若尔盖盆地流动沙丘治理前后表层沉积物粒度变化特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00178

摘要/Abstract

摘要：

近年来，在若尔盖盆地内部，各县采取设置草方格沙障、种植灌木等措施进行沙漠化治理，众多流动沙丘得到固定。为探讨沙丘治理前后表层沉积物的粒度变化特征，采集了若尔盖盆地西北部黄河左岸沙丘治理前后的沙丘表层样品进行对比分析。结果表明：经治沙措施固定后的沙丘，极细沙、粉沙和黏土成分占比由20.2%增加至29.6%，平均粒径由181.9 μm减小至162.0 μm，表层沉积物粒度组分变细，分选性变差，偏度由近对称变为极正偏，峰态由中等变为很窄。频率分布曲线出现次峰，概率累积曲线悬移段产生亚组分，总体由两段式变为三段式，悬移组分粒度变细，跃移组分含量占比由99%降低至87%~88%。在麦草方格与固沙植被共同作用下，沙漠化治理成效显著，但沙漠化土地局地环境的改变亦会对治沙效果产生负面影响。因此，需要因地制宜开展治沙工作，并关注治理区域的动态变化，及时做出措施调整。

关键词: 沙漠化治理, 粒度特征, 若尔盖盆地, 黄河源区, 青藏高原

Abstract:

In recent years， various counties in the Zoige Basin have taken measures such as setting checkerboard sand barriers and planting shrubs to control desertification， and many wandering dunes have been fixed. To explore the changes of grain size characteristics of sand dune surface sediments under the influence of sand-fixing vegetation， surface samples were collected before and after sand dune control on the left bank of the Yellow River in Maqu County， Zoige Basin， and the relevant data were compared and analyzed. The results show：（1） After vegetation fixation， the proportion of silt and clay components increased from 1.3% to 9.9%， and the mean particle size decreased from 181.9 μm to 162.0 μm. The grain size components of surface sediments became finer， the sorting of dunes became worse， the skewness changed from near symmetry to very positive skewness， and the kurtosis changed from medium to very narrow. （2） The frequency distribution curve has a secondary peak， and the probability accumulation curve has a sub-component in the suspension section. The overall change from two-stage to three-stage， the particle size of the suspension component becomes finer， and the proportion of the saltation component content decreases from 99% to 87%-88%. （3） Under the combined action of wheat straw grid and sand-fixing vegetation， the effect of desertification control is remarkable， but the local environment of desertification land will also affect the effect of sand control. Therefore， it is necessary to carry out sand control work according to local conditions， pay attention to the dynamic changes of the control area， and timely take measures to adjust.

Key words: combating desertification, grain size characteristics, Zoige Basin, the source region of Yellow River, Tibetan Plateau

中图分类号:

P931.3

孟惠聪, 胡光印, 董治宝, 南维鸽, 莫皓焜, 胡菁菁. 若尔盖盆地流动沙丘治理前后表层沉积物粒度变化特征[J]. 中国沙漠, 2024, 44(3): 96-107.

Huicong Meng, Guangyin Hu, Zhibao Dong, Weige Nan, Haokun Mo, Jingjing Hu. Characteristics of grain size variation of dunes surface sediments before and after wandering dune control in Zoige Basin， China[J]. Journal of Desert Research, 2024, 44(3): 96-107.

图/表 7

图1 若尔盖盆地主要水系分布及采样区域（A）、采样点位置（B）

Fig.1 The distribution of main water systems and the location of sampling areas （A） and sampling points （B） in the Zoige Basin

图2 采样点地表情况：（A）治理后的固定沙丘，即MQSQ1，拍摄于2023年3月；（B）治理前的流动沙丘，即MQSQ1（Q），拍摄于2012年7月；（C）沙丘表层现状；（D）单个沙丘采样位置示意图

Fig.2 The surface condition of the sampling point. （A） Fixed dunes after combating desertification， namely MQSQ1， photographed in March 2023；（B） Wandering dunes before combating desertification， namely MQSQ1（Q），photographed in July 2012；（C） Present situation of sand dune surface；（D） Schematic drawing of sampling position of single dune

表1 粒度参数分级标准

Table 1 Granularity parameter grading standard

分选系数（σ）		偏度（SK）		峰态（K_g）
范围	描述	范围	描述	范围	描述
<0.35	分选极好	-1.0~-0.3	极负偏	<0.67	很宽
0.35~0.50	分选好	-0.3~-0.1	负偏	0.67~0.90	宽
0.50~0.70	分选较好	-0.1~0.1	近对称	0.90~1.11	中等
0.70~1.00	分选中等	0.1~0.3	正偏	1.11~1.50	窄
1.00~2.00	分选较差	0.3~1.0	极正偏	1.50~3.00	很窄
2.00~4.00	分选差			>3.00	非常窄
>4.00	分选极差

