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喀斯特植被恢复过程中的土壤分形特征 总被引：3，自引：0，他引：3
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。 相似文献
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土壤团聚体是由单个土粒与有机物质胶结而成的复杂结构,是构成土壤结构的基本单位,在很大程度上决定土壤的质量特征[1]。其形状、大小和稳定性直接影响土壤中水和空气的含量,决定土壤孔隙的大小分布,并由此影响土壤的其他属性以及作物生长[2]。目前对各种不同土壤团聚体的研究已受到专家们的普遍重视。土壤微生物是土壤有机组分和生态系统中最活跃的部分,被认为是最敏感的土壤质量生物学指标[3]。Bearden等[4]和Degens等[5]发现土壤团聚体中菌丝将砂粒联结在一起,证实真菌菌丝可有效提高土壤结构和土壤团聚体的稳定性;同时,在土壤团聚体形成过程中,许多菌丝体还通过分泌胶结物质(多糖类物质)使微团聚体粘结 相似文献
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玉米不同育苗方式下土壤团聚体及颗粒分形特征 总被引：1，自引：1，他引：0
稳定的土壤团聚结构对种子发芽、根系发育、作物生长以及有机碳保护有着重要的影响。农业管理措施对团聚体胶结剂质量和保存时间影响较大,必然影响土壤团聚体的形成和稳定,不同耕作和育苗方式作为重要的农业管理措施也必将对土壤团聚作用产生影响。选择玉米平作和垄作条件下6种育苗方式的土壤为供试材料,采用标准化平均质量直径和分形理论,探讨了土壤团聚体的稳定性、分形特征及二者之间的关系。结果表明,平作和垄作条件下6种育苗方式对土壤团聚体的稳定性影响不同,平作方式下,秸秆钵直播、包衣直播和垄作方式下,肥团育苗、秸秆钵育苗更有利于大于0.25 mm粒径较大团聚体的形成,对土壤形成稳定的结构具有积极意义;土壤团粒的分形维数与小于0.25 mm粒径含量呈极显著正相关,与0.5～1 mm、1～2 mm粒径含量呈极显著负相关,说明土壤团粒的分形维数越小,土壤团聚体稳定性越强。研究结果说明土壤团聚体的分形维数可以客观地表征土壤结构的稳定性,可以作为表征土壤结构和性质的重要参数,对于深入探讨分形学在土壤综合评价中具有重要意义。 相似文献
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祁连山区主要植被类型下土壤团聚体变化特征 总被引：5，自引：2，他引：3
土壤团聚体是反映土壤结构稳定性、肥力和质量状况的重要指标,与侵蚀过程、水土流失、环境质量密切相关,研究土壤的理化性质,对保护土壤资源、提高生产率、维护土壤生态系统平衡具有重要意义。以青藏高原北缘的祁连山区为研究对象,采集该区4种主要植被类型——荒漠、草原、草甸及灌丛的土壤,分析了不同植被类型的土壤团聚体指标,水稳定性团聚体质量百分数(percentage of water-stable aggregates,WSA)、平均质量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、结构体破坏率(aggregate destruction rate,PAD)、平均重量比表面积(mean weight soil specific area,MWSSA)和分形维数随海拔高度和土壤深度的变化趋势。结果表明:0~30 cm土层WSA、MWD、GMD、MWSSA依次:荒漠<草原<草甸<灌丛,>30~40 cm土层植被类型对团聚体无显著影响(P>0.05);随土壤深度的增加,土壤团聚体稳定性和团聚度逐渐降低,土壤结构趋于恶化,草甸带表层土壤团聚体稳定性显著高于深层土壤(P<0.05);随海拔高度增大,在海拔1692~2800 m土壤团聚体逐渐稳定,土壤结构改善,在海拔2800~3639 m土壤团聚体稳定性逐渐降低,土壤结构趋于恶化。WSA、MWD和GMD受1~4 mm粒级主导作用,分形维数主要受0.038~0.25 mm粒级的影响,MWSSA不能准确分析该地区的团聚体水稳性。 相似文献
5.
