呼倫貝爾草原風(fēng)蝕坑土壤水分異質(zhì)效應(yīng)研究

袁立敏， 楊制國， 薛 博， 高海燕， 韓照日格圖

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古多倫渾善達(dá)克沙地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 027300；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)沙地（沙漠）生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；4.沙地生物資源保護(hù)與培育國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；5.呼倫貝爾市林業(yè)和草原科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008）

風(fēng)蝕坑是沙質(zhì)海岸、沙質(zhì)草原及沙地一種重要的風(fēng)沙地貌類型［1］，是植被退化與土地沙化的主要發(fā)生類型和表現(xiàn)形式［2］。風(fēng)蝕坑可分為海岸沙地風(fēng)蝕坑與內(nèi)陸風(fēng)蝕坑，我國開展的相關(guān)研究主要集中于內(nèi)陸風(fēng)蝕坑。內(nèi)陸風(fēng)蝕坑可分為平坦草地風(fēng)蝕坑［3-5］與固定沙丘風(fēng)蝕坑［6-8］。固定沙丘風(fēng)蝕坑是沙地的再次活化，相比草地風(fēng)蝕坑其起伏程度更大、地形更為復(fù)雜的特點(diǎn)。草地風(fēng)蝕坑則是草地流動沙丘形成的起始階段，相鄰多個風(fēng)蝕坑的發(fā)展、相互疊加，促使積沙區(qū)集中連片形成沙帶［9］，草地景觀穩(wěn)定性及生產(chǎn)力嚴(yán)重下降，并導(dǎo)致草原沙漠化發(fā)展。風(fēng)蝕坑的發(fā)生與發(fā)展使草原土層結(jié)構(gòu)破壞，下層沙物質(zhì)掩埋草場，風(fēng)蝕-沙埋的雙重作用及多個相鄰風(fēng)蝕坑擴(kuò)張與疊加效益，造成草原景觀向沙地景觀的加速演變［10］。依據(jù)風(fēng)蝕坑的大小、形狀與植被情況差異，其發(fā)育過程可分為裸地沙斑、活躍發(fā)展、固定（消亡）、再活化等演化階段［10-13］，其中活躍階段的風(fēng)蝕-搬運(yùn)-堆積作用最為強(qiáng)烈，洼地沙坑與沙物質(zhì)堆積區(qū)在草原本底上的組合，在地貌上呈現(xiàn)為槽形、碟形、卵圓形等形狀［4,11,14］。不同風(fēng)蝕坑形狀影響其內(nèi)部風(fēng)沙流變化，是影響風(fēng)蝕坑蝕積格局的主要因素，體現(xiàn)了風(fēng)蝕坑形態(tài)與風(fēng)沙動力間存在耦合關(guān)系。眾多學(xué)者通過野外觀測，風(fēng)洞試驗(yàn)與數(shù)值模擬對草地風(fēng)蝕坑的形成過程［15-17］、形態(tài)格局［10-11,18-19］、風(fēng)沙運(yùn)動規(guī)律［7,20-21］及治理技術(shù)［22-26］等方面開展了系統(tǒng)研究，有關(guān)風(fēng)蝕坑土壤性質(zhì)的相關(guān)研究相對較少，并且主要集中于土壤粒度方面的研究［16,27-30］。

土壤水分是影響土壤風(fēng)蝕過程的關(guān)鍵因子之一［31］，水分含量越小，沙粒易于運(yùn)動，易發(fā)生土壤風(fēng)蝕［32］。風(fēng)蝕坑的形成及發(fā)育過程與土壤水分變化存在何種聯(lián)系，風(fēng)蝕坑究竟對草原的土壤水分產(chǎn)生何種影響？但目前關(guān)于風(fēng)蝕坑土壤水分的研究相對欠缺，導(dǎo)致風(fēng)蝕坑對草原土壤水分影響的正逆效應(yīng)不明析。為此，本文選擇呼倫貝爾草原處于活躍發(fā)展階段的典型風(fēng)蝕坑為研究對象，根據(jù)地貌特征進(jìn)行了組成部位劃分，并對不同部位及風(fēng)蝕坑外部的草地不同距離處，1 m 土層土壤進(jìn)行了含水量測定，旨在為厘清風(fēng)蝕坑自身水分空間分布特征及其對草原土壤水分的影響，為風(fēng)蝕坑發(fā)育驅(qū)動力研究及風(fēng)蝕治理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

