤水分入渗,并将土壤体积分形维数与入渗特征进行线性回归分析。结果表明,研究区不同人工林具有显著改善土壤养分、保留土壤细颗粒、降低土壤体积分形维数、提高水分入渗能力的作用,其中土壤体积分形维数表现为草地(2.30)和柠条×沙棘混交林(2.28)>落叶松(2.24)>油松(2.18);初渗速率、稳渗速率、1 h累计入渗量均表现为油松(11.0 mm·min^(-1),1.2 mm·min^(-1),116 mm)>落叶松(8.5 mm·min^(-1),0.9 mm·min^(-1),80 mm)>柠条×沙棘混交林(6.2 mm·min^(-1),0.8 mm·min^(-1),62 mm)>草地(4.7 mm·min^(-1),0.45 mm·min^(-1),51 mm)。植被通过自身特征减弱地表径流和风蚀等自然侵蚀来保护土壤细颗粒,提高孔隙结构和质地均匀程度,进而改善入渗能力。在该研究区,土壤体积分形维数可以表征土壤入渗能力,油松林对于石峡口水库的水源涵养能力强。

土壤颗粒分布体积分形维数与数量分形维数之间的关系(英文)

土壤的体积颗粒分布(PSD)可用于同时确定数量分形维数(DN)和体积分形维数(DV)。以往的试验和理论研究均未直接比较DV和DN的关系。为建立DV和DN的关系并分析其参数的敏感程度,在中国各地取了12种不同质地土壤,利用激光粒度仪进行了测定。提出了含3个参数Rupper(颗粒半径的上限),Ri(第i个半径)和Rlower(半径下限)的DV-DN理论关系,该关系可说明为什么DN可能大于3。在未调整的幂定律范围内(PLR),DV的幂定律半径为38.6～85.8μm,DN的幂定律半径为53.2～358μm,估算的DV值(2.18～2.69)比DN值(2.38～3.19)小。调整后的PLR比未调整的窄。在调整的PLRs范围内,估算的DV值变化范围为2.11～2.56,而DN变化范围为2.28～3.02。调整和未调整PLRs得出的DV和DN的差异说明,Rupper,Rlower,Ri和Rlower/Rupper均可能影响DV与DN关系,有必要进行参数的敏感性分析。进行敏感性分析可基于敏感系数(C)来鉴别DV-DN关系中各参数改变所引起的DV和DN相对变化,从而找出对该关系影响最大的参数。就不同情况下计算的C值而言,Rupper是影响DN值的最重要参数,小的Rupper值可能导致估算DN的准确度降低。PLR范围越大,DN的估算越准确。根据DV估算DN的相对误差的绝对值在12%范围内,说明得出的DV-DN理论关系是正确的。

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.

宁南黄土区典型人工林下土壤粒径分布分形特征与养分关系研究

以宁夏彭阳中庄小流域3种典型人工林(山杏林、柠条林、沙棘林)为供试样地,以农地为对照,采用野外标准化方法采集0~100cm土壤样品,利用Mastersizer3000型激光粒度仪测定土壤粒径组成,并测定了土壤养分相关参数,研究了3种不同人工林地土壤粒径分布和分形特征及其与养分的关系,以期为宁南黄土区林地土壤健康评价和合理化经营提供参考依据。结果表明:1)3种人工林地0~100cm土层土壤颗粒以粉砂粒为主,其中柠条林和山杏林土壤粘粒含量、土壤分形维数均高于农地和沙棘林。土壤分形维数与土壤各级粒径的差异较大,与粘粒、粉粒呈极显著正相关,与砂粒呈极显著负相关,分形维数越大,所含细颗粒越多;2)3种人工林地在0~100cm土层土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾含量差异显著(P<0.05),总体表现为农地>柠条林>山杏林>沙棘林;土壤有机质、碱解氮、速效钾含量随土层深度的增加总体呈下降趋势,均具有明显的表聚性,全氮、全磷、全钾含量随土层深度的变化呈波动性且无明显变化规律;3)土壤分形维数与粘粒、粉粒、全磷、全钾含量呈显著正相关关系(P<0.05),与砂粒呈极显著负相关(P<0.01)。

