吉兰泰盐湖防护体系不同防护功能区大气降尘特征及其影响因素.pdf

第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 8-0 4 修回日期:2 0 2 2-0 8-3 0 资助项目:包头师范学院高层次人才引进科研启动资助项目(B T T C R C Q D 2 0 2 0-0 1 1);包头师范学院自然科学类一般项目(B S Y K J 2 0 2 1-Z Y 0 2);包头 师 范 学 院 自 然 科 学 类 重 点 项 目(B S Y K J 2 0 2 2-Z Z 0 1);内 蒙 古 自 治 区 重 点 研 发 和 科 技 成 果 转 化 计 划 项 目(2 0 2 2 Y F D Z 0 0 2 7);国家自然科学基金项目(4 1 9 6 7 0 0);包头师范学院高层次引进人才科研启动基金(0 1 1 0 8 0 2 2/0 0 8);国家自然科学基金青年科学基金项目(4 1 9 0 1 0 0 9);内蒙古自治区自然科学基金项目(2 0 2 1 B S 0 4 0 0 4)第一作者:魏亚娟(1 9 9 4),女,内蒙古赤峰人,博士,讲师,主要从事荒漠化防治研究。E-m a i l:w e i y a j u a n 0 3 0 51 6 3.c o m 通信作者:党晓宏(1 9 8 7),男,陕西合阳人,博士,副教授,博士生导师,主要从事荒漠化防治及荒漠地区碳汇研究。E-m a i l:d a n g x i a o-h o n g 1 9 8 61 2 6.c o mh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 2 7.魏亚娟,解云虎,党晓宏,等.吉兰泰盐湖防护体系不同防护功能区大气降尘特征及其影响因素J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):2 0 1-2 0 8.WE IY a j u a n,X i ey u n H u,D AN GX i a o h o n g,e t a l.C h a r a c t e r i s t i c s a n d I n f l u e n c i n gF a c t o r s o fA t m o s p h e r i cD u s t f a l l i nD i f f e r e n tP r o t e c t i v eF u n c t i o nA r e a so f J i l a n t a i S a l tL a k eS y s t e mJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):2 0 1-2 0 8.吉兰泰盐湖防护体系不同防护功能区大气降尘特征及其影响因素魏亚娟1,2,解云虎1,党晓宏2,3,郭 靖4,刘美萍1,吴 昊5(1.包头师范学院资源与环境学院,内蒙古 包头0 1 4 0 3 0;2.内蒙古农业大学 沙漠治理学院,呼和浩特0 1 0 0 1 8;3.包头市林业和草原局,内蒙古 包头0 1 0 0 1 0;4.内蒙古包钢稀土钢板材厂,内蒙古 包头0 1 4 0 1 0;5.内蒙古自治区气象科学研究所,呼和浩特0 1 0 0 5 1)摘 要:目的 探讨吉兰泰盐湖防护体系对大气降尘的控制效应,为吉兰泰盐湖防护体系大气降尘物质的来源及其运移方式提供理论依据。方法 利用降尘缸法采集了不同防护功能区(流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带)1年内2m降尘样品,并利用称重法和激光粒度仪对其大气降尘量、机械组成及其影响因素进行分析。结果(1)吉兰泰盐湖防护体系大气降尘主要由极细砂和细砂物质组成。流动沙垄、流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带极细粒和细砂物质的总含量分别为8 8.4 4%,9 6.6 8%,7 5.5 3%,7 7.0 0%和6 8.1 4%。(2)流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带的降尘量较流动沙垄分别减小2 2.4 0%,5 3.1 0%,4 8.0 5%和2 4.8 5%,不同防护功能区滞尘效应大小依次为:防风阻沙带盐湖防护林带封沙育草带流沙固阻带流动沙垄。(3)35月为大气沉降高峰期;1 2月至次年2月为大气沉降较弱期;而61 1月为大气沉降最弱期。降尘量主要集中于春冬两季,占年降尘量的7 7.5 2%8 7.0 4%。(4)平均风速、扬沙日数、大风日数、沙尘暴日数和降雨量是影响降尘量的主要气象因子,平均风速、扬沙日数、大风日数、沙尘暴日数为盐湖防护体系降尘提供了动力条件,降雨量抑制了降尘量增加。结论 盐湖防护体系各防护功能区降尘物质绝大部分来源于局域物质和区域物质,气象因子和植被特征的综合效应共同决定大气降尘量。