毛竹杉木混交林土壤团粒结构的分形特征研究

运用分形理论对杉木纯林（19年生）、毛竹纯林（19年生）、6种杉木毛竹混交林（杉木19年生）的土壤团粒结构进行研究,建立了土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体含量、土壤结构体破坏率之间的回归模型,在此基础上,运用弹性分析与边际分析法进一步探讨了土壤团粒结构的分形维数对土壤性质变化所产生的影响效应。结果表明:土壤>0.25mm水稳定性团聚体含量越大,团粒结构的分形维数越小,土壤的结构与稳定性就越好;土壤团粒结构分形维数与水稳定性团聚体（>0.25 mm及>5.0mm）含量及结构体破坏率之间均存在极显著的回归关系;土壤团粒结构分形维数对土壤性质的变化产生较大的影响效应。本研究为毛竹杉木混交林的栽培管理,土壤肥力的科学评价提供依据。     

中亚热带几种珍贵树种林分土壤团粒结构的分维特征

应用分形原理,弹性分析及边际分析方法,对中亚热带几种珍贵树林表层土壤团粒结构进行研究,提出采用Y＝αDw1^βDd2^β,模型探讨了分形维数与土壤肥力的关系以及土壤团体聚体分形维数变化对林地土壤性质影响的效应。研究结果表明：中亚热带珍贵树种林分土壤＞0.25mm的团聚体,水稳性团聚体的团粒含量越高,团粒结构的分形维数越小,表征土壤肥力较高;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;土壤团聚体结构分形维数与土壤性质之间存在显著相关定量关系;7种珍贵树种林分中,格式栲天然林土壤结构的稳定性,水源涵养,自肥能力均比其它珍贵树林优越。分形维数为不同珍贵树种林分表层土壤肥力特征描述提供新尺度,新方法,也为中亚热带珍贵树种林地土壤科学管理提供依据。     

九龙江流域杉木混交林土壤结构的分形研究

运用分形理论对九龙江流域4种类型杉木混交林土壤粒径的分形维数与土壤水稳性团聚体、团聚体含量及结构体破坏率关系进行研究,比较分析了不同类型杉木混交林土壤结构的分形维数,建立了土壤结构分形维数与土壤理化性质的回归模型.研究结果表明,杉木混交林土壤分形维数与土壤水稳性团聚体、团聚体含量、结构体破坏率及土壤理化性质呈显著回归关系,分形维数与0.25mm土壤颗粒含量线性负相关,与结构体破坏率呈线性正相关.杉木米老排混交林土壤团粒结构的分形维数最小,土壤结构、稳定性及肥力状况最好,而杉木巨尾按混交林土壤自我培肥能力最差.分形理论在林地土壤肥力研究上的应用为林地评价提供了新方法.     

岷江上游不同植被下土壤团聚体特征分析

以岷江上游卧龙自然保护区内不同植被条件下土壤为对象,研究了暗针叶林、针阔混交林、暗针叶林林窗下箭竹林、高山栎4种植被土壤的团聚体数量特征.结果表明,湿筛法得到的4种植被类型土壤团聚体服从对数正态分布,其几何平均直径与标准差之间存在负相关关系.其中,针阔混交林和高山栎林土壤具有较大的团聚体直径.土壤的分维数范围在2.40～2.78之间,＜0.25mm团聚体含量越高,土壤团聚体分形维数越大,暗针叶林土壤的第2层和暗针叶林窗箭竹林土壤的第3层的分形维数最大.土壤团聚体的保存机率以3～1mm、1～0.5mm粒径级团聚体为大,遭到破坏的可能性小;＞10mm、0.5～0.25mm粒径级的团聚体的保存机率小,容易遭到破坏.对团聚体稳定性指数进行剖面加权平均发现,针阔混交林土壤的稳定性指数最高,其次为高山栎林土壤、暗针叶林林窗下箭竹林和暗针叶林土壤,说明针阔混交林和高山栎林有利于土壤团聚体的稳定.团聚体的3个数量特征之间具有密切联系,均可用于说明土壤团聚体稳定性的大小.     

