崔 健, 黨曉宏, 汪 季, 張 超, 李婉嬌, 靳靈娜

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院, 呼和浩特 010018)

PLA沙障是一種新型的可降解沙障。對(duì)于它的研究目前主要涉及到防風(fēng)固沙效益、降解性能、鋪設(shè)方式等方面。黨曉宏等[1]通過對(duì)比PLA沙障和麥草沙障后發(fā)現(xiàn)，PLA沙障防風(fēng)效能顯著大于麥草沙障。在PLA沙障降解性能方面，風(fēng)沙吹蝕活動(dòng)是影響PLA沙障材料降解的主要因素[2-4]。PLA沙障影響近地表風(fēng)速的同時(shí)，進(jìn)而影響沙丘表層土壤理化性質(zhì)，目前針對(duì)PLA沙障內(nèi)土壤粒度特征方面的研究，黨曉宏等[5]對(duì)PLA沙障障內(nèi)0—11 cm的土壤采樣并試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋪設(shè)PLA沙障后表層土壤粒徑增大，坡頂處土壤粒徑變化最大，表層土壤粒徑變化最大；丁延龍等[6]通過研究發(fā)現(xiàn)鋪設(shè)PLA沙障后表層土壤出現(xiàn)粗粒化現(xiàn)象。PLA沙障使用壽命一般在8～10 a，前人只是對(duì)剛鋪設(shè)后或鋪設(shè)1～2 a后障格內(nèi)的土壤粒度進(jìn)行了研究，而鋪設(shè)5 a后的土壤粒度呈現(xiàn)一種什么樣的特征，目前還尚未明確。同時(shí)在鋪設(shè)5 a以后，隨著風(fēng)沙活動(dòng)沙物質(zhì)沉積、搬運(yùn)、再沉積、再搬運(yùn)這一循環(huán)的過程中，對(duì)于有機(jī)質(zhì)是否發(fā)生積累或者流失還沒有明確研究，與土壤粒度存在一種怎樣的關(guān)系到目前為止也尚未清晰。

基于此，本文以庫(kù)布齊沙漠東南緣鋪設(shè)5 a后的PLA沙障為研究對(duì)象，以未鋪設(shè)PLA沙障的裸沙丘為對(duì)照，通過分析不同規(guī)格PLA沙障障格內(nèi)表層沉積物粒度及有機(jī)質(zhì)含量，明晰鋪設(shè)5 a后不同規(guī)格PLA沙障內(nèi)土壤理化性質(zhì)如何變化，對(duì)土壤粒度和有機(jī)質(zhì)特征進(jìn)行深入分析的同時(shí)對(duì)二者相關(guān)性進(jìn)行分析，探究二者存在一種怎樣的聯(lián)系，根據(jù)最后得出的結(jié)論為區(qū)域土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)與管理以及風(fēng)蝕防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于庫(kù)布齊沙漠東南緣，地理坐標(biāo)106°55′16″—109°16′08″E，39°22′22″—40°52′47″N，屬于溫帶大陸性半干旱氣候，多年平均降水311.8 mm，全年盛行西風(fēng)和西北風(fēng)，年平均風(fēng)速2.8 m/s，土壤類型主要有栗鈣土、棕鈣土和灰漠土；天然植被以沙生植物為主，主要有沙拐棗(Calligonumarborescens)、黑沙蒿(Artemisiaordosica)、羊柴(Hedysarummongolicum)、沙蓬(Agriophyllumsquarrosum)。

2 材料與方法

2.1 樣地選擇與樣品采集

選取庫(kù)布齊沙漠東南緣鋪設(shè)5 a的PLA沙障作為研究對(duì)象，以未鋪設(shè)PLA沙障的流動(dòng)沙丘作為對(duì)照，于2020年7月采用5點(diǎn)取樣法，分別采集3種規(guī)格PLA沙障(0.5 m×0.5 m，1 m×1 m，2 m×2 m)、裸沙丘4種樣地、3個(gè)坡位(迎風(fēng)坡底、坡中、坡頂)0—3 cm近地表土樣，每種規(guī)格內(nèi)各個(gè)坡位設(shè)置3個(gè)障格為1組重復(fù),重復(fù)取樣3次，將所取土樣裝入塑封袋帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行后處理。