关键词:降尘;气象因子;盐湖防护体系;小气候;固沙植物;吉兰泰中图分类号:P 4 2 5.5+5 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 2 0 1-0 8C h a r a c t e r i s t i c sa n dI n f l u e n c i n gF a c t o r so fA t m o s p h e r i cD u s t f a l l i nD i f f e r e n tP r o t e c t i v eF u n c t i o nA r e a so fJ i l a n t a i S a l tL a k eS y s t e mWE IY a j u a n1,2,X i ey u n H u1,D ANGX i a o h o n g2,3,GUOJ i n g4,L i uM e i p i n g1,WuH a o5(1.D e p a r t m e n t o fR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n t,B a o t o uN o r m a lC o l l e g e,B a o t o u,I n n e rM o n g o l i a0 1 4 0 3 0,C h i n a;2.C o l l e g e o fD e s e r tC o n t r o lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g,I n n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,H o h h o t0 1 0 0 1 8,C h i n a;3.B a o t o uF o r e s t r ya n dG r a s s l a n dB u r e a u,B a o t o u,I n n e rM o n g o l i a0 1 0 0 1 0,C h i n a;4.I n n e rM o n g o l i aB a o t o uS t e e lR a r eE a r t hS t e e lP l a t eC o.,L t d.,B a o t o u,I n n e rM o n g o l i a0 1 4 0 1 0,C h i n a;5.M e t e o r o l o g i c a lS c i e n c eI n s t i t u t eo fI n n e rM o n g o l i a,H o h h o t0 1 0 0 5 1,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h e a i mo f t h i s s t u d y i s t oe x p l o r e t h e a t m o s p h e r i cd u s t f a l l c o n t r o l e f f e c t o f t h e J i l a n t a is a l t l a k ep r o t e c t i o ns y s t e mi no r d e r t op r o v i d e a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r s o u r c e a n d t r a n s p o r tm o d eo f a t m o s p h e r-i cd u s t s u b s t a n c e s i n t h e J i l a n t a i s a l t l a k ep r o t e c t i o ns y s t e m.M e t h o d sI n t h i s s t u d y,2ma t m o s p h e r i cd u s t-f a l l s a m p l e sw e r ec o l l e c t e df r o md i f f e r e n tp r o t e c t i o nz o n e s(f i x i n gs h i f t i n g-s a n dz o n e,f e n c i n gd u n e f o rg r a s sr e c o v e r yz o n e,p r e v e n t i n gw i n da n ds t o p p i n gs a n dz o n ea n ds a l t l a k ep r o t e c t i o nf o r e s t z o n e)f o r1y e a ru s i n gt h ed u s t f a l l c y l i n d e rm e t h o d,a n da t m o s p h e r i cd u s t f a l l,m e c h a n i c a lc o m p o s i t i o na n di t