全 文 ：第 wt卷 第 x期
u s s x年 | 月
林 业 科 学
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武夷山风景区森林景观土壤物理性质异质性
及其分形特征 3
何东进t 洪 伟t 胡海清u 吴承祯t 陈炳容v
kt q福建农林大学 福州 vxsssu ~ u q东北林业大学 哈尔滨 txssws ~ v q武夷山风景名胜区管理委员会 武夷山 vxwvssl
关键词 } 武夷山风景区 ~森林景观 ~土壤 ~异质性 ~分形维数
中图分类号 }≥zt{ ~±tw| 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsx p stzx p sx
收稿日期 }ussv p ts p us ∀
基金项目 }福建省自然科学基金资助项目k≤svtsst{l ~福建省教育厅资助项目k„svsz{l ~福建省科技厅重大资助项目kusstƒsszl ∀
3 洪伟为通讯作者 ∀
Σοιλ Πηψσιχαλ Προπερτψ Ηετερογενειτψ ανδ Ιτσ Φραχταλ Φεατυρεσ οφ ∆ιφφερεντ
Φορεστ Λανδσχαπεσιν τηε Ωυψισηαν Σχενερψ ∆ιστριχτ
‹¨⁄²±ª­¬±t ‹²±ª • ¬¨t ‹∏‹¤¬´¬±ªu • ∏≤«¨ ±ª½«¨ ±t ≤«¨ ±ª…¬±ªµ²±ªv
kt qΦυϕιαν Αγριχυλτυρε ανδ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Φυζηουvxsssu ~ u qΝορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxssws ~
v qΑδµινιστρατιον Χοµ µιττεε οφ τηε Ωυψισηαν Σχενερψ ∆ιστριχτ Ωυψισηανvxwvssl
Αβστραχτ } ׫¨ ¦²±§¬·¬²± ²©¶²¬¯¶·µ∏¦·∏µ¨¬¶¤±¬°³²µ·¤±·©¤¦·²µ·²¤©©¨¦·¶²¬¯©¨µ·¬¯¬·¼q׫¨ ¶²¬¯ «¨·¨µ²ª¨ ±¨ ¬·¼oº«¬¦« °¨¥²§¬¨¶·«¨
¤¯±§¶¦¤³¨ «¨·¨µ²ª¨ ±¨ ¬·¼o«¤¶¤± ¬°³²µ·¤±·µ²¯¨¬± µ¨√¨ ¤¯¬±ª·«¨ ©²µ° °¨ ¦«¤±¬¶°o©∏±¦·¬²± ¤±§√¤µ¬¤·¬²± ²© ¤¯±§¶¦¤³¨ qŒ± ·«¬¶
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k ¦¨²±²°¬¦©²µ¨¶·o¥¤°¥²²©²µ¨¶·¤±§ Χαµελλια σινενσισ ³¯¤±·¤·¬²±l o·«∏¶o·«¨¬µ©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±¶²©¶²¬¯¤ªªµ¨ª¤·¨ º¨ µ¨ ²¯º¨ µo·«¨
¦²±·¨±·¶²©·«¨ ³¤µ·¬¦¯¨  s1ux °° ¤ªªµ¨ª¤·¨ ¤±§  x °° ¤ªªµ¨ª¤·¨ º¨ µ¨ «¬ª«¨µo·«¨ ¦¤³¤¦¬·¼ ²©¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨ ¦²°³²¶¬·¬²±