將所有土樣去除根系和枯落物等雜質(zhì)后過2 mm篩，加體積分?jǐn)?shù)為30%的H2O2去除土壤中的有機(jī)質(zhì)；加體積分?jǐn)?shù)為10%的HCL溶液煮沸去除土壤中的碳酸鹽；加去離子水稀釋并靜置12 h，去除上清液，并反復(fù)進(jìn)行稀釋，直至pH值為6.5～7.0；加六偏磷酸鈉，在超聲波環(huán)境下進(jìn)行30 s處理，用激光粒度儀測(cè)量土壤粒徑的體積分?jǐn)?shù)此試驗(yàn)土壤粒徑分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用美國(guó)制分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[7]。有機(jī)質(zhì)含量將待測(cè)土壤過0.15 mm篩后采用常規(guī)的重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測(cè)定[8]。

2.2 粒度參數(shù)

采用伍登-溫德華粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)克魯賓對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化法，分別將先前輸出的各土壤顆粒累積體積分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)的顆粒直徑進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有利于計(jì)算Φ值[9]，見公式(1)。

Φ=-L=-log2D

(1)

通過克倫拜因和?？擞?jì)算累計(jì)頻率曲線圖上累計(jì)百分含量5%，10%，16%，25%，50%，75%，84%，95%所對(duì)應(yīng)粒度對(duì)數(shù)值Φ5，Φ16，Φ25，Φ50，Φ75，Φ84，Φ95，據(jù)此計(jì)算粒度特征參數(shù)[9]，見公式(2)—(6)。

平均粒徑(d0)反映沙物質(zhì)粒度平均狀況的參數(shù)，d0越大，表示細(xì)粒物質(zhì)越多。計(jì)算公式為：

(2)

標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ0)反映沙物質(zhì)粒徑分布的分散程度，σ0越小，顆粒越均勻，粒徑分配的分散程度就越小。根據(jù)取值范圍劃分7個(gè)分選級(jí)別(從集中至分散)：分選極好(σ0≤0.35)、分選好(0.35<σ0≤0.50)、分選較好(0.50<σ0≤0.71)、分選中等(0.71<σ0≤1.00)、分選較差(1.00<σ0≤2.00)、分選差(2.00<σ0≤4.00)、分選極差(σ0>4.00)。計(jì)算公式為：

(3)

偏度(S0)反映了沙物質(zhì)粒度粗細(xì)分配的對(duì)稱性，根據(jù)取值范圍分5個(gè)偏度等級(jí)，從細(xì)粒物質(zhì)占比大過渡到粗粒物質(zhì)占比較大：極負(fù)偏度(-1.0≤S0≤-0.3)、負(fù)偏度(-0.3

(4)

峰態(tài)值(K0)反映顆粒粒度的集中程度，根據(jù)取值范圍分6個(gè)峰度等級(jí)，從比較分散過渡到比較集中：很寬平(K0≤0.67)、寬平(0.673.00)

(5)

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010進(jìn)行前期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理工作，運(yùn)用Origin 2019b和IBM SPSS Statistics 25軟件對(duì)不同規(guī)格的PLA沙障障格內(nèi)表層沉積物粒度組成及有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVO)，采用最小顯著差異法(LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，置信區(qū)間為95%。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同規(guī)格PLA沙障表層沉積物極配特征

