正在加载图片...
1098 壤 学报 47卷 布不均衡.存在孔隙度局部较高或者较低的区域。 处理的△a均大于翻耕处理。△D的分析结果同△a 对土壤孔隙多重分形的分析表明，士壤孔隙结构在 一致（表1），结果说明免耕处理增加了孔隙结构的 一定尺度上具有多重分形特征，广义维和多重分形 复杂程度，尤其是10~15am和20~25m深度下 谱能够反映不同的土绵用隙结构的特征。 的孔隙结构。土壤切片微形态直观分析结果！测也 2.3不同耕作措施对士壤孔隙多重分形特征的影响 表明，免耕处理下土壤孔隙结构复杂，孔隙类型多 免耕和翻耕处理下部分土壤孔隙图像的多重 在10-15am和20-25m深度下土壤孔隙结构发 分形谱如图5所示。f(a)的形状反映了孔隙的空 育明显优于翻耕处理。 间分布特征。翻耕和免耕处理下表层士壤孔隙的 对土壤孔隙的研究一般限于孔隙度和孔隙分 f(a)均明显右偏，随着深度增加f(a)趋于对称（图 布，并不能完全反映土壤孔隙结构状况。土壤微形 5a图5b)。说明表层大孔隙相对较多，且孔隙分在 态分析能够定性分析各种土壤孔隙结构特征但是 不均匀：随深度增加大孔隙数量减少，小孔隙相对 由于需要专业的观察和描述技术，应用并不广泛 增加，孔隙分布趋于均匀。f(a)的宽度，即△a反 多重分形分析结果表明.多重分形谱和广义维能 映了不同尺度上孔隙质量分布的变异程度。翻耕 定最说明孔隙的结构特征，能够用于区分土壤孔殿 处理下△ā自表层(05m向下减说明升隙结 结构和研究相关土壤过程。 构在表层较复杂，随着深度增加孔隙结构趋向均 一，孔隙类型趋向简单。免耕处理下表层土，孔隔 3结论 a最大下层(20-25m)居中10-15m深府下 最小，但各层次间差异不大。在同一深度下，免耕 )翻耕疏松了表层土壤，但压实了下层土壤 与翻耕相比，免耕降低了表层孔隙度和大孔隙度， 但是提高了10-15m和20 25m深度下士壤 孔隙度。 2)士壤孔隙结构小尺度上不具有多重分形特 征，但是在64~1024像素尺度上具有多重分形特 征，广义维和多重分形谱等能够反映土壤孔隙结构 的特征 3通过对多重分形谱的形状、宽度（△a)和广义 维的相关参数())等参数的比较，免耕处理增加 了孔隙结构的复杂程度，改善了10~15m和20- 25am深度下的孔隙结构。 参考文献 [1]VoglH I Roh K.Quantitativer n of soil pon (3上233242 【2】Bronick C Lal R.Soil s Gcdm43D05124(12上322 3 m anagem ent So nd T illage R eseaπh200479(2) 131-143 [4]Young IM.Cmr fomd JW,R ppoHt C.Now mehods andmodel eity of soil Soil and Tilkg 0161(1/2):33 20 (51 Gin D Alhams RR Nater E A.et al Fmetal d 图5免耕()和翻耕(b)制度下土壤孔隙的多重分形谱 e F 6] tillge (b) C 1994-2011 China Academic lournal Elee nie Publishing House all rights reserved hitp//www enki ne1098 土 壤 学 报 47卷 布不均衡, 存在孔隙度局部较高或者较低的区域。 对土壤孔隙多重分形的分析表明, 土壤孔隙结构在 一定尺度上具有多重分形特征, 广义维和多重分形 谱能够反映不同的土壤孔隙结构的特征。 23 不同耕作措施对土壤孔隙多重分形特征的影响 免耕和翻耕处理下部分土壤孔隙图像的多重 分形谱如图 5所示。f ( )的形状反映了孔隙的空 间分布特征。翻耕和免耕处理下表层土壤孔隙的 f ( )均明显右偏, 随着深度增加 f ( )趋于对称 (图 5a, 图 5b)。说明表层大孔隙相对较多, 且孔隙分布 不均匀; 随深度增加大孔隙数量减少, 小孔隙相对 增加, 孔隙分布趋于均匀。f ( )的宽度, 即 , 反 映了不同尺度上孔隙质量分布的变异程度。