呼倫貝爾沙地（117°12′～121°10′E，47°20′～49°50′N）位于呼倫貝爾草原腹地，主要由4 條明顯的沙帶組成，分別是位于海拉爾河沿岸的沙帶，由固定、半固定沙丘為主，并存在部分流動沙丘及風(fēng)蝕坑（圖1）；中部蘇敏諾日古道、滾諾爾等古河道分布沙帶，主要以新月形沙丘鏈為主；南部以呼和諾爾為界，沙帶分為東西兩部分，以沙丘鏈為主；東南部伊敏河沿岸分布的沙帶，分布有大量流動沙丘，形成比較晚，屬于現(xiàn)代風(fēng)成沙丘［33］。各種形狀的風(fēng)蝕坑在各個沙帶均有分布，且多處于沙帶邊緣、平緩草地及起伏沙地［34］。

圖1 研究區(qū)位置及風(fēng)蝕坑分布特征Fig.1 Location and distribution characteristics of blowouts in the study area

呼倫貝爾沙地地處呼倫貝爾草原，該區(qū)屬溫帶半干旱草原氣候，1961—2017年干燥度呈現(xiàn)上升趨勢，以干旱性氣候?yàn)橹鳎?5］。年均氣溫-2.5～0 ℃，極端高溫36.6 ℃，極端低溫-42.3 ℃；≥0 ℃年積溫l790～2820 ℃，≥10 ℃年積溫約1235～2413 ℃，無霜期為102.4 d；年均降水量353.7 mm，年均潛在蒸發(fā)量1217.6 mm。該區(qū)盛行西南風(fēng)、西風(fēng)，平均風(fēng)速約3.2 m·s-1，最大風(fēng)速可達(dá)20 m·s-1，春季平均風(fēng)速可達(dá)4 m·s-1，全年8級以上大風(fēng)日數(shù)≥26 d。沙地土壤以風(fēng)沙土為主，草地土壤為沙質(zhì)栗鈣土，鈣積層多分布于10～30 cm 范圍，其下為海拉爾組河湖相沙。呼倫貝爾草原野生牧草可達(dá)794種，隸屬48科、222屬，菊科是野生飼用植物的主要組成［36］。沙化草地天然地帶性優(yōu)勢植物主要為羊草（Leymus chinensis）、大針茅（Stipa grandis）、冰草（Agropyron cristatum）、糙隱子草（Cleistogenes squarrosa）等。沙丘主要以小葉錦雞兒（Caragana microphylla）、山刺玫（Rosa davurica）、沙蒿（Artemisia desertorum）、黃柳（Salixgordejevii）等灌叢群落為主，并伴有沙蓬（Agriophyllum squarrosum.）、燭臺蟲實(shí)（Corispermum candelabrum）、豬毛菜（Salsola collina）、狗尾草（Setaria viridis）等［37］。

1.2 風(fēng)蝕坑部位劃分

風(fēng)蝕坑是典型的風(fēng)蝕-堆積地貌，根據(jù)地形、土壤類型及植被差異，采用人員踏查結(jié)合無人機(jī)影像識別的方法，將風(fēng)蝕坑由內(nèi)向外分為：Ⅰ沙坑、Ⅱ邊緣帶、Ⅲ重度積沙區(qū)、Ⅳ輕度覆沙區(qū)、Ⅴ沙-草過渡區(qū)5個典型部位。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，坑外積沙區(qū)分為：重度積沙區(qū)、輕度覆沙區(qū)、沙-草過渡區(qū)，其中，重度積沙區(qū)基本無植物生長，輕度覆沙區(qū)有零星植物生長，沙-草過渡區(qū)有大量的植物生長，且植被種類組成顯著區(qū)別于輕度覆沙區(qū)及周邊草地［33］，區(qū)域植被覆蓋明顯不同（圖2a）。在研究區(qū)選擇處于活化階段［4,11］的風(fēng)蝕坑，盡量選擇孤立分布、相鄰風(fēng)蝕坑無接壤、無疊加的風(fēng)蝕坑。無人機(jī)在距地表100 m 高度處實(shí)時影像反饋，并結(jié)合人為踏查的方法，確定風(fēng)蝕坑各區(qū)域的邊界，同時采用RTK在風(fēng)蝕坑各區(qū)域邊界采集點(diǎn)，完成風(fēng)蝕坑分區(qū)及各區(qū)域面積計算，在研究區(qū)共測量風(fēng)蝕坑22個。