不同母质发育紫色土团粒结构的分形特征研究 总被引：11，自引：4，他引：11
运用分形模型对不同紫色母质发育的土壤团聚体特征进行研究,结果表明:土壤团聚体粒径分布的分形维数与土壤团聚体结构破坏率存在极显著正相关(r=0.961**,n=8),与>0.25mm水稳性团聚体含量存在极显著负相关(r=-0.958**,n=8);不同紫色母质发育的土壤团聚体粒径分布的分形维数存在差异,棕紫泥土壤团聚体粒径分布的分形维数最高,暗紫泥土壤团聚体粒径分布的分形维数最低。土壤团聚体粒径分布的分形维数是评价土壤物理肥力和土壤抗蚀性的一个新指标。 相似文献
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为了解长江三峡库区森林土壤的物理性质,运用分形原理,研究重庆缙云山4种典型林分林地土壤分形特征,建立土壤结构分维与土壤性质预测模型,运用弹性分析与边际分析,探讨土壤结构分形变化与土壤性质变化的关系。研究表明:土壤机械组成分维、微团聚体组成分维和孔隙组成分维可作为评价土壤结构的指标。不同林分林地土壤颗粒机械组成分维值为2.7～2.9,土壤微团聚体组成分维为2.5～2.8,土壤孔隙组成分维为2.3～2.8。从质地、微团聚体组成和孔隙组成来看,常绿阔叶灌丛土壤结构要明显优于其他林地土壤,而楠竹林最差。不同林分及农地土壤的微团聚体组成、机械颗粒组成和孔隙组成分维与土壤性质存在较明显相关关系,相关系数都在0.5以上。由弹性系数和边际量可以看出,机械分维的影响要大于微团聚体分维和孔隙组分维。这对进一步探讨分形学在土壤结构与土壤性质的应用方面有重要的意义。 相似文献
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巨桉人工林下土壤团聚体分形特征及碱解氮分布研究 总被引：1，自引：0，他引：1
了解川中丘陵区巨桉林土壤团聚体分形特征及碱解氮含量状况对于掌握该地区巨桉种植对土壤稳定性及土壤养分的影响十分必要。该研究以典型川中丘陵区3.5a生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物土壤为研究对象,以弃耕地土壤为对照,应用分形模型,分析了土壤团聚体分形特征及不同粒径团聚体对土壤碱解氮分布的影响。结果表明:土壤团聚体数量随着粒径的增大呈现出先减少再增加后减少的趋势,其中2~5mm粒径团聚体在土壤结构中占有重要地位;土壤分形维数排序为:弃耕地纯林林果林粮;土壤碱解氮含量排序为:弃耕地林粮林果纯林,巨桉林地较弃耕地土壤分形维数和碱解氮含量低,说明巨桉的栽培在有利于保持土壤水土流失的同时却造成了土壤养分流失和地力衰退;巨桉林地土壤碱解氮集中分布在0.25mm和0.25~0.5mm粒径的细砂和中砂砾中;相关分析表明,土壤碱解氮含量与0.25~0.5mm团聚体碱解氮含量呈负相关,与2~5mm团聚体碱解氮含量呈显著正相关。该研究结果科学评价了巨桉种植对土壤结构和养分的影响,为川中丘陵区土壤的水土保持和肥力维护工作提供了合理的经营模式。 相似文献
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半湿润区长期施肥对土壤结构体分形特征的影响 总被引：7，自引：0，他引：7
利用黄土高原南部半湿润地区长达25年田间肥料定位试验020.cm土层土样,研究了长期不同施肥模式与土壤结构体大小、结构体分形特征与土壤肥力的相互关系。结果表明,长期不同施肥模式下土垫旱耕人为土结构体分形特征存在一定差异:7种施肥处理土壤结构体分形维数分布在2.4388～2.6363之间,其中以化肥+厩肥处理土壤结构体分形维数最大,不施肥土壤结构体分形维数最低,说明化肥与有机肥长期配施对土壤团聚体结构分布影响较大。相关分析发现,土壤结构体分形维数与5～2mm团聚体间具有极显著的正相关关系(r=0.994,P0.01);与土壤有机碳、全氮、硝态氮、有效磷含量均具显著正相关关系,与土壤碳氮比(C/N)呈显著负相关关系。在长期不同施肥模式下,分形维数对土壤性质变化的边际量亦有明显差异:土壤结构体分形维数每增加一个单位值,土壤有机碳、全氮、C/N、硝态氮和有效磷的变化依次为31.628%、2.404%、-6.014%、90.370%和172.760%。由边际分析可知,长期施肥条件下土壤结构体分形维数的变化对土壤有效磷、硝态氮的影响最大。 相似文献
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土壤团聚体稳定性评价方法比较 总被引：22，自引：3，他引：19
土壤团聚体稳定性是评价土壤结构和土壤物理形状的重要指标.对土壤团聚体分形维数、土壤团聚体平均重量直径和>0.25 mm团聚体含量3种土壤团聚体结构评价的方法进行了探讨.结果表明,分形维数与>0.25 mm团聚体的含量呈负相关性,但是平均重量直径与>0.25 mm团聚体的含量有正的相关性.这三种方法都能应用来评价土壤结构,但是分形维数不仅表示土壤结构,还能说明土壤水分和土壤其它的物理性质.因此,分形维数是评价土壤结构的较好的方法. 相似文献
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论蚯蚓对土壤结构形成及性态的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
