元谋干热河谷土壤粒径分布分形特征

第２期　２０１５年６月　四川林勘设计　ＳＩＣＨＵＡＮ　ＦＯＲＥＳＴＲＹ　ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ　ＡＮＤ　ＤＥＳＩＧＮ　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０１５　元谋干热河谷土壤粒径分布分形特征　杨海青，邓青春，丁　琳，冯玉祥，刘　辉，张斌　（西华师汜－ｏ－大学国土资源学院，四川南充６３７００９）　摘要：分形是自然界许多事物和现象的客观属性之一，土壤颗粒也具有一定的分形特　征。本研究基于随机采样法，运用土壤颗粒的体积粒径分布分维模型研究了元谋干热河　谷典型土壤的粒径分形特征。结果表明，研究区的土壤质地类型主要是粘土、粉壤土和粉　土，其所占比例分别为１２％、４８％和４０％，土壤质地偏细。分形维值介于２．７５２７～２．９８６７．　均值为２．８３２８，标准差为０．０７２７。随着土壤质地向粘土、粉壤土、粉土的变化，分形维值逐　渐减小；研究区土壤中砂粒、粉粒和粘粒的平均含量分别为１７．Ｏ８％、６７．４７％和１５．４３％．　其中砂粒和粘粒的变异程度高。土壤粒径分形维数与土壤颗粒之间关系显著，其与土壤　粘粒含量呈正相关，与粉粒含量呈负相关；当分形维数值Ｄ＜２．８５时土壤分形维数与土壤　砂粒含量呈正相关，Ｄ＞２．８５时土壤分形维数与砂粒含量呈负相关。研究结果表明。土壤　粒径分布分形维数值可以作为判断土壤颗粒构成和质地差异的重要指标。　关键词：土壤粒径分布；分形维数；土壤质地；元谋干热河谷　Ｆｒａｃｔａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｓｉｚｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｙｕａｎｍｏｕ　Ｄｒｙ－ｈｏｔ　Ｖａｌｌｅｙ　ＹＡＮＧ　Ｈａｉ—ｑｉｎｇ，ＤＥＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｃｈｕｎ，ＤＩＮＧ　Ｌｉｎ，ＦＥＮＧ　Ｙｕ—ｘｉａｎｇ，ＬＩＵ　Ｈｕｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｂｉｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｌａｎｄ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｉｎａ　Ｗｅｓｔ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈｏｎｇ　６３７００９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒａｃｔａｌ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｎｙ　ｔｈｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｐｈｅｎｏｍｅｎａ　ｉｎ　ｎａｔｕｒｅ。ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ａ］ｓｏ　ｈａｖｅ　ｄｅｆｉｎｉｔｅ　ｆｒａｃｔａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒａｎｄｏｍ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｓｔｕｄｉｅｓ　ａｒｅ　ｍａｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒａｅｔａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｉｎ　Ｙｕａｎｍｏｕ　Ｄｒｙ—ｈｏｔ　Ｖａｌｌｅｙ　ｕｓｉｎｇ　ｖｏｌｕｍｅ　ａｎｄ　Ｄａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉ．　ｂｕｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｓｏｉｌ　ｔｅｘｔｕｒｅ　ｔｙｐｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅａ　ａｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｃｌａｙ，ｓｉｌｔ　ｌｏａｍ　ａｎｄ　ｓｉｌｔｙ　ｓｏｉｌ，ｔｈｅ　ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅｍ　ａｒｅ　１　２％，　４８％ａｎｄ　４０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｔｅｘｔｕｒｅ　ｉＳ　ｔｈｉｎ．Ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｉＳ　ｂｅｔｗｅｅｎ　２．７５２７　ｔｏ　２．９８６７．ｔｈｅ　ｍｅａｎ　ｉＳ　２．８３２８．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｉＳ　０．０７２７．Ａｓ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｔｅｘｔｕｒｅ　ｆｒｏｍ　ｃｌａｙ，ｓｉｌｔ　ｌｏａｍ　ｔｏ　ｓｉｌｔｙ　ｓｏｉｌ，ｔｈｅ　ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｍ　ｄｅｃｒｅａｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓａｎｄ．ｓｉｌｔ　ａｎｄ　ｃｌａｙ　ｉｎ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅａ　ｓｏｉｌ　ａｒｅ　１７．０８％．６７．４７％ａｎｄ　１５．４３％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ。ａｎｄ　ｓａｎｄ　ａｎｄ　ｃｌａｙ　ｈａｖｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ．Ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｉＳ　ｃｌｏｓｅｌｙ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｏｉｌ　ｃｌａｙ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄ　ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｉｌｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｉＳ　ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｏｉｌ　ｓａｎｄ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｉＳ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　２．８５．ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉ—　ｍｅｎｓｉｏｎ　ｉＳ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　２．８５．ｔｈｅ　ｏｐｐｏｓｉｔｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｅｅｕｒｅｓ．Ｔｈｅ　ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉ．　ｃｌｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｅｘｔｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ－ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ；Ｆｒａｃｔａｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ；Ｓｏｉｌ　ｔｅｘｔｕｒｅ；Ｙｕａｎｍｏｕ　Ｄｒｙ—ｈｏｔ　Ｖａｌｌｅｙ　收稿日期：２０１５—０３—２６　作者简介：杨海青（１９８８一），女，河南省商城县人，硕士研究生，研究方向为水土保持与荒漠化防治，Ｅ—ｍａｉｌ　１５４８４１７１３５＠ｑｑ．ｃｏｎ。　通讯作者：张斌（１９７５一），男，四川省南部县人，博士，教授，主要从事侵蚀地貌学研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｅｎｖｇｅｏ＠１６３．ｃｏｍ。　杨海青等：元谋干热河谷土壤粒径分布分形特征　白相似性和分形是自然界许多事物和现象的　客观特征，土壤作为一种由固、液、气三相构成的　复杂系统，其固体形态部分作为一种由大小各异　的颗粒组成、具有不规则形状自相似结构的多孔　介质，具有一定的分形特征ｌ１　Ｊ。通过土壤粒径　分形维数不仅可以进一步比较不同土壤的颗粒分　布特征和质地均匀程度，还可以进一步反映土壤　的其它特征，如成土过程，土壤肥力，土地利用类　型对土壤质地的影响，土壤退化机制等　Ｊ。　Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ…首先建立了二维空间的颗粒大小分　形特征模型。Ｐｅｒｆｅｃｔ等　对分形理论在土壤学　中的应用做了详细的研究分析。Ｔｙｌｅｒｌ】。。等和杨　培岭　等通过用土壤颗粒质量分布计算粒径分　布的分形维数。王国梁等¨　提出了更为合理的　体积分形维数模型，被越来越多的学者应用于土　壤分形特性的研究。党亚爱¨　、王德ｎ　、董莉　丽Ｌ１　等研究了黄土高原地区不同土壤类型下不　同土层土壤分形特征的差异。曾宪勤、刘和平　等　研究了北京山区土壤分形特征，得出土壤粒　径分布分形维数可以用于判断土壤质地差异的结　论。程先富等¨刮研究了江西兴国县红壤颗粒的　分形特征，结果表明土壤类型、成土母质、海拔和　分形维数之间有着密切关系。李毅等ｌ】　Ｊ、桂东伟　等Ｌ１　对新疆地区农田土壤粒径分布分形特征的　研究结果表明土壤颗粒分形维数具有一定的尺度　依赖性。刘美龄等¨　分析认为海南东寨港红树　林土壤粒径分布的分形特征能反映土壤质地的均　一程度，表征土壤肥力状况。文星跃等＿２０　从土壤　发生角度分析了岷江上游河谷地区土壤粒径分布　分形维数的特点，认为分形维数可以用来比较土　壤成壤强度及其发育环境。刘培静和王克勤　等　通过研究探讨元谋干热河谷不同土地类型　雨季前后土壤养分变化，得出雨季后不同土地利　用类型表层土壤中各养分元素含量均有显著变　化；土壤全氮与破解氮、全氮与有机质、有机质与　破解氮含量呈显著性相关，全磷与速效磷、有机质　相关性不明显；人为扰动导致坡耕地雨季前后各　土壤养分存在较大的差异性。陈安强等　通过　研究认为元谋干热河谷沟头表层土壤中燥红土和　变性土的土壤结构均优于古红土，且这三种土壤　的入渗速率相对较低，土壤孔隙是水分人渗的主　要通道，而土壤水分的迁移则受制于非毛管孔隙。　而且也有研究表明，分形维数能够反映土壤质地、　粒径含量和土壤肥力等特征，并成为可以模拟和　预测土壤水分特征的一项综合性定量指　标　。但是目前对土壤粒径分形的研究仅　应用于分析土壤结构、土壤质地差异、土壤容重和　土壤肥力等，且多是简单的单重分形研究，缺乏深　入的多重分析，对土壤粒径分形的应用范围也有　待拓展。　元谋地处金沙江河谷，却形成了典型的干热　性气候，当地水土流失严重，土壤物理风化显著。　本文研究该区的土壤粒径分形，分析元谋干热河　谷区的土壤质地、颗粒组成等物理性质，以期为干　热河谷区土壤的其他理化特征研究提供参考，并　为干热河谷区的水土保持、植被恢复等生态环境　建设提供理论依据。　１研究区概况　元谋干热河谷地处滇中高原北部，隶属云南　省楚雄彝族自治州，地理位置介于东经１０１。３５　～　１０２。０２　、北纬２５。２３　一２６。０６　之间，东倚武定，南　接禄丰，北接四川会理，西南与牟定接壤，西北与　永仁毗连，国土面积２０２１．