由表1可以看出，土壤顆粒組成主要以細(xì)砂和粗砂為主。首先，裸沙丘土壤顆粒以細(xì)砂和中砂為主，黏粒和粉砂含量很少接近0，細(xì)砂含量為33.95%～41.85%，中砂含量為34.41%～39.83%。3種規(guī)格沙障障格內(nèi)土壤顆粒變化情況相比于裸沙丘均表現(xiàn)為細(xì)砂、中砂含量降低，中砂含量依次為0.02%～0.56%，0.1%～1.23%，0.37%～3.78%，細(xì)砂含量為10.50%～23.39%，18.83%～31.73%，13.28%～41.17%，細(xì)砂含量隨著鋪設(shè)規(guī)格的增加而增加；粗砂和極粗砂含量隨著鋪設(shè)規(guī)格的增加而減少，粗砂含量分別為33.71%～44.91%，25.50%～36.42%，17.53%～42.88%；極粗砂含量依次為35.72%～38.93%，30.21%～35.61%，28.31%～38.24%。其次，每種障格內(nèi)不同坡位土壤顆粒含量也存在一定差異，3種規(guī)格沙障內(nèi)坡頂處細(xì)砂含量均為最高依次為23.39%，31.73%，41.17%，且在1 m×1 m和2 m×2 m規(guī)格障格內(nèi)細(xì)砂含量均呈現(xiàn)出坡頂>坡底>坡中的規(guī)律，坡中粗砂和極粗砂含量均表現(xiàn)為最高，粗砂含量依次為44.91%，36.42%和42.88%，極粗砂含量依次為38.93%，35.61%，38.24%。

表1 不同規(guī)格PLA沙障表層沉積機(jī)械組成 %

3.2 不同規(guī)格PLA沙障沉積物頻率分布曲線

從圖1可以看出，4種樣地3個(gè)坡位的土壤顆粒頻率分布曲線總體走向一致，但個(gè)別存在一定的差異。3種規(guī)格PLA沙障內(nèi)和裸沙丘沉積物顆粒頻率分布曲線均為多峰型曲線，3種規(guī)格分布曲線在<100 μm，100～1 000 μm和>1 000 μm這3種范圍內(nèi)均出現(xiàn)波峰。3種坡位的顆粒頻率分布曲線圖中在10 μm附近均有明顯的凸起，且土壤體積百分含量均高于裸沙丘，由表1可知，在此范圍內(nèi)是由于黏粒和粉砂含量增加；在100～1 000 μm范圍內(nèi)，3種坡位均呈現(xiàn)出障格內(nèi)土壤顆粒粒徑相比裸沙丘土壤顆粒粒徑都具有明顯減小的趨勢(shì)，但其含量卻存在一定的差異，圖1A和圖1B中3種障格內(nèi)土壤體積百分含量顯著低于裸沙丘土壤體積百分含量，在坡底土壤體積百分含量由高到低依次為2 m×2 m>1 m×1 m>0.5 m×0.5 m，在坡中3種障格內(nèi)表現(xiàn)為1 m×1 m土壤體積百分含量最高，其余2種規(guī)格土壤體積百分含量基本一致無明顯差異，但在圖1C中3種障格內(nèi)土壤體積百分含量與裸沙丘土壤體積百分含量并無差異；在>1 000 μm范圍內(nèi)土壤體積百分含量變化明顯，處于3種坡位內(nèi)不同規(guī)格障格中土壤體積百分含量均顯著高于裸沙丘土壤體積百分含量，且在此范圍內(nèi)0.5 m×0.5 m規(guī)格的土壤體積百分含量均為最多且高于其余2種規(guī)格。

圖1 PLA沙障內(nèi)表層土壤顆粒頻率分布曲線

累積頻率分布曲線能反映土壤顆粒的分布情況，通常曲線越陡，顆粒分布越均勻。圖2粒徑<100 μm時(shí)，沙障規(guī)格越小，障格內(nèi)土壤顆粒分布越均勻，由圖2C可以看出，位于坡頂時(shí)土壤顆粒累積情況發(fā)生明顯的變化，隨著沙障規(guī)格的增加障格內(nèi)土壤顆粒分布越均勻，土壤分布均勻程度由高到低依次為2 m×2 m，1 m×1 m，0.5 m×0.5 m，CK；當(dāng)粒徑>100 μm時(shí)，3種規(guī)格內(nèi)土壤顆粒累積分布均低于裸沙丘，相反，在坡底和坡中是1 m×1 m規(guī)格內(nèi)土壤顆粒分布最均勻，在坡頂2 m×2 m規(guī)格內(nèi)土壤顆粒分布最均勻，在3種坡位中0.5 m×0.5 m規(guī)格內(nèi)土壤顆粒分布情況是最差的。