土壤结构是土壤肥力的重要指标之一。许多研究者(熊毅,1965;Leenher,1958;Boekel,1963)认为,良好的结构能调节土壤中的水、热、空气和生物状况,能充分发挥植物营养元素的作用,提高养分的供应能力。但是并非所有土壤结构都是良好的结构。熊毅认为:由有机胶体和无机胶体不可逆凝聚形成的水稳性团聚体,对提高土壤肥力有良好的作用。而由土粒紧密排列形成的水稳性团聚体对农业生产,往往起不良的作用。 相似文献
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土壤有机/无机胶体凝聚的光散射研究 总被引：2，自引：0，他引：2
有机/无机复合体是土壤中最重要的物质形态。本文在不同浓度的CaCl2作用下,对黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚动力学和凝聚体结构特征进行了研究,结果表明:黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚与否均强烈地依赖于体系电解质CaCl2浓度,其临界絮凝浓度(Critical flocculation con-centration,CFC)分别为1.38 mmol L-1、45 mmol L-1、15 mmol L-1。当CaCl2浓度高于CFC时,3种胶体的凝聚均表现为快速的扩散控制团簇凝聚(Diffusion limited cluster-cluster aggregation,DLCA)机制,形成分形维数分别为1.45、1.76、1.46的疏松凝聚体;当CaCl2浓度低于CFC时,3种胶体的凝聚过程对电解质浓度非常敏感,表现为慢速的反应控制团簇凝聚(Reaction limited cluster-cluster aggregation,RLCA)机制,形成分形维数高至1.58、1.86、1.56的相对紧实的凝聚体。凝聚速率越快,形成的凝聚体越疏松。在悬液中黄壤胶体自凝聚形成的结构很疏松,但是非常不稳定,而胡敏酸自凝聚体的结构非常稳定。胡敏酸的参与没有改变黄壤胶体凝聚体的结构性质,但显著促进所形成的凝聚体结构的稳定。 相似文献
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应用分形维数研究土壤团聚体与低吸力段持水性的关系 总被引：5，自引：0，他引：5
将土壤水动力参数和易测定的土壤物理特性联系起来一直是土壤物理学的重要研究内容,分形理论为这方面研究提供了新的途径。本文以贡嘎山亚高山林区11个土壤样品为例,研究了土壤团聚体分形维数和低吸力段持水曲线分形维数的关系。结果表明:分形维数能较好地描述土壤团聚体数量组成、土壤水分分配;干、湿团聚体分形维数(CFD、WFD)与低吸力段持水曲线分形维数(FDw)之间相关系数为0.891、0.759,呈极显著性直线正相关,线性回归方程式定量地描述了研究区森林土壤团聚体对土壤低吸力段持水性能的影响。 相似文献
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石灰岩区土壤分形特征及其与土壤性质的关系 总被引：4，自引：0，他引：4
研究了岩溶坡地不同生态系统土壤颗粒组成和团粒结构的分形特征.结果表明,土壤颗粒组成分形维数与黏粒及物理性黏粒含量显著正相关,与砂砾含量显著负相关.团粒结构分形维数与水稳性团聚体含量显著负相关,与团聚体湿筛后的破坏率显著正相关,即分形维数愈高,>0.25 mm水稳性团聚体和水稳性大团聚体含量愈低;团粒结构的分形维数与土壤有机质有负相关趋势,与土壤阳离子交换量显著负相关,与土壤体积质量(容重)呈正相关趋势.次生灌丛岩溶生态系统退化后,土壤黏粒减少,体积质量上升,土壤水稳性团聚体含量及其稳定性下降,土壤颗粒组成分形维数降低,土壤团粒结构分形维数则呈上升趋势.颗粒组成分形维数与团粒结构分形维数对土壤质量和岩溶生态环境状况的反映是一致的. 相似文献
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不同巨桉人工林土壤分形特征及抗蚀性分析 总被引：3，自引：1，他引：2
为探讨耕地退耕成人工巨桉林后对土壤团粒结构及土壤抗蚀性能产生的影响,在野外调查与室内分析的基础上,选择4.5年生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物土壤作为研究对象,农耕地作为对照,研究了不同巨桉人工林下水稳性团聚体分形维数的变化特征,分析了分形维数与土壤养分状况、土壤结构稳定性以及土壤抗蚀性能的关系。结果表明,4种模式土壤分形维数介于2.142~2.296;在0~15 cm土层分形维数表现为耕地林果林粮纯林,纯林和农耕地之间差异显著,其他3种模式之间差异不显著;在15~30 cm土层分形维数表现为耕地纯林林粮林果,4种模式之间差异不显著。分形维数与土壤有机质含量、大团聚体含量呈显著和极显著负相关;与土壤平均重量直径、水稳性指数有负相关趋势;与土壤体积质量、微团聚体含量呈极显著正相关。说明土壤分形维数越小,土壤有机质、大团聚体含量越高,土壤平均重量直径、水稳性指数越大,土壤体积质量、微团聚体含量越低,土壤结构越稳定,抗蚀力越强。因此,团聚体的分形维数值能反映土壤性质的变化,通过对土壤分形维数特征的研究可以定量揭示不同巨桉模式下土壤抗侵蚀的能力。 相似文献
