阜康市三工河小流域土壤水穩(wěn)性團聚體分布特征研究

柴仲平 王雪梅 孫 霞 賈宏濤

摘要:以阜康市三工河小流域土壤為例,通過選取典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆蓋土壤進行采樣,分別對土壤0～20 cm和20～50 cm剖面層土壤水穩(wěn)性團聚體含量及其影響因素做了初步研究。結果表明,該小流域土壤水穩(wěn)性團聚體分布存在以下特征:土壤同一剖面自上而下呈遞減趨勢;同一坡面隨坡位自上而下呈增加趨勢;隨坡度的增加而減少;不同植被覆蓋土壤團聚體含量呈現(xiàn)農(nóng)用坡耕地<林地<草地<草灌地。

關鍵詞:阜康市;小流域;水穩(wěn)性團聚體;分布特征

中圖分類號: S152.4 文獻標識碼: A 文章編號:1006-6500(2009)01-0062-04

Study on the Distribution Characteristics about Soil Water Stable Aggregate in Sangong River Small Watershed of Fukang City

CHAI Zhong-ping1,WANG Xue-mei2,SUN Xia1,JIA Hong-tao1

(1.College of Pratacultural and Environmental Science,Xinjiang Agriculture University,Urumqi 830052,China;2.College of Geography Science and Tourism,Xinjiang Normal University,Urumqi 830054,China)

Abstract:The soil aggregate is the important component of soil, affects the soil each physical and chemical properties, and has the material effect to the soil erosion. The water stability and quantity of soil aggregate are important indicator to evaluate the soil antierodibility, taking the Fukang city sangong river small watershed soil as example, typical hilly slopes, different gradient slopes and different vegetation cover soil were carried on the sampling, the preliminary study to the water stable aggregate content of the 0～20 cm and 20～50 cm layer soil and its influencing factors were separately done. The result indicated that the distribution of water stable aggregate in small watershed soil had the following characteristics: the same soil profile was decreasing tendency from surface to inner;The same slope was increasing tendency from top to bottom; The different slope was decreasing tendency with the slope increasing; The water stable aggregate content of the different vegetation cover soil shows farm sloping land

Key words: Fukang city;small watershed;water stable aggregate;distribution characteristics

土壤團聚體是土壤的重要組成部分,是土壤結構的基本單位[1]。土壤團聚體在土壤中具有保證和協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱,影響土壤酶的種類和活性,維持和穩(wěn)定土壤疏松熟層等三大重要作用[2]。在一定程度上,土壤團聚體數(shù)量和質(zhì)量及水穩(wěn)性團聚體的狀況影響著土壤結構的優(yōu)劣[3]。已有研究表明,土壤團聚體中粒徑>0.25 mm的水穩(wěn)性團聚體是維持土壤結構穩(wěn)定的基礎,其含量越高,土壤的結構穩(wěn)定性越大[4,5]。具有良好水穩(wěn)性團聚體結構的土壤,不僅能夠滿足植物對水分、養(yǎng)分、濕度、空氣的需求,而且具有良好的抗沖抗蝕性能。土壤抗蝕性(或抗沖性)取決于土粒和水之間的親和力。親和力越大,土壤顆粒越易分散和懸浮,團聚體結構也越容易受到破壞和解體,同時導致土壤透水性能降低,因而在這種情況下,即使徑流很小也會發(fā)生侵蝕。如果土壤顆粒間膠結力很強,土壤團聚體結構體大,則團粒結構體相互不易分離,可以抵抗較強的沖刷作用[6]。近年來,國內(nèi)外學者對土壤團聚體的形成機制、穩(wěn)定機制、穩(wěn)定性的影響因素及其分形特征進行了深入研究,結果表明,土壤團聚體的形成是一個非常復雜的過程,包括一系列的物理、化學及生物的作用;土壤水穩(wěn)性團聚體的數(shù)量對土壤通氣透水性、土壤溫度以及土壤抗蝕性具有重要影響,土壤有機質(zhì)、土壤微生物等自然因素及耕作、土地利用方式變化等人為活動,對土壤團聚體的穩(wěn)定性均有重要影響[6-7]。新疆是全國水土流失面積較大的地區(qū),但對該區(qū)的土壤侵蝕過程卻未進行過深入細致的研究,這直接影響了新疆地區(qū)良性生態(tài)環(huán)境重建等重大決策的制定。因此,筆者以阜康市三工河小流域土壤為例,對該區(qū)域土壤水穩(wěn)性團聚體的分布特征及其影響因素做初步研究,旨在為小流域土壤侵蝕治理提供重要的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