∏±§¨µº¤·¨µ¤±§³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼ ²©¶²¬¯ º¨ µ¨ °²µ¨ ¶³¯ ±¨§¬§o·«¨ ³¨µ©²µ°¤±¦¨ ²©¶¨ ©¯pµ¨ª∏¯¤·¬²± ¤±§µ¨¶¬¶·¤±¦¨ º¨ µ¨ ¥¨·¨µo¤±§·«¨
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Κεψ ωορδσ} • ∏¼¬¶«¤±¶¦¨±¨ µ¼ §¬¶·µ¬¦·~©²µ¨¶·¯¤±§¶¦¤³¨ ~¶²¬¯~«¨·¨µ²ª¨ ±¨ ¬·¼~©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±
景观异质性是景观的重要属性 o是形成不同景观结构和功能的基础kƒ²µ°¤± ετ αλqot|{yl ∀它直接影响
着景观的生物多样性和生产力 o以及资源 !物种在景观中的分配与传播 ∀对景观整体功能及生态过程有重要
的控制作用k×∏µ±¨ µετ αλqot|{z ~t||tl o因此它是景观生态学的研究核心之一 ∀景观异质性不仅与干扰k自然
的和人为的l !生物群落定居和内源演替等方面有关 o亦受景观内空间单元的自然地理特征和地质地貌过程
的影响kƒ²µ°¤±ot||s ~伍业钢等 ot||ul ∀土壤异质性是景观异质性的具体体现 o也是造成景观异质性的重要
原因之一 ∀土壤异质性的研究有助于揭示景观形成机制 o对于阐明景观功能与过程具有重要的作用k徐化
成 ot||yl ∀土壤资源是景观可持续经营与环境持续发展的重要物质基础 o因此 o土壤异质性的研究一直是林
学与生态学关注的焦点k张万儒 ot||w ~杨承栋等 ot||y ~林开敏等 ousst ~梁士楚等 oussvl o但前人的研究多集
中在某一种景观类型 o而针对不同景观类型土壤异质性的研究较少k邱扬等 oussul ∀
作为世界自然与文化遗产的武夷山历来倍受学者的重视 o并涌现了大量的研究成果k林鹏 ot||{ ~何建
源 ot||{l ∀笔者等曾对武夷山自然保护区毛竹k Πηψλλοσταχηψσ ηετεροχψχλα √¤µq πυβεσχενσl林 !杉木k Χυννινγηαµια
λανχεολαταl林 !米槠k Χαστανοπσισχαρλεσσιl林等群落的能量 !凋落物动态 !种群结构 !生命表等方面开展了较为系
统的研究k何东进等 oussv¤~吴承祯等 oussu ~毕晓丽等 ousst ~闫淑君等 oussul o并运用景观生态学理论与方法
对武夷山风景名胜区的景观生态特征 !斑块分布规律 !空间格局等开展系列的研究k何东进等 oussv¥~ussv¦~
ussw¤~ussw¥l o因此 o本文试图在前面研究基础上进一步对不同森林景观的土壤物理性质异质性进行分析 o
并运用分形理论探讨其分形特征 o为阐明研究区的景观形成机制和景观功能变化过程提供依据 ∀
t 研究方法
t1t 研究区概况 武夷山位于我国福建省西北部kttzβuwχtuδ ) tt{βsuχxsδ∞ouzβvuχvyδ ) uzβxxχtxδ‘l o总面积
|1||z x万 «°u o包括东部自然与文化景观保护区k即风景名胜区l !中部九曲溪生态保护区 !西部生物多样性
保护区以及城村闽越王城遗址保护区等 w个保护区 o平均海拔 t uss ° o中山地貌 o属典型的亚热带季风气
候 o年均气温 {1x ∗ t{ ε o年降雨量 t w{y ∗ u txs °° o局部地区高达 v sss °°以上 o年蒸发量 t sss °°左右 o
