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。

青藏高原南部不同土地利用方式土壤可蚀性分析

为评估青藏高原南部不同土地利用类型土壤侵蚀风险,对该地区4种典型土地利用类型土壤进行大范围采样,测定土壤颗粒组成和有机碳质量分数,计算土壤分形维数和可蚀性因子K,对不同土地利用类型和不同土层土壤侵蚀风险进行定量化评估,并分析土壤粒度特征对土壤可蚀性因子的影响。结果表明:1)整体来看,研究区土壤可蚀性因子K介于0.022~0.036 t·hm^(2)·h/(hm^(2)·MJ·mm)之间,超过40%的样地土壤属于中可蚀性以上(K>0.033 t·hm^(2)·h/(hm^(2)·MJ·mm))土壤,存在较高的侵蚀风险;2)在不同土地利用方式间,土壤可蚀性因子表现为耕地>灌木林地>草地>乔木林地,其中耕地土壤可蚀性因子显著高于其他3种土地利用类型(P<0.05);3)垂直剖面上,由上到下3个土层(0~10、10~20和20~30 cm),中可蚀性以上土壤分别占到样点总数的26.47%、47.22%和55.89%,中低可蚀性以下(K≤0.033 t·hm^(2)·h/(hm^(2)·MJ·mm))土壤分别占73.53%、52.78%和44.11%,土壤可蚀性因子随土壤深度增加呈递增趋势;4)土壤粒度特征对可蚀性具有重要影响,土壤可蚀性因子K与砂粒含量呈指数型负相关关系,与黏粒含量和分形维数呈指数型正相关关系,均达到极显著水平(P<0.001)。研究结果可为降低青藏高原南部地区土壤侵蚀风险及提高水土保持效益提供重要参考。

毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征

[目的]研究土壤颗粒分形维数与樟子松人工林恢复时间的关系,为评价毛乌素沙地植被恢复对土壤颗粒特征的影响提供数据支撑。[方法]以自然荒草地为对照,选择不同恢复年限樟子松人工林土壤为研究对象,分析了不同林龄樟子松林下土壤基本理化性质、颗粒粒径含量和分形维数,开展毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征研究。[结果]3种不同林龄樟子松土壤中细砂粒含量最多,极粗砂粒含量最少,并且随着土层深度的增加细砂粒含量和粗砂粒含量呈增加的趋势,而黏粒含量、粉粒含量以及极细砂粒含量呈现减少的趋势。随着土层深度的增加土壤中全氮、全磷、有机质以及土壤含水率均呈现减小的趋势。不同林龄下樟子松土壤颗粒分形维数范围为2.27~2.71,均值大小顺序表现为50 a>60 a>40 a>CK;全氮含量和土壤含水率的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>CK>40 a;全磷含量和有机质含量的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>40 a>CK。全氮、全磷和土壤有机质含量与分形维数间呈正相关关系,相关系数分别为0.391,0.418,0.522。[结论]樟子松人工林恢复显著影响土壤粒径和体积分形特征,且在恢复时间为50 a时达到最大值。

苏尼特右旗荒漠草原不同放牧强度土壤可蚀性K值研究

土壤侵蚀与土壤物理特性、抗蚀性密切相关,研究放牧强度对荒漠草原地表土壤颗粒组成及其可蚀性的影响,可为阐明放牧强度与土壤可蚀性间的响应机制提供科学依据,并可为科学利用草地提供参考。文中以苏尼特右旗荒漠草原5种强度放牧小区为研究对象,运用野外调查取样与室内试验相结合的方法,测定不同放牧强度小区的土壤颗粒粒径体积分数及有机碳含量,计算土壤可蚀性K值,探究放牧强度对K值的影响影响。通过数据分析表明,各放牧小区土壤颗粒以砂粒为主,粉砂次之,黏粒最少;砂粒随放牧强度增大而减少;粉砂则相反。有机碳含量随放牧强度增大而先减后增。不同放牧强度小区土壤可蚀性K值主要集中在低可蚀性至中可蚀性,且K值与放牧强度、粉砂、黏粒体积分数呈正相关关系(P<0.05);与砂粒体积分数、有机碳含量呈负相关关系(P<0.05),相关性大小依次为:砂粒>粉砂>放牧强度>粘粒>有机碳;K值平均值与放牧强度Gi呈显著正相关关系,其关系可表达为K=0.01Gi+0.015,轻度放牧可减小土壤的可蚀性。

Study of Soil-Water Characteristic Curve Using Microscopic Spherical Particle Model

When variations occur in the water content or dry bulk density of soil,the contact angle hysteresis will affect the soil-water characteristic curve(SWCC).The occurrence of the contact angle hysteresis can be divided into slipping and pinning.It is difficult to determine the effect of pinning existence on SWCC by tests.In this study,the effect of contact angle hysteresis on SWCC was analyzed either in the case of no variations in soil dry bulk density with changes in soil water content or no variations in soil water content with changes in soil dry bulk density.In both cases,soil particles were simplified to the spherical particle model.Based on the geometrically mechanic relationship between the particles and connecting liquid bridges,a physical model for predicting the SWCC was derived from the spherical particle model.Adjusting parameters made the model applicable to various soils,that is,the cohesive soil was considered as micron-sized spherical particles.Through the simulations on SWCC test data of sand,silt,clay,and swelling soil,it was confirmed that the physical model possessed good reliability and practicability.Finally,the analysis of rationality of contact angle was performed based on the basic assumptions of the model.