三工河小流域為三工河流域(水磨河、三工河、四工河)的一條支流,位于阜康市的西南部,南至博格達峰,北與農(nóng)六師六運湖農(nóng)場接壤,東至大泉牧場,西與水磨溝牧場相鄰,地理坐標位于東經(jīng)87°53′33″~88°17′12″,北緯43°46′37″~44°46′56″,總面積750.19 km2。流域海拔高程在450～5 445 m之間,流域內(nèi)地形南高北低,由東南向西北傾斜。全流域地貌單元可大致分為山地、丘陵和平原,其中山地205.12 km2,丘陵149.02 km2,平原396.05 km2。長期以來,由于土地、礦產(chǎn)等資源不適度開發(fā)及一些自然因素造成該地區(qū)水土流失非常嚴重,水土流失面積已達233 km2,平均侵蝕模數(shù)為3 185 t/(km2·a)。流域內(nèi)土壤具有明顯的垂直分布特征,由高到低依次分布為高山草甸土、亞高山草甸土、灰褐色森林土、山地黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土、灰漠土,平原草甸土、灌淤土、沼澤土、鹽化草甸灰漠土等。南部地表土層較薄,到下游段逐漸增厚,土壤為耕作土,略含堿性,質(zhì)地為砂壤,有機質(zhì)含量1%,全氮0.072%,全磷0.081%,肥力中上。流域南部為高山,主要植被為高山草甸植被和森林草甸植被。流域中部為低山丘陵,主要植被為駝絨蘺、錦雞兒、駱駝蓬及小蓬伴生植物蒿子為主。流域北部為沖積平原帶,植被以人工植被為主,有多種暖溫帶闊葉樹種及果木生長,防護林、用材林主要以柳、楊、榆樹為主,經(jīng)濟林有桃、蟠桃、葡萄、蘋果等,薪炭林主要有沙棗、紅柳。農(nóng)業(yè)種植主要以棉花、小麥、玉米、油葵為主。

2 材料和方法

2.1采 樣

通過選取典型梁峁坡地不同坡位,不同坡度,不同植被覆蓋地進行土樣采集。采樣深度為0～20 cm和20～50 cm,采樣時先用取土刀刮去地表雜物,以s 型法用管形土鉆選取7～8個樣點,然后用土鉆鉆出土樣,各樣點的土充分混合均勻。揀出其中動植物殘體,用四分法分樣,土樣放在準備好的干凈塑料袋里。每樣約 1 kg 左右,裝袋后密封并寫好標簽。

2.2 方 法

土壤團聚體分析是測定土壤結構的重要手段之一。目前世界各國所應用的和正在應用的團聚體分析方法很多,有滲漏法、點滴法,篩分法(干篩、濕篩)等,一般研究土壤團聚體主要采用濕篩法[8]。

3結果分析

3.1 梁峁坡地土壤水穩(wěn)性團聚體含量

在三工河小流域選取南高北低和中間高東西兩側低的典型梁峁坡地進行研究,采樣點隨坡位自上而下依次編為1,2,3,4號,試驗分析結果記錄如表1。

由表1分析得出:(1)無論是梁峁坡的中部還是其東西兩側土壤兩個剖面層0～20 cm、20～50 cm上的水穩(wěn)性團聚體含量最高值都出現(xiàn)在4號樣點,最低值都出現(xiàn)在1號樣地,且呈現(xiàn)出1號<2號<3號<4號。這是因為土壤在發(fā)育過程中受到雨水侵蝕,有機質(zhì)及養(yǎng)分離子隨徑流和泥沙由高向低運移,坡上部侵蝕嚴重,所以土壤肥力較低,土壤水穩(wěn)性團粒體含量也隨之減少;(2)梁峁坡東西兩側土壤的兩個剖面層0～20 cm和20～50 cm上的水穩(wěn)性團聚體含量都較中間高。這是因為土壤在發(fā)育過程中受到雨水侵蝕,有機質(zhì)、養(yǎng)分離子隨徑流、泥沙由高向低,從中間向兩側橫向運移,中間高侵蝕嚴重,所以中間土壤肥力較低,土壤水穩(wěn)性團粒體含量也較低;(3)無論梁峁坡中間還是東西兩側,同一樣點土壤水穩(wěn)性團粒體含量都呈現(xiàn)0～20 cm剖面>20～50 cm剖面,這是因為土壤表層有機質(zhì)、養(yǎng)分離子含量較內(nèi)部高,所以表層土壤肥力明顯高于下部,因此土壤剖面中水穩(wěn)性團聚體含量自上而下遞減?？傊?從整個梁峁地的樣點來看,由于土壤侵蝕作用在同一塊地上對有機質(zhì)以及養(yǎng)分離子的攜帶、輸移作用非常顯著,因而導致土壤中水穩(wěn)性團聚體含量差異較大。

3.2不同坡度土壤水穩(wěn)性團聚體含量

選取坡度分別為1°,2°,3°,4°,5°,6°,7°,8°,9°,10°,11°,12°的典型坡地對其0～20 cm和20～50 cm土壤剖面層進行研究。通過分析可看出(圖1):不同坡度下,土壤剖面層上層土壤水穩(wěn)性團聚體含量比下層高,這是因為土壤上層有機質(zhì)、養(yǎng)分離子含量均比下層高,所以水穩(wěn)性團聚體含量也是上層比下層高。同時,隨著坡度的增加土