６９平方千米。区域内　部地势较低平，总趋势南高北低，东高西低，四周　高中间低。境内河流属金沙江水系，常流河１５　条，季节性河流２３条，主要河流有金沙江、龙川Ｉ　江。金沙江自西北进入本境，转东北部出境，呈　“ｕ”字型，境内长度４６．５公里。龙Ｊｉｆ江由元谋县　境西南流入，向北汇入金沙江，境内长度６３公里。　本区属干湿交替的亚热带季风气候，降水集中于　夏季和秋季，年日照时数长，日照百分率高，无霜　期长，但由于下垫面的地形地势的影响造成了特　殊的干热气候环境。云南元谋干热河谷区海拔较　高，气候干热，昼夜温差大，表层土壤为胶结较好　ｌ２　四川林勘设计２０１５年第２期　的古风化壳，但物理风化作用明显，抗侵蚀能力　弱。由于本区内降水集中，雨水冲刷作用强，土壤　受到严重侵蚀，地表破碎，沟壑纵横。目前国内对　该区域内生态系统退化、植被恢复、冲沟地貌成　因、动植物群落特征、气候和植被等自然环境以及　人类活动对本区域环境的影响研究较多。　２研究方法　２．１采样与分析方法　采样点设在元谋干热河谷区的元谋县城周边　村庄。在元谋干热河谷区进行野外勘探调查的过　程中，选择了竖井上层、下层，风化壳顶部，小波墙　顶层以及冲沟沟顶、沟壁、沟底的表层土为研究对　象。在每一样地，采用随机采样法进行样品采集，　将土样混合袋装带回实验室进行摊开风干，然后过　２筛，去除植物细根等杂质，然后混合均匀，每个样　品取一钥匙（约０．１－０．５　ｇ）进行机械组成分析。　土壤的机械组成使用成都精新粉体测试设备　有限公司生产的ＪＬ１　１７７型激光粒度分析仪测定，　并以美国制粒径分级标准输出测试结果：２～１；１　～０．５；０．５～０．２５；０．２５—０．１；Ｏ．１—０．０５；０．０５—　０．００２：＜０．００２。　２．２土壤粒径分布分形维数（Ｄ）的计算方法　土壤粒径分布具有自相似性原理¨　，假定具　有自相似结构的多孔介质土壤由不同大小的颗粒　所组成，在二维平面中，大于某一特征尺度的颗粒　所占有的面积Ａ为　］　＞Ｒ）＝Ｃａ【　一（　）　。］　（１）　式中ｒ为测定尺度；Ｃａ、Ａ　为常数，与土壤颗粒大　小、形状有关。　将（１）式推广到三维空间中，则大于某一种　特定粒径Ｒ　（Ｒ　＞Ｒ　，ｉ＝１，２，３，…），随着下标　的增加粒径逐渐减小的土粒构成的体积　为　＞　）＝Ｃａ［　一（　）　。］　（２）　式中　、Ａ　为常数，与土壤颗粒大小、形状有关。　根据公式（２）土壤颗粒的总体积　可以表　示为　＞　）：ｃ　［　一（　）　］＝Ｃｕ（３）　由（２）式和（３）式可得到　一（＼是）Ａ　／　。～　㈩　当Ｒ＝Ｒ　时，Ｖ（ｒ＞Ｒ）＝０，因此Ｖ（ｒ＞Ｒ）／Ｖｒ＝０，　此时Ａ　＝Ｒ，　＝（、　。　，　　式中，Ｄ为土壤粒径分形维数；　（ｒ＜Ｒ）是直径小　于Ｒ的累积体积；Ｖｒ是总体积；Ｒ为相邻粒级平　均直径；Ｒ　是最大粒级平均直径；其中粒级＜２　ｍ时取值为１　ｍ。式（５）中两边取对数，生成　不同粒径等级和对应的累积体积含量分布的对数　曲线，根据最小二乘法对回归曲线进行拟合，则该　直线斜率为公式（５）中的３一Ｄ，从而可以得到分　形维数Ｄ。　采用Ｅｘｃｅｌ２０　１　３进行数据整理和统计分析。　３结果与分析　３．１　土壤粒径分布分形维数与土壤质地类型的　关系　根据Ｔｙｌｅｒ等　。。分形维数计算公式，计算得　到２５个土壤样品的分形维数（表１）。统计所有　土壤样本的分形维数值，结果显示元谋干热河谷　区土壤粒径分布分形维数分布在２．７５２７—　２．９８６７，均值为２．８３２８，标准差为０．０７２７。土壤　水分和有机质的迁移、分配和利用率都受到土壤　粒径组成及土壤质地的影响。按照美国土壤质地　分类三角表，对采自元谋干热河谷区的土样进行　划分，结果表明该区域的土壤可以分为三类，分别　是粘土、粉壤土和粉土（表１）。根据土壤质地类　型统计土壤粒径分布分形维数（表２），粘土、粉壤　土和粉土三种质地类型的土壤所占比例分别为　１２％、４８％和４０％，土壤质地偏细。不同质地的　土壤分形维数平均值大小关系为：粘土＞粉壤土　＞粉土。这三种质地的土壤均具有粉质特征，粉　粒占优势，因此土壤紧实，有效孔隙比重低。　