圖2 PLA沙障內(nèi)表層土壤顆粒累積頻率曲線

3.3 不同規(guī)格PLA沙障沉積物粒度參數(shù)

按Folk-Ward圖解法的劃分標(biāo)準(zhǔn)，CK表層沉積物平均粒徑為1.293～1.458 Φ，均值為1.402 Φ，0.5 m×0.5 m，1 m×1 m，2 m×2 m平均粒徑為0.474～0.881 Φ，0.745～2.028 Φ，0.613～1.451 Φ，均值分別為0.707 Φ，1.197 Φ，0.971 Φ；裸沙丘沉積物分選系數(shù)為0.96～1.047，均值為0.990，0.5 m×0.5 m，1 m×1 m，2 m×2 m規(guī)格沙障內(nèi)沉積物分選系數(shù)分別為1.096～2.194，1.868～3.131，1.227～2.121，均值分別為1.697，2.310，1.835；裸沙丘沉積物偏度-0.404～-0.293，均值為-0.363，為負(fù)偏度。0.5 m×0.5 m，1 m×1 m，2 m×2 m規(guī)格障內(nèi)沉積物偏度分別為0.769～0.871，0.819～0.884，0.016～0.841，均值分別為0.825，0.849，0.549，裸沙丘表層沉積物峰態(tài)值為0.810～1.273，均值為1.072，顆粒集中程度為中等。0.5 m×0.5 m，1 m×1 m，2 m×2 m規(guī)格障格內(nèi)沉積物峰態(tài)分別為1.025～1.424，1.195～1.358，1.344～1.384；均值分別為1.205，1.288，1.364。

由圖3可知，3種規(guī)格PLA沙障內(nèi)表層土壤平均粒徑均顯著低于裸沙丘土壤平均粒徑，僅坡頂2 m×2 m和坡底1m×1m規(guī)格內(nèi)土壤平均粒徑高于裸沙丘；在坡底和坡中位置3種規(guī)格分選性都高于裸沙丘，且都呈現(xiàn)出1 m×1 m規(guī)格內(nèi)分選性最高；偏度則表現(xiàn)出均高于裸沙丘，且在坡底和坡中處3種規(guī)格偏度變化情況基本保持一致，無明顯的起伏變化，坡頂出現(xiàn)較大的差異；峰態(tài)在坡中呈現(xiàn)劇烈波動(dòng)的現(xiàn)象，在坡底處0.5 m×0.5 m規(guī)格內(nèi)峰態(tài)顯著高于其余2種規(guī)格，且1 m×1 m， 2 m×2 m規(guī)格與裸沙丘相比沒有明顯變化，在坡中處0.5 m×0.5 m規(guī)格均顯著低于其余2種規(guī)格及裸沙丘，在坡頂處3種規(guī)格均顯著高于裸沙丘，2 m×2 m規(guī)格峰態(tài)最高。

注：MZ表示平均粒徑；σ表示標(biāo)準(zhǔn)偏差；SK表示偏度值；Kg表示峰態(tài)值。

3.4 土壤有機(jī)質(zhì)特征

研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)試分析結(jié)果(表2)顯示，3種規(guī)格PLA沙障內(nèi)表層土壤有機(jī)質(zhì)含量為0.7～1.14 g/kg。0.5 m×0.5 m規(guī)格內(nèi)呈現(xiàn)出坡底(1.05 g/kg)>坡中(0.78 g/kg)>坡頂(0.75 g/kg)，其中，坡底和坡頂有機(jī)質(zhì)含量均有顯著差異；1 m×1 m規(guī)格內(nèi)呈現(xiàn)出坡底(1.14 g/kg)>坡中(0.77 g/kg)>坡頂(0.7 g/kg)且坡頂與坡底、坡中與坡底有機(jī)質(zhì)含量均具有顯著差異；2 m×2 m規(guī)格內(nèi)呈現(xiàn)出坡底(1.04 g/kg)>坡中(0.75 g/kg)>坡頂(0.73 g/kg)，其中，坡頂與坡底、坡中與坡底均具有顯著差異；CK各坡位呈現(xiàn)出坡頂(0.92 g/kg)>坡中(0.85 g/kg)>坡底(0.8 g/kg)且有機(jī)質(zhì)含量均無顯著差異。由此可見，整體上4種不同類型PLA沙障的表層土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)出1 m×1 m>0.5 m×0.5 m>CK>2 m×2 m的規(guī)律。