si n f l u e n c i n gf a c t o r sw e r ea n a l y z e db yu s i n gw e i g h i n gm e t h o da n d l a s e rp a r t i c l es i z em e t e r.R e s u l t s(1)T h ea t m o s p h e r i cd u s t-f a l l o fJ i l a n t a is a l tl a k ep r o t e c t i o ns y s t e m w a s m a i n l yc o m p o s e do fv e r yf i n es a n da n df i n es a n d.T o t a lc o n t e n t so fv e r yf i n es a n da n df i n es a n di nf i x i n gs h i f t i n g-s a n dz o n e,f e n c i n gd u n ef o rg r a s sr e c o v e r yz o n e,p r e v e n t i n gw i n da n ds t o p p i n gs a n dz o n e a n ds a l t l a k ep r o t e c t i o n f o r e s t z o n ew e r e 8 8.4 4%,9 6.6 8%,7 5.5 3%,7 7.0 0%a n d6 8.1 4%,r e s p e c t i v e l y.(2)C o m p a r e dw i t hs h i f t i n gs a n d y l a n d,a t m o s p h e r i cd u s t f a l l i n t h e f i x i n gs h i f t i n g-s a n dz o n e,f e n c i n gd u n ef o rg r a s sr e c o v e r yz o n e,p r e v e n t i n gw i n da n ds t o p p i n gs a n dz o n ea n ds a l tl a k ep r o t e c t i o nf o r e s t z o n er e d u c e db y2 2.4 0%,5 3.1 0%,4 8.0 5%a n d2 4.8 5%,r e s p e c t i v e l y.T h em a g n i t u d eo fd u s t r e t e n t i o ne f f e c t i no r d e rw a s:p r e v e n t i n gw i n da n ds t o p p i n gs a n dz o n es a l tl a k ep r o t e c t i o nf o r e s tz o n e f e n c i n gd u n ef o rg r a s sr e c o v e r yz o n ef i x i n gs h i f t i n g-s a n dz o n es h i f t i n gs a n d yl a n d.(3)T h ep e a kp e r i o do f a t m o s p h e r i cd e p o s i t i o nw a s f r o m M a r c ht oM a y;t h ew e a k e rp e r i o do fa t m o s p h e r i cd e p o s i t i o nw a sf r o m D e c e m b e rt on e x tF e b r u a r y;a n dt h e w e a k e s tp e r i o do fa t m o s p h e r i cd e p o s i t i o n w a sf r o m J u n et oN o v e m b e r.T h ea t m o s p h e r i cd u s t f a l lm a i n l yc o n c e n t r a t e di ns p r i n ga n dw i n t e r,a c c o u n t i n gf o r7 7.5 2%8 7.0 4%o f t h ea n n u a ld u s t f a l l.