近自然恢復(fù)狀態(tài)下荒漠草原不同群落表土粒度特征研究

王瑞東，高 永，黨曉宏,2*，蒙仲舉, 張 格，張 超，萬 芳

(1. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)沙漠治理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018； 2. 內(nèi)蒙古杭錦荒漠生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017400；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，內(nèi)蒙古 蹬口 015200)

內(nèi)蒙古希拉穆仁草原作為我國北方重要的草地生態(tài)系統(tǒng)，在氣候調(diào)節(jié)、水土保持、荒漠化防治等生態(tài)功能方面發(fā)揮著特殊的生態(tài)學(xué)意義，乃至在整個(gè)北方地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也發(fā)揮著重要的作用[1-2]。有研究表明，采取圍封措施在一定時(shí)間可以有效使已退化的草地恢復(fù)到一個(gè)近自然狀況[3]，以此改變近地表風(fēng)蝕率及減少土壤風(fēng)蝕量[4]。在長(zhǎng)期圍封草地的過程中，草地群落的多樣性及結(jié)構(gòu)的顯著變化會(huì)對(duì)小區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)帶來重要的影響[5]。尤其在干旱區(qū)、半干旱區(qū)草地的恢復(fù)過程中，植被為適應(yīng)其生長(zhǎng)環(huán)境不斷進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，植被高度、蓋度、生物量會(huì)出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)變化[6-7]。草地生態(tài)系統(tǒng)由于自身的復(fù)雜性和長(zhǎng)期過度放牧、旅游、開采等人類活動(dòng)干擾和氣候波動(dòng)，退化草地群落圍封后在恢復(fù)過程中出現(xiàn)正、負(fù)兩面性，負(fù)面影響指已退化的荒漠草原由原先分布均一、植被較繁茂的草地變得稀疏低矮，在長(zhǎng)期風(fēng)力侵蝕作用下，地表細(xì)顆粒物質(zhì)被吹蝕，導(dǎo)致地表呈現(xiàn)粗?；乇硗寥李w粒粒度分布發(fā)生明顯變化[8-9]。

地上植被與地下土壤存在密切的關(guān)系[10]，植被蓋度與土壤機(jī)械組成、含水量等呈正相關(guān)關(guān)系，在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域?qū)儆谥攸c(diǎn)研究范圍[11-12]。土壤粒度特征能夠有效地表征土壤的機(jī)械組成狀況，土壤顆粒直徑大小直接影響著水分的運(yùn)輸與傳導(dǎo)、蒸發(fā)及養(yǎng)分積累，很大程度上表征了土壤顆粒的運(yùn)移特征，決定土壤抗風(fēng)蝕性的強(qiáng)弱[13-15]，在土地荒漠化和風(fēng)蝕程度研究中備受關(guān)注[16-17]。目前利用土壤顆粒機(jī)械組成的研究已經(jīng)較為成熟，研究結(jié)果簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，因此利用激光衍射法分析土壤顆粒機(jī)械組成能夠有效說明土壤粗?；F(xiàn)象[18]。在長(zhǎng)期進(jìn)行圍封措施后草地達(dá)到近自然狀態(tài)時(shí)，通過對(duì)不同類型群落地表土壤顆粒粒度特征的研究，對(duì)揭示近自然狀態(tài)下草地表層風(fēng)蝕特征有重要生態(tài)學(xué)意義。