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土壤团粒、水稳性团粒和微团粒状况是影响土壤结构和性质的重要因素。运用分形理论研究黄土丘陵区纸坊沟流域7种不同土地利用方式土壤团粒结构的分形特征。结果表明：表层土壤团粒的分形维数在1．641—2．114之间,其大小顺序为人工草地〉果园〉坡耕地〉乔木林地〉灌丛〉天然草地〉人工梯田。土壤水稳性团粒的分形维数在1．774～2．384之间,其变化顺序为果园〉乔木林地〉人工草地〉坡耕地〉天然草地〉人工梯田〉灌丛,二者均表现出≥0．25mm粒级土壤团粒含量越低,分形维数越高的规律;分形维数与≥5mm、5～2mm和≥0．25mm粒级的土壤团粒、水稳性团粒呈极显著负相关（P〈0．01）,与〈0．25mm粒级的呈极显著正相关（P〈0．01）;结合团粒结构体破坏率可知,灌丛土壤结构与稳定性最好,其次为天然草地,人工草地最差;表层土壤微团粒结构分形维数在2．360～2．487之间,大小顺序为天然草地〉乔木林地〉坡耕地〉人工梯田〉人工草地〉果园〉灌丛,灌丛有助于促进土壤微结构形成,分形维数与0．25-0．05mm和〉0．001mm粒级土壤微团粒含量呈极显著负相关（P〈0．01）,与〈0．001mm粒级土壤微团粒含量呈极显著正相关（P〈0．01）;下层土壤质地主要与成土母质有关,人为干扰小,3种分形维数间存在显著正相关水平（P〈0．05）,土壤有机质含量与3种分形维数显著负相关（P〈0．05）。土壤团粒结构分形特征可作为土壤评价指标之一,分形理论为土壤结构、性质和评价研究提供了新方法。 相似文献
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Understanding the influence of long-term crop management practices on the soil microbial community is critical for linking soil microbial flora with ecosystem processes such as those involved in soil carbon cycling. In this study, pyrosequencing and a functional gene array (GeoChip 4.0) were used to investigate the shifts in microbial composition and functional gene structure in a medium clay soil subjected to various cropping regimes. Pyrosequencing analysis showed that the community structure (β-diversity) for bacteria and fungi was significantly impacted among different cropping treatments. Functional gene array-based analysis revealed that crop rotation practices changed the structure and abundance of genes involved in C degradation. Significant correlations were observed between the activities of four enzymes involved in soil C degradation and the abundance of genes responsible for the production of respective enzymes, suggesting that a shift in the microbial community may influence soil C dynamics. We further integrated physical, chemical, and molecular techniques (qPCR) to assess relationships between soil C, microbial derived enzymes and soil bacterial community structure at the soil micro-environmental scale (e.g. within different aggregate-size fractions). We observed a dominance of different bacterial phyla within soil microenvironments which was correlated with the amount of C in the soil aggregates suggesting that each aggregate represents a different ecological