相对湿度 z{ h ∗ {w h o无霜期 uxv ∗ uzu §∀它是全球同纬度带最完整 !最典型 !面积最大的中亚热带原生性
森林生态系统 o是世界生物多样性保护的关键地区 ∀其中武夷山风景名胜区面积约 z sss «°u o属低山丘陵
地域 o是典型的中亚热带湿润季风气候 ∀冬季温暖 o夏季日温偏高 o水质达到国家优良标准 ∀依据景观生态
分类原则与群落生态学原则k王仰麟 ot||y ~肖笃宁等 ot||{l o将武夷山风景名胜区划分为 ts类景观类型 o包
括马尾松k Πινυσ µασσονιαναl林 !杉木林 !经济林 !竹林 !阔叶林 !茶园 !农田 !河流 !居住地和裸地 o其中森林景
观包括马尾松林 !杉木林 !经济林 !竹林 !阔叶林 !茶k Χαµελλια σινενσισl园等 y种森林类型 o面积约占整个风景
区面积的 {s h ∀本文就武夷山风景名胜区的森林景观土壤物理性质异质性开展研究 ∀
t1u 土壤调查与分析方法 对构成武夷山风景名胜区森林景观的 y类森林类型 o根据各类型所占的面积大
小分别设置 v ∗ x块标准地 o标准地面积为 us ° ≅ vs ° o在每个标准地内按对角线随机布点kv点l挖取土壤
剖面 o分别取土样 o混均 o带回室内分析 ∀土壤团粒结构采用机械筛分法 ~土壤水分 !物理性质采用环刀法 ∀
t1v 土壤团粒结构分形模型 分形几何学以不规则的或者支离破碎的物体为研究对象 o能够从看似混沌的
物体结构中找出规律 o即分形体的自相似性特征k¤±§¨ ¥¯µ²·ot|zz ~t|{ul ∀对这一特征描述的主要工具是分
形维数k©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±l ∀求算分形维数通常采用在双对数坐标下进行回归 o所得拟合直线的斜率k或其转
换结果l为分形维数值 ∀土壤是具有分形特征的系统k×∏µ¦²·¨ ot|{y ~•¬¨∏ ετ αλqot||t ~ƒ¤¯¦²±¨ µot|{|l ∀笔者
将分形理论进一步拓展到群落生态学领域 o提出了测定多样性的新 ≥«¤±±²±p• ¬¨±¨ µ指数k洪伟等 ot|||l ∀土
壤团粒结构的分形模型建立方法如下k何东进等 ousst ~ussu ~吴承祯等 ot||{¤~t||{¥~t|||l ∀
具有自相似结构的多孔介质 ) ) ) 土壤 o由大于某一粒径 διk δι  δι n t oι € t ou o,l的土粒构成的体积 ς
k∆ διl可由类似 Ž¤·½的公式表示 }
ςk∆  διl € Α# ≈t p k διΠκlvp ∆  ktl
式中 }∆是码尺 oΑoκ为描述形状 !尺度的常数 o∆为分形维数 ∀
通常粒径分析资料是由一定粒径间隔的颗粒重量分布表示的 o以 hδι 表示两筛分粒级 δι 与 δι n t间粒径的
平均值 o忽略各粒级间土粒比重 Θ的差异 o即 Θι € Θkι € t ou o,l o则 }
Ωk∆  δp ιl € Θ# ςk∆  δp ιl € Θ# Α# ≈t p k δp ιΠκlvp ∆  kul
式中 }Ωk∆ hδιl为大于 δι 的累积土粒重量 ∀以 Ωs 表示土壤各粒级重量的总和 o由定义有 ¬¯°ιψ ]
hδι € s o则由
kul式得 }
Ωs € ¬¯°ιψ ] Ωk∆ 
hδιl € ΘΑ kvl
由kul !kvl式可以导出 } Ωk∆  hδιlΠΩs € t p hδιΠκ vp ∆ kwl
hδ °¤¬设为最大粒级土粒的平均直径 oΩk∆ hδ °¤¬l € s o代入kwl式有 κ € hδ °¤¬ o由此得出土粒颗粒的重量分
