5.1.2 表土微团聚体粒度分布特征及参数化方案
气溶胶的粒径分布曾被用数正态分布对数据进行符合对数正态分布(Gomes, et al.,1990),干旱与半干旱区表土微团聚体粒度分布也进似服从对数正态分布(e.g.Chatenet,et al., 1996; Mei, et al., 2004)。对数正态分布模式的拟合原理是以非线性最小二乘法中的最小残差来保证拟合效果,即把任何土壤微团粒体粒度分布都可以看作是几个对数正态分布群体的叠加,每一个对数正态群体分别用中值粒径、标准偏差及其在整个对数正态分布群体所占比例等参数描述,通过调整这3个参数保证拟合结果与测定结果的残差达到最小。曲线拟合的方程为(5-1):
Dmedi是第i个正态分布群体的中值粒径,σi为第i个正态分布群体的中值粒径的几何标准差,Mi是第i个正态分布群体质量百分比。
图5-2表明模拟合与实测的表土样品微团粒粒度分布曲线接近重合,意味着这些表土样品微团粒粒度分布符合对数正态分布模式。塔克拉玛干沙漠样品如TK5, 27, 43等符合单峰对数正态模式,其中值粒径为80~120 μm的粉沙;毛乌素沙地的样品如MS1, 3,4等是由2个对数正态模式叠加的,其中值粒径分别为粉沙和中沙,且以中沙为主;内蒙古高原砾质土壤样品如IM1, 3, 10,其微团聚体粒度分布可表示为3个对数正态模式的叠加,对应中值粒径分别为粉沙,中沙和粗沙或极粗沙。
从沉积学意义来看,沙漠沙经过风力长期的吹蚀和粉选,地表残留物质具有很好的分选性,因而其粒度分布特征可表示为1~2个对数正态群体的叠加,其反映了这类风积物的成因单一、分选性好的特征,例如塔克拉玛干沙漠的样品。对低山丘陵风化剥蚀地带的残积物、耕作表土和草原土壤而言,既存在极粗沙、粗沙等微团聚体,也包括在坡积物、残积物上发育的钙质土壤经过长期风蚀和水蚀后,还包括细颗粒复粒黏结而成的粉沙粒级的微团聚体,这类土壤可蚀性微团粒粒度分布便可以表示为3个对数正态群体的组合。
图5-2 对数正态模式拟合效果图(土壤样品编号与前同,后缀-mea 和后缀-com分别表示实测和模拟值)(据梅凡民,2013)
根据实测表土微团聚体粒度分布特征,可对不同表土类型的粒度分布特征作参数化处理,即根据表土粒度分布对数正态分布总体及其组合来模拟风蚀粉尘源区表土微团聚体的粒度分布特征(见5-3),此参数化方案是本章粉尘释放模拟的输入参数。
表5-3 模拟的中国表土微团聚体的粒度分布特征(梅凡民等,2004)
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