希拉穆仁草原退化評(píng)價(jià)及地表風(fēng)蝕顆粒表征

黃 昕,蒙仲舉,汪 季,丁延龍,馬浩翔,王 琴,黨曉宏,吳 昊

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 生態(tài)環(huán)境學(xué)院,呼和浩特 010018; 2.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗水保工作站,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯014300)

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希拉穆仁草原退化評(píng)價(jià)及地表風(fēng)蝕顆粒表征

黃 昕1,蒙仲舉1,汪 季1,丁延龍1,馬浩翔2,王 琴1,黨曉宏1,吳 昊1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 生態(tài)環(huán)境學(xué)院,呼和浩特 010018; 2.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗水保工作站,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯014300)

經(jīng)過對(duì)希拉穆仁草原圍封、自由放牧草地及旅游區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，結(jié)合內(nèi)蒙古自治區(qū)第5次荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則，根據(jù)植被蓋度和生物量等指標(biāo)對(duì)草原進(jìn)行了退化診斷與評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上研究了不同退化程度的地表粗粒組成。結(jié)果表明：希拉穆仁草原圍封草地以輕度退化為主，自由放牧區(qū)以中度退化為主，但在坡頂出現(xiàn)重度退化，旅游區(qū)退化程度最為嚴(yán)重，均為重度退化區(qū)；可以以土壤顆粒>0.84 mm的百分比含量作為草原退化的判別標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)其含量在82.22%～89.04%范圍內(nèi)為重度退化，含量在74.01%～79.53%為中度退化，含量在56.05%～66.11%為輕度退化。該指標(biāo)能夠直觀、實(shí)時(shí)地反映草原的退化狀況，且具有簡(jiǎn)便、快速診斷的生產(chǎn)應(yīng)用性。

荒漠草原; 退化程度; 土壤粒度組成; 判別標(biāo)準(zhǔn)

受全球氣候變化影響，加之開墾、超載過牧等人為活動(dòng)，草地退化現(xiàn)象嚴(yán)重[1]。近幾年伴隨草原旅游業(yè)的興起，導(dǎo)致草原景觀呈現(xiàn)破碎化[2]。國內(nèi)外已有研究結(jié)果表明，在草原退化的諸多評(píng)價(jià)指標(biāo)中，土壤粒度特征具有很好的指示作用，草地退化往往伴隨著土壤粗?；^程[3]，土壤粗化是我國北方草原沙化、退化的主要表現(xiàn)形式之一[4]。尤其位于農(nóng)牧交錯(cuò)地帶的風(fēng)力侵蝕地區(qū)，土壤顆粒組成對(duì)地表抗風(fēng)蝕能力起很大決定作用，是影響土壤侵蝕發(fā)生及發(fā)展的關(guān)鍵因素。史培軍[5]研究表明，決定土壤抗蝕性的重要因素是土壤顆粒組成，粒徑在0.08～0.25 mm范圍的土壤顆粒最易風(fēng)蝕；朱震達(dá)等[6]認(rèn)為土壤風(fēng)蝕強(qiáng)度會(huì)被土壤性質(zhì)的差異影響，反過來風(fēng)蝕作用也會(huì)改變土壤粒度的組成。閆玉春等[7]研究表明過度放牧草地土壤表現(xiàn)出明顯的風(fēng)蝕特征，表層土壤粗?；黠@，表層土壤平均粒徑比圍封草地增加約1倍。高君亮等[8]研究表明從草地到沙丘的演化是一個(gè)地表主要以極細(xì)沙+粉沙質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少的風(fēng)蝕荒漠化過程，土壤顆粒及分形維數(shù)可表征土地風(fēng)蝕荒漠化的程度。本文利用數(shù)字圖像處理方法獲取風(fēng)蝕地表顆粒[9-12]，以“內(nèi)蒙古自治區(qū)第5次荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則”進(jìn)行不同類型草地退化分級(jí)[13]，旨在實(shí)現(xiàn)基于土壤粒度特征的草原荒漠化評(píng)價(jià)，豐富和完善荒漠化監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)提供一定的理論支撐。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于希拉穆仁草原水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所水土保持生態(tài)監(jiān)測(cè)中心，地理坐標(biāo)為41°18′—41°23′N，111°07′—111°14′E，地處溫帶半干旱區(qū)，屬典型大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量284 mm，蒸發(fā)量為2 305 mm，年際、月際變幅懸殊，降雨主要集中在7月、8月、9月份；年均氣溫2.5℃；風(fēng)大且多，年均風(fēng)速4.9 m/s，年大風(fēng)日數(shù)為63 d，冬春以北風(fēng)和西北風(fēng)為主；土壤侵蝕主要以風(fēng)力侵蝕為主；土壤類型主要有栗鈣土和草甸土，質(zhì)地粗糙，土層平均厚度30—50 cm。植被建群植物種為克氏針茅(Stipa krylovii Roshev.)、冷蒿(Artemisia frigida Willd.)、糙隱子草[Cleistogenes squarrosa (Trin.)Keng]、冰草[Agropyron cristatum (L.)Gaertn.]、羊草[Leymus chinensis (Trin.)Tzvel.]、芨芨草[Achnatherum splendens (Trin.)Nevski]等[14]。