布与平均粒径之间的分形关系式 }
Ωk∆  hδιlΠΩs € t p hδιΠhδ °¤¬ vp ∆ kxl
或
khδιΠhδ °¤¬lvp ∆ € Ωk∆  hδιΠΩs kyl
yzt 林 业 科 学 wt卷
分别以 ª¯k ΩιΠΩsl o¯ªkhδιΠhδ °¤¬l为纵 !横坐标 o则 v p ∆是 ª¯khδιΠhδ °¤¬l和 ª¯k ΩιΠΩsl的实验直线的斜率 o故
可用回归分析方法对 ∆进行测定 ∀
u 结果与分析
u1t 不同森林景观土壤物理性质异质性 表 t表明 o武夷山风景名胜区不同森林景观类型的土壤物理性质
具有明显的异质性 ∀土壤密度表征了土壤的疏松程度与通气性 o土壤密度小 o土壤疏松 !通气度大 o从而涵蓄
水分以及供应林木生长所需水分的能力较强 o即具较高的水源涵养和水土保持功能 ~相反 o土壤密度大 o土壤
紧实 !通气度小 o土壤涵蓄水分与供应林木所需水分的能力就较差 ∀土壤孔隙状况直接影响着土壤的通气透
水性及根系穿插的难易程度 o对土壤中水 !肥 !气 !热和生物活性等发挥着不同的调节功能 ∀土壤非毛管孔隙
数量的多少 o关系到林地土壤对降水的贮存能力 o土壤非毛管孔隙的数量越多 o质量越好 o贮存降水的能力就
越大 ∀从表 t可以看出 oy种森林类型的土壤密度大小次序依次为 }∞ „  … ƒ  ⁄ ≤ o而非毛管孔隙数量
的次序为 }∞ „  … ƒ  ⁄ ≤ o表明在构成武夷山风景名胜区森林景观的 y种森林类型中 o不同森林景观土
壤在渗透性 !疏松程度 !通气度 !自动调节能力及抗逆性等物理性质方面存在明显差异 o大小顺序为 }阔叶林
马尾松林 杉木林 茶园 竹林 经济林 ∀y种森林类型中 o阔叶林 !马尾松林和杉木林为天然林 o而茶
园 !经济林和竹林为人工林或半人工林 ov种人工林平均土壤密度kt1vs ª#°pvl是天然林kt1tu ª#°pvl的
t1u倍 o而天然林平均非毛管孔隙度ktu1|z h l是人工林k{1uy h l的 t1y倍 o说明天然林的土壤物理性质较人
工林理想 ∀这是因为天然林的林分具有多层次结构 o林分生物量组成及分布较合理 o林分地上部分持水量
大 o土壤腐殖质积累较多 o且不同种类植物根系在不同土层中穿插 !挤压 o因此 o土壤疏松多孔 o非毛管孔隙发
达 o渗透性好 ∀阔叶林的这些特征尤其明显 o因而其土壤性质各方面指标值要优于其它类型的森林 ∀除土壤
密度与非毛管孔隙度外 o天然林在田间持水量与毛管持水量等指标上也表现出类似结果 ∀
表 1 不同森林景观类型土壤物理性质 ≠
Ταβ . 1 Σοιλ πηψσιχαλ προπερτιεσιν διφφερεντ φορεστ λανδσχαπε τψπεσ
森林类型
ƒ²µ¨¶··¼³¨
土壤密度 ≥²¬¯
§¨ ±¶¬·¼Πkª#°pvl
田间持水量 ƒ¬¨ §¯
º¤·¨µ2«²¯§¬±ªΠkª#®ªptl
毛管持水量 ≤¤³¬¯¯¤µ¼
º¤·¨µ2«²¯§¬±ªΠkª#®ªptl
毛管孔隙度
≤¤³¬¯¯¤µ¼ ³²µ²¶¬·¼Πh
非毛管孔隙度
‘²±¦¤³¬¯¯¤µ¼ ³²µ²¶¬·¼Πh
总孔隙度
ײ·¤¯ ³²µ²¶¬·¼Πh
„ t1tw vzw1z wsy1w wv1wt tu1|| xy1ws
… t1tw vys1z v|u1x wt1{s tt1|y xv1zy
≤ t1w{ uz|1v u|z1x v{1vu x1{v ww1tx
⁄ t1uu u{t1t vys1| wt1xz {1vw w|1|t