niche for microbial colonization. Significant effects of aggregate size were found for the activity of enzymes involved in C degradation suggesting that aggregate size distribution influenced C availability. The influence of cropping regimes on microbial and soil C responses declined with decreasing size of soil aggregates and especially with silt and clay micro-aggregates. Our results suggest that long term crop management practices influence the structural and functional potential of soil microbial communities and the impact of crop rotations on soil C turnover varies between different sized soil aggregates. These findings provide a strong framework to determine the impact of management practices on soil C and soil health. 相似文献
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G. N. Fedotov E. I. Pakhomov A. I. Pozdnyakov A. I. Kuklin A. Kh. Islamov V. I. Putlyaev 《Eurasian Soil Science》2007,40(9):956-961
Changes in the fractal dimension and scattering intensity of colloidal structures in a chernozem, soddy-podzolic soil, and a krasnozem were studied by small-angle neutron scattering at different temperatures and soil water contents. The character of the neutron scattering by soil colloids indicated that the latter were mass fractals in all of the soils studied; i.e., the colloidal particles were located apart from one another even in dry soils. The obtained results confirmed the supposition about the distribution of colloidal particles in the humus gel matrix. The changes in the fractal parameters of the soddy-podzolic soil and chernozem with increasing water contents were nonmonotonic in character, which indicated complex structural rearrangements of the colloidal component in these soils. From the results obtained, a conclusion was drawn that the destruction of the molecular network of reinforced humus gel occurred upon heating the soils to high temperatures: colloidal particles reinforcing the humus gel began to move and coagulate with the formation of dense aggregates. The electron-microscopic study of gel films released from the predried and then capillary wetted aggregates in water showed that the gel films were nonhomogeneous and included zones of humus gel reinforced by colloidal particles and zones almost free from these particles. 相似文献