1.3 土壤含水量測定

在研究區(qū)選取5 個西北走向、獨(dú)立分布的風(fēng)蝕坑（表1），并按照風(fēng)蝕坑發(fā)展方向選擇5個斷面進(jìn)行土壤取樣（圖2a）：沿BA、DC、FE 3 條樣線自沙坑內(nèi)邊緣開始向上風(fēng)向周邊草地取樣，取樣間隔0.1 m、0.5 m、1.0 m、10 m、20 m、50 m，每個風(fēng)蝕坑共18 個點(diǎn)；同時沿AB、CD、EF 3條樣線在風(fēng)蝕坑Ⅰ、Ⅱ區(qū)域隨機(jī)設(shè)置取樣點(diǎn)，自沙坑下風(fēng)向內(nèi)邊緣處開始每隔50 m 等間距設(shè)置取樣點(diǎn)，共24 個點(diǎn)；在風(fēng)蝕坑上風(fēng)向，周邊無影響草地處隨機(jī)設(shè)置取樣點(diǎn)，作為對照CK。于2019 年9 月中旬，利用土鉆在各樣點(diǎn)取0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm 土層土樣，每個取樣點(diǎn)3 個重復(fù)，采用烘干法測定土壤水分。本研究采樣時段處于植物生長末期，夏季降雨補(bǔ)給基本結(jié)束，也是風(fēng)季的開始時間，此時段的土壤水分特征能夠反映出風(fēng)蝕坑經(jīng)歷雨季土壤水分恢復(fù)狀況，也能夠反映風(fēng)季風(fēng)蝕坑表層土壤風(fēng)蝕潛質(zhì)，在一定程度上能夠表現(xiàn)出風(fēng)蝕坑水分異質(zhì)性。

表1 風(fēng)蝕坑參數(shù)特征Tab.1 Morphological parameters of blowouts

圖2 風(fēng)蝕坑土壤取樣位置及局部地貌特征Fig.2 Sampling locations and local geomorphic features of blowout

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及圖表繪制，Surfer 8.8繪制等值線圖，SAS 9.2進(jìn)行方差分析等統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)蝕坑典型部位分異特征

將5個供試風(fēng)蝕坑不同部位面積數(shù)據(jù)進(jìn)行平均得到圖3。風(fēng)蝕坑多由凹陷沙坑及沙物質(zhì)堆積區(qū)兩部分組成［38］，處于活躍發(fā)展階段、固定階段的風(fēng)蝕坑可分為5 個典型部位，且各部位分異顯著。根據(jù)風(fēng)蝕坑各區(qū)域地形特征、土壤類型及植被覆蓋，將風(fēng)蝕坑由內(nèi)向外分為Ⅰ沙坑、Ⅱ邊緣帶、Ⅲ重度積沙區(qū)、Ⅳ輕度覆沙區(qū)、Ⅴ沙-草過渡區(qū)5個典型部位，且各部位面積差異較明顯，Ⅰ沙坑坑口最大面積僅占風(fēng)蝕坑總面積的9.32%，僅Ⅴ沙-草過渡區(qū)面積可達(dá)風(fēng)蝕坑總面積的52.18%。風(fēng)蝕坑形成的積沙區(qū)（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)）面積占到風(fēng)蝕坑總面積的88.11%，換而言之，風(fēng)蝕坑絕大部分區(qū)域處于沙物質(zhì)堆積狀態(tài)，沙埋導(dǎo)致草地植被退化的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了沙坑自身范圍。

圖3 風(fēng)蝕坑典型部位面積占總面積的百分比Fig.3 Percentage of the area of each typical part in the total area of blowouts