(4)A v e r a g ew i n ds p e e d,b l o w i n gd u s td a y s,s t r o n gw i n dd a y s,s a n d s t o r md a y sa n dr a i n f a l lw e r em a i nm e t e o r o l o g i c a l f a c t o r s a f f e c t i n g t h e a m o u n t o f d u s t-f a l l i n ga m o u n t.A v e r a g ew i n ds p e e d,b l o w i n gd u s td a y s,s t r o n gw i n dd a y s a n ds a n d s t o r md a y sp r o v i d e dd r i v i n gc o n d i t i o n s f o rd u s t f a l l i ns a l t l a k ep r o t e c t i o ns y s t e m,a n d t h e a m o u n t o f r a i n f a l l s u p p r e s s e d t h e a m o u n t o f d u s t f a l l.C o n c l u s i o nM o s t o f a t m o s p h e r i cd u s t s u b s t a n c e s i nd i f f e r e n tp r o t e c t i v e f u n c t i o na r e a so f J i l a n t a i s a l t l a k e s y s t e mc a m e f r o ml o c a l a n dr e g i o n a ls u b s t a n c e s,a n da t m o s p h e r i cd u s t f a l lw a sj o i n t l yd e t e r m i n e db yc o m p r e h e n s i v ee f f e c t so f m e t e o r o l o g i c a lf a c t o r sa n dv e g e t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s.K e y w o r d s:a t m o s p h e r i cd u s t f a l l;m e t e o r o l o g i c a lf a c t o r s;s a l tl a k ep r o t e c t i o ns y s t e m;m i c r o c l i m a t ee f f e c t;s a n d-f i x i n gp l a n t s;J i l a n t a i 大气降尘是指在空气环境条件下,粒度直径大于1 0u m的颗粒物质依靠自身重力自然降落到地面。当颗粒物质小于1 0u m时,可通过雨水冲刷降落到地面1。大气降尘过程是地球表层地气系统物质交换的一种形式,对环境具有较好的表征作用2。通过对大气降尘强度、性质、组成和沉降速率进行正确监测,可以判断其策源地、运移路径和方式3。因此,探究大气降尘对大气环境区域近地层沙尘物质具有重要意义。近年来,对大气降尘的研究较多。就研究内容而言,对大气降尘主要集中于对大气重金属污染4-5、生态风险6-7和健康风险8的研究;就研究区域而言,对大气降尘的研究多集中在人口密集的城市和重污染的矿区,目的是探究大气降尘的分布特征、化学组成及其影响因素。但是,众所周知大气中的沙尘物质主要来源于沙漠地区或者干旱地区的风蚀物质。因此,探究沙源附近的降尘物质具有重要的意义。吉兰泰盐湖面积为1 0 2.4k m2,每年开采量约1 0 0万t,是我国最大的内陆盐湖之一和湖盐生产基地。但是,由于盐湖深居荒漠区,地表组成物质疏松,极易在风力作用下就地起沙。自2 0世纪5 0年代末,乌达吉兰泰铁路通车后,盐湖资源开采规模日益扩大,人口剧增,导致7万h m2的天然梭梭遭到破坏,风沙危害直接威胁盐湖,1 0k m2多的盐湖有不同程度积沙,其中1.6 7k m2已积沙1m左右,对采盐生产和食盐纯度带来极大困难。为了防止风沙进一步入侵盐湖,保证盐业生产的稳产高产已为当务之急。为此,自1 9 8 3年开始,盐湖北部建立起了东西长约1 8k m,南北宽约1k m的防沙林带9。自北向南构成了流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带的“四带一体”综合立体防护体系。吉兰泰盐湖防护体系的建立对保护吉兰泰盐湖和铁路免受乌兰布和沙漠风沙活动侵袭起着至关重要的作用。吉兰泰盐湖防护体系的建立降低了风速,阻断了风沙的输移,同时改变了地表形态、对沙尘具有一定削减作用,是固定流沙、控制盐湖沙害的重要植被措施1 0。而且,盐湖防护体系的营建改变了风沙活动方式,随着防护体系营建时间延长,逐渐由风蚀、沉积向风沙沉降方向转变。202 水 土 保 持 研 究 第3 0卷然而,盐湖防护体系不同部位由于植被盖度及植被组成差异,使其不同部位滞尘量、粒度组成在时空分布上存在一定差异1 1-1 2。这主要是因为防护体系通过工程措施和植被措施增加了地表粗糙度,导致近地面气流阻力增加,此时不仅增大了地表起动风速,而且削弱了气流的携沙能力和侵蚀能力1 3。