基于此，本文以內(nèi)蒙古陰山北麓中部的希拉穆仁荒漠草原圍封16年的蒙古韭(Alliummongolicum)、銀灰旋花(Convoloulusammannii)、克氏針茅(Stipakrylovii)、羊草(Leymuschimensis)、洽草(Koeleriaglauca)、短花針茅(Stipabrevii))6種類型群落表層土壤為研究對(duì)象，通過對(duì)不同類型群落地表0～2 cm土壤粒度參數(shù)的測(cè)定，分析退化草原在圍封后恢復(fù)到近自然狀態(tài)下不同群落植被蓋度的土壤風(fēng)蝕粗?；町惣疤卣鳎?duì)地表土壤易受風(fēng)蝕顆粒分布頻率范圍進(jìn)行判別，為該地區(qū)草原利用地表粗化程度進(jìn)行評(píng)估和植被群落穩(wěn)定、制定合理圍封等退化防治策略提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古高原中部地帶的南緣達(dá)爾罕茂明安聯(lián)合旗(簡(jiǎn)稱達(dá)茂旗)南部希拉穆仁草原(111°13′39″ E，41°21′1″ N)，該區(qū)域?qū)俚蜕角鹆觐愋?，地形低緩起伏，平均海拔高? 600 m。中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降水量為279.40 mm，主要集中在7—9月；全年多風(fēng)，年均風(fēng)速4.50 m·s-1，年大風(fēng)日數(shù)為63 d，風(fēng)沙天氣主要集中冬春兩季，以北風(fēng)和西北風(fēng)為主。試驗(yàn)地風(fēng)蝕和水蝕交替作用造成土壤板結(jié)和地表顆粒粗化，使希拉穆仁草原生態(tài)環(huán)境脆弱，該區(qū)域地帶性土壤主要以栗鈣土為主，土壤質(zhì)地較粗糙，多為砂質(zhì)壤土。希拉穆仁鎮(zhèn)地帶性植被建群種植物為克氏針茅，草地群落主要以羊草×克氏針茅為主，其他植物種有蒙古韭、銀灰旋花、洽草、短花針茅等多年生旱生草本植物，呈典型荒漠草原特征[16,19]。受當(dāng)?shù)剡^度放牧及旅游業(yè)等人為擾動(dòng)活動(dòng)的影響，該區(qū)域草地出現(xiàn)嚴(yán)重退化。試驗(yàn)地在保證完全排除放牧和旅游等人為干擾后從2002年起進(jìn)行圍封管理，至2018年已圍封16 年，圍封面積達(dá)133 hm2。

1.2 樣地布設(shè)與樣品采集

試驗(yàn)于2018年8月中旬在希拉穆仁荒漠草原水利部水土保持試驗(yàn)中心圍封區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。為了研究圍封區(qū)內(nèi)不同群落草地在自然風(fēng)蝕狀態(tài)下的特征[20]，選擇在坡向相同，地勢(shì)平坦，坡度在2.5°～3.5°圍封16年的草地，進(jìn)行土壤和植被取樣。采樣區(qū)域東西長(zhǎng)1.20 km，南北寬1.00 km，沿東西布設(shè)4條長(zhǎng)度為300 m的樣線，每條樣線間隔50 m，根據(jù)優(yōu)勢(shì)種變化情況及其他植物群落特征設(shè)置35個(gè)樣方，測(cè)量樣方內(nèi)各種植物的蓋度、高度、頻度和地上生物量等指標(biāo)。并利用指示種分析法[19]確定6種群落類型樣地，每類樣地內(nèi)包含3～10個(gè)1 m×1 m正方形植物樣方。在取樣前一周天氣良好，無大風(fēng)和降水，采樣時(shí)選取平整地面，在已確定的6塊不同植被類型樣地，將樣方內(nèi)植物地上部分進(jìn)行刈割，將地表枯落物等物質(zhì)分裝于塑封袋內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室，80℃烘干至恒重，稱量其干重。土壤樣品的采集在相應(yīng)進(jìn)行植被取樣的位置，采用鐵鏟采集表層0～2 cm土樣，實(shí)驗(yàn)室烘干處理后利用Mastersizer 3000 激光粒度分析儀分析其土壤機(jī)械組成狀況。