黑河源区不同植被类型土壤粒径分形特征研究

本研究以黑河源区为研究区,运用分形理论研究了该区域3种主要植被类型土壤粒径分形特征,并分析了土壤粒径分形与环境因子的关系。结果表明:草地砂粒含量最大(38.83%),灌木林地次之(26.11%),乔木林地砂粒含量最低(22.76%),土壤单重分形维数(Single fractal dimension,D)大小表现为草地(2.60)<灌木林地(2.64)<乔木林地(2.65);乔木林地、灌木林地和草地的土壤粒径均呈非均匀性分布,与乔木林地和灌木林地相比,草地的土壤粒径分布非均匀性最高;D与土壤粘粒、粉粒含量呈极显著正相关关系,与砂粒含量呈极显著负相关关系,而容量维(D 0),信息维(D 1),关联维(D 2)与土壤各粒级含量的关系与D相反。此外,地形、植被盖度和土壤理化因子对3种植被类型土壤分形维数产生不同程度的影响。综上,不同植被类型土壤粒径分形特征差异明显,分形维数主要受土壤粒径影响,其它因子通过影响土壤颗粒组成从而对分形维数产生影响。研究结果可为黑河源区土地资源的科学管理和合理利用提供参考。

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。

放牧强度对环青海湖地区高寒草地土壤理化性质及土壤粒径分形特征的影响

以青藏高原环青海湖地区高寒草地为研究对象,探讨放牧对土壤理化性质和土壤粒径分形特征的影响,并且分析了土壤单重分形维数与土壤理化性质及土壤粒径组成之间的关系。结果表明:(1)随放牧强度的增加,土壤质地变差,土壤黏粒、粉粒体积含量逐渐减少,砂粒体积含量逐渐增加,且随着土层深度的增加,土壤砂粒体积含量逐渐增大。(2)放牧会提高土壤中全磷含量和pH值,但会降低0~10 cm土层土壤含水量。(3)随放牧强度的增加和土层的加深,土壤单重分形维数逐渐减小。(4)土壤单重分形维数随土壤黏粒和粉粒体积含量的增加而增大,随土壤全磷、土壤全氮和土壤pH值的增加而增大,而随土壤含水量和土壤容重的增加而减小(P<0.01)。综上,土壤单重分形维数能够表征青藏高原环青海湖地区土壤质地的变化,随放牧强度的增加,土壤黏粒、粉粒体积含量和单重分形维数均逐渐减小。该研究结果可为青藏高原环青海湖地区土壤状况评价提供一定的参考依据。

用粒径的数量分布表征的土壤分形特征

应用计算机图像分析技术,对6个典型土样测定土壤颗粒的等效直径和分布规律,给出用粒径的数量分布表征的土壤分形维数。结果表明:土壤颗粒的粒径分布具有一定的统计分形特征,分维数的数值反映了粒径大小和分布的均匀程度。分维数愈大,土壤颗粒的粒径愈小,细粒含量愈高,质地愈不均匀;土壤颗粒在单一粒级分布的集中程度对分维数的数值有重要影响,单一粒级的颗粒含量愈高,分维数愈大。计算机图像分析技术为土壤的分形研究提供了一种精确、简便的实验和分析方法。

岷江上游河谷土壤粒径分形维数及其影响因素

运用土壤体积粒径分维模型计算了岷江上游河谷土壤粒径分形维数,分析了分形维数的空间变化特点及其与粒度组成、粒度参数和铁游离度等之间的关系.土壤粒径分形维数空间分布与气候、植被环境有关.分形维数可以反映粒径大小.分形维数与粒度标准偏差和峰度不存在相关性,样品粒度特征主要受原位母质风化影响.铁游离度(Fed/Fet)与分形维数呈明显正相关关系.结果表明粒径分形维数可以用来比较土壤成壤强度及发育环境.

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(P<0.01),与粉粒含量和黏粒含量均呈极显著正相关关系(P<0.01)。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(P<0.01),与有机质呈极显著负相关关系(P<0.01),与全氮、碱解氮、速效钾呈显著负相关关系(P<0.05),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。