1.2研究方法

1.2.1樣地布設(shè)研究區(qū)呈低緩渾圓丘陵?duì)?，平均坡?.8°，根據(jù)實(shí)際情況，以坡頂為中心，分別向東(E)、西(W)、南(S)、北(N)、東北(NE)、西北(NW)、西南(SW)以及東南(SE)8個(gè)方向呈輻射狀布設(shè)樣線，坡頂以西、西南方向?yàn)榉庥齾^(qū)，坡長(zhǎng)150 m，該區(qū)2002年開始禁牧，以自然恢復(fù)為主。坡頂正南、東南方向?yàn)槁糜伍_發(fā)區(qū)，坡長(zhǎng)120 m，開發(fā)10 a以上，旅游活動(dòng)主要集中在7月、8月兩個(gè)月份，年接待游客750人次/a；其他為自由放牧區(qū)。由于坡面不對(duì)稱，因此各個(gè)方向樣線長(zhǎng)度不同，共設(shè)樣點(diǎn)27個(gè)。

1.2.2測(cè)定指標(biāo)和方法

(1)植被指標(biāo)。分別于2013年、2014年8月下旬采用1 m×1 m樣方測(cè)定植被生長(zhǎng)指標(biāo)，植被總蓋度采用估算法，植物種、植物株數(shù)采用計(jì)數(shù)法，用5 m卷尺測(cè)定平均高度和最高高度；地上生物量刈割法收集，同時(shí)收集立枯生物量，帶回實(shí)驗(yàn)室65℃烘干至恒重獲取生物量。

(2)地表顆粒采集。采用數(shù)字圖像采集[9-11]在拍攝區(qū)域上平放標(biāo)尺框，使用鑷子小心清除框內(nèi)地表上的雜物，使地表完全露出，此過程應(yīng)保證地表不被擾動(dòng)。考慮到太陽高度角的影響，用自制黑色遮光布遮擋使拍攝樣方全部位于陰影中，保證整個(gè)樣方內(nèi)光照均勻；將定制好的矩形標(biāo)尺框置于樣點(diǎn)，框尺控制范圍30 cm×20 cm，采用Canon Eos 5 D-MarkⅡ數(shù)碼相機(jī)架設(shè)三腳架進(jìn)行拍攝，相機(jī)鏡頭垂直地表74 cm，此時(shí)鏡頭視野剛好與框尺重合，每樣地連續(xù)重復(fù)拍攝5張并編號(hào)備用。后期利用Erdas Imagine 9.0軟件，對(duì)圖像進(jìn)行分類、矢量化，獲取顆粒對(duì)應(yīng)的面積信息數(shù)據(jù)。

1.3數(shù)據(jù)處理

所測(cè)得的土壤質(zhì)地和植被等指標(biāo)結(jié)合“內(nèi)蒙古自治區(qū)第5次荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則”[13]進(jìn)行各個(gè)樣方的退化分級(jí)，運(yùn)用SAS 9.0聚類分析各樣方退化程度。