2.2 風(fēng)蝕坑各部位土壤水分特征

圖4是5個風(fēng)蝕坑不同部位的0～100 cm土層土壤含水量平均值。整體對比來看，風(fēng)蝕坑的Ⅰ沙坑、Ⅱ邊緣帶2 個典型區(qū)域土壤含水量較低，均在4%以下，較對照草地（CK）分別降低了44.44%、45.15%，而3個積沙區(qū)（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)）與CK無顯著差異。沙坑土壤含水量顯著低于積沙區(qū)，達(dá)36.72%。積沙區(qū)雖然是由干燥的沙物質(zhì)堆積而成，但是土壤含水量與未沙化草地接近，說明在經(jīng)過雨季后，該區(qū)域土壤水分得到一定程度的補(bǔ)充，風(fēng)沙土對過量的水分形成快速下滲，但是被下層沙埋的草地原始地表土層阻擋，有效的保持了下滲的水分。

圖4 風(fēng)蝕坑及外部草地土壤含水量Fig.4 Soil moisture content of blowouts and external grassland

2.3 風(fēng)蝕坑對周邊草地土壤水分的影響

調(diào)查Ⅰ沙坑上風(fēng)向及兩側(cè)邊緣至草地50 m 范圍內(nèi)，1 m深度土壤含水量（圖5）。由Ⅱ邊緣帶至周邊草地，土壤含水量呈線性增加趨勢（P＜0.05）。風(fēng)蝕坑沙坑底部向下發(fā)展過程中，地下水位也隨之下移變遷［10］，也對其側(cè)向的周邊草地土壤含水量產(chǎn)生一定的影響。在地下水的縱向變化過程中，風(fēng)蝕坑對周邊草地土壤含水量也產(chǎn)生了顯著影響，與風(fēng)蝕坑距離越近，土壤含水量越低；與之越遠(yuǎn)，土壤含水量逐漸增大。在邊緣帶的內(nèi)部邊緣0～1 m 范圍內(nèi)，土壤含水量降低程度最大，這部分區(qū)域處于邊緣帶（約0～3 m）范圍內(nèi)；其次為1～20 m范圍，這部分區(qū)域處于覆沙區(qū)（約3～10 m）、沙-草過渡區(qū)（10～30 m）范圍內(nèi)；至50 m 處時，屬于無積沙草地（＞35 m）范圍，土壤含水量與CK逐漸接近。

圖5 風(fēng)蝕坑邊緣向外不同距離處土壤含水量變化Fig.5 Variation of soil water content at different distances outward from the edge of blowouts

2.4 風(fēng)蝕坑積沙區(qū)土壤水分變化特征

Ⅰ沙坑下風(fēng)向內(nèi)側(cè)邊緣至外部草地，依次經(jīng)歷Ⅱ邊緣帶、Ⅲ重度積沙區(qū)、Ⅳ輕度覆沙區(qū)、Ⅴ沙-草過渡區(qū)5 個典型部位。從圖6 可以看出，整個研究區(qū)域可以分為4個區(qū)域（A、B、C、D）。區(qū)域A出現(xiàn)在距離沙坑內(nèi)邊緣至2.3 m處淺層土壤，約0～0.3 m深度范圍土層，土壤含水量低于4%，該區(qū)土壤含水量平均值為2.5%；位于沙坑內(nèi)側(cè)壁0～0.3 m 距離范圍的B 區(qū)域與遠(yuǎn)離沙坑的C 區(qū)域，土壤含水量在3.5%～5.5%之間，B 區(qū)域表層和側(cè)壁土壤均為栗鈣土，水分補(bǔ)給困難，且大部分空間裸露，表層及側(cè)邊土壤水分散失嚴(yán)重，通過側(cè)向毛管造成深處水分散失，可影響至距離側(cè)邊0.4 m范圍，此區(qū)域長期處于干燥狀態(tài)，下層極易發(fā)生風(fēng)蝕，造成上部側(cè)壁崩塌；較深層的D區(qū)域，土壤含水量相對較高，處于6.5%～10.5%，基本在CK（6.67%）以上，且主要分布在30 cm 土層以下，并且隨著與沙坑距離的增加，干燥的土層越來越淺、越來越薄。也進(jìn)一步說明了適度的覆沙有助于提高草地的土壤含水量，沙層可以使降水形成有效入滲，同時易形成干沙層抑制水分散失。

圖6 距離風(fēng)蝕坑邊緣向外不同距離處土壤含水量等值線Fig.6 Soil moisture contour map of different distances outward from the edge of blowouts

