艾比湖主要補(bǔ)給河流下游河岸帶土壤養(yǎng)分特征

王勇輝，陳 升，焦 黎

（1．中國氣象局 烏魯木齊沙漠氣象研究所，烏魯木齊830002；2．新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，烏魯木齊830054）

在土壤養(yǎng)分循環(huán)中，碳、氮、磷元素作為生命元素驅(qū)動著其他養(yǎng)分元素的循環(huán)與轉(zhuǎn)化，是養(yǎng)分元素循環(huán)的核心。因此，通過研究土壤養(yǎng)分元素的動態(tài)變化，對了解不同植被類型土壤肥力和營養(yǎng)元素循環(huán)機(jī)制具有重要意義［1－5］。同時，土壤養(yǎng)分是土壤質(zhì)量的重要評價指標(biāo)，前人針對土壤養(yǎng)分做過許多研究，例如胡江玲等［6］對精河流域不同土地利用方式下的土壤質(zhì)量進(jìn)行測試，結(jié)果表明天然綠洲的土壤養(yǎng)分含量高于人工綠洲的土壤養(yǎng)分；楊曉梅等［7］對子午嶺地區(qū)不同林地土壤有機(jī)碳及養(yǎng)分儲量特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)土壤中的有機(jī)碳隨著剖面的加深含量遞減，表聚性顯著，同時土壤中有機(jī)碳與氮含量相關(guān)性很強(qiáng)；臘貴曉等［8］對喀斯特地區(qū)煙田土壤養(yǎng)分空間變異特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域土壤空間變異均呈中等變異，同時利用克里格差值法對該區(qū)域養(yǎng)分進(jìn)行空間分布分析，結(jié)果表明因立地條件及人為影響導(dǎo)致該區(qū)域的養(yǎng)分空間分布規(guī)律不顯著。上述研究對于了解土壤養(yǎng)分循環(huán)及探尋其動態(tài)變化規(guī)律意義重大。

新疆艾比湖作為干旱區(qū)典型的內(nèi)陸封閉鹽湖，環(huán)境退化問題非常突出，成為近年來的研究熱點(diǎn)［9－18］。博爾塔拉河、精河河是艾比湖的主要補(bǔ)給水源，其變化直接牽動著艾比湖的動態(tài)變化，進(jìn)而影響艾比湖流域乃至整個北疆地區(qū)的人居環(huán)境。此外，博爾塔拉河、精河下游河岸帶位于阿拉山口大風(fēng)吹過的主通道上，常年受到沙塵天氣的影響。本研究擬通過野外調(diào)查采樣和分析，綜合應(yīng)用土壤地理學(xué)、分析化學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等研究手段，對博爾塔拉河、精河下游河岸帶的土壤養(yǎng)分特征進(jìn)行分析，以期為該地區(qū)生態(tài)恢復(fù)及防沙抗沙提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

博爾塔拉河古稱博羅塔拉郭勒，位于新疆博爾塔拉蒙古自治州境內(nèi)，地理位置為東經(jīng)79°53′—83°53′，北緯44°02′—45°23′。東北部與塔城地區(qū)托里縣相連，南部與伊犁哈薩克自治州相鄰，西部、北部以別珍套山和阿拉套山為界，與哈薩克斯坦共和國接壤。干流經(jīng)溫泉縣、博樂市，最后注入艾比湖，源頭至入湖口河流全長252km。精河發(fā)源于天山中段的婆羅科努山北坡，北流注入艾比湖，地理位置位于東經(jīng)93°45′—94°18′，北緯43°00′—43°10′，整個流域位于精河縣境內(nèi)。精河源區(qū)為現(xiàn)代冰川作用區(qū)和永久積雪覆蓋區(qū)，分布有冰川129條，冰川融水占精河水量的20．40%。