∞ t1s{ ww|1x w{t1w ws1vw tv1|x xw1u|
ƒ t1us vyu1v ws{1{ wx1y| ts1yu xy1vt
„ }马尾松林 Πινυσ µασσονιανα©²µ¨¶·~…}杉木林 Χυννινγηαµια λανχεολατα ©²µ¨¶·~≤ }经济林 ∞¦²±²°¬¦©²µ¨¶·~⁄}竹林 …¤°¥²²©²µ¨¶·~∞}阔叶林 …µ²¤§
¯¨ ¤√¨ §©²µ¨¶·~ƒ }茶园 Χαµελλια σινενσισ ³¯¤±·¤·¬²±q下同 ∀ ׫¨ ¶¤°¨ ¥¨ ²¯º q
u1u 不同森林景观土壤团粒结构分形维数 研究区不同森林景观土壤团聚体组成见表 u ∀由表 u可知 o不
同森林景观土壤团粒结构粒径分布存在差异 ∀y种森林类型  s1ux °°和  x °°的团粒含量大小顺序皆
为 }… ∞ „  ƒ  ⁄ ≤ o而结构体破坏率大小顺序恰相反 o为 ∞ … „  ƒ  ⁄ ≤ o其中人工林的平均结构
体破坏率kww1xs h l是天然林kt{1{x h l的 u1w倍 o而天然林  s1ux °°和  x °°的团粒平均含量k|t1xz h !
ww1w{ h l分别是人工林kz{1tw h !u|1|| h l的 t1u和 t1x倍 o从而表明天然林土壤有机胶结水稳定性团聚体
及水稳定性大团聚体含量大于人工林 o而结构体破坏率低于人工林 o加上天然林群落结构复杂 !呈多层分布 !
林下有大量灌木和草本 !乔木根系发达 !凋落物积累于表层等原因 o使天然林土壤结构稳定性好于人工林 ∀
进一步运用分形理论计算得到不同森林景观土壤团粒结构的分形维数 o结果亦列于表 u ∀从表 u可知 o
y种森林景观土壤团粒结构粒径分布的分形维数在 u1vvu t ∗ u1|sv s之间 ∀其中在湿筛条件下 o土壤团粒结
构粒径分布的分形维数在 u1ywx s ∗ u1|sv s之间 ~在干筛条件下 o土壤团粒结构粒径分布的分形维数在
u1vvu t ∗ u1zw| s之间 o大小顺序皆为 … ∞ „  ƒ  ⁄ ≤ o两者皆表现为  s1ux °°的团粒含量越低 o其结
构的粒径分布的分形维数越高 ∀土壤分形维数是反映土壤结构几何形状的参数 o在维数上表现出粘粒含量
zzt 第 x期 何东进等 }武夷山风景区森林景观土壤物理性质异质性及其分形特征
越高 !质地越细 !分形维数越高 ∀土壤团粒结构粒径分布的分形维数反映了土壤水稳定性团聚体含量对土壤
结构与稳定性的影响趋势 o即团粒结构粒径分布的分形维数愈小 o则土壤愈具有良好的结构与稳定性 ∀y种
森林景观土壤粒径  s1ux °°含量最大的是杉木林 o为 ty1ut h o其分形维数最小 o为 u1uvv t ~土壤粒径 
s1ux °°含量最小的是经济林 o为 vu1wu h o其分形维数最大 o为 u1|sv s ∀因此 o在 y种森林景观中 o以杉木
林 !阔叶林的土壤结构与稳定性较好 o而经济林 !竹林最差 o这与前面土壤物理性质分析结果相吻合 ∀
表 2 不同森林类型土壤团聚体组成
Ταβ . 2 Σοιλ αγγρεγατειν διφφερεντ φορεστ λανδσχαπε τψπεσ
森林类型
ƒ²µ¨¶··¼³¨
土壤团聚体直径 ⁄¬¤° ·¨¨µ²©¤ªªµ¨ª¤·¨¶Π°° ≠
 s1ux s1ux ∗ s1x s1x ∗ t t ∗ u u ∗ x  x  s1ux
结构体破坏率
°¨ µ¦¨±·¤ª¨ ²©
§¨¶·µ²¼¨ §¶·µ∏¦·∏µ¨Πh 
