广西典型喀斯特地区不同林地土壤粒度分布的单重与多重分形特征

摘要

[目的]揭示广西典型喀斯特地区不同林地土壤粒度分布的分形特征及其与土壤性质的关系，为石漠化地区林业可持续发展提供科学指导。[方法]测定桉树、马尾松人工林及天然次生林土壤的粒度分布与性质。采用分形模型计算各类林地土壤的单重与多重分形维数，同时探讨土壤分形维数与土壤性质的关联。[结果]相较于天然次生林，桉树与马尾松人工林的容重小23%和15%,总孔隙度增大27%和17%,黏粒含量分别减少58%与42%,砂粒增多24%与14%,单重分形维数（D_s）下降6%与4%,且有效磷、速效钾和全钙含量均减少（前者分别减少68%,49%,6%,后者分别减少42%,40%,25%）。[容量维度（D₀）-关联维数（D₂）],D_q值域的跨度（ΔD）,奇异谱宽（Δα）是反映土壤粒度分布不同维度上异质性的多重分形参数。这3个参数数值上桉树（0.13,1.29,1.52）与马尾松（0.13,0.99,1.18）人工林均大于天然林（0.08,0.83,1.02）。此外，人工林土壤的多重分形参数与土壤养分含量存在更显著的相关性（p<0.05）。[结论]喀斯特地区的人工林的种植与经营不当，可能促使土壤细颗粒的流失和关键养分的枯竭，导致土壤粒度分布集中于小概率密集区，增加土壤粒度分布的异质性，进一步加速石漠化的过程。单重分形维数（D_s）能够反映喀斯特林区土壤肥力的退化程度，而多重分形参数还能精细揭示土壤粒径在微观层面上的非均匀分布特征，表明分形维数可作为喀斯特地区人工林土壤质量精准评价的潜在指标。

关键词

喀斯特地区 / 人工林 / 土壤粒度分布 / 单重和多重分形维数 / 土壤养分