蒙仲舉, 王 猛, 高 永, 毛振華, 汪季, 陳士超, 安正鋒

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院, 中央與地方共建風(fēng)沙物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,呼和浩特 010018; 2.北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 北京 100083; 3.鄂爾多斯市水土保持科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 017000; 4.西北農(nóng)林科技大學(xué), 水土保持研究所, 陜西 楊凌712100 )

基于土壤粒度參數(shù)的荒漠草原地表粗?；^程

蒙仲舉1, 王 猛2, 高 永1, 毛振華3, 汪季1, 陳士超1, 安正鋒4

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院, 中央與地方共建風(fēng)沙物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,呼和浩特 010018; 2.北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 北京 100083; 3.鄂爾多斯市水土保持科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯市 017000; 4.西北農(nóng)林科技大學(xué), 水土保持研究所, 陜西 楊凌712100 )

草原退化特征已由植被變化為主演變?yōu)橥寥劳嘶碾A段，其植被覆蓋變化可在一定程度上反映退化狀況與過程，探明荒漠草原不同退化階段(覆蓋度)地表風(fēng)蝕狀況，對合理利用與保護(hù)草地資源意義重大。以希拉穆仁荒漠草原7個覆蓋度(裸地，5%，20%，40%，60%，80%和100%)下的表層土壤為研究對象，利用激光衍射技術(shù)測量表層0—1 cm土壤粒度組成，分析不同覆蓋度下的平均粒徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差、偏度、峰態(tài)及分形維數(shù)等粒度參數(shù)變化情況及顆粒頻率分布。結(jié)果表明：(1) 土壤粒度組成均以沙粒和粉粒為主，黏粒含量較低；偏度可作為有效粒度參數(shù)指標(biāo)。(2) 隨著蓋度降低，平均粒徑數(shù)值越大，分選性越好，頻率曲線由近于對稱—正偏—極負(fù)偏轉(zhuǎn)變，峰態(tài)由尖銳變平緩，分形維數(shù)先增加后降低。(3) 粒徑分布基本呈雙峰分布，蓋度越小第二波峰滯后越明顯，且分布均勻程度越低，易風(fēng)蝕顆粒范圍為144～869 μm。

粒度參數(shù); 土壤; 植被蓋度; 荒漠草原

希拉穆仁荒漠草原是我國北方重要的生態(tài)安全屏障，在維持自然生態(tài)系統(tǒng)格局、功能、過程方面具有特殊的生態(tài)學(xué)意義[1-2]。目前，旅游經(jīng)濟(jì)需求增加、人為活動頻繁部分地段草原有向裸露化或荒漠化發(fā)展的趨勢[3]，有研究表明荒漠草原退化特征已由植被特征變化的階段演變至土壤退化的階段[4-5]。植被與土壤之間息息相關(guān)[6]，隨著植被退化的演替，土壤退化將越來越嚴(yán)重，崔向新、杜子濤學(xué)者研究表明特定區(qū)域特定時間段內(nèi)草原植被覆蓋變化能反映草原退化狀況與過程[7-9]。荒漠草原區(qū)域土壤缺乏植被保護(hù)時，地表細(xì)粒物質(zhì)首先被吹蝕，導(dǎo)致地表呈現(xiàn)出粗?；F(xiàn)象，地表土壤顆粒粒度分布發(fā)生明顯變化。而地表顆粒粒度組成是影響風(fēng)蝕的主要因素之一，在很大程度上決定了土壤抗風(fēng)蝕性的強(qiáng)弱，使得土壤粒級分布成為土地風(fēng)蝕和沙漠化程度判讀的理想指標(biāo)[10]。此外，利用分形維數(shù)等輔助研究土壤結(jié)構(gòu)的方法也廣泛應(yīng)用于此[11]。但目前從粒度特征上揭示近自然狀態(tài)下荒漠草原不同退化階段的草原表層土壤風(fēng)蝕特征方面的研究相對較少。