3.5 土壤粒度組分與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性

從表3可以看出，不同規(guī)格PLA沙障表層土壤有機(jī)質(zhì)與土壤粒級(jí)含量的相關(guān)性有著顯著差異。其中，0.5 m×0.5 m規(guī)格PLA沙障內(nèi)有機(jī)質(zhì)與極細(xì)砂相關(guān)系數(shù)為0.966，呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，與中砂相關(guān)系數(shù)為-0.877，呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)；1 m×1 m規(guī)格PLA沙障內(nèi)有機(jī)質(zhì)與極細(xì)砂相關(guān)系數(shù)為0.999，呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，與中砂相關(guān)系數(shù)為-0.98，呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)；2 m×2 m規(guī)格PLA沙障內(nèi)有機(jī)質(zhì)與極細(xì)砂相關(guān)系數(shù)為0.975，呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，與中砂相關(guān)系數(shù)為-0.707，呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。由此可知，研究區(qū)中極細(xì)砂和中砂是3種規(guī)格PLA沙障內(nèi)表層土壤有機(jī)質(zhì)積累與否的關(guān)鍵粒級(jí)。

表2 不同規(guī)格PLA沙障表層土壤有機(jī)質(zhì)含量

表3 不同規(guī)格PLA沙障表層土壤有機(jī)質(zhì)與粒度組分的相關(guān)性

4 討 論

4.1 不同規(guī)格PLA沙障防沙效果

分析PLA沙障鋪設(shè)后表層沉積物易蝕顆粒的變化可有助于細(xì)化PLA沙障阻滯風(fēng)沙流效果，從圖4可以看出，3種規(guī)格PLA沙障在不同坡位下均表現(xiàn)為細(xì)砂和中砂含量相較裸沙丘減少，粗砂含量較裸沙丘升高，粉砂和黏粒含量較裸沙丘升高。鋪設(shè)5 a后的PLA沙障土壤粒徑均有增大趨勢(shì)，0.5 m×0.5 m規(guī)格沙障由于在鋪設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)鋪設(shè)的規(guī)格較小，在鋪設(shè)5 a后易蝕顆粒幾乎被完全風(fēng)蝕，細(xì)砂和中砂含量遠(yuǎn)低于裸沙，粗砂和極粗砂含量遠(yuǎn)高于裸沙，大部分的障體已經(jīng)完全被風(fēng)沙所掩埋，導(dǎo)致0.5 m×0.5 m規(guī)格的沙障防護(hù)效益大大降低，這與屈建軍等[10]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)0.5 m×0.5 m規(guī)格沙障障體很快被沙埋后失去防護(hù)作用結(jié)論相一致。沙丘各部位的1 m×1 m規(guī)格PLA沙障內(nèi)極細(xì)砂、細(xì)砂含量均降低，而粗砂和極粗砂顆粒相較于裸沙丘含量均升高；通過分析可知，鋪設(shè)沙障后，沙障能改變地表粗糙度，使近地表風(fēng)速降低，當(dāng)飽和風(fēng)沙流在遇到沙障后，由于沙障的阻擋導(dǎo)致其風(fēng)速降低，同時(shí)在障格內(nèi)形成小范圍紊流，從而造成風(fēng)沙流攜砂能力降低，導(dǎo)致質(zhì)量較大的砂礫在沿著主風(fēng)向繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能減小從而掉落于障格內(nèi)，由于風(fēng)沙流要繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，而此時(shí)的風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)變?yōu)椴伙柡惋L(fēng)沙流，沿著主風(fēng)向的過程中攜帶走障格內(nèi)細(xì)小砂礫，此時(shí)的沙障內(nèi)部以風(fēng)蝕為主。2 m×2 m規(guī)格沙障通過實(shí)地觀測(cè)發(fā)現(xiàn)由于障格面積過大并且鋪設(shè)時(shí)間過長(zhǎng)，部分障體受到風(fēng)力作用障體發(fā)生扭曲，防護(hù)功能大大降低。風(fēng)沙流由坡底向上運(yùn)動(dòng)到坡中的過程中，部分障體受到破壞阻擋作用降低，攜帶走大量的細(xì)小物質(zhì)，所以使其障格內(nèi)細(xì)砂含量降低，粗砂和極粗砂含量相較于裸沙丘含量升高，而此時(shí)風(fēng)沙流要繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，粗砂繼續(xù)掉落，風(fēng)沙流趨于不飽和，當(dāng)風(fēng)沙流到達(dá)坡頂時(shí)發(fā)生蝕積轉(zhuǎn)換，中砂物質(zhì)被風(fēng)蝕，雖然土壤粒徑整體變粗，但細(xì)砂含量卻有所增加。綜上所述，0.5 m×0.5 m規(guī)格防護(hù)效果最差，1 m×1 m規(guī)格防護(hù)效果次之，2 m×2 m規(guī)格雖然較1 m×1 m規(guī)格能夠阻攔更多細(xì)粒物質(zhì)，但由于部分障體受損，防護(hù)功能有所下降。因此，對(duì)于本研究區(qū)域1 m×1 m規(guī)格防護(hù)效益最佳，這與丁延龍等[6]研究發(fā)現(xiàn)2 m×2 m規(guī)格防護(hù)效果最佳結(jié)果略有不同。