鉴于此,本研究通过对不同防护功能区为期1a的连续实地观测,分析盐湖防护体系不同功能区大气降尘变化规律、空间分布和机械组成,从而揭示吉兰泰盐湖防护体系大气降尘物质的来源及其运移方式。该研究对评价吉兰泰盐湖防沙治沙技术措施取得的净化空气环境成效具有重要指导意义。1 研究方法1.1 研究区概况本研究以吉兰泰盐湖防护体系为研究区,其位于内蒙古阿拉善左旗吉兰泰盐湖北部(1 0 5 4 7 0 8 1 0 5 3 7 3 8 E,3 9 4 6 5 8 3 9 4 8 9 5 N),海拔在9 6 010 3 0m。该区域属于典型的大陆性干旱荒漠气候,降雨量为1 3 8.6mm,降雨主要集中在79月,占全年降雨量的9 1.7 7%。年均潜在蒸发量为30 0 6mm,极端最高气温为4 0.4,年均气温为8.6,极端最低气温为-3 1.2。年日照时数为33 1 6h,无霜期为1 6 0d。多年平均风速为3.6m/s,最大风速为2 4.0m/s。风力多集中在45级左右。年平均大风日数3 4d,扬沙日数为8 2d。主风向为西北风。该区域地势平坦,无人为活动干扰。土壤类型为盐碱土、风沙土,地表土壤疏松,土壤发育程度较低,土壤养分贫瘠。植被包括:沙米(A g r i o p h y l l u ms q u a r r o s u m)、白刺(N i-t r a r i a t a n g u t o r u m)、苦豆子(S o p h o r aa l o p e c u r o i d e s)、芦苇(P h r a g m i t e sa u s t r a l i s)和披针叶野决明(T h e r m o p s i sl u p i n o i d e s)、花棒(H e d y s a r u ms c o p a r i u m)、沙枣(E l a e-a g n u sa n g u s t i f o l i a)、梭 梭(H a l o x y l o n a mm o d e n-d r o n)、沙 拐 枣(C a l l i g o n u m m o n g o l i c u m)、沙 拐 枣(C a l l i g o n u m m o n g o l i c u m)、新疆杨(P o p u l u sa l b av a r.p y r a m i d a l i s)。1.2 研究方法1.2.1 样地布设 盐湖防护体系位于吉兰泰盐湖北部,近3 6年来对盐湖周边相继开展生物措施(防护林建设)、工程防护措施(P L A沙障和麦草沙障)的营建和补充完善等工作已基本完成。在盐湖周边原有的流动沙垄、丘间低地等下垫面条件下,保留天然植被,并通过人工拉平沙垄、铺设机械沙障、封育、人工造林等活动,自盐湖由外向内建成了流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带的“四带一体”综合防护体系,盐湖防护体系各防护功能区基本情况如表1和图1所示。表1 不同防护功能区基本情况样地地理位置地貌特征植被状况/特征种类盖度/%土壤类型流沙固阻带1 0 5 4 3 1 2 1 0 5 4 3 4 8 E,3 9 4 6 0 0 3 9 4 8 3 6 N草方 格 沙 障、P L A沙 障,规 格 多 为1m1m。沙米、白刺20 0 0m)、极粗砂(10 0 0 20 0 0m)、粗砂(5 0 0 10 0 0m)、中砂(2 5 05 0 0m)、细砂(1 0 02 5 0m)、极细砂粒(5 0 1 0 0m)、粉粒(2 5 0m)和黏粒(流沙固阻带盐湖防护林带封沙育草带防风阻沙带。而且,月降尘量从1月开始上升到4月达到最大值,然后逐渐下降到7月份最小值后又逐渐缓慢上升。由此可知,35月为大气沉降高峰期;1 2月至次年2月为大气沉降较弱期;而61 1月为大气沉降最弱期。流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带的年降尘量分别2 9 5.3 9t/(k m2m o n),1 2 5.2 7t/(k m2a),1 2 3.5 3t/(k m2a)和1 8 0.5 3t/(k m2a)。流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带的年降尘量较流动沙垄分别减小2 6.9 0%,6 9.0 0%,6 9.4 3%和5 5.3 3%,说明了吉兰泰盐湖防护体系对沙尘具有一定的滞尘作用。降尘量主要集中于春冬两季,占到年降尘量的7 7.5 2%8 7.0 4%。可见,盐湖防护体系不同防护功能区降尘量存在较大差异。2.3 主要气象因子对降尘量的影响机制2.3.1 研究区不同月份气象因子及其与大气降尘之间的相关关系 由表3可知,平均风速、扬沙日数、大风日数和沙尘暴日数最大值均出现在4月。而降雨量最大值出现在7月,为4 5.4mm,初步断定降雨对大气降尘有一定抑制作用。通过对气象因子分析发现,2 0 1 7年3月至2 0 1 8年2月,吉兰泰荒漠绿洲过渡带扬沙日数、大风日数和沙尘暴日数分别为3 3d,5 9d和1 9d。