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《山东农业大学》 2011年
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淮河流域3个小流域不同植物群落下土壤粒径分布与分形特征

胡小兰  
【摘要】:本文运用单分形和多重分形原理,分析了淮河流域3个小流域(江子河小流域、迎河小流域和九仙山小流域)具有代表性植物群落的土壤颗粒分布特征,计算了单一分形维数和多重分形参数,并进行了土壤颗粒组成和土壤化学性质(包括有机质、pH值、全氮、水解氮、全磷、有效磷、速效钾)的测定,对土壤结构和质量进行了定量化的描述,阐明不同群落配置下土壤结构、质量的异质性以及土壤各指标之间的相关关系,进而探讨不同土地利用方式对土壤结构和质量异质性的影响,以期为小流域植物群落的配置与林分类型的选择提供科学的理论与技术依据。主要研究结论有: (1)不同土地利用方式下土壤颗粒分形特征显著不同,土壤颗粒分布的单分形维数(D)、多重分形谱参数(多重分形谱宽度Δα、不对称系数R、f[α(-1)]-f[α(0)]和f[α(1)]/f[α(0)])和广义维数谱参数(D0、D1、D2和D1/D0)表现为防护林地(灌木林除外)最高,经济林地和农田次之。由多重分形计算结果可知,防护林地广义维数谱D(q)值和奇异谱α(q)值在整个q区间上变化最明显,多重分形谱f[α(q)]的不对称程度也最大,表明防护林地对土壤粒径分布非均匀性及异质性作用最大。 江子河小流域土壤颗粒分布的单分形维数(D)、多重分形谱参数(多重分形谱宽度Δα、不对称系数R、f[α(-1)]-f[α(0)]和f[α(1)]/f[α(0)])和广义维数谱参数(D0、D1、D2和D1/ D0)表现为杂木林和针阔混交林(马尾松+栓皮栎)的较高,茶园的次之,竹林和水稻田的较低,防护林地(杂木林和针阔混交林(马尾松+栓皮栎))的广义维数谱D(q)值和奇异谱α(q)值在整个q区间上变化最明显,多重分形谱f[α(q)]的不对称程度也最大。 迎河小流域土壤颗粒分布的单分形维数(D)、多重分形谱参数(多重分形谱宽度Δα、不对称系数R、f[α(-1)]-f[α(0)]和f[α(1)]/f[α(0)])和广义维数谱参数(D0、D1、D2和D1/ D0)表现为麻栎林和杂木林的较高,而其他植物群落的单分形和多重分形参数没有统一的规律,防护林地(麻栎林和杂木林)的广义维数谱D(q)值和奇异谱α(q)值在整个q区间上变化最明显,多重分形谱f[α(q)]的不对称程度也最大。 九仙山小流域土壤颗粒分布的单分形维数(D)和多重分形谱参数(多重分形谱宽度Δα、不对称系数R和f[α(1)]/f[α(0)])表现为防护林地(杨树林、麻栎林、侧柏林和刺槐林)的较高,经济林地(杂果林和柿林)的次之,农田的较低,多重分形参数(f[α(-1)]-f[α(0)])和广义维数谱参数(D0、D1、D2和D1/ D0)表现为防护林地(杨树林、麻栎林、侧柏林和刺槐林)的较高,农田的次之,经济林地(杂果林和柿林)的较低,防护林地(杨树林、麻栎林、侧柏林和刺槐林)的广义维数谱D(q)值和奇异谱α(q)值在整个q区间上变化最明显,多重分形谱f[α(q)]的不对称程度也最大。 (2)土壤颗粒分布的单分形维数(D)、多重分形谱参数(多重分形谱宽度Δα、不对称系数R、f[α(-1)]-f[α(0)]和f[α(1)]/f[α(0)])和广义维数谱参数(D0、D1、D2和D1/ D0)与粘粒含量显著正相关,表明粘粒含量对土壤颗粒分布的非均匀性和奇异性的影响作用最为明显。防护林地通过增加土壤粘粒和粉粒等细粒物质的含量,提高土壤颗粒分布的分形维数和非均匀性,增强土壤颗粒结构的异质性。 (3)土壤单分形和多重分形参数与不同化学指标相关性分析可知:土壤有机质作为土壤质量的最佳指标之一,与土壤体积分形维数D和多重分形参数(△α、f[α(-1)]- f[α(0)]、f[α(1)]/ f[α(0)]、D1和D1/D0)相关性最为明显,为显著正相关关系,且与粘粒和粉粒显著正相关,与砂粒显著负相关,其他化学指标与分形参数和不同土粒含量相关性不尽相同。表明:土壤中粘粒和粉粒等细粒物质含量多,有利于有机质在土壤中存留,有助于提高土壤的肥力,从而提高土壤体积分形维数和多重分形维数值。因此单分形和多重分形维数可以作为反映土壤结构和土壤质量的潜在性指标。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S152

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【引证文献】
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【同被引文献】
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