1.3 土壤粒徑參數(shù)模型

土壤樣品烘干處理后利用土壤篩去除直徑大于3.50 mm的粗物質(zhì)顆粒和植物根系，稱取5.00 g置于燒杯中，加入45.00 mL蒸餾水充分浸沒樣品，滴入1～2滴濃度為30% H2O2溶液。靜置24 h后去除土壤中的有機(jī)質(zhì)，待燒杯中無氣泡產(chǎn)時(shí)，進(jìn)行加熱，使過剩的H2O2完全揮發(fā)反應(yīng)。冷卻后加入純凈水的同時(shí)滴入1 ～2 mL濃度為10%的HCL溶液，溶解樣品中碳酸鹽物質(zhì)，再次靜置24 h，測(cè)試樣品中的pH值，待樣品pH值呈中性后啟動(dòng)激光粒度分析儀(Mastersizer3000型，英國)，攪拌均勻后取適量樣品于儀器中進(jìn)行土壤粒度測(cè)定。利用分析儀器自帶軟件的用戶分級(jí)功能，依據(jù)美國制土壤粒徑分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[21]，將土壤樣品按粒徑劃分為黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002～0.05 mm)、極細(xì)砂(0.05～0.10 mm)、細(xì)砂(0.10～0.25 mm)、中砂(0.25～0.50 mm)、粗砂(0.50～1.00 mm)、極粗砂(1.00～2.00 mm)和砂石(>2.00 mm)，并輸出土壤顆粒累計(jì)體積分?jǐn)?shù)為5%，95%，16%，84%，25%，75%，50% 所對(duì)應(yīng)的土壤顆粒徑級(jí)后進(jìn)行土壤粒度參數(shù)計(jì)算。

首先通過Udden～Wenworth粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分粒級(jí)，之后轉(zhuǎn)換為利于計(jì)算的Ф值[22]，轉(zhuǎn)換公式為：

Φ=-log2d

(1)

式中：d為以mm計(jì)算的顆粒直徑。

粒度參數(shù)采用Foil-Ward的圖解法[23](平均粒徑d0、標(biāo)準(zhǔn)偏差б0、偏度SK與峰態(tài)Kg)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。公式如下：

平均粒徑：

d0=(Ф16+Ф50+Ф84)

(2)

標(biāo)準(zhǔn)偏差：

(3)

偏度：

(4)

(5)

平均粒徑d0是表示土壤粒徑中各級(jí)含量的平均分布情況，是描述土壤顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律重要指標(biāo)和影響土力水力性質(zhì)等重要的物理特性之一[24]。標(biāo)準(zhǔn)偏差б0表示土壤顆粒分布數(shù)據(jù)集的離散程度，標(biāo)準(zhǔn)偏差值越小偏離值離平均值越小，表明土壤顆粒分布越均勻，分選性越好，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差б0標(biāo)準(zhǔn)劃分為7個(gè)分選級(jí)別[25]，分別表示為：б0≤ 0.35，分選性極好；0.35<б0≤ 0.50，分選性好；0.50<б0≤0.71，分選性較好；0.71<б0≤ 1.00，分選性中等；1.00<б0≤ 2.00，分選性較差；2.00<б0≤ 4.00，分選性差；б0>4.00，分選性極差。偏度SK又稱為偏態(tài)系數(shù)，表征土壤粒度頻率曲線相對(duì)于平均值的對(duì)稱程度，判斷土壤顆粒粒度的分布規(guī)律性，國家按其標(biāo)準(zhǔn)分為5個(gè)等級(jí)[26]，分別表示為：0.30≤SK<1.00，極正偏；0.10≤SK<0.30，正偏；-0.10≤SK<0.10，近于對(duì)稱；-0.30≤SK<-0.10，負(fù)偏；-1.00≤SK<-0.30，極負(fù)偏。峰態(tài)Kg反映土壤平均粒度頻率分布曲線在頂端尖峭或扁平的程度參數(shù)，對(duì)土壤顆粒頻率分布曲線峰形的寬窄陡緩進(jìn)行定量衡量，計(jì)算過程中以正態(tài)分布曲線為基準(zhǔn)，土壤顆粒頻率曲線一般用Ф95與Ф5之間粒度間距和Ф75與Ф25之間粒度間距表示，峰度值分別表示為：Kg≤0.67，很寬平；0.673.00，極尖窄[27]。