杨海青等：元谋干热河谷土壤粒径分布分形特征　１　３　表２不同质地的土壤分形维数统计结果　Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｉｌ　ｔｅｘｔｕｒｅ　Ｆｒａｃｔａｌ　Ｄｉｍｅｎ　ＳｌＯｎ　６７．４７％和１５．４３％，这表明粉粒是本研究区内土　壤的主要组成部分。形成这一结果的主要原因是　该区域为干湿交替的亚热带季风气候，降水９０％　以上集中于湿季，年降水量远小于年蒸发量，且多　大风天气，因此风蚀和水蚀对土壤颗粒进行筛选，　将土壤表层的大颗粒物质带走从而留下相对较细　小的颗粒，形成粉质土壤Ｌ２　。而变异系数可以用　３．２土壤粒径分布分形维数与土壤颗粒含量的　关系　来确定空间变异的强度，当ＣＶ＜１０％时变异强度　为弱；当１０％＜ＣＶ＜１００％时，变异强度为中等；　当ＣＶ＞１００％时变异强度比较强　。在本研究　根据ＦＡＯ／ＵＳＤＡ分类系统，将土壤颗粒有效　球面直径分为＞５０，５０—２和＜２三个等级，据此　中，砂粒的变异强度为中等，粉粒的变异强度较　弱，而粘粒的变异强度较强，这表明在本研究区内　砂粒和粘粒的变异性明显高于粉粒。　将土壤颗粒分别划分为砂粒、粉粒和粘粒。由表　３可知，砂粒、粉粒和粘粒的平均含量为１７．０８％、　１４　四川林勘设计表３砂粒、粉粒和粘粒的统计结果　２０１５年第２期　的Ｒ　分别为０．９５９３（Ｐ＜０．００１）和０．８５１５（Ｐ＜　Ｔａｂｌｅ　３　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｓａｎｄ，ｓｏｉｌ　ａｎｄ　ｃｌａｙ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ａ—　ｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｄｒｙ　ａｎｄ　ｈｏｔ　ｖａｌｌｅｙ　ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　Ｙｕａｎｍｏｕ　０．００１）。这说明分形维数与粉粒和粘粒含量的　相关性均达到了极显著的水平。而分形维数与砂　粒含量在＞０。８５时呈明显正相关，＜０。８５时呈明　显负相关（图１Ｃ），回归方程的　为０．７６５５，Ｐ值　为０。这说明粘粒含量越高，土壤粒径分布的分　形维数越高；土壤粉粒和砂粒含量越高，土壤粒径　分布的分形维数越低。同时，细粒物质的损失易　从分形维数的计算方法来看，分形维数与土　壤粒径级由大到小的累积含量有关　。用Ｅｘ－　导致土壤的退化，且土壤分形维数与土壤细粒物　质含量存在极显著的相关性，因此可以用值作为　土壤退化的一个标志　。土壤分形维数与粘粒、　粉粒和砂粒含量的关系都是曲线，而以往研　究＿３　也表明土壤分形维数与土壤颗粒含量之　问为曲线关系，且曲线模型能更好描述分形维数　与土壤颗粒含量之间的关系。　ｃｅｌ２０１３对分形维数与土壤各粒级土壤含量进行　回归分析，结果见图１。容易看出，分形维数与不　同粒级土粒含量的关系各不相同。分形维数与粘　粒含量呈正相关（图１Ａ），与粉粒含量呈负相关　（图１Ｂ）。分形维数与粘粒和粉粒含量回归方程　图１　土壤分形维数和粘粒　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｏｆ　ｃｌａｙ　研究区内土壤质地主要为粉壤土、粉土和粘土，其　４讨论与结论　与单纯的土壤粒径分布相比，分形维数不仅　是不同粒径含量的综合反映，更是对土壤复杂且　不规则结构的描述　。有研究表明，土壤粒径分　中粉壤土所占比例最大。土壤分形维数分布在　２．７５２６６～２０９８６６６，均值为２．８３２７９，标准差为　０．０７２７１。土壤粒径分形维数随其质地的粗细程　度发生显著变化，随着土壤质地由粘土、粉壤土到　粉土的变化，土壤质地逐渐变粗而土壤分形维数　逐渐减小。杨培岭　等研究土壤颗粒质量分形　维数也得到与此相似的结论，认为粘粒含量越高　布的分形维数能够很好地表征退化土壤的结构状　况和退化程度，对于同一退化系列的土壤，其分形　维数越高，则土壤退化越严重，土壤结构性越差；　而且土壤分形维数能够客观反映土壤的结构性　土壤颗粒质量分形维数就越大。因此，土壤分形　维数在一定程度上可以能够表征土壤的均一程　状，还可以作为退化土壤结构评价的一个综合性　定量指标　。　