閆 敏，陳宇鑫，左合君，王海兵，席 成

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學沙漠治理學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)風沙物理與防沙治沙工程重點實驗室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；3.水利部牧區(qū)水利科學研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020；4.中國水利水電科學研究院內(nèi)蒙古陰山北麓草原生態(tài)水文野外科學觀測研究站，北京 100038）

Cu、Fe、Mn、Zn 元素在自然界中分布廣泛［1］，但在土壤中含量極低，主要以氧化物結合態(tài)、交換態(tài)、有機結合態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)和殘渣態(tài)的形態(tài)存在［2-3］。雖然土壤中營養(yǎng)元素含量很低，在植物體內(nèi)也僅占植物干重的10-5%～10-1%，卻對植物的正常生長有著不可或缺的作用［4-5］。Cu元素增強植物抗寒抗旱的能力，參與植物的光合作用；Fe 元素是合成葉綠素的重要元素，對植物光合作用、呼吸作用均起到重要作用；Mn 元素參與蛋白質(zhì)和無機酸的代謝，對葉綠素的形成和糖類的累積轉運具有重要作用；Zn 元素參與生長素的合成，促進植物生長與種子成熟［6］。土壤中營養(yǎng)元素含量的差異主要受自然因素和人為因素的影響，其中人為因素主要包括人類生產(chǎn)生活過程中的種植、施肥、礦業(yè)活動等［7］，自然因素主要來自于土壤母質(zhì)，不同質(zhì)地土壤中風化礦物含量的差異也會對土壤中元素含量產(chǎn)生影響［8-10］。因此，摸清土壤中Cu、Fe、Mn、Zn元素變化規(guī)律具有重要意義。

風沙流是空氣與沙質(zhì)土地相互作用形成的運動氣流，地表在風沙流的吹蝕和磨蝕作用下使土壤母質(zhì)剝離、分選、搬運、堆積，是形成風蝕地貌的重要地球物理過程［11］。土壤風蝕不僅導致干旱、半干旱地區(qū)土地退化，而且是致使土地沙漠化和形成沙塵暴災害的主要原因［12］。前人研究表明，地表植被可以有效增加地表粗糙度、降低地表風速，從而減輕地表風蝕，減少地表土壤中細顆粒物質(zhì)以及營養(yǎng)元素流失［13］。植被對地表風蝕的影響主要表現(xiàn)在地表風蝕率的變化，影響程度主要取決于地表植被的覆蓋度、高度、密度等因素［14-15］。近年來國內(nèi)外學者通過野外觀測、風洞實驗以及數(shù)據(jù)模擬等方法對不同下墊面風沙流結構、風沙流粒度特征、風蝕率、地表粗糙度等變化特征取得大量研究成果［16-18］。而在風沙搬運過程中，地表沉積物中細顆粒物質(zhì)流失，微量元素也隨之輸移，但有關于不同下墊面在風蝕過程中營養(yǎng)元素的富集差異鮮有報道。

鑒于此，本文選擇庫布齊沙漠流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林和農(nóng)田為研究對象，對其地表土壤樣品及其風沙流進行測定，分析不同下墊面近地表0～100 cm風沙活動、地表及其風沙流粒度特征，以及對營養(yǎng)元素富集特征的影響，揭示庫布齊沙漠不同下墊面風蝕特征，結果可為沙區(qū)生態(tài)修復和植被建設提供理論支撐。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于庫布齊沙漠（圖1），地理位置介于108°39′～108°41′E，40°30′～40°31′N之間，處于干旱、半干旱地區(qū)過渡帶，春季少雨干旱且風沙大，常年平均氣溫6 ℃，極端最高氣溫38.1 ℃，極端最低氣溫-30.5 ℃。降水集中在7—8 月，年平均降水量250 mm，年平均蒸發(fā)量2100～2955 mm。年平均風速3.5 m·s-1，最大風速達28.7 m·s-1，風期集中在1—5、11、12 月。地貌以固定沙地、流動及半固定沙丘為主，土壤類型主要以風沙土為主［19］。流動沙地、農(nóng)田無植被，封沙育草帶植被主要有砂藍刺頭（Echinops gmelinii）、沙鞭（Psammochloa villosa）、沙蓬（Agriophyllum squarrosum），防風阻沙林植被主要有小葉錦雞兒（Caragana microphylla）、北沙柳（Salix psammophila），農(nóng)田防護林植被以小葉楊（Populus simonii）為主。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Sketch map of the study area