壤剖面上下層水穩(wěn)性團聚體含量都在減小。究其原因是因為隨著坡度的增加,土壤受侵蝕程度加劇,再加上人為耕作、重用輕養(yǎng)、土壤結構遭破壞,土壤抗蝕性減弱,徑流及泥沙攜帶走大量有機質(zhì)、養(yǎng)分離子,使其輸入小于輸出,從而土壤肥力降低,所以水穩(wěn)性團聚體含量也急劇降低。水穩(wěn)性團聚體含量降低和抗蝕性減弱更促使了土壤侵蝕,形成惡性循環(huán),所以對坡地來說,要適當退耕還林還草,改善土壤結構,提高水穩(wěn)性團聚體含量,增強抗蝕性,達到保水、保土、蓄肥目的。

3.3不同植被覆蓋土壤水穩(wěn)性團聚體含量

從圖2中我們可看出,無論是農(nóng)用坡耕地、林地、草地、草灌地,其剖面層上的土壤水穩(wěn)性團聚體含量仍遵循自上而下逐漸減少的規(guī)律。同時,農(nóng)用坡耕地、林地、草地、草灌地之間也有不同。無論是0～20 cm的土壤剖面層還是20～50 cm的剖面層,土壤水穩(wěn)性團聚體平均含量均為農(nóng)用坡耕地<林地<草地<草灌結合地。引起這一現(xiàn)象的主要原因是農(nóng)用坡耕地耕作頻繁,重用輕養(yǎng),土壤結構破壞嚴重,土壤中各種養(yǎng)分缺乏,特別是有機質(zhì)、腐殖質(zhì)、粘粒成分減少,不利于土壤中水穩(wěn)性團聚體的形成,因此水穩(wěn)性團聚體含量大大降低。而林草地土壤自然熟化較好,再加上林草的根系以及枯落物為土壤中腐殖質(zhì)和有機質(zhì)的形成提供了條件,并且林草具有緩沖雨滴、水流的擊濺與沖刷的作用,保土效益好,從而防止了土壤養(yǎng)分的流失,使土壤結構完整,水穩(wěn)性團聚體含量逐漸增加,土壤抗蝕性增強。

4結 論

通過對阜康市三工河小流域土壤水穩(wěn)性團聚體含量的分析可知,小流域地區(qū)土壤因侵蝕強度劇烈,另外長期重用輕養(yǎng),使土壤肥力很差,土壤中水穩(wěn)性團聚體含量普遍較低。同時,通過試驗分析可得出該小流域地區(qū)土壤水穩(wěn)性團聚體含量分布存在以下特征。

4.1梁峁坡地土壤水穩(wěn)性團聚體分布特征

對于梁峁坡地,無論是坡的中部還是其東西兩側土壤水穩(wěn)性團聚體含量受坡位影響比較大,同一坡面隨坡位自上而下呈增加趨勢。同時還受土壤剖面深度的影響,同一樣點土壤剖面水穩(wěn)性團粒體含量都呈現(xiàn)自上而下遞減。

4.2不同坡度土壤水穩(wěn)性團聚體分布特征

不同坡度下,土壤剖面層上層土壤水穩(wěn)性團聚體含量均比下層高。同時,隨著坡度的增加,土壤剖面上、下層水穩(wěn)性團聚體含量都呈現(xiàn)減小趨勢。

4.3不同植被覆蓋土壤水穩(wěn)性團聚體分布特征

無論是農(nóng)用坡耕地、林地、草地還是草灌地,其剖面層上的土壤水穩(wěn)性團聚體含量仍遵循自上而下逐漸減少的規(guī)律。同時,農(nóng)用坡耕地、林地、草地、草灌地之間也有不同。無論是0～20 cm的土壤剖面層還是20～50 cm的剖面層,土壤水穩(wěn)性團聚體平均含量均表現(xiàn)為農(nóng)用坡耕地<林地<草地<草灌結合地。

隨著環(huán)境日益惡化、植被破壞嚴重,水土流失也愈來愈受到人們的關注。水土流失導致了土地面積逐漸減少,阻礙和影響了人類的生存和發(fā)展,治理水土流失則成為當前急需解決的重要問題之一。治理水土流失就要增強土壤的抗蝕性,而水穩(wěn)性團聚體具有較強的水穩(wěn)性,是衡量土壤抗蝕性的重要標志,所以提高土壤中水穩(wěn)性團聚體的含量就成為增強土壤抗蝕性,從而達到治理水土流失的重要有效手段。因此,為了提高土壤中水穩(wěn)性團聚體的含量,增強土壤的抗蝕性,就要加大土壤表面的植被覆蓋度,大量植林、種草,并適當退耕還林或草灌結合,充分發(fā)揮林草的蓄水保土功能,從而達到改善小氣候、治理水土流失的目的。

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