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.     

川南坡地不同退耕模式对土壤团粒结构分形特征的影响

运用分形模型,研究了川南坡地及其退耕成慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹混交林和弃耕地5年后土壤团粒结构分形维数,探讨了分形维数与土壤理化性质之间的关系.结果表明：退耕后,不同退耕模式样地＞0.25 mm的土壤团聚体和水稳性团聚体含量均显著增加,团粒结构分形维数介于1.377～2.826,为慈竹林＜杂交竹林＜桤木+慈竹混交林＜弃耕地＜农耕地,并随＞0.25 mm的土壤团聚体及水稳性团聚体含量的增加而降低;土壤自然含水量、毛管孔隙、有机质、全氮、碱解氮、全磷和全钾含量增加,而土壤容重、非毛管孔隙和通气度降低.退耕后的慈竹林、杂交竹林、桤木+慈竹混交林和弃耕地的土壤团粒结构分形维数与土壤理化性质相关性较好.农耕地退耕对增加＞0.25 mm的土壤团聚体及水稳性团聚体含量和提高土壤结构稳定性具有较好的作用;土壤团粒结构分形维数可以作为坡地退耕后土壤肥力变化的理想指标,在研究区坡地退耕种植慈竹具有较好的培肥改土效益.     

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。     

杉木林分类型对表层土壤团聚体有机碳及养分变化的影响

探讨不同杉木林分表层土壤有机碳及养分在团聚体尺度下的微观表征,可为促进杉木人工林土壤资源可持续利用奠定理论基础,从而保障和提升土壤健康及肥力。本研究以杉木-火力楠混交林(Ⅰ)、杉木-米老排混交林(Ⅱ)和杉木纯林(Ⅲ)的土壤为对象,在0～10和10～20 cm土层采集土样,通过干筛法将土样分为>2、0.25～2和<0.25 mm粒径团聚体,测定各粒径团聚体的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等养分的含量。结果表明: 不同林分表层土壤团聚体的有机碳和养分含量均随粒径减小而增加,不同粒径团聚体对有机碳和养分储量的贡献率在0～10 cm土层表现为: (>2 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径),在10～20 cm土层为(>2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)。不同林分类型表层土壤团聚体稳定性指标的平均重量直径,有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量及储量均为林型Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(10～20 cm土层的有效磷除外),而速效钾含量和储量的排序为林型Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ。相较于杉木纯林,杉木与火力楠、米老排混交林的表层土壤具有更稳定的团聚体结构,而未受到人为因素干扰的杉木-火力楠混交林的表层土壤具有更多的大团聚体(>0.25 mm),土壤结构优于受到人为干扰的杉木-米老排混交林。杉木-火力楠混交林能够有效促进土壤团聚体的形成和稳定,缓解人工林土壤有机质分解及养分流失。     

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.     

杉木纯林及其混交林土壤团聚体有机磷组分分布特征研究

磷素是植物生长不可缺少的营养元素,而有机磷是土壤磷库的重要组成部分,其活性大小与土壤供磷能力密切相关。采用野外调查与室内分析相结合的方法,以广西凭祥杉木纯林、杉木-火力楠混交林、杉木-米老排混交林为研究对象,探讨了不同杉木林分类型土壤团聚体中有机磷组分的分布特征,结果表明：除高稳性有机磷主要分布在大粒径团聚体中外,其余组分有机磷含量均表现为随着粒径减小而增加,其中<0.25mm粒径团聚体的有机磷含量最高,而受粒径分布影响,<2mm粒径团聚体的有机磷储量最高;<0.25mm、>2mm粒径团聚体和土壤团聚体稳定指标与各有机磷组分储量呈极显著正相关,在保持土壤稳定的基础上,可通过提高>2mm和<0.25mm粒径团聚体的占比能有效增加土壤有机磷储量;在3种林分类型中,杉木-火力楠混交林能够有效的提高土壤团聚体稳定性,提高土壤有机磷含储量。因此,选择合适的混交树种,有助于土壤生态环境质量提升及促进森林资源的可持续经营管理。     

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。     

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.     

三峡库区2种马尾松混交林土壤团聚体酶活性分布特征

选取三峡库区典型马尾松杉木混交林和马尾松杉木栎类混交林为研究对象,对其表层土壤（0-10 cm）3种团聚体等级（大团聚体（ > 2 mm）,中团聚体（0.25-2 mm）,微团聚体（ < 0.25 mm））分布特征,团聚体5种水解酶活性（β-葡糖苷酶,酸性磷酸酶,N-乙酰-葡糖苷酶,纤维二糖水解酶,亮氨基酸氨基肽酶）和2种氧化还原酶活性（多酚氧化酶和过氧化物酶）,以及团聚体酶活性与团聚体有机碳、全氮、全磷、碳氮比的关系进行了分析,旨在理解不同马尾松混交林类型下土壤团聚体及其酶活性的分布特征,为科学制定营林措施提供基础数据。结果表明：（1）各等级土壤团聚体分布随着粒径的增加而呈现显著增加的趋势,其中大团聚体所占比例最高,为60%左右;马尾松杉木混交林的中团聚体分布比例（39.53%±1.65%）显著高于马尾松杉木栎类混交林（32.24%±2.51%）;（2）微团聚体5种水解酶活性、有机碳含量以及全氮含量最高,而大团聚体中2种氧化还原酶活性最高;（3）马尾松杉木栎类混交林大团聚体和微团聚体纤维二糖水解酶、亮氨基酸氨基肽酶、土壤酶活性几何平均数、土壤碳氮比均显著高于马尾松杉木混交林;团聚体全氮含量的差异是造成上述酶活性差异的主要原因。马尾松杉木栎类混交林中栎类阔叶树种的增加显著提高了土壤团聚体酶活性,有利于土壤养分质量的提高。     