度，作为反映土壤质地差异的一个重要指标。　从本研究中可以看出，云南元谋干热河谷区　土壤中粉粒是本研究区域内土壤的主要组成部　分，其平均含量为６７．４７２４０。砂粒和粉粒的变异　强度为中等，而粘粒的变异强度较高，是由于流水　本研究计算分析了云南元谋干热河谷区的　２５个土壤样品的粒径分布分形维数，并对土壤样　品中每个土样不同类型的土壤颗粒含量百分比进　行计算分析，区分了土样的土壤类型。结果表明，　ｒＬ　ｆＬ　ｒＬ　ｒＬ　杨海青等：元谋干热河谷土壤粒径分布分形特征　１　１Ｊ　２　１Ｊ３　］Ｊ１５　４　］Ｊ　对细粒物质的搬运作用，使粘粒的变异性明显高　于砂粒和粉粒。土壤分形维数与土壤粘粒含量呈　正相关，与粉粒含量呈负相关；当分形维数值＜　２．８５时土壤分形维数与土壤砂粒含量呈正相关，　＞２．８５时土壤分形维数与砂粒含量呈负相关。　当土壤退化时，细颗粒物质含量将会减少，分形维　数也随着粉粒和粘粒含量的下降而减小。这与曹　樱子和王小丹　研究藏北高寒草原土壤粒径分　布分形维数特征的结果一致：当土壤退化时，其细　颗粒物质含量减少，分形维数随粉粒和粘粒的含　量的减少而减小。因此，土壤分形维数又可以在　一定程度上反映土壤退化状况。　土壤粒径分布分形维数与土壤质地类型和土　壤颗粒含量之间的关系能够很好地反映土壤的结　构性状、均一程度、质地差异以及土壤的退化状　况，对深入研究探讨土壤分形学在表征土壤结构　性状与流域水土保持和生态环境治理的实践中有　着重大意义。　参考文献　Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ　Ｂ　Ｂ．Ｔｈｅ　ｆｒａｃｔａｌ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ　ｏｆ　ｎａｔｕｒｅ［ｚ］．　Ｗ．Ｈ．Ｆｒｅｅｍａｎ，Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，１９８３．　Ｔｕｒｃｏｔｔｅ　Ｄ　Ｌ．Ｆｒａｃｔａｌ　ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ．Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　Ｒｅｓ，１９８６，９１（１２）：１９２１—１９２６．　Ｒｉｅｕ　Ｍ，Ｓｐｏｓｉｔｏ　Ｇ．Ｆｒａｃｔｌａ　ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｓｏｉｌ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｏｉｌｗａｔｅｒ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ　Ｓｃｉ　Ａｍ．　Ｊ．，１９９１，５５：１２３１—１２３８．　李保国．分形理论在土壤科学中的应用及其模型　［Ｊ］．土壤学进展，１９９４，２２（１）：１—１０．　曾宪勤，刘和平，路炳军，等．北京山区土壤粒径分　布分形维数特征［Ｊ］．山地学报，２００８，２６（１）：６５—　７０．　曹樱子，３￣－＇ｂ丹．藏北高寒草原土壤粒径分布分形　维数特征［Ｊ］．山地学报，２０１４，３２（４）：４３８—４４３．　宫阿都，何毓蓉．金沙江干热河谷区退化土壤结构　的分形特征研究［Ｊ］．水土保持学报，２００１，１５（３）：　ｌ１２～ｌ１５．　Ｔｙｌｅｒ　Ｓ　Ｗ，Ｗｈｅａｔ—ｃｒａｆｔ　Ｓ　Ｗ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｒａｃｔｌａ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ｔｏ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ『Ｊ＿．Ｓｏｉｌ　Ｓｃｉ　Ｓｏｃ　Ａｍ　Ｊ，１９８９，５３（４）：９８７—９９６．　