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《西南大学》 2012年
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岩溶山区耕地利用变化下土壤分形特征研究

熊波  
【摘要】:土壤是一种由大小不同的颗粒组成的具有不规则性和具有自相似性结构的多孔介质,具有一定的分形特征,作为描述土壤分形结构的分形维数能集中反映土壤的结构和性质。因此,本文主要选取渝东南岩溶区域耕地及撂荒地土壤剖面为研究对象,采用马尔文激光粒度分析仪获得土壤粒径分布数据,通过分形模型计算了土壤颗粒体积分形维数,探讨了分形维数和土壤粒级的关系,同时以二者表层土样为例进行了多重分形分析。通过定量化描述农耕活动对土壤结构和质地状况的影响,以期为更深入研究喀斯特典型生态脆弱区土壤退化机制,生态环境恢复等方面提供科学的理论和技术支持。主要研究结论有: (1)耕地土壤粘粒体积百分含量大于撂荒地,而计算结果表明耕地土壤颗粒体积分形维数D值大于撂荒地。通过对两剖面土壤颗粒体积分形维数与土壤粒级百分含量的相关分析表明:土壤颗粒体积分形维数D值与土壤粘粒(0.002mm)百分含量呈极显著的正相关关系,粘粒的体积百分含量越高,也即土壤质地越细,土壤颗粒体积分形维数D值也就越大;土壤颗粒体积分形维数D值也与土壤粘粒体积百分含量与在两剖面呈现出相同的变化规律。这表明了土壤颗粒体积分形维数D值主要受粘粒体积百分含量的影响,同时它也可以成为一个定量评估土壤质地差异的指标。 (2)根据计算反映土壤质地均一程度的均匀指数Iu,结果表明,耕地剖面均匀指数Iu大于撂荒地剖面,也即表明撂荒地剖面土壤质地较耕地剖面更均一。同时根据相关分析结果表明,撂荒地土壤分形维数D值与均匀指数Iu的关系呈现出极显著的线性关系,这表明土壤颗粒体积分形维数D值除了受粘粒体积百分含量的影响之外,土壤质地均一程度对土壤分形特征也有影响。土壤颗粒体积分形维数D值能够反映土壤质地的均一程度。 (3)通过对两剖面表层土壤颗粒分布数据采用多重分形计算结果表明,耕地土壤广义维数谱参数的D(q)值在整个q区间上的变化大于撂荒地,表明表层耕地土壤颗粒的分布不规则程度大于撂荒地。多重分形谱函数f[a(q)]-a(q)为一不对称上凸曲线,耕地的多重分形结构比撂荒地土壤更明显,其不对称程度大于撂荒地。 (4)通过对两剖面土壤颗粒组成变化分析结果表明,人类农耕活动可以增加土壤中粘粒体积百分含量,尤其是对上层耕作土壤影响明显,对上层土壤的耕作活动可使其土壤颗粒均质化,也即土壤分形维数D值变化较小。深层土壤因其人类活动影响较小,更多的受土壤粘化作用和粘粒淀积作用而产生较多的粘粒细粒物质,且变化不均匀,作为主要反映土壤粘粒变化的分形维数D值自然也会随之增大且变化幅度较大。土壤分形维数可以作为区域耕地土壤质量评价指标之一。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S152

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【参考文献】
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