1.2 研究方法

1.2.1 野外試驗

（1）實驗時間與樣地選?。?021 年3—4 月，選取庫布齊沙漠獨貴塔拉鎮(zhèn)外圍封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林、農(nóng)田和外圍流動沙地（CK）為研究對象，觀測其風沙特征并進行樣品采集。

（2）風速測定：在實驗樣地內(nèi)分別布置一組HOBO 風速風向采集儀，每2 s 采集一組風速數(shù)據(jù)，采集高度分別為10 cm、30 cm、50 cm和100 cm。

（3）輸沙測定：輸沙采集使用旋轉型集沙儀，集沙儀高度為100 cm，每層集沙口徑為2 cm×2 cm，共50層，集沙口始終朝向來沙風向。各下墊面輸沙與風速同步采集，在風沙活動較強烈時集沙10 min，同一風速條件下重復3 次，測試結束后收集樣品裝入自封袋。

（4）土壤樣品采集：在每個下墊面均勻采集5處近地表0～2 cm層土壤樣品。

1.2.2 室內(nèi)實驗

（1）粒徑特征測定：粒度測定使用英國Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer3000型激光粒度儀對各高度層粒徑特征進行測定。測定樣品需≥2.5 g，因此本文粒徑分析將風干后的樣品每層稱出2.5 g，使用過氧化氫、鹽酸去除樣品中的有機質(zhì)和次生的碳酸鹽類物質(zhì)。在稱取樣品時如果某層不足2.5 g，將幾層混合至2.5 g后進行測定，土壤粒徑采用美國制分級標準進行劃分，測定結束后并將3 組試驗數(shù)據(jù)進行平均以減少實驗誤差。

（2）Cu、Fe、Mn、Zn元素測定：用pH 7.3的DTPA緩沖溶液作為浸提劑，螯合浸提出土壤中有效態(tài)Cu、Fe、Mn、Zn 后，使用日立ZA3000 系列偏振塞曼原子吸收分光光度計測定。

地表樣品：將樣品稱出10 g 后，加入20 mL DTPA 緩沖溶液，放在震蕩機上震蕩2 h 使樣品中元素充分溶解于DTPA緩沖溶液，結束后過濾2 h。

風沙流中樣品：為滿足實驗測定樣品需要10 g的要求，將0～4 cm、4～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm、50～70 cm和70 cm以上集沙分別混合后按上述步驟測定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

（1）不同下墊面地表粗糙度（z0）的計算公式為：

式中：u1、u2分別為已知高度z1、z2處風速。

（2）元素含量富集系數(shù)（EF）的計算公式為：

式中：X為樣品中元素含量；Y為地表沉積物元素含量。

2 結果與分析

2.1 觀測期風沙環(huán)境特征

由圖2 可知，觀測期間研究區(qū)以W、WSW 風為主，其中W 風占18.2%，WSW 風占15.0%，研究區(qū)平均風速為6.7 m·s-1，最大風速為14.3 m·s-1，其中大于11 m·s-1風速占比為2.8%。有植被地表較流動沙地風速明顯降低，而農(nóng)田地表多為板結土塊，地表粗糙度大于流動沙地，近地表風速也明顯較低。其中封沙育草帶風速降低程度最為明顯，且在10 cm高度風速降低幅度最大，較流動沙地降低74.1%，防風阻沙林、農(nóng)田防護林、農(nóng)田10 cm處風速較流動沙地分別降低18.9%、26.1%、23.0%。隨高度上升防風效能降低，與流動沙地相比，封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林、農(nóng)田100 cm 處風速分別降低12.10%、5.01%、7.54%、0.60%。流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林、農(nóng)田地表粗糙度分別為0.010、4.890、0.072、0.084、0.163，封沙育草帶地表粗糙度最大，其次是農(nóng)田，農(nóng)田防護林和防風阻沙林差距不大。

圖2 研究區(qū)風場特征及其風沙流結構特征Fig.2 Characteristics of wind field and its aeolian sand flow structure in the study area