套种对南方红壤坡耕地经济果园土壤团聚体分布及稳定性的影响

为研究红壤丘岗区经济果园套种模式对新改坡耕地土壤团聚体分布及稳定性的影响,以坡度约12°、坡长18 m、宽度1.5 m的12个猕猴桃种植试验小区为对象,设计连续3年套种紫薯(PSP)、毛叶苕子(HV)、荒草(W)3种模式,以无植被覆盖裸地(CK)为对照,测定不同坡位0～15 cm表层土壤团聚体指标。结果表明:套种处理的土壤水稳定性团聚体(WR_>0.25)数量和大小均有不同程度增大趋势,其增幅顺序为PSP>HV>W>CK。土壤团聚体结构破坏率(PAD)和分形维数(D)的顺序为CK>W>HV>PSP,表明套种紫薯坡地土壤团聚体的稳定性最好,毛叶苕子次之。沿顺坡方向,所有处理WR_>0.25含量、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均呈减小趋势,而PAD和D呈逐渐增大趋势,表明新改坡耕地土壤的结构性沿坡长方向呈现变差的趋势。D与MWD、GMD、>0.25 mm团聚体含量均呈显著负相关。套种能够增加丘岗坡地经济果园土壤团聚体数量和大小,改善土壤团粒结构,提高土壤质量。     

濒危植物永瓣藤的种群结构及与环境的关系

基于相邻格子法调查资料,分析了安徽省南部山区——祁门县棕里村次生灌丛、毛竹林、杉木林和马尾松林4种类型群落中永瓣藤种群的基径、结构以及环境因子对其种群特征的影响.结果表明：不同群落中永瓣藤种群的平均基径依次为毛竹林(10.5 mm)＞马尾松林(9.1 mm)＞杉木林(7.2 mm)＞次生灌丛(7.0 mm),其中次生灌丛、杉木林与毛竹林、马尾松林之间的差异均达到显著水平(P<0.05).不同群落中永瓣藤种群的结构有一定差异,次生灌丛和马尾松林群落的径级呈非典型的金字塔型分布,为稳定型种群;毛竹林群落属于纺锤形,以中等级别个体最多,种群处于衰退的早期阶段;杉木林群落属于典型金字塔型,永瓣藤幼苗数量最多.棕里村永瓣藤种群的存活曲线属于Deevey Ⅱ,为增长型种群,未出现衰退迹象.永瓣藤适于生长在海拔低、土壤含水量和有机质含量高、坡度缓和、乔木层盖度较高的生境中,频繁的人为干扰将对其种群更新产生不良影响.最后就有关永瓣藤的保护提出了一些建议.     

南亚热带不同林分土壤颗粒分形与水分物理特征

以广西国有高峰林场的6种不同林分(马尾松林Pinus massoniana、杉木林Cunninghamia lanceolata、尾巨桉林Eucalyptus urophylla×E. grandis、米老排林Mytilaria laosensis、红锥林Castanopsis hystrix和天然次生林)为对象,运用分形学和森林水文学的理论和方法,研究了不同林分类型土壤的颗粒组成以及水分物理特征。结果表明:研究区不同林分类型的土壤颗粒组成以黏粒为主,其次为粉粒和细砂粒,粗砂粒的含量相对较低,土壤颗粒分形维数从大到小依次表现为天然次生林、杉木林、米老排林、红锥林、马尾松林和尾巨桉林;不同林分类型土壤的水分物理特征存在差异,蓄水性能大小依次表现为天然次生林、米老排林、杉木林、红锥林、马尾松林和尾巨桉林,且土壤表层(0~10 cm)的蓄水能力要好于下层(20~50 cm);土壤颗粒分形维数主要受黏粒含量的影响,分形维数与黏粒含量呈极显著正相关,与总孔隙度、饱和蓄水量显著正相关,与土壤密度显著负相关,而与非毛管孔隙度、非毛管蓄水量和有机质含量相关性不显著。土壤颗粒分布的分形维数可作为反映南亚热带赤红壤地区人工林土壤水文物理性质的综合性指标。     

杉木萌芽林林冠下营造细柄阿丁枫与木荷的生态效益的研究

 本文通过对杉木萌芽林林冠下营造中亚热带常见乡土阔叶树种——细柄阿丁枫与木荷后,形成的杉阔混交林的两年定位观测研究,结果表明：杉木萌芽林改造成细柄阿丁枫杉木混交林与木荷杉木混交林后,林分水源涵养功能增强,土壤肥力提高,林内小气候得到改善,林分抗御火灾能力增强。杉木林冠下营造乡土阔叶树种是改良杉木林生态环境质量,科学经营杉木低产林的有效生物措施之一。     

生草栽培对果园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

以福建尤溪玉池生草果园定位观测点为平台,研究了生草栽培对果园土壤团聚体有机碳分布的影响。结果表明,生草栽培处理后,0~20 cm土壤团聚体中>0.25 mm水稳性团聚体的比例(R0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)分别比顺坡清耕和梯台清耕处理的高3.78%~5.90%、16.82%~20.94%、5.86%~50.31%和3.81%~13.82%、13.33%~19.95%、7.50%~60.63%,分形维数比顺坡清耕和梯台清耕处理的低1.54%~2.35%和1.09%~9.64%。同时,生草栽培可提高>2 mm土壤团聚体内有机碳贮量和大团聚体有机碳贮量占总有机碳的比例,但其影响主要集中于0~20 cm土层。这说明生草栽培处理更有利于提高土壤团聚体稳定性,增强土壤有机碳的保护和碳汇作用。