1.4 土壤粒度累積頻率間平均距離的計(jì)算

土壤粒度累積頻率分布間平均距離D與土壤粒度累積頻率曲線共同反映不同群落類型間土壤質(zhì)地的顆粒差異及變化分布情況，判別研究區(qū)地表顆粒向粗?；较虬l(fā)展?fàn)顩r[28]。

土壤粒度累積體積頻率分布平均距離：

(6)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同群落類型土壤粒度組成特征

由表2可知，蒙古韭、銀灰旋花、克氏針茅、羊草、洽草、短花針茅6種類型群落土壤粒度組成中均以砂粒和粉粒為主，砂粒平均體積百分含量分別為70.63%，63.94%，37.29%，75.97%，42.72%，41.75%；其中，克氏針茅地表極細(xì)砂平均含量顯著高于他5種群落(P<0.05)。粉粒平均百分含量除蒙古韭、銀灰旋花、羊草群落間基本無差異(P>0.05)，其他3種群落粉粒百分含量均在50%以上，克氏針茅群落粉粒平均百分含量最高，為62.65%，短花針茅次之，為55.67%，顯著高于其他4種群落(P<0.05)。蒙古韭、羊草黏粒平均百分含量為0，其余4種群落表層土壤黏粒平均含量均未超過1%，彼此間差異顯著(P<0.05)?？耸厢樏┤郝浔韺拥[石含量為0，其余5種群落表層土壤礫石平均百分含量均顯著升高(P<0.05)，但彼此間無差異(P>0.05)。

表2 不同群落表層土壤粒度組成

注：表中同列不同小寫字母表示各群落間差異顯著(P<0.05)

Note：The different lowercase letters at the same column in the table refer to significant differences (P<0.05)

2.2 不同群落表土粒度參數(shù)特征

由表3可知，6種群落表土粒度參數(shù)平均粒徑由大至小依次表現(xiàn)為羊草>蒙古韭>銀灰旋花>洽草>短花針茅>克氏針茅。標(biāo)準(zhǔn)偏差由大至小依次表現(xiàn)為洽草>短花針茅>羊草>蒙古韭>銀灰旋花>克氏針茅，即克氏針茅群落土壤分選性相比其他群落較差。偏度等級(jí)依次表現(xiàn)為正偏、近于對(duì)稱、負(fù)偏、近于對(duì)稱、極正偏、正偏,其中銀灰旋花、羊草群落表土頻率曲線形態(tài)對(duì)稱，其他4種群落表土頻率曲線形態(tài)不對(duì)稱，克氏針茅群落波峰偏向細(xì)顆粒一側(cè)，結(jié)合表2不同群落類型表土粒度組成分布情況，克氏針茅群落表土均以粉粒和砂粒中極細(xì)砂含量為主，細(xì)砂含量所占比例較少，且無中砂、粗砂、極粗砂、礫石存在，顆粒分布不對(duì)稱。蒙古韭、短花針茅、洽草群落波峰均表現(xiàn)為偏向較粗粒一側(cè)，顆粒以粗組分為主，其中洽草群落表土機(jī)械組成較蒙古韭、短花針茅群落較粗，土壤機(jī)械組成以砂粒為主，其中粗粒含量相對(duì)細(xì)砂、中砂含量較多，顆粒分布不對(duì)稱，整體偏向粗顆粒一側(cè)，粗化作用明顯。銀灰旋花、羊草群落在恢復(fù)過程中，表層土壤中細(xì)粒物質(zhì)含量均比其他群落高，粗顆粒含量較少，進(jìn)一步說明土壤顆粒組成狀況較復(fù)雜且表現(xiàn)出向均勻化的方向發(fā)展。

表3 不同群落表層土壤粒度參數(shù)

注：表中同列不同小寫字母表示各群落間差異顯著(P<0.05)

Note：The different lowercase letters at the same column in the table refer to significant differences (P<0.05)