各下墊面輸沙率具有明顯差異，在11 m·s-1風速背景下，與流動沙地相比各下墊面輸沙量明顯降低，流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林、農(nóng)田總輸沙量分別為596.1 g、25.3 g、249.6 g、55.4 g、23.2 g。各下墊面風沙流隨高度上升輸沙率呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，風沙活動主要集中在0～20 cm高度層，流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林、農(nóng)田0～20 cm 輸沙量分別占其總輸沙量的57.3%、89.7%、81.7%、91.3%和58.1%。

2.2 不同下墊面地表粒度與營養(yǎng)元素含量特征

由圖3 可知，各下墊面地表沉積物種中均以細砂為主，其中流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林地表沉積物機械組成相近，細砂平均含量為68.23%，其次為中砂，平均含量為26.8%，極細砂、粉砂含量較低，分別為2.27%、2.69%。農(nóng)田地表沉積物細顆粒含量較高，細砂占50.37%，粉砂和極細砂分別占23.54%、22.42%，中砂含量較低僅占3.67%。

圖3 不同下墊面地表沉積物粒度及營養(yǎng)元素含量特征Fig.3 Particle size and nutrient content characteristics of surface sediments on different underlying surfaces

各下墊面地表樣品中Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量存在明顯差異，流動沙地Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量分別為0.31 mg·kg-1、8.52 mg·kg-1、0.90 mg·kg-1、0.28 mg·kg-1，封沙育草帶Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量分別為0.23 mg·kg-1、7.90 mg·kg-1、1.06 mg·kg-1、0.48 mg·kg-1；防風阻沙林Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量分別為0.74 mg·kg-1、9.30 mg·kg-1、1.08 mg·kg-1、0.57 mg·kg-1；農(nóng)田防護林Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量分別為0.53 mg·kg-1、9.28 mg·kg-1、0.50 mg·kg-1、0.56 mg·kg-1；農(nóng)田Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量分別為0.22 mg·kg-1、5.84 mg·kg-1、0.70 mg·kg-1、0.20 mg·kg-1。

2.3 不同粒度組分中營養(yǎng)元素含量特征

由圖4 可以看出，各營養(yǎng)元素在不同粒徑沙粒含量明顯不同，隨著沙粒粒徑的減小呈現(xiàn)出不同變化規(guī)律。Cu、Zn 元素在各下墊面均隨沙粒粒級減小而增加，在粉砂中含量最高。其中Cu 元素在流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林粉砂中的含量較中砂中的含量增加明顯，平均增加2.7 mg·kg-1，農(nóng)田中Cu 元素含量較低，粉砂較中砂僅增加0.4 mg·kg-1，Zn 元素含量在各下墊面地表沉積物中粉砂較中砂增加幅度相近，平均增加1.31 mg·kg-1。Mn元素含量隨著粒徑的減小呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，在極細砂中含量最高，在中砂中含量最低，各下墊面極細砂中含量較中砂中平均增加1.84 mg·kg-1。Fe元素在流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林土壤中含量隨粒徑降低先增加后減少，在細砂、極細砂中含量最高，在中砂含量最低，平均增加6.18 mg·kg-1，農(nóng)田中Fe元素隨粒徑減小而增加，在粉砂中含量最高，較中砂增加3.44 mg·kg-1。

圖4 地表沉積物中不同粒徑營養(yǎng)元素含量Fig.4 Nutrient content in surface sediments of different particle sizes

2.4 不同下墊面風沙流中粒度與營養(yǎng)元素富集特征

由圖5 可知，各下墊面風沙流粉砂、極細砂含量隨高度上升含量增加，中砂含量減少，細砂在農(nóng)田風沙流中隨高度上升含量減少，其余下墊面先增加后減少。除農(nóng)田外各下墊面地表中粉砂、極細砂、細砂、中砂之比差異不大，各粒徑平均之比為2:3:68:27，農(nóng)田中各粒徑占比為24:22:53:0。在0～30 cm風沙流中粉砂、極細砂含量變化幅度較小，農(nóng)田中細砂含量減少，其余下墊面中砂含量減少，細砂含量增加，且細砂在30 cm處含量達到峰值，此時農(nóng)田各粒徑之比為27:25:47:0，其余下墊面各粒徑平均之比為4:8:75:13；30 cm 以上高度層極細砂、粉砂含量明顯增加，中砂、細砂含量大幅減少，此時流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林各粒徑平均之比為20:35:36:8，農(nóng)田各粒徑之比為40:43:17:0。