為此，本文以希拉穆仁草原為例，結(jié)合TM影像選取水利部水土保持生態(tài)監(jiān)測中心試驗(yàn)樣地，利用像元二分模型[12]估算植被蓋度，結(jié)合實(shí)地觀測設(shè)置樣方，分析土壤表層(0—1 cm)的粒度特征，比較土壤粒度參數(shù)及分形維數(shù)等指標(biāo)，從土壤粒度特征視角揭示近自然狀態(tài)下荒漠草原不同植被蓋度下表層土壤風(fēng)蝕特征，以期為認(rèn)識草原退化機(jī)理提供可靠的數(shù)據(jù)支持，為合理保護(hù)草原提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于希拉穆仁荒漠草原(41°12′—41°31′N，111°00′—111°20′E)，系陰山山地向內(nèi)蒙古高原的過渡帶，地形為低山丘陵類型，平均海拔1 600 m，屬于中溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，年平均降水量為284 mm，潛在蒸發(fā)量高達(dá)2 305 mm，降雨主要集中在7月，8月，9月份；年均氣溫2.5°C；年均風(fēng)速4.9 m/s，全年主風(fēng)向以北風(fēng)和西北風(fēng)為主(圖1)；主要分布有栗鈣土和草甸土類，有190多種植物，草場主要群落結(jié)構(gòu)為“克氏針茅(Stipakrylovii)+羊草(Leymuschinensis)+冷蒿(Artemisiafrigida)”[13]。

圖1 希拉穆仁荒漠草原風(fēng)向玫瑰圖

1.2 樣地選擇和樣品采集

1.2.1 樣方布設(shè) 結(jié)合希拉穆仁草原實(shí)際情況，將植被蓋度分為5個等級，即0為裸地，1%～30%為低覆蓋，31%～60%為中覆蓋，61%～90%為中高覆蓋，>90%為全覆蓋區(qū)[14]。研究區(qū)大部分處于低覆蓋的區(qū)域，該地區(qū)平均植被蓋度為22.93%，其中裸地占7.90%，低覆蓋約56.79%，中覆蓋占23.51%，主要集中在西南部及中部的一些區(qū)域；中高覆蓋占6.68%，分布在西北部；全覆蓋區(qū)占5.12%?；贜DVI提取的希拉穆仁草原植被蓋度區(qū)劃圖上，在不同等級蓋范圍內(nèi)選取大致為裸地，5%，20%，40%，60%，80%和100%5種不同蓋度的典型樣地，隨機(jī)布設(shè)5個1 m×1 m的樣方調(diào)查。

采樣于2014年7月下旬進(jìn)行，取樣前一周內(nèi)無大風(fēng)和降水，測定不同蓋度下植被群落結(jié)構(gòu)的植物種、株密度、生物量及植被平均高度等關(guān)鍵指標(biāo)。

表1 試驗(yàn)區(qū)植被調(diào)查基本情況

注：冷蒿(Artemisiafrigida)，北點(diǎn)地梅(AndrosaceseptentrionalisL.)，克氏針茅(Stipakrylovii)，百里香(ThymusmongolicusRonn.)，銀灰旋花(ConvolvulusammanniiDesr.)，堿韭(Alliumpolyrhizum)，賴草(Leymussecalinus)，二裂委陵菜(PotentillabifurcaLinn.)，阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)，狼毒(StellerachamaejasmeL.)，羊草(Leymuschinensis)。

1.2.2 土樣采集與測定 在植被測定時，同時使用分層取土器(圖2)[15]平行于地表采集深度0—1 cm的表層土樣，當(dāng)場裝入塑料封口袋密封以備用。7個蓋度樣地分別有5個采樣點(diǎn)，樣點(diǎn)為1 m×1 m正方形，分別在正方形對角線兩端及中間采集3個重復(fù)樣。土樣在水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所室內(nèi)風(fēng)干，將重復(fù)樣混合后以四分法取對角線土約150 g裝入塑封袋備測，共計35個土樣。

1代表取土器主體；2代表刻度板；3代表側(cè)軸；4代表開關(guān)；5代表頂蓋；6代表簸萁；7代表刮板。

圖2分層取土器結(jié)構(gòu)示意

土壤粒度預(yù)處理和測量在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)沙地生物資源保護(hù)與培育國家林業(yè)局重點(diǎn)開放性實(shí)驗(yàn)室完成。土樣自然風(fēng)干后首先使用最接近測量上限(3 500 μm)的6目土壤篩去除粒徑大于3 350 μm的粗顆粒，后分別稱取10 g土樣加入50 ml玻璃燒杯中，再加入45 ml Ⅲ級超純水和1～2滴30%H2O2溶液，靜置24 h以去除土樣中的有機(jī)質(zhì)，用電熱板加熱燒杯，完全揮發(fā)反應(yīng)剩余的H2O2。隨后加入1～2 ml 10%HCl溶液以溶解樣品中的碳酸鹽類物質(zhì)，再加入純凈水稀釋直至pH值呈中性。

