Relationship between constant elements and granularity of the surface sediment in the Kubuqi Desert

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00005

Journal of Desert Research ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (4): 107-117.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00005

Relationship between constant elements and granularity of the surface sediment in the Kubuqi Desert

Qingshuang Meng(), Hejun Zuo(), Min Yan, Haibing Wang, Cheng Xi

College of Desert Control Science and Engineering / Inner Mongolia Key Laboratory of Aeolian Physics and Desertification Control Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China

Received:2022-10-19 Revised:2023-02-11 Online:2023-07-20 Published:2023-08-14
Contact: Hejun Zuo

Abstract

Abstract:

The weathering process of surface sediments causes the migration or enrichment of elements in each grain level. Granularity classification can deeply explain the relationship between elements and granularity. The coverage of different vegetation in the Kubuqi Desert was selected to determine the element content of grain size distribution characteristics.The results show that：（1） The Kubuqi Desert is mainly dominated by fine sand and extremely fine sand （both account for more than 85%）， and the constant elements are mainly SiO₂ and Al₂O₃ （accounting for more than 80% and showing the opposite relationship）， while other elements have low content； the enrichment of different granular components is different. （2） CPA（60.2-85.9）， CIA（28.08-53.06） value of surface sediment shows that the area is in unweathered or weakly weathered state； the study area shows rich SiO₂， CaO， Fe₂O₃， K₂O， TiO₂ poor Al₂O₃ and Na₂O； SiO₂ and K₂O are significantly positively correlated with particle size， Fe₂O₃， CaO， Al₂O₃， MgO and TiO₂ are significantly negatively correlated with particle size， and Na₂O is not controlled by particle size. （3） Before classification， the four elements of CaO， SiO₂， MgO and TiO₂ are related with the particle size； after classification， SiO₂， K₂O， Fe₂O₃， CaO， Al₂O₃， MgO and TiO₂ all have certain correlation with the particle size segment， detailed grading can indeed interpret more information contained in the elements.

Key words: Kubuqi Desert, sediment particle sizes, geo-chemistry elements, granularity effect

CLC Number:

S153.6

Qingshuang Meng, Hejun Zuo, Min Yan, Haibing Wang, Cheng Xi. Relationship between constant elements and granularity of the surface sediment in the Kubuqi Desert[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(4): 107-117.

Figures/Tables 9

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样点个数	植物信息	植被盖度
7	没有植物	0
11	多为1~1.5 m的灌木，草本多。藜、猪毛菜、柠条、沙柳、油蒿、大籽蒿、扬柴、花棒、蒺藜。灌草比3∶1	0~10%
10	多为1 m以上的灌木，草本很多。猪毛菜、柠条、沙柳、油蒿、大籽蒿、扬柴、花棒、蒺藜。灌草比3∶1	10%~20%
14	多为1.5 m以上的灌木，草本很多，有几棵高大乔木。芦苇、猪毛菜、地稍瓜、沙柳、油蒿、柠条、扬柴、花棒、小叶杨、细叶鸢尾、禾草、刺苋、地肤、地锦草、牛筋草、蒺藜。乔灌草比1∶5∶2	20%~30%

样点个数	植物信息	植被盖度
7	没有植物	0
11	多为1~1.5 m的灌木，草本多。藜、猪毛菜、柠条、沙柳、油蒿、大籽蒿、扬柴、花棒、蒺藜。灌草比3∶1	0~10%
10	多为1 m以上的灌木，草本很多。猪毛菜、柠条、沙柳、油蒿、大籽蒿、扬柴、花棒、蒺藜。灌草比3∶1	10%~20%
14	多为1.5 m以上的灌木，草本很多，有几棵高大乔木。芦苇、猪毛菜、地稍瓜、沙柳、油蒿、柠条、扬柴、花棒、小叶杨、细叶鸢尾、禾草、刺苋、地肤、地锦草、牛筋草、蒺藜。乔灌草比1∶5∶2	20%~30%