蒙古韭、銀灰旋花、克氏針茅、羊草、洽草、短花針茅6種群落峰態(tài)分屬中等、中等、中等、寬平、寬平、尖窄，短花針茅群落土壤顆粒分布較集中，蒙古韭、銀灰旋花、克氏針茅3種群落土壤顆粒分布較羊草、洽草群落集中，結(jié)合表2不同群落表土粒度組成分布情況，克氏針茅群落粉粒為優(yōu)勢(shì)顆粒這與其負(fù)偏一致，表明顆粒組成向細(xì)粒物質(zhì)集中，而蒙古韭、銀灰旋花群落表現(xiàn)為向粗顆粒集中，砂粒含量比例較高，其偏度也表現(xiàn)為正偏與近于對(duì)稱。羊草、洽草群落表土峰態(tài)均表現(xiàn)為寬平，所占百分含量相對(duì)無占優(yōu)勢(shì)的顆粒，分布較復(fù)雜，與其偏度相對(duì)應(yīng)。

2.3 不同群落土壤顆粒頻率分布曲線

由圖1可以看出，6種不同群落間顆粒分布存在明顯差異。克氏針茅群落波峰最為明顯，呈單峰分布，其波峰出現(xiàn)在67 μm附近。其他5種群落均表現(xiàn)為雙峰或多峰分布，其中洽草、短花針茅群落波峰較為靠前，出現(xiàn)在20～40 μm附近，說明其表土顆粒主要為粉粒為主；而銀灰旋花、蒙古韭、羊草群落波峰出現(xiàn)在50～70 μm附近，砂粒中細(xì)砂物質(zhì)含量較其他群落較低，且波峰高度隨地表粗粒的增大而降低。

圖2表示不同群落表土粒度累積頻率分布情況，一般曲線越陡峻，顆粒分布越均勻。分析各類型群落表層土壤的分布均勻程度發(fā)現(xiàn)，克氏針茅群落表土顆粒組成以細(xì)粒物質(zhì)含量較多。短花針茅、洽草群落介于蒙古韭、銀灰旋花、羊草群落之間，其中，洽草群落表土粒度累計(jì)分布曲線開始時(shí)變化較陡峻，但約在163 μm后逐漸變緩慢，短花針茅群落表土累計(jì)分布曲線開始時(shí)變化較陡峻，但約在105 μm后開始變緩慢。6種群落均在100～300 μm范圍內(nèi)斜率最大，說明各群落表土顆粒粒徑大部分集中在100～300 μm。

2.4 不同群落類型地表風(fēng)蝕顆粒判別

蒙古韭、銀灰旋花、克氏針茅、羊草、洽草、短花針茅6種群落間距離很近，各群落表層土壤顆粒頻率分布曲線(圖1)表現(xiàn)出不同程度的差異，其波峰、波谷的出現(xiàn)呈現(xiàn)出趨勢(shì)相同的一致性，在同類型群落中土壤母質(zhì)差別較小。不同群落土壤粒度累積頻率百分量反映出群落間顆粒差異變化情況，即定性描述顆粒在一定范圍內(nèi)受到風(fēng)蝕的影響。由圖2可知，各群落土壤粒度累積頻率間平均距離粒徑最大值出現(xiàn)在100～250 μm區(qū)間內(nèi)，說明各群落整體顆粒粒徑在100～250 μm區(qū)域間較大，因此可認(rèn)為研究區(qū)易風(fēng)蝕顆粒范圍為100～250 μm。

圖2 土壤顆粒累計(jì)頻率曲線

3 討論

希拉穆仁草原屬于荒漠草原類型，干旱少雨，土壤結(jié)構(gòu)干燥松散，地表植被覆蓋度低，易發(fā)生風(fēng)蝕現(xiàn)象[31]。粒徑在土壤風(fēng)蝕過程中承擔(dān)著重要控制作用，能夠定量描述土壤顆粒在風(fēng)蝕過程中釋放、運(yùn)移和沉降情況，最終影響風(fēng)蝕強(qiáng)度[32]。而對(duì)于土壤退化的草地來講，采取圍封措施，可以通過植被的恢復(fù)增強(qiáng)土壤的保護(hù)作用，恢復(fù)土壤機(jī)理，從而抑制土壤風(fēng)蝕，同時(shí)截取大氣中的降塵和養(yǎng)分含量較高的細(xì)顆粒物質(zhì)[33]。