對(duì)于地表顆粒采集后的圖像，在室內(nèi)利用Erdas Imagine 9.0軟件經(jīng)過圖像格式轉(zhuǎn)換、分類、矢量化等過程獲取每個(gè)顆粒的面積信息數(shù)據(jù)，用等效直徑來代表土壤顆粒粒徑。

等效直徑可通過公式(1)進(jìn)行計(jì)算得出[9]：

D=2(S/π)1/2

(1)

式中：D為圖像中單個(gè)土壤顆粒的等效直徑；S為圖像中單個(gè)土壤顆粒的面積。

數(shù)字采集技術(shù)對(duì)提取較大顆粒精度較高，同時(shí)結(jié)合單顆粒大于0.84 mm為不可蝕因子[15]。本文依此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行粒度劃分。結(jié)合公式(2)和表1計(jì)算出不同粒徑的土壤顆粒百分比含量。

不同粒徑的土壤顆粒其百分含量計(jì)算采用以下公式：

D(x)=∑d(x)占像元總數(shù)/圖像像元總數(shù)×100%

(2)

式中：D(x)為某種粒徑土壤顆粒在圖像中的像元總數(shù)。

2　結(jié)果與分析

2.1植被空間分布特征

研究區(qū)為半干旱荒漠草原，主要植被類型是草本植物，以菊科、禾本科植物為主。由表2可以看出，封育區(qū)植被各項(xiàng)指標(biāo)均高于其他兩個(gè)樣地，尤以植被蓋度和地上生物量最為明顯，封育區(qū)植被蓋度為63.26%，自由放牧區(qū)為45.89%，旅游區(qū)蓋度僅為16.29%，經(jīng)多重均值檢驗(yàn)，植被蓋度在ɑ=0.05顯著性水平下，圍封、放牧及旅游區(qū)差異顯著，ɑ=0.01圍封和旅游區(qū)差異極顯著；生物量在ɑ=0.05顯著性水平下差異顯著，但在ɑ=0.01時(shí)，圍封與放牧、旅游區(qū)差異極顯著，但放牧與旅游區(qū)無極顯著差異，同時(shí)，在植被的平均高度和種數(shù)上，圍封區(qū)與自由放牧區(qū)、旅游區(qū)均表現(xiàn)出差異，這表明封育有效促進(jìn)了植被恢復(fù)，而旅游人為活動(dòng)對(duì)植被踐踏、破壞作用凸顯，在實(shí)地調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)旅游區(qū)有裸露斑塊地分布；值得一提的是，自由放牧區(qū)、旅游區(qū)分別出現(xiàn)了指示退化的植物種冷蒿和狼毒，可見該區(qū)出現(xiàn)不同程度退化。

表1　土壤顆粒轉(zhuǎn)換比例

表2　試驗(yàn)區(qū)植被基本情況

注：同列相同字母表示差異不顯著,不同字母表示差異顯著；小寫字母顯著水平(p<0.05)，大寫字母顯著水平(p<0.01)。

為了進(jìn)一步分析植被的空間分布特征，對(duì)研究區(qū)植被蓋度及生物量值的偏度、峰度進(jìn)行測(cè)定(表3)，并采用K-S法進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)，由表4可知，各個(gè)區(qū)域植被蓋度、生物量均符合正態(tài)分布(5%水平)。

表3　植被蓋度、生物量的描述性統(tǒng)計(jì)

表4　植被蓋度的半方差函數(shù)理論模型參數(shù)