2.5 土壤水分隨著土層深度變化特征

由圖7可知，風(fēng)蝕坑5個典型部位中，除了邊緣帶外，其他4個部位及CK均出現(xiàn)隨著土層深度的增加土壤含水量先增大后減小的趨勢。Ⅲ重度積沙區(qū)、Ⅳ輕度覆沙區(qū)、Ⅴ沙-草過渡區(qū)0～10 cm 表層土壤含水量均低于1%，隨著土層深度的逐漸增加，3個區(qū)域土壤含水量呈現(xiàn)先增加后降低，在40～80 cm土層含水量較高，與CK存在顯著差異。

圖7 風(fēng)蝕坑典型部位剖面土壤含水量Fig.7 Soil moisture content in typical sections of blowouts

沙-草過渡區(qū)雖有植物生長，但其各層土壤含水量變化趨勢與重度積沙區(qū)、輕度覆沙區(qū)無顯著差異，說明殘存的植物并未對深層土壤水分產(chǎn)生顯著影響。沙坑土壤含水量隨土層深度的增加也呈先增加后降低的趨勢，主要是由于沙坑土壤均是由海拉爾組散沙層，長期的風(fēng)蝕分選，表層土壤粒徑粗化嚴(yán)重，土壤持水能力大大降低，整個土層土壤含水量均低于CK。邊緣帶表層剝蝕嚴(yán)重，整個供試土層均為原始土層，土壤結(jié)構(gòu)變化相對較小。其0～10 cm 土層土壤含水量（4.06%）顯著高于其他4 個區(qū)域，但是顯著低于CK，可能是由于毛細(xì)作用或冷凝水作用所致。

3 討論

風(fēng)蝕坑在形成和發(fā)育過程中，草地原有的地帶性土壤結(jié)構(gòu)遭到了破壞，凹陷沙坑失去了栗鈣土層保護(hù)，風(fēng)蝕下陷及向邊緣擴(kuò)張程度加強(qiáng)，沙坑邊緣草原植被退化，母質(zhì)土壤裸露，邊緣崩落、磨蝕頻發(fā)，下風(fēng)向沙物質(zhì)不斷堆積，在較高處形成明顯的沙脊線，逐漸向后方推進(jìn)，掩埋大面積草地，形成了輕度覆沙區(qū)。同時，進(jìn)入空氣中的沙物質(zhì)由于地形變低緩，而墜落在更遠(yuǎn)處的草地，則形成了沙-草過渡區(qū)域。本研究中涉及的風(fēng)蝕坑是其擴(kuò)張發(fā)展最為活躍的階段［4］，沙坑內(nèi)存在風(fēng)蝕殘丘痕跡，沙波紋明顯，地表粗沙粒較厚，最低處零星分布沙生植物；邊緣帶位于沙坑邊緣區(qū)域，崩落、磨蝕嚴(yán)重，側(cè)邊底部風(fēng)蝕導(dǎo)致上部土體坍塌，大小不均的土塊散落在沙坑內(nèi)側(cè)邊坡［10］，在沙坑邊緣頂部地表栗鈣土層裸露，植被稀少，地表具有顯著的磨蝕痕跡；沙物質(zhì)堆積區(qū)按照堆積程度及植被蓋度不同分為3 個區(qū)域，重度積沙區(qū)主要分布在風(fēng)蝕坑下風(fēng)向及兩側(cè)，該區(qū)域基本無植物生長，一般沙坑的上風(fēng)向的邊緣無重度積沙或面積甚微；輕度覆沙區(qū)沙物質(zhì)堆積厚度相對較小，該區(qū)域有植物出現(xiàn)，但長勢較差、蓋度較低，與重度積沙區(qū)交界向外植被分布具有一定的規(guī)律性［34］；沙-草過渡區(qū)地勢開闊平坦，有明顯的覆沙，但覆沙厚度一般＜12～15 cm，該區(qū)域生長著草地原生植物，且植物種類豐富度高于周邊草地［33］，但是，植物長勢減弱，并且草場依然存在沙埋威脅。