土壤粒度測量使用英國Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer 3000型激光粒度分析儀，每個樣品重復(fù)測量3次。測量過程中使用超聲震蕩10 s以分散團(tuán)聚體。測定完成后結(jié)果輸出以美國制土壤粒徑分級標(biāo)準(zhǔn)輸出[16]：黏粒(<2 μm)，粉粒(2～50 μm)，極細(xì)沙(50～100 μm)，細(xì)沙(100～250 μm)，中沙(250～500 μm)，粗沙(500～1 000 μm)，極粗沙(1 000～2 000 μm)和礫石(>2 000 μm)，并同時輸出土壤顆粒累積體積分?jǐn)?shù)為5%，10%，16%，25%，50%，75%，84%，90%，95%所對應(yīng)的顆粒直徑以備粒度參數(shù)的計算。

1.3 研究方法

(1) 粒度參數(shù)模型。采用Udden-Wenworth粒級標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)Kumdein的算法進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)化，變?yōu)槔谟嬎愕摩抵礫17-18]，轉(zhuǎn)換公式為：

Φ=-log2D

(1)

式中：D表示土壤顆粒直徑(mm)；采用Folk-Ward的圖解法[19]計算粒度參數(shù),—平均粒徑(d0)，標(biāo)準(zhǔn)偏差(δ)，偏度(SK)與峰態(tài)(Kg)。參數(shù)計算公式如下：

平均粒徑:

(2)

標(biāo)準(zhǔn)偏差：

(3)

偏度:

(4)

峰態(tài):

(5)

平均粒徑d0表征土壤粒度的平均分布情況。

標(biāo)準(zhǔn)偏差σ0表示土壤顆粒分布的離散程度，σ0<0.35，分選性極好；0.35<σ0≤0.50，分選性好；0.50<σ0≤0.71，分選較性好；0.71<σ0≤1.00，分選性中等；1.00<σ0≤2.00，分選性較差；2.00<σ0≤4.00，分選性差；σ0>4.00，分選性極差。

偏度SK反映土壤顆粒粒度頻率曲線的對稱性，-1.0≤SK<-0.3，極負(fù)偏；-0.3≤SK<-0.1，負(fù)偏；-0.1≤SK<0.1，近于對稱；0.1≤SK<0.3，正偏；0.3≤SK<1.0極正偏。

峰態(tài)Kg是土壤顆粒粒度分布在平均粒度兩側(cè)集中程度的參數(shù)，Kg≤0.67，很寬平；0.673.00，極尖窄。

分形維數(shù)D可以定量表明土壤的結(jié)構(gòu)特征，計算方法為[20]：

分形維數(shù)：

(6)

式中：D為土壤分形維數(shù)；r為土壤顆粒直徑(mm)；Ri為某一徑級土壤顆粒直徑(mm)；V(r

(2) 土壤粒度累積頻率間平均距離的計算。土壤粒度累積頻率分布間平均距離d可反映樣地間土壤質(zhì)量差異狀況，與土壤粒度累積頻率曲線相互印證，可為土壤粗化判斷提供佐證[21]。其計算公式為：

平均距離：

(7)

1.4 統(tǒng)計分析

采用Excel 2003，Sigmaplot 12.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、計算分析、圖表繪制，由SAS 9.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-Way ANOVA)、LSD多重檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植被覆蓋度土壤粒度組成特征

土壤粒度組成由表2可知，不同覆蓋度土壤粒度組成均以沙粒和粉粒為主，沙粒平均體積百分含量(60.55%～75.33%)隨著蓋度增加而顯著降低(y沙粒=-0.12x+72.51，R2=0.7427，n=7，p=0.0126)，裸地、5%蓋度下沙粒含量較20%～100%的沙粒含量達(dá)到顯著差異(p<0.05)。對沙粒進(jìn)一步分析，極細(xì)沙、細(xì)沙平均含量隨著蓋度的增加而顯著增加(y極細(xì)沙=0.14x+10.52，R2=0.967 0，n=7，p<0.000 1，y細(xì)沙=0.09x+10.08，R2=0.990 0，n=7，p<0.000 1)，粗沙、極粗沙平均含量隨著蓋度的增加而顯著降低(y粗沙=-0.11x+16.44，R2=0.956 0，n=7，p=0.000 1，y極粗沙=-0.25x+25.67，R2=0.889 9，n=7，p=0.001 4)；中沙含量變化比較復(fù)雜，表現(xiàn)為先增高再降低然后再增高的趨勢。黏粒、粉粒及兩者含量之和的平均百分含量均隨著蓋度的增加而顯著增大(y黏粒=0.0028x+0.0850，R2=0.961 4，n=7，p=0.000 1，y粉粒=0.21x+20.26，R2=0.773 2，n=7，p=0.009 1，y黏粒+粉粒=0.21x+20.35，R2=0.777 6，n=7，p=0.008 7)，0，5%與20%～100%之間達(dá)到極顯著差異(p<0.01)。80%，100%表層礫石含量為零，其余5個覆蓋度樣地表層土壤礫石平均含量均顯著升高(p<0.01)，同時彼此間達(dá)到極顯著差異(p>0.01)。

