1、- 1 -戈壁地表土壤颗粒的空间变异特征研究 高君亮 1,2，高 永 3*，吴 波 1*，罗凤敏 2，党晓宏 3，蒙仲举 3，梁爱民 4（1 中国林业科学研究院荒漠化研究所，北京 100091；2 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心，内蒙古 磴口 015200；3 内蒙古农业大学沙漠治理学院，内蒙古 呼和浩特 010019；4 中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃 兰州 730000）摘 要：研究戈壁地表土壤颗粒粒度特征及空间变异可为戈壁地区风蚀监测、评价及制定科学的防沙治沙对策提供参考。以吉兰泰盐湖西北部的堆积型细砾质戈壁为研究对象，基于数字图像技术计算了地表不同粒级颗粒的备份含量，并分析
2、了颗粒空间变异特征。结果表明，图像处理技术提取戈壁地表土壤颗粒的效果较好，3 个粒级颗粒含量总和为 93.12%，粒径0.84 mm、 0.840.42 mm 和 0.84 mm、0.840.42 mm 和0.84 mm)、半可蚀(0.840.42 mm) 和高度可蚀颗粒 (0.84 0.553 16010.840.42 0.1380.553 4016010.84 mm、0.840.42 mm 和0.84 26.61% 86.68% 69.81% 9.86 14.12% -1.47 3.750.840.42 4.70% 34.57% 14.99% 5.99 40.02% 0.66 0.060.
3、84 mm、0.840.42 mm 和0.84 mm 的颗粒为主。3 个粒级颗粒均为中等变异，0.84 mm、0.840.42 mm 和0.84 Gaussian 46.80 172.00 27.21 72.79 365.00(632) 0.740.840.42 Gaussian 14.40 69.80 20.63 79.37 399.50(691) 0.950.84 mm 和 0.840.42 mm 颗粒的变异函数理论模型为高斯模型，有效变程(A0)= a，分别为 632 m 和 691 m；0.84 mm 颗粒的 C0/(C0+C)25%，空间相关性中等，而其他二者的 C0/(C0+C)0
4、 表示变量在空间上正相关，I0.84 mm、0.840.42 mm 和0.05）。3 个粒级颗粒的 I 值随间隔距离增大整体上均呈线性下降趋势（R 2 分别为 0.93、0.88、0.92），表明研究区地表颗粒呈现一定的空间结构性。在0230 m 范围内均表现出正相关 ；随着距离增大，其值逐渐向负方向增长，从正空间自相关到达负空间自相关，但负相关增加幅度较小。自相关图的变化趋势表明地表不同粒级颗粒的空间分布格局均呈斑块状。这与在研究区所调查的情况相一致，采样区西部地表植被分布较少，粗颗粒较多，为一种性质的斑块；采样区东部植被覆盖度增加，粗颗粒减少而细颗粒相对增多，为另一种性质斑块。此外，自相关
5、图的变化趋势说明了研究区地表颗粒的变异主要由结构性因素引起，即地表颗粒的空间异质性主要与成土过程及区域气候因素等有密切的关系。2.4 戈壁地表颗粒空间分布格局分析根据变异函数模型，采用普通克里格法空间插值，用 Surfer 8.0 软件绘制颗粒空间分布等值线图（图5） 。 01234867501234795距离(m)a. 0.84 mm b. 0.840.42 mm c. 0.84 mm 颗粒分布与其他二者相反。0.84 mm 颗粒的含量在采样区北部较南部高，西部较东部高，西北部显著高于东南部，而其他二者的高值区与低值区的分布状况正好与之相反。这主要是因为在地表同一个采样斑块中（同一图像中）
6、，3 个粒级颗粒的含量总和理论上约为 100%，因此 3 者之间存在此消彼N- 7 -长的现象，即同一图像中粗颗粒物含量高的地方细颗粒含量则相对低。此外，等值线图中的斑块状很好地解释了上述自相关图中的 I 系数值的波动现象。地表颗粒的斑块状分布可能主要与地表微地形及灌木空间分布格局有关。即大风发生时，表层较轻的细颗粒物质会被气流吹蚀而发生位移，而当遇到植被时则会沉积在植被背风区域，使区域内地表颗粒的分布格局成斑块状 27。图 6 颗粒百分含量与距离之间的回归关系Fig.6 Regression Relationship Between Particles Percentage and Dist
7、ance Change of Sample Line此外，为了定量揭示采样区内 3 个粒级颗粒的空间分布及变化情况，将采样区内南北走向的 11 条样线，每条样线上所有样点的同一粒级颗粒百分含量平均，分析地表不同粒级颗粒从东西的分布及变化情况；同样的方法，分析不同粒级颗粒从南北的分布及变化情况（图 6） 。从采样区西部到东部，0.84 mm 颗粒极显著减少 (P0.84 mm 颗粒含量增加，0.840.42 mm 和0.05)。3 讨论研究区地表物质组成中以0.84 mm 颗粒为主，0.84 mm、0.840.42 mm 和0.84 mm、0.840.42 mm 和0.42 mm）颗粒的空间分布
8、格局是由结构因素和随机因素共同作用的结果，戈壁形成过程、地势、风蚀及植被分布状况是造成颗粒分布格局出现差异的主要内在驱动力，人为过程在一定程度上影响了颗粒的再分布。地表细颗粒由于更易受到外界条件（风蚀，践踏，碾轧等）的影响，分布格局更容易发生变化而使其空间变异性增大。参考文献：1 冯益明,吴波,周娜 ,等.基于遥感影像识别的戈壁分类体系研究J.中国沙漠,2013,33(3):635-6412 尤全刚,薛娴,王涛 ,等.戈壁地区风沙活动对公路影响的初步研究J.中国沙漠,2011,31(1):9-153 邹学勇,董光荣,王周龙 .戈壁风沙流若干特征研究J.中国沙漠,1995,15(4):368-3
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