土壤粒径分布单重分形与孔隙单重分形

王卫华，龙小军

(昆明理工大学现代农业工程学院，云南 昆明 650500)

土壤是由形状不同、大小不均的固体颗粒及孔隙按照一定排列形式构成的多孔介质。土壤的质地与结构由土壤中固体颗粒的大小、数量、形状及其结合方式所决定，从而影响土壤物理基本性质[1]。土壤粒径分布(Particle-size distribution，PSD)是最基本的土壤物理性质之一，指的是土壤固相不同粗细级别土粒所占的比例；土壤孔隙分布是指土壤孔隙的数量搭配、形态大小及其空间分布状况，土壤粒径分布与土壤孔隙分布显著影响着土壤水、气、热传导特性[2]。土壤结构由于受到各种因素影响，导致土壤在形态和结构各方面体系变得不规律[3]。定量描述和模拟土壤颗粒分布与孔隙分布的特征能够为进一步研究和探索土壤水、气、热传导参数提供基础理论[4]。

复杂形体的不规则性由分形维数来度量，其反映出复杂形体占有空间的有效性。土壤结构定量化表征的方法就是确定土壤结构的分形维数，土壤粒径分布分形维数反映了粒径大小和分布的均匀程度以及土壤质地中黏粒、粉粒和砂粒含量的变化；土壤孔隙分形维数反映了土壤孔隙与固体颗粒接触界限的不规则性。Tyler等[4]首先通过颗粒大小分析资料确定孔隙分形维数，并且推测了土壤水分特征曲线。经过几十年的发展,分形理论的进展为土壤和相关复杂体系的定量化研究给予了一种有效的参考方式[5-7]。由于分形理论的发展,其在土壤学中的应用也越来越广[8-11]。……