表2 不同覆蓋度土壤粒度組成特征 %

2.2 土壤粒度參數(shù)

由表3可知研究區(qū)隨著覆蓋度的增加，其平均粒徑總體呈增加趨勢，按照Folk-Ward圖解法劃分標(biāo)準(zhǔn)，分別屬于極粗沙—中?！?xì)沙—極細(xì)沙的轉(zhuǎn)變，彼此間差異顯著(p<0.01)。土壤標(biāo)準(zhǔn)偏差依次為20%=40%>60%>0%>5%>80%>100%，即100%蓋度下分選性相比其他蓋度下較差。0%，5%的偏度等級分別屬于極負(fù)偏、負(fù)偏，20%，40%，60%屬于正偏，80%，100%屬于近于對稱；裸地、5%峰均偏向粗粒度一側(cè)，顆粒以粗組分為主，其中0%樣地顆粒組成更粗，土壤顆粒分布極不對稱，總體偏向于粗顆粒的一側(cè)。隨著覆蓋度的增加，覆蓋度80%，100%表層土壤中細(xì)粒物質(zhì)如黏粒、粉粒和極細(xì)沙含量均較小蓋度的樣地有所增加，粗顆粒含量下降，顆粒組成復(fù)雜且向均勻化的方向發(fā)展，土壤粒度粗細(xì)分配近于對稱。0%～60%蓋度樣地峰態(tài)均屬中等分布，80%，100%樣地分布尖窄，說明土壤顆粒分布較小覆蓋度集中，由表2可知，覆蓋度80%，100%樣地中黏粒、粉?？偤枯^0%～60%蓋度含量有所增大，表明顆粒組成向細(xì)粒物質(zhì)集中；表層土壤分形維數(shù)呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(表3)，20%～40%蓋度時的分形維數(shù)較大。

表3 希拉穆仁荒漠草原表層土壤粒度參數(shù)

2.3 土壤顆粒粒度參數(shù)

分別以7個覆蓋度每個取樣點(diǎn)的粒度參數(shù)制作粒度參數(shù)散點(diǎn)圖(圖3)，在圖中為了明顯區(qū)分，將裸地及5%蓋度下的參數(shù)圈出，可直觀地觀察出裸地同其余覆蓋度表土的粒度參數(shù)存在明顯界限，除了峰態(tài)—標(biāo)準(zhǔn)偏差(F)和峰態(tài)—分形維數(shù)(J)外各粒度參數(shù)散點(diǎn)圖均能對其進(jìn)行明顯的區(qū)分，在平均粒徑—峰態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)偏差—偏度散點(diǎn)圖可對覆蓋度5%進(jìn)行明顯識別，其他散點(diǎn)圖均無法嚴(yán)格區(qū)分。從粒度參數(shù)散點(diǎn)圖中可以看出裸地各粒度參數(shù)分布范圍最大，覆蓋度5%次之，其他覆蓋度下粒度參數(shù)分布比較集中，且難以區(qū)分。整體來看，偏度可作為不同覆蓋度下表土粒徑的有效粒度參數(shù)指標(biāo)。

2.4 土壤顆粒頻率分布曲線

由圖4A可以看出7個覆蓋度樣地粒徑分布存在差異，基本呈雙峰分布，裸地第一波峰在75～80 μm附近，5%～100%覆蓋度在55～70 μm附近，波峰高度隨地表裸露程度增大(覆蓋度的降低)而依次降低，裸地在310 μm附近有1個微隆的起伏；第2個波峰隨著蓋度的降低均有不同程度的滯后，蓋度越小滯后越明顯，分別為516 μm，666 μm，976 μm，976 μm，1 110 μm，1 260 μm，1 630 μm；整體來看80%，100%覆蓋度差異相對較小，第2個波峰高度較小，隨著覆蓋度的降低差異逐漸增大。