而扬沙、大风和沙尘暴主要发生于春冬两季,分别占到全年总发生量的9 3.9 4%,9 1.5 3%和7 3.6 8%;降雨主要集中在5月、6月、7月,占全年降水量的6 2.1 9%。而且,这段时间降雨有利于植物生长,对防止风蚀有一定抑制作用。402 水 土 保 持 研 究 第3 0卷表2 不同防护功能区大气降尘和近地表粒度特征位置类型机械组成/%流动沙垄流沙固阻带封沙育草带防风阻沙带盐湖防护林带黏粒2.4 71.8 92.0 02.1 90.9 9粉粒1 3.1 21 4.0 06.0 76.2 51.9 6极细砂2 0.4 91 5.0 91 1.8 61 7.2 84.6 4地下3 0c m细砂5 9.1 37 1.2 56 1.3 56 7.0 64 6.0 7中砂4.7 97.7 71 8.6 77.2 23 3.7 5粗砂0.0 00.0 00.0 50.0 01 1.8 8极粗砂0.0 00.0 00.0 00.0 00.7 0黏粒1.1 71.8 11.9 04.2 02.8 9粉粒7.7 18.6 94.5 41 2.3 61 3.6 5极细砂1 0.7 39.9 38.9 21 9.1 11 9.4 2近地表细砂3 6.7 54 9.4 86 1.1 15 8.8 95 8.2 6中砂3 3.6 02 7.3 52 3.0 35.4 35.7 8粗砂9.0 22.5 10.2 20.0 00.0 0极粗砂1.9 90.2 00.0 00.0 00.0 0黏粒0.0 00.0 06.4 80.0 00.0 0粉粒3.3 33.3 41 7.9 92 2.9 73 1.8 8极细砂3 9.0 93 8.6 45 0.6 55 1.2 83 2.5 7大气降尘细砂4 9.3 85 8.0 22 4.8 82 5.7 23 5.5 7中砂8.2 00.0 00.0 00.0 00.0 0粗砂0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 0极粗砂0.0 00.0 00.0 00.0 00.0 0图2 不同季节各防护功能区的降尘量研究发现,大气降尘不仅与植被盖度和植被高度等植被生长状况有关,还与扬沙、浮尘等气象因子的持续时间和强度有关。由表4可知,不同防护功能区降尘量与平均风速、扬沙日数和大风日数在0.0 1水平上呈显著正相关(p0.0 1),与沙尘暴日数和降雨量在0.0 5水平上分别呈显著正相关和负相关。这充分说明了平均风速、扬沙日数、大风日数、沙尘暴日数和降雨量是影响降尘量的主要气象因子,平均风速、扬沙日数、大风日数、沙尘暴日数有利于降尘增加,而降雨量抑制大气降尘。表3 不同月份气象因子月份平均风速/(ms-1)扬沙日数/d大风日数/d沙尘暴日数/d降水量/mm14.00504.223.76700.234.291 564.644.51 11 751.2530101 2.862.90112 0.972.20004 5.4820019.392.30115.41 03.32322 3.21 12.70000.01 23.85930.0表4 不同防护功能区降尘量与气象因子之间的相关关系气象因子流动沙垄流沙固阻带封沙育草带防风阻沙带盐湖防护林带平均风速0.7 2 5*0.7 0 1*0.6 9 6*0.7 0 7*0.7 2 3*扬沙日数0.8 4 8*0.8 2 6*0.8 1 9*0.8 2 3*0.8 4 8*大风日数0.8 6 2*0.8 4 7*0.8 4 2*0.8 4 6*0.8 6 4*沙尘暴日数0.6 4 8*0.6 3 4*0.6 2 4*0.6 4 0*0.6 4 6*降雨量-0.4 4 7*-0.4 2 1*-0.4 1 9*-0.4 4 3*-0.4 5 1*注:*表示在0.0 5水平上显著相关;*表示在0.0 1水平上显著相关。502第5期 魏亚娟等:吉兰泰盐湖防护体系不同防护功能区大气降尘特征及其影响因素2.3.2 研究区气象因子与大气降尘量的回归关系 由表5可知,气象因子与降尘量的拟合关系不同。各防护功能区降尘量与平均风速呈幂函数关系,其幂指数均大于2.9,说明随着风速强度逐渐增大,大气降尘量逐渐增大;降尘量与扬沙日数和大风日数呈多项式函数关系,说明随着扬沙和大风持续时间越长,降尘量增加幅度逐渐增大。降尘量与沙尘暴日数呈一次线性函数关系,说明沙尘暴持续时间影响着大气降尘量,沙尘暴持续时间越长,大气降尘越大。降尘量与降雨量呈指数函数关系,且x的系数为负值,说明随着降雨量的增加,大气降尘量逐渐减小,降雨对大气降尘有一定抑制作用。