图3 粒度级配

Fig.3 Particle size distribution

图4 粒度参数

Fig.4 Grain size parameter

图5 粒度频率分布曲线

Fig.5 Grain size frequency distribution curves

图6 概率累积曲线

Fig.6 Probability cumulative curves

参考文献 61

1	Bagnold R A.The Physics of Blown Sand and Desert Dunes［M］.London，UK：Springer，1942.
2	王涛.中国沙漠与沙漠化［M］.石家庄：河北科学技术出版社，2003.
3	史培军，严平，袁艺.中国北方风沙活动的驱动力分析［J］.第四纪研究，2001，21（1）：41-47.
4	李晋昌，苏志珠，胡光印.风沙活动强度的常用判断指标及其应用评述［J］.中国沙漠，2010，30（4）：788-795.
5	Chen F H， Chen S Q， Zhang X，et al.Asian dust-storm activity dominated by Chinese dynasty changes since 2000 BP［J］.Nature Communications，2020，11（1）：992.
6	屈建军，凌裕泉，刘宝军，等.我国风沙防治工程研究现状及发展趋势［J］.地球科学进展，2019，34（3）：225-231.
7	屈建军，肖建华，韩庆杰，等.青藏铁路高寒风沙环境特征与防治技术［J］.中国科学：技术科学，2021，51（9）：1011-1024.
8	王涛，谢胜波，屈建军，等.通天河七渡口风沙环境特征及沙害防治［J］.中国沙漠，2019，39（2）：70-78.
9	Yan Y C， Xu X L， Xin X P，et al.Effect of vegetation coverage on aeolian dust accumulation in a semiarid steppe of northern China［J］.Catena，2011，87（3）：351-356.
10	Lancaster N.Grain-size characteristics of linear dunes in the southwestern Kalahari［J］.Journal of Sedimentary Research，1986，56（3）：395-400.
11	Zhou N， Li Q， Zhang C L，et al.Grain size characteristics of aeolian sands and their implications for the aeolian dynamics of dunefields within a river valley on the southern Tibet Plateau：a case study from the Yarlung Zangbo river valley［J］.Catena，2021，196：104794.
12	朱文煜，毛东雷.植被沙障下沙丘的研究进展［J］.生态科学，2023，42（2）：228-237.
13	刘铮瑶，董治宝，赵杰，等.人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响［J］.生态学报，2020，40（4）：1383-1391.
14	祁帅，汪季，党晓宏，等.3种低立式沙障内表层沉积物粒度特征研究［J］.干旱区研究，2021，38（3）：875-881.
15	池政.基于三维激光扫描技术的四种类型沙障固沙阻沙效益研究［D］北京：中国林业科学研究院，2021.
16	吴雪琴，解云虎，刘晓茜，等.腾格里沙漠东南缘4种典型沙生灌木林下的沉积物粒度特征［J］.中国水土保持科学（中英文），2021，19（3）：19-27.
17	Xie Y H， Dang X H， Zhou Y J，et al.Using sediment grain size characteristics to assess effectiveness of mechanical sand barriers in reducing erosion［J］.Scientific Reports，2020，10（1）：14009.
18	胡光印，董治宝，魏振海，等.近30 a来若尔盖盆地沙漠化时空演变过程及成因分析［J］.地球科学进展，2009，24（8）：908-916.
19	韩大勇，杨永兴.若尔盖高原沙化沼泽区植物群落物种组成及其驱动因素［J］.生态学报，2020，40（16）：5602-5610.
20	贺丽，苏宇，陈德朝，等.国家公园创建背景下的若尔盖湿地生态保护现状与发展研究［J］.决策咨询，2023（2）：83-88.
21	胡光印，董治宝，逯军峰，等.黄河流域沙漠化空间格局与成因［J］.中国沙漠，2021，41（4）：213-224.
22	魏振海，董治宝，胡光印，等.近40 a来若尔盖盆地沙丘时空变化［J］.中国沙漠，2010，30（1）：26-32.
23	胡光印，董治宝，逯军峰，等.若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究［J］.中国沙漠，2013，33（1）：16-23.
24	费怡，王继燕，王泽根.若尔盖高原土地沙化及其成因定量分析［J］.干旱区资源与环境，2019，33（8）：146-152.
25	胡光印，董治宝，王文丽，等.近30 a玛曲县土地利用/覆盖变化监测［J］.中国沙漠，2009，29（3）：457-462.
26	徐茂其.川西北若尔盖高原第四纪环境演变概要［J］.西南师范大学学报（自然科学版），1988（4）：94-100.
27	Hu G Y， Yu L P， Dong Z B，et al.Holocene aeolian activity in the Zoige Basin，northeastern Tibetan Plateau，China［J］.Catena，2018，160：321-328.
28	Jia S X， Zhang X K， Zhao J R，et al.Deep seismic sounding data reveal the crustal structures beneath Zoigê basin and its surrounding folded orogenic belts［J］.Science China Earth Sciences，2010，53（2）：203-212.
29	盛海洋.黄河上游若尔盖盆地区域地质背景与盆地演化研究［J］.太原师范学院学报（自然科学版），2022，21（4）：91-96.
30	Wang N， Zha X C， Huang C C，et al.Sedimentary evidence and age of the Zoige Basin dissected by the Yellow River in eastern Tibetan Plateau［J］.Progress in Geography，2022，41（8）：1453-1466.