圖3 粒度參數(shù)散點(diǎn)圖

累積頻率分布曲線越陡峻，顆粒分布越均勻。由圖4B可知，隨著蓋度的減小，地表土分布均勻程度依次降低，且顆粒組成依次增粗，5%～80%介于裸地和100%之間，且80%與100%，20%～60%變化趨勢較接近，5%、裸地之間差異明顯。裸地、5%覆蓋度表土累積分布曲線開始時變化較緩慢，分別在750 μm，400 μm后開始變陡，并迅速升高，說明顆粒多集中在大于750 μm，400 μm范圍內(nèi)，20%～100%迅速升高粒徑區(qū)段在25～150 μm；7個覆蓋度下土壤粒度累積頻率間平均距離(圖4B)在粒徑為144～869 μm區(qū)間內(nèi)較大，由此可認(rèn)為研究區(qū)易風(fēng)蝕顆粒范圍為144～869 μm。結(jié)合表3可知，顆粒分選性相對于覆蓋度大的樣地較好，顆粒均較粗且分選性較好。其分選性與蓋度之間的關(guān)系也表明，植被覆蓋較低的區(qū)域由于缺乏植被的庇護(hù)，風(fēng)蝕較嚴(yán)重。

圖4 土壤顆粒粒徑頻率分布曲線和累積曲線

3 討 論

荒漠草原在退化的過程中，草原植被覆蓋變化可在一定程度上反映其退化狀況與過程[10-12]。在本研究中隨著蓋度的降低，極細(xì)砂、細(xì)砂物質(zhì)含量顯著下降，粗砂、極粗砂含量顯著增加，地表的粗?；潭让黠@加大。在中蓋度及高蓋度覆蓋區(qū)域，由于退化群落中建群種、優(yōu)勢種隨著蓋度的增加得以優(yōu)先恢復(fù)，土壤結(jié)構(gòu)得到明顯優(yōu)化。低覆蓋區(qū)域草地缺少植物保護(hù)，以及裸地?zé)o植被保護(hù)，使得土壤中的細(xì)砂、粗砂等顆粒的含量與植被蓋度之間的關(guān)系更密切。植被蓋度由裸地增加到5%時，顆粒集中粒徑由750 μm降到400 μm，20%到100%時則有150 μm減小到25 μm，植被覆蓋對顆粒影響較大，且蓋度越大，顆粒組成向細(xì)粒物質(zhì)集中。有學(xué)者研究表明植被覆蓋度越高風(fēng)蝕越小，土壤風(fēng)蝕率與植被蓋度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系[22-23]，且土粒起動風(fēng)速大小與土壤團(tuán)聚體平均直徑和粒度組合之間存在著重要的關(guān)系[24]；Wolfe等研究認(rèn)為植被覆蓋能提高地表氣一固界面空氣動力學(xué)粗糙度、提高摩阻速度、分解風(fēng)力以及阻擋輸沙[25-28]；增加土壤抗蝕力，對地表土壤形成保護(hù)，減少風(fēng)蝕[29-30]，使得地表細(xì)粒物質(zhì)增多，蓋度越大細(xì)粒物質(zhì)越多。

隨著分形學(xué)、數(shù)學(xué)的發(fā)展，分形理論被認(rèn)定為定量描述機(jī)械組成的新方法，武生智研究表明：沙丘的沙粒級配粒徑分布的分形維數(shù)為2.43～2.69，土壤中可蝕性顆粒越多，沙粒表面粗糙度越大，分形維數(shù)越大[31]。本文的研究結(jié)果為表層土壤分形維數(shù)隨著蓋度降低(退化程度增加)，呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，20%～40%蓋度時的分形維數(shù)較大。可能原因是20%～40%蓋度是高蓋度到低蓋度變化的過渡區(qū)域，土壤的分選性最差，變化最為復(fù)雜。40%蓋度時產(chǎn)生拐點(diǎn)，可在一定程度上認(rèn)為此蓋度約為研究區(qū)的有效防風(fēng)最小蓋度，與孫悅超[32]利用移動風(fēng)洞測定陰山北麓草地有效防風(fēng)蝕的最低蓋度約50%相接近。

