吉兰泰盐湖荒漠绿洲过渡带属于温带大陆性季风气候,风是该区域沙粒运移的主要动力来源。前人研究表明,植被盖度是影响土壤风蚀状况的关键因素,植被通过覆盖地表,阻挡气流分解风力,改变灌丛沙堆风场结构和灌丛积沙体表面蚀积分布。本研究发现,非围封区沙堆单体规模、沙堆密度较围封区大,说明围封对盐湖周边生态环境有一定改善作用。多年围栏封育,植被生长条件得到改善,植被盖度为20%,而非围封区仅为8%,植被盖度增加不仅增大地表沙粒起动风速,减少或抑制表层颗粒物质的吹蚀,而且有利于细颗粒物质降尘堆积。此外,盐爪爪蒸腾速率一般小于其他沙生灌木,有利于保持土壤水分,防治土壤进一步风蚀。植物阻沙能力是由地上部分和地下部分共同作用的结果[14]。围封区盐爪爪高度大于非围封区,可能是因为围封区灌丛沙堆水分、养分条件优于非围封区,该结果有待于进一步论证。非围封区灌丛沙堆植被盖度在18%～78%,围封区在35%～81%,说明2种围封方式下绝大部分灌丛沙堆处于连续堆积的状态[15]。
本研究中,非围封区与围封区灌丛沙堆H与L,W比值分别为0.13,0.17,0.28,0.38,表明灌丛沙堆水平增长速度大于垂直增长速度,这是盐爪爪生长发育过程中的一种自我保护策略[16]。非围封区和围封区灌丛沙堆L与W最佳拟合关系为一次函数,该试验结果与张金虎等[17]等对荒漠绿洲过渡带的影响结果不同。这说明2种围封方式下盐爪爪灌丛沙堆均处于初始发育阶段[3,11]。通过函数斜率可知,围封区灌丛沙堆增长速率大于非围封区,表明围封区灌丛沙堆拦截沙的能力能力大于非围封区。灌丛沙堆D与H最佳拟合方程为二次函数,根据二次方程求出,灌丛沙堆高度分别为128 cm,83 cm,对应的水平尺度分别为232 cm,72 cm。可见沙堆最大高度远远大于实测值,说明灌丛沙堆现在仍然处于初始发育阶段,且非围封区增长空间较围封区大。而2种围封方式下灌丛沙堆Ad与Hd最佳拟合曲线分别为一次函数和二次函数,该试验结果与彭飞等[18]对白刺灌丛沙堆的研究结果相同。灌丛沙堆Ac与V最佳拟合函数为幂函数,这是盐爪爪与风沙流之间互馈效应的结果。盐爪爪植株生长,使其捕沙能力增强,促进沙堆体积快速增长,而沙物质增多又增加了盐爪爪的增长。
灌丛沙堆是远源和近源沙物质遇到灌丛阻拦,并在周围沉积、重新分选形成的[19-20]。本研究中,2种围封方式下灌丛沙堆表层沉积物差异不大,总体特征为以细砂和极细砂为主,其次是粗砂,粉粒和黏粒含量相对较少。平均粒径(>122.53 μm)偏粗,分选性差,沉积物主要以粗组分为主,颗粒分布相对分散。该结果与尚河英等[21]对不同立地盐爪爪灌丛沙堆的研究结果一致,再一次证明了2种围封方式下盐爪爪灌丛沙堆处于初始发育阶段。但非围封区灌丛沙堆粉粒、黏粒含量较围封区多,有利于灌丛沙堆碳氮物质的积累[22]。非围封区地表植被覆盖度较低,为土壤风蚀提供了条件,促进了地表细颗粒物质的流失。其次,非围封区的灌丛沙堆密度大于围封区,使进入样区的紊流加强,气流对丘间低地的侵蚀作用加强,导致灌丛沙堆表层沉积物质粉粒、黏粒含量大于围封区。另外,表层沉积物由迎风坡向背风坡沙粒趋向于细化,从坡脚到坡顶沙粒趋于细化。这是顺风向粒度变细的结果。风沙流在运移过程中受到灌丛沙堆阻挡,在迎风坡前形成反射流,与前进的气流相撞,消耗了一部分能量,风速在迎风坡前降低,加之粗颗粒自身重力的影响,使粗颗粒在此沉积。与此同时,风沙流在向上爬升过程中消耗的能量最多,加之盐爪爪植株干扰,使到达顶端的风沙流风速最低,细颗粒物质在此沉积。而剩余细颗粒物质被运移至背风坡,气流在背风坡形成回旋流,风速再次减弱,输沙率降低,细颗粒物质在背风坡沉降[23]。另外气流由灌丛沙堆两侧向背风坡移动过程中,由于受到灌丛和积沙体共同作用,气流向外扩散,使到达背风坡风速减小,细颗粒物质进行沉降[24]。