圖5 風沙流中粒度變化特征Fig.5 Characteristics of particle size change in aeolian sand flow

由圖6 可知，不同營養(yǎng)元素在0～100 cm 風沙流中表現(xiàn)出不同的富集規(guī)律，風沙流中各元素富集系數(shù)≥1，較地表呈現(xiàn)不富集不虧損或富集。隨風沙流上升各下墊面Cu、Zn元素含量隨高度上升線性遞增的趨勢相關性顯著，元素富集系數(shù)也逐漸增加，流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林、農(nóng)田風沙流最頂層Cu 元素富集系數(shù)分別為6.26、6.52、4.12、4.09、1.82，Zn 元素富集系數(shù)分別為3.96、2.60、2.53、2.46、6.30；流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林風沙流中Mn 元素含量線性遞增并且相關性顯著，Mn 元素富集系數(shù)也逐漸增加，其風沙流最頂層Mn 元素富集系數(shù)分別為2.70、1.93、2.80、2.08，農(nóng)田風沙流中Mn 元素含量先增加后減少，通過多項式擬合得出農(nóng)田風沙流中Mn 元素在37.21 cm處含量達到峰值，Mn元素富集系數(shù)在農(nóng)田風沙流中先增加后減少，在元素含量峰值處富集系數(shù)為3.43；Fe 元素在農(nóng)田風沙流中含量隨高度上升呈線性遞增趨勢，風沙流最頂層Fe元素富集系數(shù)為1.41，流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林風沙流中隨高度上升呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，通過多項式擬合，F(xiàn)e 元素含量分別在44.38 cm、12.29 cm、29.48 cm、38.37 cm處達到峰值，元素富集系數(shù)也先增加后減少，含量達到峰值處富集系數(shù)分別為1.50、1.32、1.45、1.38。

圖6 風沙流中營養(yǎng)元素富集特征Fig.6 Characteristics of nutrient enrichment in aeolian sand flow

2.5 風沙流中粒度與元素含量的關系

表1為不同下墊面風沙流中營養(yǎng)元素含量與粒度特征的相關性。由表可知，不同下墊面風沙流中Cu、Zn元素含量與粉砂和極細砂相關系數(shù)在0.625～0.986 之間，呈正相關關系，與細砂和中砂相關系數(shù)在-0.979～-0.513 之間，呈負相關關系，其中Cu、Zn元素含量與粉砂含量相關系數(shù)最為突出，說明風沙流中Cu、Zn 元素含量隨粉砂、極細砂含量的增加而增加。Mn元素在農(nóng)田防護林風沙流中與粉砂、極細砂和細砂含量呈顯著正相關關系，與中砂呈現(xiàn)顯著負相關關系，在其余下墊面風沙流中Mn元素含量與粉砂和極細砂相關系數(shù)在0.657～0.991之間，除流動沙地粉砂與Mn元素呈正相關外，其余均呈顯著正相關關系，與細砂和中砂相關系數(shù)在-0.975～-0.524之間，呈現(xiàn)負相關關系，與極細砂正相關性最為顯著，說明風沙流中Mn元素隨粉砂和極細砂含量的增加而增加。Fe元素在農(nóng)田中與粉砂、極細砂呈正相關關系，與細砂和中砂呈現(xiàn)負相關關系，其中與粉砂正相關性最為顯著，在其余風沙流中Fe元素含量與粉砂、極細砂和中砂相關系數(shù)在-0.976～-0.610 之間，呈現(xiàn)負相關關系，與細砂呈正相關關系，說明農(nóng)田風沙流Fe 元素含量隨粉砂和極細砂含量增加而增加，其余下墊面隨細砂含量增加而增加。

表1 不同下墊面風沙流中微量元素含量與粒度特征相關性分析Tab.1 Correlation analysis of trace element content and particle size characteristics in aeolian sand flow on different underlying surfaces