［９］Ｐｅｒｆｅｃｔ　Ｅ，Ｋａｙ　Ｂ　Ｄ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｒａｃｔａｌ　ｉｎ　ｓｏｉｌ　ａｎｄ　ｔｉｌｌａｇｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ：Ａ　ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｔｉｌｌａｇｅ　Ｒｅ—　ｓｅａｒｃｈ，１９９５，３６（１／２）：１—２０．　［１０］　Ｔｙｌｅｒ　ｓ　Ｗ，Ｗｈｅａｔｃｒａｆｔ　Ｓ　Ｗ，Ｆｒａｃｔａｌ　ｓｃａｌｉｎｇ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｐａｒｔｉｃｌｅ—ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ：Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ　［Ｊ］．Ｓｏｉｌ　Ｓｃｉ　Ｓｏｃ　Ａｍ．Ｊ．，１９９２，５６：３６２—３６９．　［１１］杨培岭，罗远培，石元春．用粒径的重量分布表征　的土壤分形特征［Ｊ］．科学通报，１９９３，３８（２０）：　１８９６—１８９９．　［１２］　王国梁，周生路，赵其国．土壤颗粒的体积分形维　数及其在土地利用中的应用［Ｊ］．土壤学报，　２００５，４２（４）：５４５—５５０．　［１３］党亚爱，李世清，王国林，等．黄土高原典型土壤剖　面土壤颗粒组成分形特征［Ｊ］．农业工程学报，　２００９，２５（９）：７４—７８．　［１４］王德，傅博杰，陈利顶，等．不同土地利用类型下土　壤粒径分形分析：以黄土丘陵沟壑区为例［Ｊ］．生　态学报，２００７，２７（７）：３０８１—３０８９．　［１５］　董莉莉，郑粉莉．陕北黄土丘陵沟壑区土壤粒径分　布分形特征［Ｊ］．土壤，２０１０，４２（２）：３０２—３０８．　［１６］程先富，赵明松，史学正．兴国县红壤颗粒分形及　其与环境因子的关系［Ｊ］．农业工程学报，２００７，　２３（１２）：７６—７９．　［１７］李毅，李敏，曹伟，等．农田土壤颗粒尺寸分布分维　及颗粒体积分数的空间变异性［Ｊ］．农业工程学　报，２０１０，２６（１）：９４—１０２．　［１８］　桂东伟，雷加强，曾凡江，等．塔里木盆地南缘绿洲　农田土壤粒径分布分形特征及影响因素研究　［Ｊ］．中国生态农业学报，２０１０，１８（４）：７３０—７３５．　［１９］　刘美龄，叶勇，曹长青，等．海南东寨港红树林土壤　粒径分布的分形特征及其影响因素［Ｊ］．生态学　杂志，２００８，２７（９）：１５５７—１５６．　［２０］文星跃，黄成敏，黄凤琴，等．岷江上游河谷土壤粒　径分形维数及其影响因素［Ｊ］．华南师范大学学　报（自然科学版），２０１１，２（１）：８０—８６．　［２１］刘培静，王克勤，李苗苗，等．元谋干热河谷不同土　地利用类型雨季前后土壤养分变化［Ｊ］．中国水　土保持，２０１２（１０）：５６—５９＋７５．　［２２］　陈安强，张丹，魏雅丽，等．元谋干热河谷冲沟沟头　土壤结构对人渗性能的影响［Ｊ］．水土保持学报，　２０１１，２５（１）：４７—５２．　（下转第５５页）　陈茜等：核桃炭疽病研究进展　技，２０１０，３１（１）：５４—５７．　５５　参考文献　［１］　安海山，孟亚楠，杨克强，侯立群．核桃杂交后代群　体及优选单株种仁中粗蛋白质和粗脂肪含量的遗　传特性［Ｊ］．植物资源与环境学报，２０１１，２０（４）：２４　—　［７］　郑炎甫．核桃主要病虫害及其防治［Ｊ］．新疆林业，１９９８，（６）：１７—１９．　［８］　Ｂｅｌｉｓａｒｉｏ　Ａ．，Ｍａｃｃａｒｏｎｉ　Ｍ．，Ｃｏｒａｍｕｓｉ　Ａ．，Ｃｏｒａｚｚａ　Ｌ．，Ｐｒｙｏｒ　Ｂ．Ｍ．ａｎｄ　Ｆｉｇｕｌｉ　Ｐ．．Ｆｉｒｓｔ　ｒｅｐｏ￣ｏｆ　Ａｌｔｅｒ—　２８．　ｎａｒｉａ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｇｒｏｕｐｓ　ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｄｉｓｅａｓｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ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