風(fēng)蝕坑5 部位中，邊緣帶占風(fēng)蝕坑總面積比最小，僅為2.57%，但是該部位是風(fēng)蝕坑向草地橫向擴(kuò)張的起始部位，同時也制約著沙坑的縱向發(fā)展。該部位土壤與其他部位相比最為干燥，含水量僅為CK的54.86%，含水量偏低將會增大土壤的可蝕性［31］，說明此階段的風(fēng)蝕坑存在較高的風(fēng)蝕風(fēng)險。邊緣帶是草地與沙坑的過渡區(qū)，由栗鈣土組成，質(zhì)地較細(xì)、土質(zhì)堅硬，降水較大時不能有效入滲，易形成地表徑流，徑流運(yùn)動在栗鈣土層表面也會產(chǎn)生大量的侵蝕溝。與此同時，徑流沿著側(cè)壁向沙坑運(yùn)動，也會造成側(cè)壁侵蝕溝發(fā)育。復(fù)雜的地形會對過境氣流產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的擾動作用，直接對地表作用的湍流增多、增強(qiáng)，加之進(jìn)入風(fēng)蝕坑的氣流受到側(cè)壁地形的抬升作用會加強(qiáng)，并發(fā)生轉(zhuǎn)向、分離、翻轉(zhuǎn)及更加復(fù)雜的三維運(yùn)動［39］，而側(cè)壁的侵蝕溝則是下一步風(fēng)蝕的“突破口”，氣流將在侵蝕溝內(nèi)匯聚，發(fā)生強(qiáng)烈的掏蝕作用，加速側(cè)壁崩塌，此侵蝕特征，也可能是導(dǎo)致風(fēng)蝕坑形態(tài)差異的主要影響因素［40］。強(qiáng)烈的氣流作用也會加速地表水分的散失，對風(fēng)蝕作用產(chǎn)生正向反饋。

邊緣帶頂部及側(cè)壁均裸露在空氣中，該區(qū)域風(fēng)沙湍流最為強(qiáng)烈，邊緣帶頂部多發(fā)生地表徑流，大部分地表徑流進(jìn)入沙坑內(nèi)，但是并未造成沙坑土壤水分的增加。由于沙坑土壤是海拉爾組河湖相沉積物，黏粒、粉粒缺乏，加之長期的風(fēng)沙活動導(dǎo)致土壤顆粒粗化嚴(yán)重，多以粗砂為主［29］，難以保持水分，降雨及邊緣帶形成的徑流在此區(qū)均會快速的向更深層下滲。重度積沙區(qū)、輕度覆區(qū)、沙-草過渡區(qū)土壤含水量CV均達(dá)到50%以上（圖7），變異程度最大，不難看出，此3個區(qū)域土層土壤組成差異較大，剖面結(jié)構(gòu)由上至下可分為風(fēng)成沙、古土壤、風(fēng)成沙、下伏古土壤、下伏河湖相沙等土層［16］，風(fēng)成沙保水性差，在無降水條件下，表層易形成干沙層，土壤含水量維持在田間持水量以下，并且受到反向氣流作用，加速地表蒸騰，造成表層土壤極度干燥。重度積沙區(qū)0～1 m 土層完全由風(fēng)積沙組成的重度積沙區(qū)，其整體含水量偏低，而輕度覆沙區(qū)及沙-草過渡區(qū)表層較低，向下土層含水量較高，與土層土壤類型相關(guān)。輕度覆沙區(qū)及沙-草過渡區(qū)淺層為風(fēng)積沙，下層由栗鈣土組成，風(fēng)積沙層是在強(qiáng)烈的風(fēng)沙活動條件下，由極度干燥的沙物質(zhì)組成，主要來源于沙坑，在充足降水補(bǔ)給條件下，3 個積沙區(qū)域水分均能夠得到有效恢復(fù)，干燥的沙物質(zhì)更易吸水，飽和后可形成有效入滲，而下層的栗鈣土層又對入滲起到了“攔截”作用，大大降低了水分向更深層的入滲。并且風(fēng)積沙物質(zhì)易形成干沙層，可有效阻擋水分的蒸發(fā)散失。