土壤粒度特征與風(fēng)蝕強(qiáng)度的關(guān)系一直受到荒漠化防治學(xué)界的探討。相關(guān)研究表明，土壤風(fēng)蝕與粒度存在密切關(guān)系，董治寶等[4]通過風(fēng)洞試驗(yàn)將土壤顆粒機(jī)械組成按其抗蝕性的差異劃分為：0.08～0.40 mm為易蝕顆粒，>0.05～0.08 mm和0.70～0.40 mm間為較難蝕顆粒，>0.70 mm和<0.05 mm為難蝕顆粒；由表2可以看出，蒙古韭、銀灰旋花、克氏針茅、羊草、洽草、短花針茅6種不同群落間土壤顆粒分布有相似之處也有明顯差異，表土粒度組成均以砂粒、粉粒為主，黏粒含量較低。其中砂粒含量在41.72%～75.97%，粉粒含量17.86%～62.65%。群落土壤粒度組成從細(xì)到粗依次表現(xiàn)為克氏針茅>短花針茅>洽草>銀灰旋花>蒙古韭>羊草，土壤呈現(xiàn)逐漸粗化方向發(fā)展。短花針茅、洽草群落的植被蓋度雖然不及克氏針茅群落，但能夠最大限度地降低近地表的氣流結(jié)構(gòu)，利于大氣中細(xì)顆粒物質(zhì)在地表聚集和分選，增加地表穩(wěn)定性，減少土壤風(fēng)蝕，可能是生物量和大量的枯落物導(dǎo)致地表覆蓋的短花針茅群落表層土壤中的細(xì)顆粒含量較高的原因。需要進(jìn)一步說明的是，克氏針茅、短花針茅、洽草群落地表土壤中的粉粒和黏粒等細(xì)顆粒物質(zhì)含量雖然較其他群落有所增加，但與其他地區(qū)的相關(guān)研究結(jié)果相比較還處于較低水平。植被近自然恢復(fù)16年后，植被恢復(fù)區(qū)表層機(jī)械組成仍然較粗，可能與該地區(qū)土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)本身較粗糙有關(guān)。結(jié)合表1發(fā)現(xiàn)，洽草、羊草群落的植被蓋度和地上生物量與克氏針茅群落相當(dāng)或更高，導(dǎo)致克氏針茅群落下土壤更偏細(xì)的主要原因是：其一由于克氏針茅屬于多年生密叢型草本植物，旱生草原種，是典型草原的建群種之一，在當(dāng)?shù)厣w度較大且稈直立，植株高30～60 cm，且克氏針茅地上部分由多數(shù)分蘗形成密集的草叢，成簇生長(zhǎng)，葉層高20～30 cm，生殖枝高50～60 cm，叢幅直徑通常為30～40 cm[34]。因此，克氏針茅群落與其他群落相比，其憑借自身植株蓋度和高度的優(yōu)勢(shì)增大了地表粗糙度，降低地表上方氣流的吹蝕能力，抑制風(fēng)蝕的發(fā)生，并較大程度有效地截?cái)r近地表氣流中的細(xì)粒物質(zhì)，導(dǎo)致地表土壤中顆粒細(xì)物質(zhì)偏多，對(duì)表層土壤中的細(xì)顆粒起到了一定的存留作用[35]；第二個(gè)原因植物根系都有改善土壤理化性質(zhì)的功能，在土壤風(fēng)蝕方面增強(qiáng)土壤顆粒總體粒徑，從而增強(qiáng)地表粗糙度，抑制地表氣流[36]；而克氏針茅是由多數(shù)分蘗形成密集的草叢，成簇生長(zhǎng)，具有發(fā)達(dá)的根系，其發(fā)達(dá)的根系能有效改變土壤質(zhì)地，形成寶貴的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)將土壤中的較粗粒物質(zhì)逐漸向砂壤質(zhì)轉(zhuǎn)變，對(duì)細(xì)顆粒形成補(bǔ)給，使得樣地內(nèi)顆粒組成保持在較細(xì)的水平上，提高土體的抗風(fēng)蝕能力[36]。并且在取樣時(shí)還發(fā)現(xiàn)克氏針茅群落腐殖質(zhì)層較薄，在20～30 cm土層下可見鈣積層，所以細(xì)顆粒物質(zhì)與其他群落相比較較多。因此當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門在實(shí)行圍封草場(chǎng)、禁止放牧等保護(hù)措施的同時(shí)可以考慮增加克氏針茅等建群種的植被蓋度和高度等，在保護(hù)地表土壤的同時(shí)降低地表粗顆粒含量。