3 討論

粒度是沉積物的重要特征，沉積物的粒度組成受沉積物來源、搬運條件、沉積環(huán)境等因素影響，分析沉積物粒度特征對區(qū)分沉積環(huán)境、搬運方式等方面具有重要意義［20-21］。庫布齊沙漠地表沉積物以細砂和中砂為主，不同沙漠受風力、植被覆蓋等因素的影響，從微觀尺度上地表沉積物粒度特征會出現(xiàn)差異［22-23］。本文結果顯示流動沙地、封沙育草帶、防風阻沙林、農(nóng)田防護林地表沉積物均以細砂為主，占地表沉積物的60%～71%，中砂次之，極細砂和粉砂較少，僅占1.25%～3.12%，這與前人研究結果相近［24-25］。但農(nóng)田由于長時間耕作、施肥等人為干擾，與其余地表沉積物粒度特征對比細砂、中砂含量明顯減少，分別占50.37%和3.67%，粉砂、極細砂明顯增加，分別占23.54%和22.42%。不同下墊面由于地表植被差異，近地表風速廓線具有明顯差異，各下墊面中封沙育草帶對風速的削弱能力最強，與流動沙地10 cm 處風速對比削弱74.1%，其余下墊面分別降低18.9%、26.1%、23.0%，但隨高度上升，防風效能逐漸降低，100 cm 處各下墊面風速降低不足12.50%。通過計算各下墊面地表粗糙度從大到小依次為封沙育草帶、農(nóng)田、農(nóng)田防護林、防風阻沙林、流動沙地。不同下墊面對近地表風場的影響，呈現(xiàn)出不同的風沙流結構。有研究表明，蓋度越大近地表風速減弱越明顯，不同下墊面輸沙率與高度成負冪數(shù)函數(shù)關系，風沙活動主要集中在0～30 cm［26-27］。本研究與前人研究結果相近，各樣地輸沙率隨高度上升呈負冪函數(shù)遞減的趨勢，輸沙主要集中在0～20 cm 高度內(nèi)，占總輸沙量的57%以上。與流動沙地對比，有植被地表的地表粗糙度明顯增大，近地表風速降低，總輸沙量明顯減少。而農(nóng)田雖無植被覆蓋，但地表多為板結土塊，地表粗糙度較大且土壤不易流失，總輸沙量也明顯減少。除防風阻沙林與流動沙地相比總輸沙量減少58.1%外，其余下墊面均減少90.0%以上。不同粒徑沙粒由于質(zhì)量、形態(tài)的差異，風沙流中不同粒徑沙粒隨高度上升含量變化存在顯著差異。黎小娟等［28］發(fā)現(xiàn)在流動沙地風沙流中極細砂和粗粉砂隨高度上升含量指數(shù)遞減，極細粉砂、細粉砂和中粉砂在風沙流0～32 cm 呈指數(shù)遞增，在32 cm 以上指數(shù)遞減；張婭璐等［29-30］對風沙流觀測時發(fā)現(xiàn)，隨高度上升中砂含量減少、極細砂含量增加。本文進一步對不同高度層風沙流中粒度特征進行了分析，結果表明，由于不同下墊面地表植被產(chǎn)生不同風場特征和不同粒徑沙粒大小和形態(tài)差異的共同作用，各粒徑沙粒風沙流中垂直方向所占百分比的變化規(guī)律表現(xiàn)出明顯不同。在風沙運動過程中，同一空氣動力的作用下細顆沙粒起跳速度大于粗顆沙粒，隨高度上升，粗顆沙粒出現(xiàn)機率減小，因此各下墊面風沙流隨高度上升粉砂和極細砂百分占比增加，中砂含量隨高度上升大幅減少。而由于在0～30 cm高度內(nèi)粉砂和極細砂增加幅度較小，中砂含量大幅降低，因此細砂含量小幅增加，30 cm 以上粉砂和極細砂含量大幅降低，中砂含量接近于0，細砂含量大幅度降低。但農(nóng)田與其余下墊面地表樣品各粒度組分差異顯著，粉砂和極細砂含量較高，中砂含量接近于0，因此隨高度上升粉砂和極細砂含量逐漸增加，細砂含量逐漸減少。