本文利用GS+9.0軟件對(duì)不同區(qū)域植被蓋度和生物量的空間變異性進(jìn)行分析，用球狀、指數(shù)和高斯模型進(jìn)行模型擬合，得到模型相關(guān)參數(shù)值，結(jié)果見表5?？梢钥闯?，植被蓋度的理論模型均是高斯模型，而生物量模型分別是高斯模型、球狀模型和指數(shù)模型，表中塊金值與基臺(tái)值的比表示隨機(jī)部分的空間異質(zhì)性占系統(tǒng)總變異的比例，反映空間自相關(guān)的程度。圍封、自由放牧及旅游區(qū)植被蓋度的塊金值與基臺(tái)值的比均小于25%，表現(xiàn)強(qiáng)空間相關(guān)性，說明植被蓋度空間變異是由自然因素影響而產(chǎn)生，生物量也表現(xiàn)一樣的趨勢(shì)，具有強(qiáng)空間相關(guān)性；從變程A來看，表中所有變程的變化范圍為50.84～211.31 m，均超過實(shí)際樣點(diǎn)間隔50 m，說明取樣合理，能反映空間自相關(guān)關(guān)系；模型R2接近1，RSS值越小，就說明模型可以越準(zhǔn)確地反映圍封、放牧及旅游區(qū)的植被蓋度、生物量的空間分布狀況[16-17]。

表5　植被生物量的半方差函數(shù)理論模型參數(shù)

為了更直觀地反映研究區(qū)植被蓋度、生物量分布的空間分布特征，結(jié)合變異函數(shù)模型及趨勢(shì)效應(yīng)參數(shù)，利用Furfer 9.0軟件進(jìn)行空間插值分析，Kriging插值會(huì)使高值降低，低值增高，從而達(dá)到將曲線平滑化的效果[16]。

插值后分別繪制空間分布格局圖(圖1—2)，圖中顏色越淺，表示對(duì)應(yīng)位置相應(yīng)蓋度、生物量值越高，反之，若顏色越深，表示其值越低。

圖1　植被蓋度在圍封區(qū)、自由放牧區(qū)、旅游區(qū)空間分布

圖2　植被生物量在圍封區(qū)、自由放牧區(qū)、旅游區(qū)空間分布

由圖1可以看出，圍封區(qū)、自由放牧區(qū)和旅游區(qū)植被蓋度呈現(xiàn)明顯的空間變異性，自由放牧區(qū)和圍封區(qū)植被蓋度空間分布具有一定的相似性，但圍封區(qū)植被平均蓋度為77.14%，大于自由放牧區(qū)的45.89%，旅游區(qū)平均蓋度為16.29%，說明減少人類過度的活動(dòng)、牲畜過度的啃食、踩踏，植被的生長(zhǎng)得到明顯的恢復(fù)；在3種不同草地利用方式下，均表現(xiàn)為坡頂位置蓋度最低，東北方向蓋度最大；其次3種不同草地利用方式下植物蓋度的空間分布又各有不同，自由放牧區(qū)可以明顯看出植被蓋度由東北向西南、南逐漸減小，圍封區(qū)也表現(xiàn)出這一漸變過，但不如放牧區(qū)顯著，原因是草地在圍封之后，植被生長(zhǎng)的情況得到明顯恢復(fù)，尤其在西、南這些水分相對(duì)缺少的區(qū)域，其物種長(zhǎng)勢(shì)明顯區(qū)別于放牧區(qū)，圍封區(qū)植被平均高度為7 cm，而自由放牧區(qū)<3 cm；所以植被蓋度在西、南方自由放牧區(qū)<圍封區(qū)；但在旅游區(qū)這種現(xiàn)象并不明顯，東、南、西和北方向蓋度差別不大，平均蓋度為11.21%，表明其蓋度降低不隨方向的改變而變化，原因是由于人類活動(dòng)旅游對(duì)草原造成過度的踩踏、植被破壞，且這種破壞具有隨意性，所以在此區(qū)域植被蓋度各個(gè)方向均不高，差異不大。