4.2 不同規(guī)格PLA沙障對(duì)土壤粒度特征的影響機(jī)制

在PLA沙障障格內(nèi)，細(xì)砂和中砂屬于障格內(nèi)的易蝕顆粒，受風(fēng)沙活動(dòng)影響程度較大。鋪設(shè)5 a后0.5 m×0.5 m障格內(nèi)細(xì)砂含量為45.15%，易蝕顆粒相較裸沙含量低，其原因是單一障格障體所能承受的積沙量較少，因此極易容易被沙埋，而在實(shí)際布設(shè)并觀察后發(fā)現(xiàn)阻沙作用可能會(huì)有所降低，有些沙障甚至?xí)プ枭匙饔肹11]。1 m×1 m和2 m×2 m規(guī)格沙障內(nèi)細(xì)砂含量分別為75.8%，80.66%，這兩種規(guī)格障格內(nèi)都有不同面積的侵蝕，但兩者易蝕顆粒含量大致相同，由此可以看出，2種規(guī)格沙障對(duì)風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)中沙粒攔截效果基本相同，且能控制過境飽和風(fēng)沙流中大部分易蝕顆粒不被帶走；從其分選系數(shù)上看，在鋪設(shè)PLA沙障5 a后，3種規(guī)格障格內(nèi)土壤顆粒分選性均變差，PLA沙障部分障體防護(hù)功能可能受到削弱，障格內(nèi)顆粒分布不均勻，大量易蝕顆粒被風(fēng)吹蝕，而使得大量的粗砂粒留在障格內(nèi)；在風(fēng)沙流中，0～10 cm高度內(nèi)的沙礫約占整體的75%[12]，在這一高度下，粒徑在2.32～2.74 Φ里的沙礫極易被風(fēng)吹蝕[13]，但本研究樣地里裸沙丘平均粒徑為1.402 Φ，遠(yuǎn)大于0～10 cm高度內(nèi)沙礫粒徑。從土壤頻率分布曲線圖來看，3種規(guī)格PLA沙障每個(gè)坡位內(nèi)土壤顆粒粒徑均比裸沙地的顆粒粒徑要細(xì)但是含量卻遠(yuǎn)低于裸沙地，從分選系數(shù)上看，在鋪設(shè)5 a后每種規(guī)格PLA沙障障格內(nèi)分選性都變差，偏度變大。