植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征

基于植物篱控制水土流失的长期定位试验,研究植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征.结果表明： 与常规等高农作模式相比,植物篱-农作复合农业模式下土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳性团聚体含量分别显著增加13.3%~16.1%和37.8%~55.6%,明显提高了各坡位粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,改善了粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体在下坡位的相对富集和上坡位相对贫乏的状况.植物篱显著提高了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径,降低了土壤团聚体分形维数和>0.25 mm土壤团聚体破坏率,进而增强了土壤团聚体的稳定性和抗蚀性.坡度与植物篱类型对土壤团聚体组成、稳定性和坡面变化无显著影响.     

植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征

基于植物篱控制水土流失的长期定位试验,研究植物篱-农作坡地土壤团聚体组成和稳定性特征.结果表明： 与常规等高农作模式相比,植物篱-农作复合农业模式下土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳性团聚体含量分别显著增加13.3%~16.1%和37.8%~55.6%,明显提高了各坡位粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,改善了粒级>0.25 mm土壤水稳性团聚体在下坡位的相对富集和上坡位相对贫乏的状况.植物篱显著提高了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径,降低了土壤团聚体分形维数和>0.25 mm土壤团聚体破坏率,进而增强了土壤团聚体的稳定性和抗蚀性.坡度与植物篱类型对土壤团聚体组成、稳定性和坡面变化无显著影响.     

川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形特征

运用分形模型研究了川南天然常绿阔叶林及其人工更新成檫木(Sassafras tzumu)林、柳杉(Cryptomeria fortunei)林和水杉(Metasequoia glyptostroboides)林后土壤团粒结构,探讨了分形维数与林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物数量之间的关系。结果表明:天然常绿阔叶林人工更新后土壤团粒结构的分形维数和结构体破坏率增大、土壤物理性质变差、养分含量和微生物数量降低,3种人工林中,檫木林较好、水杉林次之、柳杉林最差;土壤团聚体、水稳性团聚体和水稳性大团聚体含量越高分形维数越小;在湿筛条件下,土壤结构体破坏率随分形维数的降低而减小;土壤团粒结构的分形维数与土壤物理性质、养分含量和微生物数量之间存在显著的回归关系。这表明天然常绿阔叶林人工更新后由于不同林分对林地土壤组成结构的维护效果不同,导致更新后林地土壤物理、化学和生物性质变化,林地土壤团粒结构的变化,进而影响其分形维数的大小。因此,分形维数可作为天然常绿阔叶林及其人工更新后林地土壤水源涵养功能、肥力特征和微生物活动情况的一项综合性定量化评价指标。同时,为保护天然常绿阔叶林、选择适宜的更新树种和天然常绿阔叶林人工更新后林地土壤的科学管理提供依据,也为退耕还林中树种的选择提供参考。     

季节性冻融对典型黑土区土壤团聚体特征的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,通过对不同水分补充条件下、不同频度和程度的冻融交替处理后土壤干筛团聚体和水稳性团聚体组成、破坏率（PAD_0.25、PAD_1.0）、平均质量直径（D_mm）、平均质量比表面积（SA_mm）和分形维数（D）等特征指标的测定与分析,研究季节性冻融对典型黑土区表层土壤团聚体特征的影响.结果表明：无水无冻融及无水冻融显著增加了＞5 mm干筛团聚体和＞0.25 mm水稳性团聚体的含量,干筛和水稳性团聚体的D_mm分别较冻融前增加了7.98%～29.41%和36.11%～44.44%,SA_mm、D的变化规律也表现为促进大团聚体的团聚作用.少水冻融和季节冻融则显著增加了＜2 mm干筛团聚体和0.25～1 mm水稳性团聚体的含量,D_mm、SA_mm、D均表现出加剧风干团聚体拆分的趋势,水稳性团聚体的SA_mm和D分别降低了10.88%～25.52%和1.02%～3.40%（P<0.05）,团聚作用有所增强.季节性冻融后PAD_0.25降低了33.45%（P<0.05）,PAD_1.0无明显变化,典型黑土区季节性冻融增强了土壤团聚体的水稳定性.     