博、精河流域土壤有8個土類（灰棕漠土、灰漠土、灌耕土、潮土、草甸土、沼澤土、風(fēng)沙土、鹽土）、13個亞類、17個土屬、36個土種和76個變種。地表植被沿博爾塔拉河、精河至艾比湖入湖口呈條帶狀分布，靠近入湖口地段植被茂密，遠(yuǎn)河道處生長稀疏，鹽生或鹽化的植被呈斑塊狀分布于該地區(qū)，共有鹽生植物6屬，分別為檉柳屬（Tamarix）、堿蓬屬（Suaeda）、鹽 節(jié) 木 屬 （Halocnemum）、蘆 葦 屬 （Phragmites）、枸 杞 屬 （Lycium）和 芨 芨 草 屬 （Achnatherum）。研究區(qū)內(nèi)主要植被有檉柳（Tamarix ramosissimaLedeb）、堿蓬（SuaedaglaucaBunge）、鹽節(jié)木（Chenopodiaceae）、蘆葦（Phragmitesaustralis）、黑果枸杞（LyciumruthenicumMurr）、芨芨草（Achnatherumsplendens）等。

2 材料與方法

2．1 樣品采集

根據(jù)不同土壤類型的空間分布特點(diǎn)，按照代表性原則，將采樣點(diǎn)布設(shè)于河岸帶，即分別沿博爾塔拉河、精河下游河岸帶從入湖口至距入湖12km和7km處采樣。采用不銹鋼螺旋土鉆，21個采樣點(diǎn)，6層即，表層（0—10cm），10—20，20—40，40—60，60—80，80—100cm分別進(jìn)行采樣，共采集樣品99個（個別土壤采集了4層或5層）。采樣時用GPS記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程，并詳細(xì)記錄采樣點(diǎn)周圍的景觀信息［19］。樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，剔除石塊、植物根莖、人為侵入物等，進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)及全氮、全磷、全鉀含量的測定。

2．2 實(shí)驗方法及數(shù)據(jù)處理

將土樣風(fēng)干后研磨，依次過1．0，0．25mm孔徑篩后，混勻裝袋。有機(jī)質(zhì)（Organic matter，OM）采用重鉻酸鉀法測定；全氮（Total N）采用元素分析儀測定；全磷（Total P）采用碳酸鈉熔融法測定；全鉀（Total K）采用原子吸收法測定。數(shù)據(jù)處理采用Excel及SPSS 17．0。

3 結(jié)果與分析

3．1 博爾塔拉河下游河岸帶土壤養(yǎng)分特征分析

3．1．1 博爾塔拉河下游河岸帶不同土層養(yǎng)分分布特征 不同植被覆蓋條件下土壤養(yǎng)分的垂直變化規(guī)律（表1）顯示：多數(shù)樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量隨著土壤剖面的加深，呈下降趨勢，表聚特征明顯，4，6，8號采樣點(diǎn)自20 cm至土壤底層下降趨勢明顯。各樣點(diǎn)全氮量自20—40cm有下降趨勢，60—80cm下降趨勢明顯。0—20cm處氮含量相對較高。隨著土壤剖面深度的增加，全磷含量波動較大。不同植被覆蓋條件下，土壤全磷的變化很小并且很均勻，說明不同植被類型對土壤全磷影響較小。全鉀含量大多呈現(xiàn)表聚現(xiàn)象，自20cm后，全鉀含量變幅不大。

表1 博爾塔拉河下游河岸帶不同土壤層次有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量 %

3．1．2 博爾塔拉河下游河岸帶不同土層養(yǎng)分指標(biāo)統(tǒng)計特征 由表2的極值顯示：土壤有機(jī)質(zhì)含量區(qū)間為0．03%～4．19%。變異系數(shù)為0．86，當(dāng)變異系數(shù)小于10%時，表明變量具有較弱的空間變異性，當(dāng)變異系數(shù)介于10%～100%時，表明變量具有中等的空間變異，當(dāng)變異系數(shù)大于100%時，表明變量具有強(qiáng)烈的空間變異；艾比湖博爾塔拉河入湖口至博爾塔拉河三岔口，土層有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)在10%～100%之間，具有中等空間變異特征。土壤全氮含量的極值區(qū)間為0．04%～0．52%，變異系數(shù)為0．16，具有中等空間變異特征。全磷含量極值區(qū)間為0．11%～0．36%，各層次間相差不大；變異系數(shù)為0．22，呈現(xiàn)中等空間變異特征。全鉀含量的極值變化區(qū)間為0．15%～0．23%，變幅不大；變異系數(shù)為0．08，呈現(xiàn)較弱的空間變異特征。