由圖2可以看出，植被生物量隨著不同強(qiáng)度的人為干擾變化很大，在圍封、自由放牧和旅游區(qū)空間分布上呈現(xiàn)各自不同的變化規(guī)律，首先植被類型差異很大，建群種及組成植物種均不相同，圍封區(qū)主要是以羊草+克氏針茅為主要植被，自由放牧區(qū)則是以冷蒿+克氏針茅為建群種，而在旅游區(qū)，以上植被均很少見到，取而代之的是一些退化指示植物，如狼毒、亞洲百里香等。從空間分布上看，圍封區(qū)內(nèi)在西南、南方向生物量最大，但在西、西北及東方向出現(xiàn)最低值，這是由于自然條件下主害風(fēng)方向?yàn)槲鳌⑽鞅?，長(zhǎng)期的風(fēng)蝕帶走了土壤的水分及養(yǎng)分，從而抑制植被的生長(zhǎng)；同樣，調(diào)查發(fā)現(xiàn)在南、西南方向出現(xiàn)具有指示退化的狼毒、狹葉錦雞兒等，但是這些植物單株的生物量較大；在自由放牧區(qū)生物量空間差異普遍不大，只是西南、南方向生物量出現(xiàn)最低值；在旅游區(qū)內(nèi)，西北和南方向出現(xiàn)最低值，原因是在人為破壞加上自然因素共同導(dǎo)致植物的繁茂深受制約。

綜合上述內(nèi)容，植被蓋度的空間分布均表現(xiàn)出一定的條帶狀與斑塊狀分布格局。在不同草原管理方式下坡頂均形成蓋度較小的小塊斑狀，從坡頂向下，植被蓋度逐漸增加，生物量隨著不同的管理方式則不同。此外，從等值線分布的密集或稀疏可以辨別植被蓋度、生物量的變化速率，如圖2A的中間部分即坡頂部位閉合等值線分布較稀疏，西南坡面的下方，等值線變得較為密集，說明坡頂、西北及東面生物量隨位置移動(dòng)變化較緩，而南坡面下方顆粒組成變化較為緩慢。

2.2荒漠草原退化程度診斷及評(píng)價(jià)

在草原荒漠化研究過程中，由于研究的地區(qū)不同、引起荒漠化環(huán)境的原因不同以及所考慮的因素不同，因此所選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)亦不一樣，必須因地制宜地選取評(píng)價(jià)指標(biāo)[18]。本文參考“內(nèi)蒙古自治區(qū)第5次荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)實(shí)施細(xì)則”[13]中草原退化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在地面調(diào)查評(píng)價(jià)因子、土地利用類型等基礎(chǔ)上，對(duì)多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定量值或定性值分析，據(jù)此確定各指標(biāo)的評(píng)分值；用各指標(biāo)的評(píng)分值之和確定荒漠化程度(輕度、中度、重度、極重度)和非荒漠化土地。基于各個(gè)樣方植被的地面調(diào)查與評(píng)分體系，結(jié)合SAS 9.0軟件進(jìn)行分析，采用最短距離法對(duì)27個(gè)樣方的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析(圖3)，評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

注：A為旅游區(qū)，B為自由放牧區(qū)，C表示完全禁牧，數(shù)字為各個(gè)樣方編號(hào)。

圖3希拉穆仁草原生物特征27個(gè)樣方聚類圖

一類：包括A1，A3，A9，A7，A6，A5，A4，A2，A8，B1，B4，這11個(gè)樣方單獨(dú)聚為一類，即旅游地坡頂及其周圍8個(gè)方向和自由放牧坡頂及南向，其植被蓋度、地上生物量等指標(biāo)為最低，結(jié)合土壤質(zhì)地、礫石含量、覆沙厚度和地表形態(tài)得分將這幾個(gè)樣方定為重度退化。

二類：包括B3，B7，B5，B2，B6，B9，B8聚為一類，即自由放牧的東、東南等7個(gè)方向，這7個(gè)樣方各個(gè)生物指標(biāo)均較低，土壤質(zhì)地、礫石含量、覆沙厚度和地表形態(tài)得分相對(duì)較小，既將這幾項(xiàng)定為中度退化。

三類：包括C1，C9，C2，C5，C3，C7，C6，C4，C8，即圍封區(qū)域包括坡頂在內(nèi)的各個(gè)方向，各個(gè)指標(biāo)均為最高且顯著區(qū)別于其他樣方，可以將此9項(xiàng)定位輕度退化。