采样区域		氧化物含量/%								CIA	CPA
采样区域		SiO₂	Fe₂O₃	CaO	K₂O	Al₂O₃	Na₂O	MgO	TiO₂	CIA	CPA
全域（n=42）	最大值	82.424	10.070	12.590	5.51	14.510	4.35	5.86	4.11	53.060	85.919
	最小值	47.731	3.040	3.052	2.73	0.000	0.00	0.00	0.00	28.080	60.193
	均值	76.279	5.287	5.901	4.14	8.847	2.83	2.15	1.83	39.840	73.518
	SD	5.249	1.294	1.548	0.77	2.975	1.00	1.83	0.97	8.271	7.566
	CV	6.9	24.5	26.2	19	33.6	35	85	53	21.1	10.4
植被盖度 0(n=7)	最大值	80.721	6.618	6.440	5.10	12.780	3.78	5.57	3.28	51.760	81.041
	最小值	72.182	4.556	5.481	3.43	3.600	1.59	0.00	1.47	20.390	51.064
	均值	77.722	5.326	5.926	4.47	7.192	2.99	2.17	2.31	33.780	69.007
	SD	2.875	0.643	0.330	0.60	2.968	0.73	2.08	0.60	9.135	9.249
	CV	3.7	12.1	5.6	14	41.3	24	96	26	27.0	13.4
植被盖度 0~10%（n=11）	最大值	80.844	7.603	8.716	5.37	14.000	4.18	3.26	3.29	52.650	84.485
	最小值	70.267	3.962	4.306	3.17	6.084	0.00	0.00	0.20	29.610	61.783
	均值	76.768	5.620	6.337	4.63	9.313	2.55	1.50	1.83	40.660	73.593
	SD	2.907	0.970	1.187	0.74	2.379	1.32	1.41	0.91	8.444	7.009
	CV	3.8	17.3	18.7	16	25.5	52	94	50	20.8	9.5
植被盖度 10%~20%（n=10）	最大值	80.307	8.652	6.835	5.51	11.360	4.35	5.00	4.11	51.700	83.127
	最小值	72.803	3.535	3.783	3.19	0.000	1.71	0.00	0.00	32.240	62.409
	均值	76.653	5.461	5.498	4.06	7.560	2.86	2.55	2.25	36.150	74.524
	SD	1.925	1.274	1.009	0.66	3.057	0.73	1.63	1.13	13.850	6.015
	CV	2.5	23.3	18.3	16	40.4	25	64	50	38.3	8.1
植被盖度 20%~30%（n=14）	最大值	82.424	10.07	12.59	4.70	14.510	4.24	5.86	2.51	56.150	95.023
	最小值	47.731	3.040	3.052	2.73	5.763	0.61	0.00	0.00	30.100	65.515
	均值	74.904	4.881	5.834	3.64	10.230	2.95	2.37	1.27	44.740	76.946
	SD	8.124	1.626	2.243	0.60	2.530	0.94	1.97	0.72	8.304	7.991
	CV	10.8	33.3	38.4	16	24.7	32	83	57	18.6	10.4

采样区域		氧化物含量/%								CIA	CPA
采样区域		SiO₂	Fe₂O₃	CaO	K₂O	Al₂O₃	Na₂O	MgO	TiO₂	CIA	CPA
全域（n=42）	最大值	82.424	10.070	12.590	5.51	14.510	4.35	5.86	4.11	53.060	85.919
	最小值	47.731	3.040	3.052	2.73	0.000	0.00	0.00	0.00	28.080	60.193
	均值	76.279	5.287	5.901	4.14	8.847	2.83	2.15	1.83	39.840	73.518
	SD	5.249	1.294	1.548	0.77	2.975	1.00	1.83	0.97	8.271	7.566
	CV	6.9	24.5	26.2	19	33.6	35	85	53	21.1	10.4
植被盖度 0(n=7)	最大值	80.721	6.618	6.440	5.10	12.780	3.78	5.57	3.28	51.760	81.041
	最小值	72.182	4.556	5.481	3.43	3.600	1.59	0.00	1.47	20.390	51.064
	均值	77.722	5.326	5.926	4.47	7.192	2.99	2.17	2.31	33.780	69.007
	SD	2.875	0.643	0.330	0.60	2.968	0.73	2.08	0.60	9.135	9.249
	CV	3.7	12.1	5.6	14	41.3	24	96	26	27.0	13.4
植被盖度 0~10%（n=11）	最大值	80.844	7.603	8.716	5.37	14.000	4.18	3.26	3.29	52.650	84.485
	最小值	70.267	3.962	4.306	3.17	6.084	0.00	0.00	0.20	29.610	61.783
	均值	76.768	5.620	6.337	4.63	9.313	2.55	1.50	1.83	40.660	73.593
	SD	2.907	0.970	1.187	0.74	2.379	1.32	1.41	0.91	8.444	7.009
	CV	3.8	17.3	18.7	16	25.5	52	94	50	20.8	9.5
植被盖度 10%~20%（n=10）	最大值	80.307	8.652	6.835	5.51	11.360	4.35	5.00	4.11	51.700	83.127
	最小值	72.803	3.535	3.783	3.19	0.000	1.71	0.00	0.00	32.240	62.409
	均值	76.653	5.461	5.498	4.06	7.560	2.86	2.55	2.25	36.150	74.524
	SD	1.925	1.274	1.009	0.66	3.057	0.73	1.63	1.13	13.850	6.015
	CV	2.5	23.3	18.3	16	40.4	25	64	50	38.3	8.1
植被盖度 20%~30%（n=14）	最大值	82.424	10.07	12.59	4.70	14.510	4.24	5.86	2.51	56.150	95.023
	最小值	47.731	3.040	3.052	2.73	5.763	0.61	0.00	0.00	30.100	65.515
	均值	74.904	4.881	5.834	3.64	10.230	2.95	2.37	1.27	44.740	76.946
	SD	8.124	1.626	2.243	0.60	2.530	0.94	1.97	0.72	8.304	7.991
	CV	10.8	33.3	38.4	16	24.7	32	83	57	18.6	10.4