31	王云飞，王苏民，薛滨，等.黄河袭夺若尔盖古湖时代的沉积学依据［J］.科学通报，1995（8）：723-725.
32	Hu G Y， Dong Z B， Lu J F，et al.The developmental trend and influencing factors of aeolian desertification in the Zoige Basin，eastern Qinghai-Tibet Plateau［J］.Aeolian Research，2015，19：275-281.
33	胡光印，董治宝，张正偲，等.若尔盖盆地起沙风风况与输沙势特征［J］.中国沙漠，2020，40（5）：20-24.
34	沈亚萍，张春来，李庆，等.中国东部沙区表层沉积物粒度特征［J］.中国沙漠，2016，36（1）：150-157.
35	魏振海，董治宝，胡光印，等.若尔盖盆地沙丘形成分布影响因素探讨［J］.中国沙漠，2009，29（6）：1035-1042.
36	Blott S J， Pye K.GRADISTAT：a grain size distribution and statistics package for the analysis of unconsolidated sediments［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2001，26（11）：1237-1248.
37	Folk R L， Ward W C.Brazos River bar［Texas］：a study in the significance of grain size parameters［J］.Journal of Sedimentary Research，1957，27（1）：3-26.
38	Wentworth C K.A scale of grade and class terms for clastic sediments［J］.The Journal of Geology，1922，30（5）：377-392.
39	苏志珠，梁爱民，马义娟，等.库姆塔格沙漠典型线形沙丘粒度特征［J］.中国沙漠，2016，36（4）：877-884.
40	成都地质学院陕北队.沉积岩（物）粒度分析及其应用［M］.北京：地质出版社，1978.
41	Lü L Q， Fang X M， Lu H Y，et al.Millennial-scale climate change since the last glaciation recorded by grain sizes of loess deposits on the northeastern Tibetan Plateau［J］.Chinese Science Bulletin，2004，49（11）：1157-1164.
42	刘军.不同固沙措施对民勤风沙口风速及粗糙度的影响研究［J］.甘肃科技，2013，29（4）：54-56.
43	范蓉，仇蕊，吴永胜.我国防沙治沙技术回顾与展望［J］.内蒙古水利，2023（7）：12-13.
44	甄计国.腾格里沙漠东南缘沙坡头地区流沙治理后地表形态的变化［J］.中国沙漠，1987，7（1）：12-20.
45	闫敏，左合君，贾光普，等.不同防沙措施的风沙流及其携沙粒度垂直分异特征［J］.干旱区地理，2022，45（5）：1513-1522.
46	万玲玲，董智，李红丽，等.沙柳方格沙障对库布齐沙漠沙丘粒度分布的影响［J］.干旱区资源与环境，2013，27（1）：165-170.
47	Ni J R， Li Z S， Mendoza C.Vertical profiles of aeolian sand mass flux［J］.Geomorphology，2003，49（3）：205-218.
48	吴正.风沙地貌与治沙工程学［M］.北京：科学出版社，2003.
49	白子怡，董治宝，南维鸽，等.植被盖度对风沙流结构及输沙率的影响［J］.中国沙漠，2024，44（2）：1-10.
50	蒋仁山.浅析草方格沙障在防风固沙中的应用［J］.农业灾害研究，2020，10（9）：126-127.
51	王文彪，肖巍.从沙物质粒度分析结果研讨沙生植物的固沙作用［J］.干旱区资源与环境，2011，25（9）：132-137.
52	张雯，杜丁丁，李志文，等.鄱阳湖沙地沉积物粒度特征及其影响因素［J］.中国沙漠，2022，42（5）：122-132.
53	Yin C H， Feng G， Zhang F S，et al.Enrichment of soil fertility and salinity by tamarisk in saline soils on the northern edge of the Taklamakan Desert［J］.Agricultural Water Management，2010，97（12）：1978-1986.
54	曹艳峰，丁俊祥，于亚军，等.不同质地土壤中荒漠灌木梭梭“肥岛”的初步探讨［J］.土壤学报，2016，53（1）：261-270.
55	吕萍，董治宝，赵爱国，等.灌丛密度对沙粒粒度和起动风速影响研究［J］.泥沙研究，2011，31（3）：63-66.
56	高永，丁延龙，汪季，等.不同植物灌丛沙丘表面沉积物粒度变化及其固沙能力［J］.农业工程学报，2017，33（22）：135-142.
57	Liu X X， Xie Y H， Zhou D D，et al.Soil grain-size characteristics of Nitraria tangutorum Nebkhas with different degrees of vegetation coverage in a desert-oasis ecotone［J］.Polish Journal of Environmental Studies，2020，29（5）：3703-3714.
58	屈建军，王涛，牛清河，等.兰新高铁戈壁特大风区风沙灾害形成机理及防沙技术［J］.中国科学：地球科学，2023，53（2）：277-286.
59	Zhang C L， Li Q， Zhou N，et al.Field observations of wind profiles and sand fluxes above the windward slope of a sand dune before and after the establishment of semi-buried straw checkerboard barriers［J］.Aeolian Research，2016，20：59-70.
60	Faria R， Ferreira A D， Sismeiro J L，et al.Wind tunnel and computational study of the stoss slope effect on the aeolian erosion of transverse sand dunes［J］.Aeolian Research，2011，3：303-314.
61	李恒鹏，陈广庭，李波.新月形沙丘迎风坡气流加速模拟［J］.中国沙漠，2001，21（1）：27-30.

