长期不同施肥红壤粒径分布的多重分形特征

摘要：

【目的】通过探讨长期不同施肥后红壤粒径分布非均匀性和异质性的变化特征，揭示不同施肥模式对土壤粒径分布的影响，为农田土壤发育过程以及科学合理利用红壤提供理论支撑。【方法】以湖南省祁阳试验点红壤旱地长期定位试验（1990年至今）为依托，采用激光粒度分析仪测定1990年初始土样（O）与连续22年不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、有机无机配合施用（NPKM）和单施有机肥（M）4种施肥模式下小麦-玉米轮作系统中耕层土壤（0-20 cm）颗粒分布；应用多重分形理论以盒计维方法分析了土壤粒径分布多重分形参数的变化趋势；并对多重分形参数、土壤颗粒与土壤有机质进行相关性分析，阐明多重分形参数表征土壤粒径分布的精准性。【结果】多重分形参数可以反映土壤粒径分布的非均匀程度，与红壤黏、粉粒含量、土壤有机质含量显著相关；运用多重分形参数表征土壤粒径分布具有较高的灵敏性与精准度。红壤粒径广义维数（D(q)）在﹣10≤q≤10的范围内，其中D(q＜0)比D(q＞0)更为敏感，表明广义维数（D(q)）在稀疏区域的标度性低于密集区域的标度性。与初始土样（O）相比，长期不同施肥对容量维数（D0）与信息维数（D1）无显著影响，但显著提高了关联维数D2（0.864-0.883）、D1/D0（0.921-0.932）；处理间均表现为M、NPKM＞NPK、CK、O，也显著提高了奇异强度α0（1.129-1.177）和奇异谱宽Δα（1.966-2.707）等多重分形参数，处理间均表现为NPK、CK＞M、NPKM＞O。【结论】在成土条件、种植制度和管理措施均一致的条件下，无论是单施有机肥（猪粪）还是有机肥（猪粪）配合施用化肥均可以显著提高红壤粒径分布局部密集程度，促进土壤细化，加快土壤不均匀性发展，增强了土壤颗粒异质性。多重分形参数可以表征土壤粒径分布的细微差别，为土壤粒径分布的精准研究提供了技术支持。

关键词：多重分形特征、粒径分布、长期施肥、红壤、激光颗粒分析

分类号：S152.3;F832.51;P631.84

资助基金：国家自然科学基金;国家科技支撑计划

在线出版日期：2014-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2173-2181