西双版纳橡胶林土壤颗粒体积分形维数特征

土壤粒径分布影响土壤质地均匀程度和土壤肥力等,是重要的土壤物理特征之一。运用土壤颗粒体积分形维数模型计算了西双版纳不同林龄橡胶林土壤剖面各层(共计105个土壤样品)的分形维数D值。结果表明,分形维数D值介于2.636 2~2.885 0之间,分形维数与<0.002 mm的黏粒体积百分含量呈极显著正相关关系,与0.002~0.05 mm的粉砂和0.05~2.00 mm的砂砾呈极显著负相关关系;不同林型的土壤颗粒体积分形维数随土层深度增加变化不同,10龄和22龄橡胶林土壤粒径分布曲线的波动性较32龄橡胶林的小,各层颗粒之间的差异性较32龄的大;分形维数和土壤黏粒体积百分含量与全钾含量和自然含水率都在p<0.05水平呈显著正相关关系,粉砂体积百分含量除与上述土壤基本性质呈显著负相关关系外,还与土壤有机质、全磷呈显著负相关,而分形维数和土壤黏粒体积百分含量与土壤有机质、全磷、全氮、土壤容重、总孔隙度的相关性未达到显著水平。

陕西省退耕还林对土壤粒径分布体积分形特征的影响

退耕还林可引起土壤粒径分布的变化,通过测定陕西省吴起县和礼泉县两个样区不同土地利用类型下表层土壤各粒级百分含量,分析退耕还林对土壤粒径分布体积分形特征的影响。应用马尔文2000激光粒度分析仪测量各粒级体积百分含量,用双对数模型计算体积分形维数(D)。结果表明,吴起县和礼泉县两个样区土壤PSD的D值分别在2.490~2.526和2.638~2.699之间,顺序均为荒地】人工林地】农地。D值与黏粒和粉粒含量极显著正相关,相关系数分别为0.991和0.968,与极细砂和细砂含量极显著负相关,相关系数分别为-0.986和-0.851,与有机质含量显著正相关,相关系数为0.608。多元统计分析表明对土壤黏粒、粉粒和砂粒及D值影响较大的环境因子为区域,海拔,土地利用类型和退耕年限,其中土地利用类型和区域各自独立、互不相关地影响土壤粒径分布。

孔径分布对多孔镍孔体积分形维数的影响

用压汞法对用粉末冶金法制备的多孔镍试件进行了测试,得到了多孔镍试件的孔隙率及孔径分布曲线,并以Menger海绵体模型为基础,根据压汞实验数据确定了多孔镍试件的孔体积分形维数,发现多孔镍的孔隙结构具有明显的分形特征,分形维数在2.8～3.0之间。孔径分布范围越宽、平均孔径越大,孔体积分形维数越大。多孔镍的孔体积分形维数在一定程度上反映了多孔镍孔隙结构的均匀性及填充能力。

赤峰市敖汉旗4种类型土壤机械组成及分形维数的垂直分布特征

为内蒙古赤峰市敖汉旗土壤的综合评价提供定量化标准和理论依据,以该地区4种类型土壤为研究对象分析土壤机械组成的垂直分布特征,并运用分形模型对土壤结构进行分析。结果表明:敖汉旗4种不同类型土壤的机械组成在不同土壤类型、不同土层中均表现为沙粒>粉粒>黏粒,其中黏粒和粉粒的含量随土层深度的增加而增加,沙粒的含量随土层深度的增加而减少。4种类型土壤分形维数由高到低依次为栗钙土>褐土>棕壤>风沙土,经皮尔逊相关分析得到4种类型土壤中黏粒、粉粒、沙粒对土壤分形维数均具有显著性影响。因此,仅凭某一粒级土壤的含量不能说明土壤结构状况。

英罗港红树林土壤粒径分布的分形特征

应用分形理论分析了英罗港红树林土壤粒径分布的分形特征 .结果表明 ,红树林土壤的分形维数为 2 .6 837～ 2 .8834.不同质地土壤的分形维数呈现砂壤土 <轻壤土 <中壤土 <重壤土 <轻粘土的规律 ,外滩红树林土壤的分形维数低于中滩和内滩 .土壤分形维数与其盐分和有机质含量呈显著正相关 .群落类型、土壤质地、滩位、含盐量、有机质含量等是影响英罗港红树林土壤分形维数的主要因子 .

海南东寨港红树林土壤粒径分布的分形特征及其影响因素

应用分形理论分析了海南东寨港红树林土壤粒径分布的分形特征及其影响因素,海南东寨港土壤的分形维数为2.302～2.575,分形维数的大小与土壤中的粘粒、盐分、有机质、全氮含量呈显著正相关,外滩红树林土壤的分形维数低于中滩和内滩;随着土壤质地由砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土的变化,分形维数逐渐增大;从陆到海土壤分形维数逐渐减小。群落类型、土壤质地、滩位、含盐量、有机质、全氮含量等是影响海南东寨港红树林土壤分形维数的主要因子。