表5 降尘量与主要气象因子的回归分析防护功能区气象因子拟合函数R2p关系平均风速y=0.9 8 2x2.9 0 20.7 0 20.0 0 2幂函数扬沙日数y=0.8 7 8x2-0.5 3 1x+1 8.3 5 20.8 0 50多项式流动沙垄大风日数y=0.7 9 3x2+1.6 1 0 x+1 4.8 1 40.7 6 90.0 0 1多项式沙尘暴日数y=1 0.0 9 7x+1 7.6 8 80.4 2 00.0 2线性降雨量y=3 6.4 0 8 e-0.0 4 8x0.3 8 0 70.0 5指数平均风速y=0.6 6 2x2.9 6 40.7 4 70.0 0 3幂函数扬沙日数y=0.7 6 9x2-2.2 0 5x+1 3.5 6 80.7 9 70多项式流沙固阻带大风日数y=0.1 7 3x2+0.7 8 3x+1 0.9 4 30.7 5 30.0 0 2多项式沙尘暴日数y=7.5 9 4x+1 2.5 9 20.4 0 30.0 3线性降雨量y=2 4.9 8 1 e-0.0 4x0.3 1 3 40.0 5指数平均风速y=0.3 0 2x2.9 0 70.7 2 90.0 0 3幂函数扬沙日数y=0.3 3 1x2-1.0 2 2x+5.8 9 10.7 9 00多项式封沙育草带大风日数y=0.0 7 4x2+0.2 9 5x+4.7 8 70.7 4 50.0 0 2多项式沙尘暴日数y=3.1 2 9x+5.4 8 50.3 8 90.0 3线性降雨量y=1 0.3 6 9 e-0.0 3 6x0.2 7 5 50.0 5指数平均风速y=0.3 0 1x2.9 0 10.7 2 10.0 0 2幂函数扬沙日数y=0.3 2 0 x2-0.9 5 8x+5.8 1 80.7 9 40多项式防风阻沙带大风日数y=0.0 7 4x2+0.2 6 3x+4.7 8 80.7 5 50.0 0 2多项式沙尘暴日数y=3.1 3 3x+5.3 3 40.4 1 00.0 2线性降雨量y=1 1.3 7 6 e-0.0 4 9x0.4 1 9 40.0 5指数平均风速y=0.3 8 9x3.0 1 60.7 2 40.0 0 2幂函数扬沙日数y=0.4 2 5x2-0.8 8 8x+8.0 3 00.8 1 40多项式盐湖防护林带大风日数y=0.0 9 5x2+0.6 5 9x+6.4 2 00.7 7 60.0 0 1多项式沙尘暴日数y=4.6 5 4x+7.6 7 60.4 1 80.0 2线性降雨量y=1 6.3 3 5 e-0.0 5x0.4 0 6 95 0 0m的颗粒物主要以蠕移的方式输送,直602 水 土 保 持 研 究 第3 0卷径大于7 0u m小于5 0 0u m的颗粒物主要以跃移方式输送,直径小于7 0u m的颗粒物主 要以悬移 方式1 9。本研究中,各防护功能区降尘粒度直径在22 5 0m,说明研究区大气降尘物质主要通过跃移方式和悬移方式进行输送,且距离流动沙垄越远,通过悬移方式输送的颗粒物质越多。这主要因为直径相对较大的颗粒物质进入到风沙流中更容易沉降到地面,而直径相对较小的颗粒物质更容易输送到更远的地方。本研究中,不同防护功能区地表土壤机械组成由外向内逐渐趋于细化,说明盐湖防护体系能有效抑制地表起尘2 0。研究地表机械组成与风沙活动密切相关,且大于0.1 mm的沙粒是主要的降尘物。因此,不同防护功能区土壤均具有提供沙尘的能力。本研究中,不同防护功能区大气降尘量在1 8 0.5 34 0 4.1 1t/(k m2a),该研 究结果显著 小于党晓 宏等2 1对乌兰布和沙漠东南缘不同下垫面的研究结果相悖,其研究结果表明,当降尘测定高度为2m时,不同下垫面的降尘量介于3 8 0.5 3 9 1 4.4 3 t/(k m2a)。我认为风动力和物质来源是造成这种差异的主要原因。盐湖防护体系的建立改变了局部流场分布。而且,盐湖防护体系内的机械沙障、灌丛沙堆和人工植被通过增大地表粗糙度,分解了近地表风力强度,减弱了携沙气流的携沙能力和侵蚀能力2 2-2 3。大气降尘量由大到小依次为:流动沙垄流沙固阻带盐湖防护林带封沙育草带防风阻沙带,该研究结果与高君亮等2 4和李晋昌等2 5分别对乌兰布和沙漠东北部和中国北方东部地区大气降尘的研究结果一致。这说明吉兰泰盐湖防护体系具有减少降尘的作用,这主要与不同防护功能区地表植被生长状况有关。由于降尘物质主要来源于风沙流的水平运移。流动沙垄植被盖度较低,其风沙流较大,输沙能力较强,导致沙粒吹送到更高、更远的距离1 1。通过年降尘量与植被高度和植被盖度进行回归分析发现,年降尘量与植被高度和植被盖度呈一元函数关系,且函数小于1,表示年降尘量随着植被高度和植被盖度而逐渐降低(图3)。盐湖防护体系的建立增加了植被盖度和植被高度。同时改变了林内小气候,改变了下垫面的状况,增加了地表粗糙度,对风力有一定分解作用,减缓风力对地表的侵蚀作用,从而到达抑制地表起尘量2 4,2 6-2 7。图3 年降尘量与植被高度和植被盖度之间的关系 环境因子是影响大气降尘的重要因子2 8-2 9。本研究中,降尘主要集中于春冬两季,占全年降尘量的7 7.5 2%8 7.0 4%。这主要与平均风速、扬沙日数、大风日数和沙尘暴日数等气象因子有关。春冬季节由于冷空气和蒙古气旋活动频繁,导致大气层不稳定,造成风沙天气出现频率较高3 0。因此,春冬两季发生平均风速大小、扬沙日数、大风日数和沙尘暴日数明显大于夏秋两季。而且,春冬两季地表缺乏地表覆盖,为沙尘释放创造了条件8。在夏秋两季属于植物生长季,地表植被生长增加了地表粗糙度,能够减弱风力和拦截沙粒运动,从而减小起尘量7。加之夏秋两季降雨量明显大于春冬两季,在一定程度上抑制了大气降尘。研究中还发现,流沙固阻带、封