冻结对沙丘土壤抗风蚀能力的影响

摘要

[目的]明确冻结作用对沙丘土壤可蚀性及抗蚀性的影响，可加深黄河乌兰布和沙漠段冬季风沙入黄过程机理的认识，并为区域入黄沙量建模与估算提供重要科学依据。[方法]通过流动沙丘迎风坡表层干沙、湿沙及冻结土层的沙粒粒径筛分试验和不同水分冻结前后的土壤进行抗剪强度测试，研究沙丘土壤冻结后抗风蚀能力。[结果]沙丘不同坡位沙粒在水分的黏结作用下粒径增加，粒径峰值由0.15～0.2 mm向0.3～0.355 mm集中，约35.12%细砂颗粒黏结在一起形成较大的中砂颗粒。冻结后出现极细砂，粒径峰值为0.5～0.6 mm,沙粒发生黏结粗化，形成粒径更大的粗砂、极粗砂(52.02%),沙物质易蚀颗粒质量分数降低至23%～36%,较难蚀颗粒质量分数升高至53%～63%,难蚀颗粒升高至2%～17%。随着沙丘土壤水分增加，冻结后土壤的黏聚力显著增大(p<0.05),沙丘土壤内摩擦角呈波动增加趋势，差异不显著(p>0.1),抗剪强度和抗蚀性呈极显著增加(p<0.01)。冻结使得沙丘土壤沙粒黏结发生粗化，较难蚀和难蚀颗粒升高(占70%),抗剪强度提高0.14%～13.07%,抗蚀性增大0.6%～2.2%。冻结可有效提高沙丘土壤抗蚀性，抑制风蚀。[结论]研究结果可为冻结期沙丘风蚀“裸斑”抗风蚀能力研究提供理论依据。

关键词

冻结 / 筛分试验 / 抗剪强度 / 乌兰布和沙漠