不同区域	元素氧化物	黏粒	粉粒	极细砂	细砂	中沙	粗砂	极粗砂	粒径
植被盖度 0	SiO₂	-0.344	-0.244	0.068	0.054	-0.108	-0.351	-0.469	0.789^**
	Fe₂O₃	0.173	0.426	-0.619	0.734	-0.173	-0.117	0.033	-0.772^**
	CaO	0.649	0.829^*	-0.278	0.140	0.068	0.441	0.552	-0.695^*
	K₂O	0.385	0.433	-0.551	0.332	0.569	0.623	0.511	0.019
	Al₂O₃	-0.055	0.216	0.490	-0.552	-0.077	0.100	0.134	0.210
	Na₂O	0.276	0.567	0.007	-0.021	-0.187	0.100	0.264	-0.486
	MgO	0.216	-0.119	-0.063	-0.052	0.234	0.270	0.231	0.035
	TiO₂	-0.578	-0.279	-0.174	0.480	-0.365	-0.736	-0.786^*	-0.871^**
植被盖度 0~10%	SiO₂	0.488	0.698^*	-0.012	-0.07	0.024	0.487	0.276	0.795^**
	Fe₂O₃	-0.151	-0.059	-0.281	0.193	0.807^**	0.287	0.154	-0.625^*
	CaO	-0.536	-0.447	0.309	-0.294	0.249	-0.211	0.105	-0.662^*
	K₂O	0.244	0.592	0.003	-0.161	0.659^*	0.838^**	0.666^*	0.006
	Al₂O₃	0.152	-0.030	-0.076	0.129	-0.374	-0.305	-0.115	-0.043
	Na₂O	-0.589	-0.300	0.637^*	-0.645^*	0.172	0.142	0.486	0.037
	MgO	-0.415	-0.529	0.586	-0.485	-0.503	-0.416	-0.215	-0.520
	TiO₂	0.146	0.014	-0.600	0.543	0.563	0.109	-0.311	-0.018
植被盖度 10%~20%	SiO₂	-0.081	-0.259	-0.288	0.241	0.690^*	0.542	0.294	0.631^**
	Fe₂O₃	-0.403	-0.168	-0.048	0.116	-0.368	-0.398	-0.199	-0.498
	CaO	-0.232	-0.009	-0.135	0.186	-0.358	-0.566	-0.128	-0.523^*
	K₂O	-0.123	0.121	0.073	-0.052	-0.235	-0.281	0.222	-0.002
	Al₂O₃	0.606	0.588	0.372	-0.465	0.449	0.421	0.294	0.155
	Na₂O	0.058	0.179	0.666^*	-0.606	-0.498	-0.494	-0.631	0.025
	MgO	-0.101	-0.025	0.470	-0.449	-0.292	0.077	0.314	0.278
	TiO₂	-0.276	-0.401	-0.296	0.312	0.094	0.046	0.123	-0.562^**
植被盖度20%~30%	SiO₂	-0.829^**	-0.455	0.284	0.183	-0.265	-0.640^*	-0.894^**	0.629^*
	Fe₂O₃	0.644^*	0.319	-0.249	-0.094	0.160	0.491	0.784^**	-0.525^*
	CaO	0.287	0.847^**	-0.360	0.004	0.315	0.803^**	0.684^**	-0.708^**
	K₂O	-0.444	-0.167	-0.172	0.437	0.061	-0.187	-0.363	-0.058
	Al₂O₃	0.574^*	0.243	-0.051	-0.264	0.032	0.428	0.532	0.332
	Na₂O	-0.206	-0.668^**	0.160	0.079	0.018	-0.586^*	-0.661^*	-0.145
	MgO	0.480	0.221	0.019	-0.206	-0.146	0.209	0.449	0.062
	TiO₂	0.077	-0.058	-0.152	0.083	0.155	0.089	0.280	-0.641^*

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[2]	Yuan Limin, Gao Yong, Huang Haiguang, Yan Denren, Hu Xiaolong, Hu Zhijian. Effect of Bio-module Sand Barrier on Distribution Characteristics of Soil Microbial in Mobile Dunes [J]. JOURNAL OF DESERT RESEARCH, 2015, 35(1): 189-194.