沂蒙山林区不同植物群落下土壤颗粒分形与孔隙结构特征

为探索人为活动干扰下植物群落变化对土壤物理结构特征的影响,运用土壤分形学和水文学原理与方法研究沂蒙山林区7种植物群落下的土壤颗粒组成、分形维数、土壤孔隙度及其相关性。结果表明:在长期农业耕作等人为干扰下,玉米作物、板栗经济林和灌草丛群落下的土壤颗粒呈粗粒化特征,分形维数显著降低,土壤总孔隙度和毛管孔隙度下降,非毛管孔隙度增加,土壤物理结构呈现退化状态;而处于长期封禁保护下的森林群落,土壤颗粒分形维数较大,粉黏粒等细粒物质的含量较高,孔隙结构状况较好。研究区土壤颗粒组成具有石质山地典型的粗骨土结构特征,森林群落能显著增加土壤中粉黏粒等细粒物质的含量和对土壤空隙的填充能力,是其改善土壤物理结构的分形学机制。土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒含量、总孔隙度和毛管孔隙度之间存在明显的线性正相关,而与土壤砂粒含量和非毛管孔隙度具有线性负相关关系,它能较好表征植物群落变化对土壤颗粒组成和孔隙状况的影响,因而可作为评价土壤物理结构质量的一项综合性指标。