Cu、Fe、Mn、Zn 等營養(yǎng)元素廣泛存在于各種礦物以及巖石中，其含量一般低于1%［31-32］。不同下墊面由于沉積物母質(zhì)、植被覆蓋和人為干擾的影響，隨粒徑減小元素含量變化規(guī)律有異。杜德文等［33］研究表明，海底表層地球化學元素具有粒度效應，Mn 元素與粒級具有顯著負相關性，Mn 元素以較大顆粒形式存在于表層沉積物中；城市道路表土中Cu、Zn 元素在不同粒徑級中分布變異系數(shù)較大，平均變異系數(shù)分別為37.67、14.11，隨粒徑變細Cu、Zn 元素含量明顯增加［34］；西安城市公園表土中，在＜0.05、0.05～0.097、0.097～0.15、0.15～0.30、0.30～0.45粒徑范圍中，Zn元素平均含量分別為117.6 mg·kg-1、113.7 mg·kg-1、114.5 mg·kg-1、105.8 mg·kg-1、100.0 mg·kg-1隨粒徑減小而增加，Mn元素含量分別為628.1 mg·kg-1、672.7 mg·kg-1、732.6 mg·kg-1、703.5 mg·kg-1、681.8 mg·kg-1，隨粒徑減小呈先增加后減少的趨勢［35］；新疆伊犁河谷沙漠沉積物中Fe、Mg 元素趨向于細粒級中富集，K 元素含量隨粒徑增大先減少后增加，在16～32 μm 粒徑組分含量最低［36］。由于研究土壤母質(zhì)以及風沙環(huán)境的不同，本文各下墊面沉積物中Cu、Fe、Mn、Zn 元素含量存在差異，各營養(yǎng)元素均在防風阻沙林中含量最高，除Mn元素在農(nóng)田防護林中含量最低，其余元素均在農(nóng)田中含量最低，并且風沙流中Cu、Fe、Mn、Zn的平均含量均大于地表中含量。在地表沉積物中，Cu、Zn元素含量隨粒徑減小而增加，Mn元素含量隨粒徑的減小呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在極細砂中含量最高，在農(nóng)田中由于人為活動干擾嚴重，F(xiàn)e 元素含量隨粒徑減小而增加，而在其余下墊面中呈先增加后減小的變化趨勢。

地表顆粒被剝蝕、搬運過程中使得土壤中植物生長所需的大量養(yǎng)分隨風沙運動流失，受防護體系的影響，不同下墊面對風沙運動干擾程度不同，使得風沙搬運與堆積動力出現(xiàn)差異，這也是導致風沙流結構差異和微量元素含量遷移富集變化的主要原因。有研究表明，風沙流中隨高度上升極細砂、粉砂含量增加，進而沉積物中C、N 含量也隨之增加，但不同下墊面C、N的增加幅度卻不相同［37］。本研究中各下墊面地表沉積物中Cu、Zn、Mn元素含量均隨粒徑減小而增加，粉砂和極細砂中含量最高，而由于各下墊面對風沙流中沙粒產(chǎn)生的物質(zhì)再分配作用下，風沙流中隨高度上升粉砂和極細砂占比增加，Cu、Zn、Mn 元素含量也隨之增加。而除農(nóng)田外各下墊面地表沉積物Fe元素在細砂中含量最高，在風沙流中中砂含量呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，并在30 cm 處左右達到峰值，因此Fe 元素在風沙流表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，農(nóng)田地表沉積物中在粉砂中含量最高，風沙流中粉砂含量隨高度上升占比增加，F(xiàn)e 元素含量隨之增加；通過皮爾遜相關性分析可知，各下墊面風沙流中Cu、Fe、Mn、Zn元素含量與風沙流中粒徑特征具有相關性，并且與各下墊面地表沉積物不同粒徑元素含量特征相同，因此可以表明Cu、Fe、Mn、Zn 營養(yǎng)元素在風沙流中的富集特征與地表沉積物各粒徑含量特征密切相關。

4 結論

（1）與流動沙地相比，農(nóng)田和有植被地表的地表粗糙度明顯增加，近地表風速大幅減弱，10 cm處風速降低18%以上，且隨高度上升防風效能降低；各下墊面總輸沙量明顯減少，與流動沙地相比減少58.1%以上。

（2）各下墊面地表沉積物中Cu、Fe、Mn、Zn元素含量存在顯著差異，且在不同粒度沙粒中含量也不相同，其中，Cu、Zn元素在粉砂中含量最多，Mn元素在極細砂中含量最多。在風沙流物質(zhì)再分配的影響下，隨著高度的上升粉砂和極細砂含量逐漸增加，平均較地表增加了約14倍，Cu、Zn、Mn元素含量隨高度上升而增加；中砂含量逐漸減少，平均較地表減少了87.2%，而細砂含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，F(xiàn)e 元素在細砂中含量最多，因此Fe 元素含量先增加后減少。