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不同土地利用方式下粉壤土粒径分形特征---以鄂西典型小流域下牢溪为例
来源: | 作者:成都卡尔特建筑工程有限公司 | 发布时间: 2025-01-20 | 24 | 分享到:
不同土地利用方式下粉壤土粒径分形特征--以鄂西典型小流域下牢溪为例
       不同土地利用方式下粉壤土粒径分形特征--以鄂西典型小流域下牢溪为例
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       1.摘要
　　小流域作为评价水域汇流过程和泥沙输出时的基本单元，也是面临污染的重点监测对象。小流域内不同的土地利用方式会对土壤的理化性质产生不同影响。下牢溪位于三峡大坝和葛洲坝之间，其地理位置十分独特，不同土地利用方式会影响土壤泥沙及养分的流失，从而对葛洲坝库区甚至长江的水质产生影响。笔者采用单重分形和多重分形对下牢溪小流域内典型的土地利用方式下粉壤土进行粒径分形及其与土壤有机质含量的相关性分析，描述不同土地利用方式对土壤粒径及有机质之间的影响，从而探究适合小流域内水土保持的利用方式。以期为小流域生态建设提供一定的科学支撑。
　　2.研究方法
　　2.1土壤样品采集与制备
　　选择研究区内**常见的3种典型土地利用方式，所有样地的位置需位于下牢溪河岸的两侧;撂荒农田则应撂荒至少3a以上，林地样地的选取除石坎人工林外，由于小流域内地形原因，所选取的林地样地还应具有一定的坡度，所选择样地内物种丰富度高，且样地覆盖区域大，便于设置样方及采样。针对符合上述条件的样地优先选择土地利用方式保持年限**久的样地为研究对象;针对田地设置1m×1m的样地，林地设10m×10m的样地，各设置3个为重复，共18个样地采集土样。详见表1。
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　   3.结果与分析
　　3.1不同土地利用下土壤理化性质
　　不同土地利用方式有机质质量分数范围为24.16~91.08g/kg。总体上林地土壤pH和土壤密度低于农用土地;含水率高于农用土地。由于不同土地利用方式下土壤有机质分布不均匀，尤其是撂荒农田因长期撂荒，田中有灌木随机生长，尽管采样中采用五点取样法混合测定，但不同重复间仍有差距从而导致标准差过高。详见表2。
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　   3.2土壤PSD及单重分形特征
　　按美国制土壤质地粒级分类标准分析，粉粒(78.18%~89.03%)为不同土地利用方式下的土壤主要组成成分土壤质地为粉壤土。6种土地利用方式下土壤PSD分布高峰区集中在粒径为0.002~0.02mm范围内;但林地在0.2mm附近有明显的波峰出现。不同土地利用方式下土壤颗粒分形参数Dv值范围为2.590~2.719;总体上农用土地大于林地且差异显著(P<0.05)。表明林地较农用土地相比土壤粗粒化且结构松散。详见图2。
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       3.3多重分形
　　广义维普曲线Dq~q用来描述土壤颗粒分形结构的均匀度及复杂情况。随着q值的增大，广义维数Dq通常会呈现反“S”的递减趋势。q<0时的Dq反映土壤PSD分形结构的精细程度，q>0时的Dq反映PSD整体的非均匀程度，其变化幅度(D-10～D0值)越大，表征该土壤分形结构越精细或越复杂，土壤PSD越不均匀。
　　不同土地利用方式下，q<0时，Dq的变化幅度为NP
　　D₀、D₁、D₂分别表征PSD整体的基本性质、局域的集中程度及离散程度，随着D₀数值的增大土壤的颗粒缺失的粒径数目增多;随着D₁、D₂数值减小，表示PSD测定的局域分布的粒径范围相对较窄、不同局域分布的差别大，离散性小，土壤PSD不均匀。详见图3。
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        3.4土壤PSD、分形维数及有机质相关性分析
　　土壤中有机质的含量与DB呈极显著正相关(P<0.001)，与黏粒呈负相关，与砂粒呈正相关(P<0.05);Dv与黏粒呈极显著正相关、与砂粒呈极显著负相关(P<0.001)，与粉粒呈显著正相关(P<0.05)，这表明Dv降低的原因可能是因为土壤中砂粒体积分数过高且黏粒、粉粒体积分数低，土壤PSD分形维数与土壤颗粒粒径间的相关性表现为:黏粒体积分数与D₀、D₁呈显著负相关(P<0.05)，与D₂呈负相关但不显著，粉粒与D₀、D₁、D₂呈极显著负相关，砂粒与D₀、D₁、D₂呈极显著正相关(P<0.001)。综上，Dv可以很好地表征土壤颗粒的粗细，却不能完全的反映土壤PSD分布均匀的程度。详见表5。
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       Conclusions
　　结论
　　在下牢溪小流域内，林地有利于粉壤土中有机质含量的提高以及土壤大颗粒的积累，从而提高土壤PSD均匀度;单重分形维数与土壤颗粒相关性往往不受土壤质地影响，而多重分形维数往往会由于土壤质地不同或缺失粒径不同而与土壤颗粒相关性不同;但即使是不同的质地，多重分形也能很好地反映出土壤PSD的均匀度。