2.3不同退化程度下土壤顆粒含量

根據(jù)以上歸類判別，對(duì)應(yīng)各個(gè)不同退化程度樣方的圖像資料，帶回實(shí)驗(yàn)室對(duì)各個(gè)樣方土壤顆粒含量進(jìn)行分析，結(jié)果見圖4。草原退化的演變即地表土壤的粗?；蛦瘟；^程[19]；伴隨土壤的粗?；^程，加劇了土體的分散以及結(jié)構(gòu)的破壞，從而使得土壤的容重增加、持水性能下降、孔隙度降低等一系列土壤物理性狀的惡化。重度退化表現(xiàn)在區(qū)域范圍內(nèi)坡頂粗?；顬閲?yán)重，自由放牧坡頂和旅游地坡頂>0.84 mm的含量為84.84%和87.01%，自由放牧南向>0.84 mm的含量為80.01%，旅游地各個(gè)方向>0.84 mm的含量平均值為81.25%，各個(gè)土壤粒級(jí)>0.84 mm的含量均超過80%，而粒徑在0.84～0.42 mm和<0.42 mm的含量都不超20%，粒級(jí)含量分化明顯。

圖4　不同退化程度樣方粒級(jí)含量

中度退化程度的各樣方土壤粒級(jí)>0.84 mm平均含量為76.96%，各樣方值均小于80%，0.84～0.42 mm平均含量為17.16%，較重度退化增加接近20%，最大值達(dá)到20.55%，而<0.42 mm的平均含量在5.81%，最大值出現(xiàn)在東南方向，含量為6.77%。

輕度退化土壤粒級(jí)>0.84 mm平均含量為62.5%，較中度退化含量降低了23.14%，最小值為55.13%和55.16%，在北、東南出現(xiàn)最低；最高值出現(xiàn)在西方，為67.25%。粒徑在0.84～0.42 mm和<0.42 mm的含量均有了大幅度提高，百分比均占總體的30%，10%左右。總體來說，地表粗?；潭让黠@下降，半可蝕、可蝕性顆粒含量大幅增加，而不可蝕顆粒含量減小。

在95%的可靠性下，對(duì)不同退化程度的土壤顆粒進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，輕度退化土壤顆粒<0.42 mm含量為3.98%，0.84～0.42 mm為10.39%，>0.84 mm為85.63%；中度退化土壤顆粒<0.42 mm含量為6.20%，0.84～0.42 mm為17.03%，>0.84 mm為76.77%；重度退化土壤顆粒<0.42 mm含量為11.05%，0.84～0.42 mm為21.87%，>0.84 mm為61.08%。隨著退化程度的減弱，不可蝕顆粒(>0.84 mm)的含量逐漸降低，而半可蝕顆粒(0.84～0.42 mm)及高度可蝕顆粒(<0.42 mm)均逐漸增加。

中度退化區(qū)較重度退化區(qū)不可蝕顆粒平均含量減少了8.86%，而半可蝕顆粒和可蝕顆粒增加了6.64%和2.22%；在輕度退化區(qū)，不可蝕顆粒較重度退化區(qū)減少了28.67%，半可蝕及可蝕增加1.68倍和1.77倍。

從各徑級(jí)顆粒含量的變動(dòng)系數(shù)來看，>0.84 mm的不可蝕顆粒含量變動(dòng)系數(shù)都較小，分別為4.47%，4.06%和9.25%，均小于10%,屬于弱等變動(dòng)；而<0.42 mm的可蝕顆粒變動(dòng)系數(shù)不論退化程度如何，值均為10%～30%，在3個(gè)粒級(jí)內(nèi)最大，所以顆粒>0.84 mm的不可蝕顆粒在單位均值上的離散程度低。絕對(duì)誤差反映測(cè)量值偏離真值的大小，在不同測(cè)量結(jié)果時(shí)估算其可靠程度。由表6可知，相同退化程度下不同徑級(jí)估算的相對(duì)誤差有很大差異，如重度退化下>0.84，0.84～0.42，<0.42 mm的相對(duì)誤差限為4.00%，25.48%，26.73%，即不可蝕顆粒<半可蝕顆粒<可蝕顆粒，即不可蝕顆粒(>0.84 mm)的百分含量更接近真值，且估計(jì)精度為96.00%。在輕度退化、中度退化也存在相似規(guī)律，>0.84 mm的不可蝕顆粒估計(jì)精度為96.04%和91.77%，明顯的高于半可蝕及可蝕顆粒的精度，即>0.84 mm的不可蝕顆粒粒級(jí)較其他粒徑更能代表其所屬退化程度。通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算，重度退化>0.84 mm的不可蝕顆粒的百分比含量為82.22%～89.04%，中度退化不可蝕顆粒為82.22%～89.04%，而輕度退化不可蝕顆粒含量為56.05%～66.11%。