翻耕 处理下 自表层 ( 0~ 5 cm )向下逐减, 说明孔隙结 构在表层较复杂, 随着深度增加孔隙结构趋向均 一, 孔隙类型趋向简单。免耕处理下表层土壤孔隙 最大, 下层 ( 20~ 25 cm )居中, 10~ 15 cm 深度下 最小, 但各层次间差异不大。在同一深度下, 免耕 图 5 免耕 ( a)和翻耕 ( b)制度下土壤孔隙的多重分形谱 F ig 5 Mu ltifractal spectra of so il pore stru cture under no tillage ( a) andm oldboard tillage ( b ) 处理的 均大于翻耕处理。 D 的分析结果同 一致 (表 1), 结果说明免耕处理增加了孔隙结构的 复杂程度, 尤其是 10~ 15 cm 和 20~ 25 cm 深度下 的孔隙结构。土壤切片微形态直观分析结果 [ 30] 也 表明, 免耕处理下土壤孔隙结构复杂, 孔隙类型多, 在 10~ 15 cm和 20~ 25 cm 深度下土壤孔隙结构发 育明显优于翻耕处理。 对土壤孔隙的研究一般限于孔隙度和孔隙分 布, 并不能完全反映土壤孔隙结构状况。土壤微形 态分析能够定性分析各种土壤孔隙结构特征, 但是 由于需要专业的观察和描述技术, 应用并不广泛。 多重分形分析结果表明, 多重分形谱和广义维能够 定量说明孔隙的结构特征, 能够用于区分土壤孔隙 结构和研究相关土壤过程。 3 结 论 1)翻耕疏松了表层土壤, 但压实了下层土壤; 与翻耕相比, 免耕降低了表层孔隙度和大孔隙度, 但是提高了 10~ 15 cm和 20~ 25 cm 深度下土壤大 孔隙度。 2)土壤孔隙结构小尺度上不具有多重分形特 征, 但是在 64~ 1 024像素尺度上具有多重分形特 征, 广义维和多重分形谱等能够反映土壤孔隙结构 的特征。 3)通过对多重分形谱的形状、宽度 ( )和广义 维的相关参数 ( D )等参数的比较, 免耕处理增加 了孔隙结构的复杂程度, 改善了 10~ 15 cm 和 20~ 25 cm深度下的孔隙结构。 参 考 文 献 [ 1 ] Vogel H J, Roth KQuan titative m orphology and netw ork repre sen tation of soil pore structureAdvances in W ater, 2001, 24 ( 3 /4 ): 233! 242 [ 2 ] B ron ick C J, Lal R S oil stru ctu re and m anagem en t: A review Geoderma, 2005, 124( 1 /2 ): 3! 22 [ 3 ] Paglia iM, V ignozziN, Pellegrin i S Soil structu re and the effect of m anagem ent practices Soil and T illage R esearch, 2004, 79 ( 2): 131! 143 [ 4 ] Young IM, C raw ford JW, R appoldt CNew m ethods and m od els for ch aracterising structu ral h eterogeneity of soil Soil and T illage Research, 2001, 61 ( 1 /2): 33! 45 [ 5 ] G im D, A llmaras R R, Nater E A, et al Fractal d im ension s for vo lum e and su rface of in teraggregate pores scale effects G eoder m a, 1997, 77( 1 ): 19! 38 [ 6 ] Dath e A, E ins S, N iem eyer J, et alThe su rface fractal dim en sion of th e so ilpore interface asm easured by im age analysis G eoder