由表2可知，克氏針茅群落表層土壤黏粒、粉粒、砂粒中極細(xì)砂的平均含量均高于其他群落。砂粒中細(xì)砂含量雖有所降低，各群落間存在顯著差異(P<0.05)。隨著顆粒徑級(jí)變大，除中砂含量顯著偏低外，顆粒更粗的粗砂、極粗砂等含量均無顯著變化。進(jìn)一步對(duì)各群落表層土壤顆粒頻率分布曲線(圖2)分析可知，各類型植被土壤粒度累積頻率之間平均距離粒徑最大值出現(xiàn)在100～250 μm區(qū)間內(nèi)，說明各類型草地整體差異在顆粒粒徑100～250 μm之間差異較大，因此可認(rèn)為研究區(qū)易風(fēng)蝕顆粒范圍在100～250 μm。各類型植被土壤粒度累積頻率之間平均距離最大值出現(xiàn)在111 μm處，一般研究指明土壤顆粒在100～150 μm范圍內(nèi)風(fēng)蝕顆粒運(yùn)動(dòng)活躍，運(yùn)動(dòng)方式主要以躍移為主[29-30]。李曉麗等[37]在裸露耕地土壤風(fēng)蝕躍移顆粒分布特征的試驗(yàn)研究中得出在陰山北麓發(fā)生躍移顆粒粒徑主要發(fā)生在75～200 μm，這一范圍與本研究結(jié)果一致，說明各群落間顆粒粒徑整體差異在111 μm左右較大，可能是由于該區(qū)域多年平均起沙風(fēng)速達(dá)到6 m·s-1的次數(shù)有600余次，整體土壤粒徑偏向粗，所以本研究得出的風(fēng)蝕顆粒范圍相對(duì)偏大。

綜合而言，蒙古韭、銀灰旋花、克氏針茅、羊草、洽草、短花針茅為優(yōu)勢(shì)種的6種群落地表土壤粗?；脑颍艿綒夂?、土壤母質(zhì)等自然因素的影響，各群落的土壤風(fēng)蝕情況雖有一定的改善，但相比之下近自然恢復(fù)狀態(tài)16年后改善半荒漠草原的土壤環(huán)境狀況還是比較緩慢的過程。因此，還需要堅(jiān)持長(zhǎng)期圍封，加強(qiáng)對(duì)脆弱生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和管理，防止該地區(qū)土壤向粗?；较虬l(fā)展。

4 結(jié)論

希拉穆仁荒漠草原不同群落表層土壤粒度組成均以砂粒、粉粒為主，黏粒含量較低，其中粉粒含量在41.72%～75.97%，不同群落土壤粒度組成從細(xì)到粗依次表現(xiàn)為克氏針茅>短花針茅>洽草>銀灰旋花>蒙古韭>羊草。不同群落間偏度差異較明顯，可作為表土粒徑的有效粒度參數(shù)指標(biāo)。

除克氏針茅群落呈單峰分布，其他群落均呈現(xiàn)雙峰或多峰分布，易風(fēng)蝕顆粒范圍為100～250 μm。銀灰旋花、蒙古韭、羊草群落表層土壤粒度分布范圍較寬。當(dāng)?shù)貞?yīng)繼續(xù)堅(jiān)持長(zhǎng)期圍封，防止草原土壤向粗化方向發(fā)展。