5.2.1 采样与分析
沉积物的粒度分析经常是被水被分散为单个颗粒后进行测试,这是一种湿法测试方法(鹿化煜和安芷生, 1997)。鉴于风力侵蚀缺乏对土壤团聚体强烈的分散作用,风蚀研究中土壤颗粒分析主要是采用干筛分析方法以避免对土壤团聚体的破坏(e.g.Chatenet,et al., 1996; Mei, et al., 2004)。图5-1表明投加量为20 g时细沙沙样的筛分效果在3 min达到稳定,而投加量在30~100 g时约在9 min达到稳定,意味着不同投加量情况下需要一个最短的筛分时间以保证筛分效果。最短的3 min筛分时间对20 g投加量时是必要的,最短的9 min筛分时间对30~100 g投加量是必要的。
图5-1 筛分时间及投加量对细沙筛分效果的影响(a:20 g投加量;b:30 g投加量;c:40 g投加量;d:50 g投加量;e:60 g投加量;f:100 g投加量)(南宁等,2016)
在干筛分分析的基础上,需要用概率分布模式来描述土壤微团聚体的概率分布特征。概率分布模式能够准确地预测每一个粒级颗粒的质量百分比(概率),从而为预测每个颗粒的跃移通量提供基本参数。前人描述土壤团聚体粒度分布特征的参数为平均粒径和标准偏差,如果土壤团聚体粒度分布符合正态分布,则能根据平均粒径和标准偏差预测每一个粒级的团聚体的分布概率,而表土微团聚体的粒度分布符合对数正态分布或几个对数正态分布的叠加(e.g.Chatenet, et al., 1996; Mei, et al., 2004),在此情形下仅用平均粒径和标准偏差来表征土壤团聚体的粒度分布特征是不准确的。
为了获得中国北方风蚀粉尘释放源区的表土微团聚体分布特征,著者所在研究小组对中国北方典型区域的表土进行了采样和分析(梅凡民,2013),这些采样点的信息见表5-2。采集的表土样品几乎涉及中国北方粉尘释放的所有潜在源区,包括了塔克拉玛干沙漠、古尔班古通沙漠、新疆东部的沙漠戈壁区、河西走廊风蚀区的绿洲和沙地、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、毛乌素沙地、科尔沁沙地、内蒙古高原农牧交错带以及温带草原区风蚀退化的农田和草地等。从地貌类型上看,包括了流动沙地、半固定沙地、固定沙地、砾质戈壁、半干旱区域低山丘陵区、层状高平原上以物理风化和侵蚀为主的坡积物、残积物构成的砾质化农田、草原以及干旱区灌溉绿洲农田和风蚀退化的农田等。从地表组成物质来看,这些样品包括了风积物、河流冲积物以及在河流冲积物上通过耕作、灌溉以及成土过程形成的耕作土壤、山地丘陵地区的坡积物及残积物等。这些松散的地表物质在一定气象条件下和植被覆盖状况下,成为表土风蚀和粉尘释放的潜在物质的来源。从样品的采集区域、地貌类型以及物质组成的特征来看,本文研究的样品能够代表中国北方主要风蚀和粉尘释放源区的表土特征,具有典型性和代表性。
表5-2 表土样品位置、地表特征和表土质地科尔沁沙地(HQ1-2, 12, 23, 31-33, 35,38-39,41,数据来自文献(朱震达,陈广庭等,1994)TK样品号为5,27,35,43,46,94,98,数据来自文献(朱震达等,1981)) (据梅凡民,2013)
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