土壤水分直接受到氣候、植被、土壤類型、地貌地形及人類活動等諸多因素干擾，而植被是草地土壤淺層水分變異的直接影響者。植被生長旺盛，其根系必然發(fā)達(dá)，土壤水分的利用也會增強(qiáng)，在一定程度上可減緩?fù)寥浪值倪\(yùn)移，亦可增強(qiáng)土壤儲水能力［41］。風(fēng)蝕坑的形成造成營養(yǎng)土流失與風(fēng)沙土裸露，直接導(dǎo)致該處草地植被消失，而大面積的沙埋也導(dǎo)致了更大面積的草地植被退化，隨著積沙厚度變薄，小群落優(yōu)勢種呈現(xiàn)帶狀更替分布［42］。植被的消失，減少了土壤水分消耗，但是也同樣喪失了根系的儲水作用。本研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)蝕坑在發(fā)展過程中，造成了草原土壤水分的大量散失，具有一定的“破口”效應(yīng)，風(fēng)蝕坑對沙坑上風(fēng)向及兩側(cè)草地土壤含水量的影響范圍可延伸至沙-草過渡區(qū)，至少可造成周邊近20 m 范圍內(nèi)土壤含水量顯著降低。同時，干燥的沙物質(zhì)經(jīng)過風(fēng)蝕-搬運(yùn)-堆積作用，在重度積沙區(qū)、輕度覆沙區(qū)也是干燥的，干燥沙物質(zhì)反向吸收掩埋的原始土壤水分，并且此區(qū)域基本無植物生長，此雙重疊加作用是導(dǎo)致與周邊草地土壤水分差異的主要原因。而在沙-草過渡區(qū)，植被數(shù)量逐漸增加，流沙活動逐漸消失，土壤水分變化也與周邊草地逐漸一致。風(fēng)蝕坑不同部位存在風(fēng)蝕、沙埋等不同的風(fēng)沙過程，導(dǎo)致與原生草地的生態(tài)環(huán)境截然不同，諸多因素的綜合作用下，導(dǎo)致風(fēng)蝕坑5個典型部位水分存在異質(zhì)性。進(jìn)一步分析，風(fēng)蝕坑形成大面積流沙，裸露沙面代替了植被覆蓋，降低了植被對水分的損耗，同時大大降低了地表徑流產(chǎn)生，干沙層有效鎖住深層水分，那么在有效降雨補(bǔ)給下，風(fēng)蝕坑是否會對草原深層水分的增加產(chǎn)生正向效益？本研究僅針對于淺層土壤水分開展了研究，建議下一步擴(kuò)大土層深度尺度，以探討風(fēng)蝕坑與草原土壤水分的關(guān)系。

4 結(jié)論

（1）處于活躍發(fā)展階段，沙質(zhì)草原風(fēng)蝕坑風(fēng)蝕-堆積地貌分異顯著，并可以劃分為沙坑、邊緣帶、重度積沙區(qū)、輕度覆沙區(qū)、沙-草過渡區(qū)5 個典型部位。風(fēng)蝕坑形成的積沙面積占到風(fēng)蝕坑總面積的88.11%，僅沙-草過渡區(qū)覆蓋面積可達(dá)風(fēng)蝕坑總面積的52.18%，沙坑最大橫截面面積僅占總面積的9.32%。

（2）風(fēng)蝕坑沙坑、邊緣帶2 個部位的土壤含水量顯著低于對照草地，分別降低了44.44%和45.15%；重度積沙區(qū)、輕度覆沙區(qū)、沙-草過渡區(qū)土壤含水量降低程度不顯著，但是各土層土壤含水量變異程度較大，CV達(dá)到50%以上，沙坑CV達(dá)到了35.86%，邊緣帶CV（19.14%），與對照草地（22.94%）無顯著差異。

（3）風(fēng)蝕坑對草原產(chǎn)生了顯著的“破口”效應(yīng)，風(fēng)蝕坑對周邊草地土壤水分產(chǎn)生了顯著影響，在邊緣帶區(qū)域形成了一條0～3 m 寬的“干燥帶”，其土壤含水量比對照降低了45.15%，并且隨著與風(fēng)蝕坑邊緣距離的增加，土壤含水量降低程度減弱，其顯著影響范圍可至距離邊緣20 m外。

（4）經(jīng)過雨季降水補(bǔ)給，風(fēng)蝕坑沙物質(zhì)堆積區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)一定的“儲水”作用，且沙-草過渡區(qū)及輕度覆沙區(qū)最為顯著。沙坑及邊緣帶存在嚴(yán)重的“失水”效應(yīng)，土壤處于干燥狀態(tài)，為冬春季風(fēng)蝕坑風(fēng)蝕擴(kuò)張及形態(tài)發(fā)育提供了條件。