三峡库区紫色土植被恢复过程的土壤团粒组成及分形特征

采用空间代替时间方法,研究了三峡库区紫色土植被恢复过程的土壤团粒结构特征。结果表明:与撂荒地相比,柏木新造林、幼龄林和中龄林表层土壤的5-2 mm干筛团聚体分别增加6.03%、10.32%和10.97%,而<0.25 mm干筛团聚体明显减少;各层土壤的≥0.25 mm水稳性团聚体均随植被恢复进程而明显增加,但其分形维数明显减小;紫色土水稳性团聚体的平均质量直径和几何平均直径均与≥5 mm团聚体呈极显著(P<0.01)正相关,与<0.25 mm团聚体呈极显著负相关,相反地,分形维数与<0.25 mm团聚体呈极显著正相关。研究表明三峡库区植被恢复能有效改善紫色土土壤团粒结构,且随植被恢复年限增加而增强,但是,对郁闭度过大的柏木中龄人工林,应适当抚育间伐。     

退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征

为了揭示土壤团聚体及其无机磷组分对退耕植茶的响应特征,以雅安市名山区中峰乡退耕植茶地(2～3年、9～10年、16～17年)为研究对象,选取邻近耕地为对照,采用野外调查与室内分析相结合的方法开展退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征的研究.结果表明: 耕地及退耕植茶地土壤团聚体均以粒径>2 mm团聚体为主.随着退耕植茶年限的延长,各退耕植茶地粒径>5 mm的团聚体含量逐渐增加,粒径<5 mm的团聚体含量却逐渐降低.退耕植茶初期,退耕植茶地土壤团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值与对照差异不明显,退耕植茶9～10年和退耕植茶16～17年显著高于对照,且随着退耕植茶年限的延长逐渐增大.退耕植茶地与耕地相比,其有效性较高的Al-P、Fe-P含量增加,有效性较低的O-P含量降低,随着退耕植茶年限的延长,各粒径团聚体中有效性较低的O-P逐渐降低,有效性较高的Al-P、Fe-P逐渐增加.耕地及退耕植茶地中Al-P、Ca-P含量随粒径的减小而增加,在<0.25 mm粒径中的含量最高;Fe-P在<0.25 mm粒径团聚体中的含量最多,其次是2～5 mm和0.25～0.5 mm粒径团聚体;退耕植茶后,O-P逐渐向较小粒径中富集,在<2 mm粒径中含量较高.     

黄土高寒区典型植被类型土壤入渗特征及其影响因素

为了研究黄土高寒区典型植被在不同坡位下土壤入渗性能差异及其影响因素,采用恒定水头法测定了不同植被类型的土壤入渗过程,并分析了土壤孔隙状况、机械组成、水稳性团聚体等与渗透速率的相关性。结果表明:(1)初渗速率和稳渗速率均表现为青海云杉祁连圆柏华北落叶松荒草地,且差异性显著;同一植被类型的土壤入渗速率沿坡面向下逐渐增大,但差异性不显著;(2)对不同植被类型的土壤入渗过程模拟发现Horton模型拟合效果最好,决定系数均在0.8以上,通用经验模型拟合精度较差,决定系数在0.614—0.982之间;(3)土壤入渗性能与孔隙状况、水稳性团聚体质量分数、有机质含量均有极显著相关性;0.25 mm团聚体质量分数是影响稳渗速率的主要决策因素;总孔隙度是影响初渗速率的最主要的决策因素,而毛管孔隙度是主要的限制因子。为高寒地区土壤入渗模拟以及植被配置等提供了科学依据。     

不同类型城市森林对土壤肥力的影响

以东北林业大学城市林业示范研究基地中9种人工林(兴安落叶松林、樟子松林、黑皮油松林、黄波罗林、胡桃楸林、水曲柳林、白桦林、蒙古栎林、针阔混交林)及附近的农耕地和撂荒地土壤为研究对象,通过对林地土壤不同层次pH值、有机质及主要养分含量的测定分析,研究了不同林型对土壤肥力的影响.结果表明：阔叶林(除蒙古栎林)的土壤趋于中性,针阔混交林、兴安落叶松林、樟子松林和黑皮油松林的土壤呈微酸性,蒙古栎林的土壤呈酸性;随土壤深度增加,土壤有机质、水解氮、速效钾、有效磷、全氮、全磷含量均呈下降趋势.不同林地土壤同一层次化学指标整体差异显著(P＜0.05).土壤肥力优劣为：水曲柳林>黄波罗林>针阔混交林>胡桃楸林>白桦林>撂荒地>农耕地>樟子松林>兴安落叶松林>蒙古栎林>黑皮油松林,说明阔叶林(除蒙古栎林)和针阔混交林中的土壤肥力增加,而针叶林的土壤肥力趋于下降.     

