张孝中, 徐崟尧, 王惠泽

(1.陕西省水土保持勘测规划研究所, 陕西 西安 710004; 2.陕西师范大学 地理科学与旅游学院, 陕西 西安 710119)

土壤作为一种由水分、空气和不同颗粒等各类物质所组成的多孔介质，其本身是具有不规则的形状和自相似性特征的复杂几何体[1-2]，因此土壤具有一定的分形特性。作为土壤固相的基本组成单元，土壤颗粒继承了其母质的分形特点。自Mandelbort[3]，Tyler[4]、杨培岭等[5]学者将分形理论引入土壤科学研究、不断优化分形维数计算模型以来，中国学者对土壤颗粒分形维数的研究在土壤环境修复[1,6-7]、土地利用变化[8-9]、植被生态恢复[10-11]等方面取得了大量成果。齐雁冰等[1]、陈小红等[6]通过对干旱区土壤的分形维数变化来表征沙漠化的正逆过程。贾晓红等[11]认为分形维数可作为土壤评价定量指标，其大小与土壤的细粒化和养分状况呈显著正相关。王富等[12]则将分形维数与土壤容重、有机质、孔隙度进行相关分析，指出荒坡封育是水库水源涵养区土壤恢复的最佳方式。由此可见，土壤颗粒的分形特征不仅能表征土壤理化性状，还对区域生态环境具有一定的指示作用。

煤矿在建设生产环节中挖损地表、重塑地貌形态、破坏周边植被等会对矿区土壤产生强烈破坏，改变土壤的结构和质地，进而对土壤颗粒及其分形特征造成影响。目前，关于煤矿区复垦地的土壤颗粒分布及分形特征的研究较少，仅有对煤矿的排土场和塌陷区进行初步研究[13-15]。大柳塔煤矿地处毛乌素沙地的东南缘，是陕蒙2省交界之地，有煤炭“黑三角”之称。……