Skidmore等[33]認(rèn)為，粒徑>0.84 mm的為非可蝕性顆粒，粒徑≤0.84 mm的為可蝕性顆粒；董治寶[34]通過風(fēng)洞模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粒徑0.4～0.075 mm為易蝕顆粒，0.09 mm者最易被風(fēng)蝕；史培軍[35]研究表明，粒徑為0.08～0.25 mm的土壤顆粒最易遭受風(fēng)蝕；劉大有研究表明風(fēng)蝕顆粒運(yùn)動以躍移為主，100～150 μm區(qū)間的顆粒是最易發(fā)生躍移的粒徑范圍[36]，李曉麗研究得到陰山北麓耕地在75～200 μm和250～425 μm區(qū)間為躍移主要發(fā)生范圍[37]，而本研究得出躍移顆粒分布范圍較大且較粗，這可能是本研究選的蓋度梯度由裸地增加到100%，其梯度跨度較大，對風(fēng)蝕顆粒的影響作用存在很大的差異；研究區(qū)處在荒漠草原區(qū)，多年平均>6 m/s的起沙風(fēng)可達(dá)到56.8次/a，且整體土壤粒徑較粗，劉大有、李曉麗等人研究的粒度組成較細(xì)的風(fēng)沙土、農(nóng)耕地，風(fēng)蝕顆?？赡芤嘞鄬ζ骩36-37]。

4 結(jié) 論

(1) 隨著蓋度的降低，羊草、針茅等為主的植被類型演變?yōu)槔漭餅橹鞯闹脖活愋?，高度、株密度、地上生物量依次降低；物種數(shù)在蓋度80%時達(dá)到最大。

(2) 土壤粒度組成均表現(xiàn)為以沙粒和粉粒為主，黏粒含量較低；蓋度降低，平均粒徑增大，分選性越好，頻率曲線由近于對稱—正偏—極負(fù)偏轉(zhuǎn)變，峰態(tài)由尖銳變平緩，分形維數(shù)先增加后降低，20%～40%蓋度時較大。偏度可作為不同覆蓋度下表土粒徑的有效粒度參數(shù)指標(biāo)。

(3) 粒徑分布基本呈雙峰分布，植被蓋度與第二波峰滯后性基本呈反比現(xiàn)象，且分布均勻程度越低，顆粒組成集中粒徑越粗，易風(fēng)蝕顆粒范圍為144～869 μm。

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SoilCoarseGrainingProcessBasedonSurfaceGrainSizeDistributioninXilamurenDesertSteppe

MENG Zhongju1, WANG Meng2, GAO Yong1, MAO Zhenhua3,WANG Ji1, CHEN Shichao1, AN Zhengfeng4

(1.CollegeofDesertScienceandEngineer,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010018,China;2.CollegeofForestry,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China; 3.ErdosCityWaterScienceInstitute,Erdos,InnerMongolia017000,China; 4.InstituteofSoilandWaterConservation,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China)

Grassland degradation characteristics have been transformed by changes in vegetation primarily for soil degradation stage, to a certain extent, its vegetation change can reflect the status and process of degradation. The wind erosion situation of different degradation stage in Xilamuren desert grassland was studied, which is of great significance for protecting and utilizing grassland resources in this area properly. In this research, the top soils (0-1 cm) of 7 different types of vegetation coverage (0%, 5%, 20%, 40%, 60%, 80% and 100%) were selected. In order to analyze the soil particle size characteristics in desert steppe, laser diffraction technique was used to identify the soil particle size distributions, and the particle size parameters such as the average particle size, standard deviation, skewness, kurtosis and fractal dimension were calculated. The results indicated that: (1) most topsoil particle sizes in desert steppe were mainly sand and silt, while the clay content was low; (2) With the decrease of the coverage, the average particle size became bigger, the sorting characteristics got better and the frequency curve changed by nearly symmetrical to positive skewness and partial negative skewness eventually, the kurtosis changed from the sharp to the flat, fractal dimension increased first and reduced later; (3) the particle size distribution was bimodal distribution, the smaller basic coverage was, the more obvious of the second wave lagged behind, and the lower level of uniform distribution was, the more coarse of particle size of the particles concentration was.

granularity parameter; soil; vegetation coverage; desert steppe

S152.3

A

1005-3409(2017)06-0022-07

2016-11-01

2016-12-11

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)秀青年基金(2014XYQ-8);中科院西部之光“內(nèi)蒙古中西部沙化草原地表粗粒化過程研究”

蒙仲舉(1980—),男,內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市人,副教授,碩士生導(dǎo)師,博士,主要從事水土保持與荒漠化防治研究。

E-mail:mengzhongju@126.com

高永(1962—)，男，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事水土保持與荒漠化防治研究。E-mail：13948815709@163.com