表6　不同土壤粒徑含量的描述性特征統(tǒng)計(jì)

3　結(jié) 論

(1)圍封草地以輕度退化為主，自由放牧區(qū)以中度退化為主,但在坡頂出現(xiàn)重度退化，旅游區(qū)退化程度最為嚴(yán)重，均為重度退化區(qū)；

(2)基于數(shù)字圖像處理技術(shù)及簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的估算方法對(duì)各個(gè)退化程度總體進(jìn)行分析，隨著退化程度的加強(qiáng)，不可蝕顆粒(>0.84 mm)的百分比含量呈增加趨勢(shì)；半可蝕顆粒(0.84～0.42 mm)及可蝕顆粒(<0.42 mm)含量逐漸減少；

(3)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，>0.84 mm的不可蝕顆粒的百分比含量總體變動(dòng)系數(shù)小于10%，絕對(duì)誤差最小，更接近真值,更能代表其退化程度；

(4)以>0.84 mm的顆粒含量做為草原退化劃分依據(jù)：重度退化含量為82.22%～89.04%,中度退化含量為74.01%～79.53%，輕度退化含量為56.05%～66.11%，較重度含量分別降低了16.81%，37.05%。

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Degradation Evaluation and Characterization of Surface Wind Erosion Particles in Xilamuren Grassland

HUANG Xin1,MENG Zhongju1,WANG Ji1,DING Yanlong1, MA Haoxiang2,WANG Qin1,DANG Xiaohong1,WU Hao1

(1.College of Ecological Environment,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018, China; 2.Soil and Water Conservation Work Situation of Dalate,Erdos,Inner Mongolia 014300,China)

Fenced grassland,open grazing grassland and tourism areas in Xilamuren Grassland were surveyed combining with the Fifth Desertification and Desertification Monitoring Implementation Details of Inner Mongolia Autonomous Region,grassland degradation was diagnosed and evaluated according to indicators such as vegetation cover and biomass.Based on this,characterization of surface coarse particles of different degrees of degradation was studied.The results showed that the fenced grassland was mainly mild degraded; open grazing grasslands were mainly moderately degraded,but the top of the hill was severely degraded.Degradation degree at tourism areas was the most serious degraded.Volume percentage of non-erodible particles(>0.84 mm)could be used as an appropriate discrimination standard to evaluate the grassland degradation degree,it is severe degradation when its content is 82.22%～89.04%,moderately degraded with its content of 74.01%～79.53%,mild degraded with its content of 56.05%～66.11%.The index may intuitively and real-time reflect the degradation situations of grassland,and it is also a simple,rapid diagnostic application to the practice.

desert grassland; degradation degree; soil granulometric composition; discrimination standard

2015-07-29

2015-09-28

教育部新教師基金“退化草原風(fēng)蝕地表粗?；^程及數(shù)字影像判讀”(20131515120017);內(nèi)蒙古教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目“基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的荒漠草原地表風(fēng)蝕研究”(2013MS0613);中科院西部之光“內(nèi)蒙古中西部荒漠草原地表粗?；^程研究”

黃昕(1990—),女,安徽利辛縣人,碩士研究生,研究方向?yàn)榛哪乐?。E-mail:2438509835@qq.com

汪季(1957—),男,山東濟(jì)南人,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事荒漠化防治研究。E-mail:wangji1957@163.com

S157.1; S812.2

A

1005-3409(2016)05-0141-06