[1]	陈俊言, 贯雅雯, 张越, 陈渔, 毕鸿儒, 娄高僮, 郭馨阳, 王洋, 陈思宇. 戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径和传输机制：以2020年4月一次沙尘事件为例[J]. 中国沙漠, 2024, 44(3): 158-171.
[2]	曹佳慧, 陈思宇, 张潮, 连露露, 赵丹, 杜世康. 青藏高原沙尘的外源贡献[J]. 中国沙漠, 2024, 44(2): 57-65.
[3]	顿耀权, 罗万银, 邵梅, 王芳, 逯军峰, 李得禄, 满多清, 车雪华. 干旱区内陆湖盆沙尘水平通量及粒度特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(6): 166-175.
[4]	莫皓焜, 胡光印, 孟惠聪. 青海湖地区风沙活动研究进展[J]. 中国沙漠, 2023, 43(6): 197-209.
[5]	刘俊壕, 周海盛, 郭群. 中国北方干旱半干旱区沙漠化治理对植被格局的影响[J]. 中国沙漠, 2023, 43(5): 204-213.
[6]	张宏雪, 张克存, 安志山, 鱼燕萍. 敦煌-格尔木铁路沿线荒漠灌丛风动力环境与沉积物粒度特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(5): 49-58.
[7]	许瑞聪, 董治宝, 南维鸽, 陈国祥, 杨馥宁, 孔玲玲. 柴达木盆地南缘死亡蛛丝蓬（ *Halogeton arachnoideus* ）风影沙丘形态和沉积特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(4): 55-63.
[8]	胡梦珺, 庄静, 孙文丽, 郑登友, 吉天琪, 许澳康. 青藏高原东北部全新世常量元素地球化学特征及环境演变[J]. 中国沙漠, 2023, 43(2): 11-20.
[9]	黄日辉, 张立婷, 冯淼彦, 刘铮瑶, 李健熙, 陈韵琪, 张志浩, 王璟. 广东省东海岛大岭剖面沉积物粒度、微形态特征与沉积环境[J]. 中国沙漠, 2023, 43(2): 121-129.
[10]	李静芸, 傅天阳, 申玉龙, 王立辉, 伍永秋. 毛乌素沙地新月形和抛物线形沙丘表层沉积物粒度特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(2): 226-232.
[11]	郝爱华, 薛娴, 尤全刚, 勾朝阳. 青藏高原近60年降水变化研究进展[J]. 中国沙漠, 2023, 43(2): 43-52.
[12]	姜吴彬, 张德国, 杨小平. 沙丘形态及表沙粒度特征对风况和地表植被变化的响应[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 120-129.
[13]	胡菁菁, 胡光印, 董治宝. 黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 242-252.
[14]	黎俊豪, 杨晴雯, 裴向军, 崔圣华, 陈芝, 林皓然, 陈林万. 旱獭（ *Marmota himalayana* ）掘洞对若尔盖盆地草地沙化的影响[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 196-204.
[15]	颜明, 张应华, 贺莉, 程维明, 王随继, 许炯心. 无定河上游河道对沙漠化的阻截效应[J]. 中国沙漠, 2022, 42(2): 62-68.