闵祥宇，李新举，李奇超



机械压实对复垦土壤粒径分布多重分形特征的影响

闵祥宇，李新举※，李奇超

（山东农业大学资源与环境学院，土肥资源高效利用国家工程实验室，泰安 271018）

在高潜水位矿区复垦施工现场，运用多重分形理论研究不同碾压次数下复垦土壤粒径分布特征，以阐明机械压实对复垦土壤粒径分布非均匀性和异质性的影响。结果表明：机械碾压在46.8%～99.9%程度上解释0～20 和20～40 cm土层土壤粒径分布特征的变化，随着碾压次数增加，复垦土壤颗粒呈细粒化趋势，容量维(0)随之减小，表征粒径分布范围减小；奇异谱对称性Δ随之增加，表征粒径分布不对称性增加；信息维(1)、信息维/容量维(1)/(0)、关联维(2)和奇异谱谱宽Δ随之波动变化，表征粒径分布集中程度、局部密集程度和均匀性波动变化。研究发现(1)和(1)/(0)，(2)和Δ相关系数分别0.767（<0.01）和−0.488（<0.05），在表征复垦土壤粒径分布集中程度和均匀性上具有相似作用，多重分形参数可多角度描述机械碾压过程中土壤粒径分布的细微差别，其中(0)、Δ和Δ能够灵敏反映复垦土壤紧实度变化，这为深入研究复垦土壤压实问题提供一种精确分析方法。

土地复垦；土壤；粒径；机械压实；多重分形

0 引 言

煤炭是中国主要能源，在未来一段时间内，煤炭作为中国主体能源的地位不会改变[1]。煤炭开采为中国经济发展做出贡献，同时造成了大量土地的损毁，随着中国经济新常态发展，地方政府和矿山企业也开始逐渐重视损毁土地修复，培育出多种符合生态文明建设的复垦模式。而在高潜水位矿区，采煤沉陷土地往往塌陷较深，形成永久性积水，因此除了生态修复外，恢复土地多采用充填复垦的方式。但充填复垦往往工程量较大，涉及到多种机械的使用，机械碾压造成的土壤压实会影响复垦土壤生产力[2-4]，因此复垦土壤机械碾压问题是一项重要研究内容。……