分形维数
ƒµ¤¦·¤¯
§¬° ±¨¶¬²±
相关系数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²±
¦²¨©©¬¦¬¨±·
„ u{1|z|1xw
|1t{
y1yy
tx1||
tx1zw
tv1||
tu1v{
tw1yv
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tz1uw
vw1ux
zt1sv
|s1wy ut1w{
u1y{y |
u1wxy {
s1||u x33
s1||v |33
… uv1z| y1ux tv1ys tw1uv tt1t| vs1|w zy1ut t|1us u1ywx s s1||t |
33
x1y{ w1wx {1zx x1vy tx1ts ys1yy |w1vu u1vvu t s1|{z y33
≤ y{1xw ts1zy |1t| |1xw t1|z s1ss vt1wy ys1|w u1|sv s s1|ww t
33
t|1wy w1yz z1vu w1s| x1yv x{1{v {s1xw u1ywz t s1|xu {33
⁄ x|1wy tz1vt tu1uy w1{u x1sz t1s{ ws1xw v{1{{ u1{zx x s1|vs x
33
vv1yz uy1ut t{1{{ w1x| ts1y{ x1|z yy1vv u1zw| s s1|uy v33
∞ uw1vy tw1ty tz1z| tu1u| {1yw uu1zy zx1yw tx1{{ u1yyv t s1|{t |
33
ts1s{ {1vw tx1su |1vv t{1y| v{1xw {|1|u u1ww| t s1||w w33
ƒ wt1|w tu1zy tz1ww tw1tt ts1yt v1tw x{1sy vv1y{ u1zzx z s1|y| |
33
tu1wy {1vu t|1tw tw1xy us1vy ux1ty {z1xw u1wzz x s1|{{ s33
≠分子和分母的数值分别为湿筛和干筛 ∀ ∂¤¯∏¨¶²©±∏°¨ µ¤·²µ¤±§§¨±²°¬±¤·²µ¤µ¨ º ·¨¶¬¨√¬±ª¤±§§µ¼¶¬¨√¬±ªoµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ o©²µ¶²¬¯ º ¬¨ª«·³¨µ¦¨±·¤ª¨ ∀
结构体破坏率 € ≈干筛k  s1ux °°团聚体l p湿筛k  s1ux °°团聚体l Π干筛k  s1ux °°团聚体l ≅ tss h ∀ °¨ µ¦¨±·¤ª¨ ²© §¨¶·µ²¼¨ §¶·µ∏¦·∏µ¨ €
k ∆ p ΩlΠ∆ 3 tss h o∆ ¤±§ Ω µ¨³µ¨¶¨±·¤ªªµ¨ª¤·¨¶  s1ux °° ¥¼ §µ¼ ¤±§º ·¨¶¬¨√¬±ªoµ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ q
u1v 土壤团粒结构分形维数与土壤团聚体含量 !土壤结构体破坏率间的关系 土壤团聚体和水稳定团聚体
状况是影响土壤肥力的重要因素 o很大程度上影响着土壤通气性 o而结构体破坏率亦是反映土壤性质的重要
指标 o为此 o分别建立了土壤团粒结构分形维数k⁄l与  s1ux °°土壤水稳定性团聚体含量k ξtl ! x °°土
壤水稳定性大团聚体含量k ξul之间及不同筛分条件下土壤结构体破坏率kψl与分形维数之间的关系k表 vl ∀
表 3 分形维数与土壤团聚体含量 !结构体破坏率之间的回归关系