岩溶槽谷区植被恢复对土壤团聚体有机碳及碳库管理指数的影响

为揭示岩溶槽谷区植被恢复对土壤结构、土壤有机碳积累和碳库管理水平的影响,该研究选取了弃耕地、林地和草地三种土地利用方式,测定0～20 cm土层土壤团聚体组成、土壤有机碳(SOC)、团聚体有机碳以及土壤易氧化有机碳(EOC)含量。结果表明:(1)与弃耕地相比,林地和草地土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均重量直径(MGD)和2～5 mm团聚体含量显著增加,林地和草地土壤团聚体组成以2～5 mm为主,弃耕地以0.5～1 mm和0.25 mm为主,表明退耕还林还草能够促进土壤团聚体形成和稳定。(2)土壤团聚体有机碳含量呈现出林地草地弃耕地,随团聚体粒级增加而增加的趋势;林地和草地以2～5 mm团聚体有机碳贡献率最大,弃耕地则以0.25 mm团聚体贡献为主,表明弃耕地转变为林地和草地后,土壤SOC积累主要归功于2～5 mm有机碳含量的增加,以及团聚体由小粒径向大粒径转变。(3)与弃耕地比较,林地和草地土壤SOC、EOC含量和碳库管理指数(CPMI)均显著提高,其中土壤EOC含量和CPMI变化较为明显;土壤EOC可作为土壤碳库早期变化的有效指标,CPMI能够良好地表征植被恢复对土壤SOC和EOC的影响。     

植被恢复对黄土区煤矿排土场土壤团聚体特征的影响

目前关于植被恢复对排土场土壤团聚性的影响还不清楚,以植被恢复下黄土区露天煤矿排土场为研究对象,采用湿筛法测定了排土场土壤水稳性团聚体组成,研究了植被恢复类型(草地、灌木)和排土场地形(平台、边坡)对土壤团聚体特征的影响。结果表明:植被恢复促进了排土场水稳性团聚体的形成,平台0—20 cm土层水稳性大团聚体数量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别达到31.1%,0.70 mm和0.26 mm,边坡分别达到13.3%,0.37 mm和0.17 mm,均显著高于裸地,分形维数(D)在平台和边坡分别为2.91和2.96,均显著低于裸地;平台土壤团聚性要好于边坡,草地对于平台土壤团聚结构改良效果较好,而灌木对于边坡改良效果较好;排土场土壤有机碳和粘粒含量均与土壤团聚体指标有显著相关性。植被恢复提高了排土场土壤团聚性,植被恢复类型和地形对排土场土壤团聚体特征有显著影响。     

黄土丘陵沟壑区坡面上土壤微生物生物量碳、氮的季节变化

对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域退耕后2种典型植被类型刺槐(Robinia pseudoacacia)林和撂荒草地夏、秋和春3个季节土壤微生物生物量及其主要影响因子(土壤有机碳、土壤温度和水分及空气温湿度)进行了研究,旨在揭示土壤微生物生物量的季节变化规律及其主控因子.结果表明,2种植被类型下,土壤微生物生物量均存在明显的季节变化趋势,刺槐林土壤微生物生物量碳夏季和春季高于秋季,而撂荒草地土壤微生物生物量碳在秋季最高,土壤微生物生物量氮与微生物生物量碳季节变化趋势不同,2种类型均表现为夏季＞秋季＞春季.土壤微生物生物量碳季节变化受有机碳、空气及土壤温度的变化影响较大,而土壤微生物生物量氮与土壤水分和空气湿度具有显著的相关性.     

黑土开垦后水稳性团聚体与土壤养分的关系

研究了黑土开垦后水稳性团聚体变化规律及其与土壤养分状况的关系．结果表明,黑土开垦初期,水稳性团聚体的含量迅速下降．在开垦的第一个10年,水稳性团聚体下降约10％;随着开垦时间的延长,其下降幅度趋缓,第10年～第50年,水稳性团聚体仅下降10％,之后下降幅度更加缓慢,接近一个稳定的水平．黑土中>0．25mm水稳性团聚体与土壤的有机碳、全氮、全磷和CEC具有良好的相关性,相关系数分别为0．7625、0．6794、0．6084和0．8134,均达到极显著水平;与交换性钙、交换性镁、交换性钾和交换性钠的相关性也达到极显著水平;在回归关系中,与有机碳和CEC之间的关系更密切,与全钾、速效磷、速效K和缓效K没有明显的相关性．要保持黑土良好的结构状况,土壤有机碳变化应处于平衡状态。