圖4 PLA沙障表層沉積物顆粒與裸沙丘差值曲線

4.3 不同規(guī)格PLA沙障粒級(jí)組分與有機(jī)質(zhì)分析

土壤粒度和有機(jī)質(zhì)含量是構(gòu)成土壤綜合體的重要組成部分，二者含量的多寡直接影響著土壤理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；同時(shí)，粒度組分與有機(jī)質(zhì)存在著相互關(guān)聯(lián)性，在我國(guó)西北沙質(zhì)荒漠化地區(qū)，通常黏粒含量較多的土壤，其有機(jī)質(zhì)含量也相對(duì)較高；而有機(jī)質(zhì)含量較高的土壤，其物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)也相對(duì)穩(wěn)定[14]；土壤有機(jī)質(zhì)易與細(xì)顆粒結(jié)合形成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體，而且一旦與有機(jī)質(zhì)結(jié)合便難以被微生物分解而且極易發(fā)生積累[15]。因此，不同規(guī)格PLA沙障鋪設(shè)5 a后其土壤組分也存在差異，而有機(jī)質(zhì)隨著土壤組成的變化隨之變化；研究區(qū)不同規(guī)格PLA沙障表層土壤粒度組成中粒級(jí)含量的變化情況大致變現(xiàn)為：鋪設(shè)沙障前土壤粒級(jí)主要以細(xì)砂和中砂為主，隨著鋪設(shè)PLA沙障5 a后土壤粒級(jí)主要表現(xiàn)為細(xì)砂和粗砂為主。土壤有機(jī)質(zhì)能改善土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量的增加，能提高土粒間微結(jié)構(gòu)的膠結(jié)力和土壤結(jié)構(gòu)體間的抵抗離散力，從而增加土壤的抗風(fēng)蝕能力[16]。一般而言，土壤細(xì)顆粒對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸附和有機(jī)質(zhì)的積累起著關(guān)鍵作用，二者存在著關(guān)聯(lián)性，但不同地類的土壤粒度組成與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性也存在差異。首先，研究區(qū)3種規(guī)格PLA沙障內(nèi)表層土壤有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)為1 m×1 m>0.5 m×0.5 m>CK>2 m×2 m這與土壤沉積物顆粒分布曲線變化情況大致相同，雖然細(xì)砂含量相較于CK出現(xiàn)降低現(xiàn)象，但在PLA沙障內(nèi)土壤粒級(jí)表現(xiàn)出明顯變小的狀態(tài)，這與有機(jī)質(zhì)含量變化情況基本保持一致。從而不同規(guī)格PLA沙障內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量與極細(xì)砂呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，與中砂呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。這與楊梅煥等[17]對(duì)毛烏素沙地東南緣榆陽區(qū)、靖邊、橫山等地土壤表層(0—5 cm)粒度與有機(jī)質(zhì)含量關(guān)系分析得出的黏粒含量與有機(jī)質(zhì)存在顯著相關(guān)性結(jié)果有所不同。

5 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)不同規(guī)格PLA沙障內(nèi)表層土壤粒度組分及參數(shù)特征存在顯著差異。PLA沙障內(nèi)主要以細(xì)砂和粗砂為主，細(xì)砂含量分別為2 m×2 m(80.66%)>1 m×1 m(75.8%)>0.5 m×0.5 m(45.15%)，每種規(guī)格坡頂處細(xì)砂含量最高分別為23.39%，31.73%，41.17%，坡中粗砂含量最高分別為44.91%，36.42%，42.88%。

(2) 研究區(qū)障格內(nèi)土壤分選性均變差，峰態(tài)偏離正態(tài)分布，沉積物顆粒頻率分布曲線部分波段變窄，表層顆粒出現(xiàn)細(xì)?；?/p>

(3) 研究區(qū)不同規(guī)格PLA沙障內(nèi)表層土壤有機(jī)質(zhì)含量存在顯著差異。整體上表現(xiàn)出1 m×1 m>0.5 m×0.5 m>CK>2 m×2 m的規(guī)律，3種規(guī)格PLA沙障內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量均與極細(xì)砂含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為0.996，0.999，0.975，與中砂呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為-0.877，-0.980，-0.707；且極細(xì)砂和中砂是有機(jī)質(zhì)積累的關(guān)鍵粒級(jí)。