Ταβ . 3 Ρεγρεσσιον ρελατιονσηιπσ βετωεεν φραχταλ διµενσιον ( ∆) οφ αγγρεγατεδ στρυχτυρε
ανδ αγγρεγατε χοντεντ ,περχενταγε οφ δεστροψεδ στρυχτυρε(ψ)
回归模型
• ª¨µ¨¶¶¬²± °²§¨ ¶¯
相关系数
≤²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·
Φ检验值
Φ·¨¶·√¤¯∏¨
Α值
Α√¤¯∏¨
 s1ux °°水稳性团聚体含量k ξtl
≤²±·¨±·²© º¤·¨µ¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨¶  s1ux °° ∆ € v1uwv z p s1ss{ x ξt p s1|wv z
33 {t1vz| {  s1st
 x °°水稳性大团聚体含量k ξul
≤²±·¨±·²© º¤·¨µ¶·¤¥¯¨¤ªªµ¨ª¤·¨¶  x °° ∆ € u1{sx y p s1ssy | ξu p s1z{{ s
33 ty1v{s {  s1st
湿筛条件 ≥¬¨√ §¨¬± º ·¨ ψ€ u1tvz t ∆s1szy t s1|x{ u 3 3 ww1{{s v  s1st
干筛条件 ≥¬¨√¨ §¬± §µ¼ ψ€ t1{u| | ∆s1s|w u s1zwz v 3 y1t{v y  s1ts
表 v表明土壤团粒结构分形维数与  s1ux °°水稳定性团聚体含量 ! x °°水稳定性大团聚体含量之
间以及结构体破坏率与分形维数之间均存在着显著或极显著回归关系 o从而 o再一次验证了土壤团粒结构分
形维数可以作为表征土壤通透性 !抗蚀性 !稳定性等土壤物理性状的理想指标k何东进等 ousst ~ussul ∀
v 小结
土壤异质性是造成景观异质性的根本原因之一 o也是景观异质性的重要物理基础 ∀森林景观土壤异质
性研究对于阐明武夷山风景区景观功能形成过程及有效保护世界自然和文化遗产具有重要作用 ∀
武夷山风景名胜区不同森林景观土壤物理性质存在明显的异质性和规律性 o表现为天然林的土壤容重 !
结构体破坏率小于人工林或半人工林 o而  s1ux °°水稳定性团聚体含量 !非毛管孔隙数量 !田间持水量等
{zt 林 业 科 学 wt卷
指标却大于人工林或半人工林 o因此 o天然林的土壤水稳定性能比人工林好 o土壤的渗透性 !自动调节及抗逆
性能也较人工林强 ∀
运用分形理论进一步对不同森林景观的土壤团粒结构进行分析 o结果表明土壤团粒结构的分形维数在
表征土壤稳定性 !能透性和抗侵蚀能力等方面具有理想的效果 ∀林分结构越复杂 !层次越多 ! s1ux °°水
稳定性团聚体含量越大 o土壤就越稳定 o渗透性就越强 o土壤团粒结构的分形维数就越小 ~相反 o林分结构简
单 !层次单一 ! s1ux °°水稳定性团聚体含量越少 o土壤团粒结构的分形维数就越大 ∀从总的趋势来看 o天
然林的土壤团粒结构的分形维数小于人工林 o在土壤通透性 !稳定性 !抗蚀性等方面优于人工林 ∀
此外 o土壤团粒结构的分形维数与土壤结构体破坏率 ! s1ux °°水稳定性团聚体含量以及  x °°水
稳定性大团聚体含量之间均存在显著或极为显著的回归关系 o从而说明土壤团粒结构分形维数在揭示土壤
物理性状方面是一个理想的 !值得信赖的表征指标 ∀
参 考 文 献
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何东进 o洪 伟 o胡海清 o等 qussv¥q武夷山风景名胜区景观生态特征 q东北林业大学学报 ovtkxl }uw p uy
何东进 o洪 伟 o胡海清 o等 qussv¦q武夷山风景名胜区景观要素斑块特征分析 q应用与环境生物学报 o|kyl }xzw p xzz
何东进 o洪 伟 o胡海清 o等 qussw¤q武夷山景观主要景观类型斑块大小分布规律及其等级效应分析 q应用生态学报 otxktl }ut p ux
何东进 o洪 伟 o胡海清 o等 qussw¥q武夷山风景名胜区景观空间格局研究 q林业科学 owsktl }tzw p tz|
何东进 o洪 伟 o吴承祯 o等 qussu q毛竹杉木混交林土壤团粒结构的分形特征研究 q热带亚热带植物学报 otskvl }utx p uut
何东进 o洪 伟 o吴承祯 o等 qusst q杉木拟赤杨混交林土壤肥力表征指标的研究 q山地学报 ot|k增l }|{ p tsu
何建源 qt||{ q武夷山研究 ) ) ) 自然资源卷 q厦门 }厦门大学出版社
洪 伟 o吴承祯 qt||| q≥«¤±±²±2 • ¬¨±¨ µ指数的改进 q热带亚热带植物学报 ozkul }tus p tuw
林开敏 o俞新妥 o洪 伟 o等 qusst q杉木人工林林下植物对土壤肥力的影响 q林业科学 ovzk专刊 tl }|w p |{
林 鹏 qt||{ q武夷山研究 ) ) ) 森林生态系统k ´l q厦门 }厦门大学出版社
梁士楚 o董 鸣 o王伯荪 o等 qussv q英罗港红树林土壤粒径分布的分形特征 q应用生态学报 otwktl }tt ) tw
邱 扬 o傅伯杰 o王 军 o等 qussu q黄土丘陵小流域土壤物理性质的空间变异 q地理学报 oxzkxl }x{z p x|w
王仰麟 qt||y q景观生态分类的理论与方法 q应用生态学报 ozk增l }tut p tuy
吴承祯 o洪 伟 qussu q武夷山杉木林凋落物动态初探 q热带亚热带植物学报 otskvl }ust p usy
吴承祯 o洪 伟 qt||| q不同经营模式土壤团粒结构的分形特征研究 q土壤学报 ov{kul }tyu p tyz
吴承祯 o洪 伟 qt||{¤q紫色土壤分形特征及土壤可蚀性关系 q土壤侵蚀与水土保持学报 owkyl }vy p wt
吴承祯 o洪 伟 qt||{¥q采伐剩余物分解过程中土壤分形维数与土壤性质变化关系研究 q农业系统科学与综合研究 otwkvl }t|u p t|y
伍业纲 o李哈滨 qt||u q景观生态学的理论发展 q见 }刘建国主编 q当代生态学博论 q北京 }中国科学技术出版社 ovs p v|
肖笃宁 o钟林生 qt||{ q景观分类与评价的生态原则 q应用生态学报 o|kul }utz p uut
徐化成 qt||y q景观生态学 q北京 }中国林业出版社
闫淑君 o洪 伟 o吴承祯 o等 qussu q武夷山天然米槠林优势种群结构与动态凋落物动态研究 q热带亚热带植物学报 otsktl }tx p ut
杨承栋 o张小全 o焦如珍 o等 qt||y q杉木连栽土壤组成结构性质变化及对生长影响 q林业科学 ovukul }tzx p t{t
张万儒 qt||w q森林土壤生态管理 q北京 }中国科学技术出版社
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|zt 第 x期 何东进等 }武夷山风景区森林景观土壤物理性质异质性及其分形特征