表2 土壤養(yǎng)分特征值統(tǒng)計

3．1．3 博爾塔拉河下游河岸帶不同土層養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)性分析 由表3可知，有機(jī)質(zhì)與全氮在0．01水平上顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0．893；有機(jī)質(zhì)與全磷、全鉀的相關(guān)性不強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)分別為－0．128和0．137；全氮與全磷、全鉀的相關(guān)性也不顯著，相關(guān)系數(shù)分別為－0．221和0．075；全磷與全鉀的相關(guān)系數(shù)為－0．458，相關(guān)性不顯著。

3．2 精河下游河岸帶土壤養(yǎng)分特征分析

3．2．1 精河下游河岸帶不同土層養(yǎng)分分布特征 由表4可以看出，艾比湖精河入口處土壤中有機(jī)質(zhì)含量較小，20cm處相對較大。全磷、全鉀變化規(guī)律不明顯。全氮含量表聚特征顯著。養(yǎng)分的變化趨勢體現(xiàn)了植被對養(yǎng)分積累的表聚性，其中有機(jī)質(zhì)、全氮表現(xiàn)最為明顯，它與地表覆蓋植被的根系深度關(guān)系密切，根系相對較淺時，在近地表中吸收轉(zhuǎn)移走的養(yǎng)分較多，造成該層各養(yǎng)分逐漸減少。而覆蓋植被為胡楊林等深根植物時（如樣點(diǎn)4），在土壤深層吸收轉(zhuǎn)移走的養(yǎng)分較多，于是就表現(xiàn)出在40—60cm土層各養(yǎng)分逐漸減少。

表3 土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)矩陣

3．2．2 土壤養(yǎng)分統(tǒng)計特征分析 由表5可知，各養(yǎng)分指標(biāo)存在明顯的空間分布差異。極值分析結(jié)果顯示：土壤有機(jī)質(zhì)含量區(qū)間為0．12%～0．53%；土壤全氮含量的極值區(qū)間為0．03%～0．07%，各層含量變化較小。全磷含量極值區(qū)間為0．16%～0．32%。全鉀含量的極值變化區(qū)間為0．18%～0．21%，變幅不大。標(biāo)準(zhǔn)差顯示：全氮與全磷分別為0．04和0．06，全鉀標(biāo)準(zhǔn)差為0．03，說明全鉀含量較為穩(wěn)定。變異系數(shù)分析結(jié)果顯示：全鉀變異系數(shù)為0．07，呈現(xiàn)較弱的空間變異特征，其它各養(yǎng)分變異系數(shù)均在10%～100%之間，具有中等空間變異特征。

3．2．3 不同植被覆蓋下土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析 對土壤養(yǎng)分變化的相關(guān)性分析（表6）表明，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮、全磷與全鉀相關(guān)度高，相關(guān)系數(shù)均超過0．7，在0．05水平上顯著相關(guān)；有機(jī)質(zhì)與全鉀、全磷相關(guān)度超過了0．5，相關(guān)性較強(qiáng)；而與其它養(yǎng)分間相關(guān)系數(shù)均低于0．5，但均呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。

表4 精河河下游河岸帶不同土壤層次有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量 %

表5 土壤養(yǎng)分統(tǒng)計特征值

表6 土壤養(yǎng)分相關(guān)矩陣

3．3 博爾塔拉河、精河河下游土壤養(yǎng)分含量對比分析

博爾塔拉河和精河下流河岸帶各點(diǎn)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀平均含量分別為：0．46%和0．30%，0．08% 和 0．04%，0．28% 和 0．22%，0．21% 和0．19%，對比發(fā)現(xiàn)，博爾塔拉河下游河岸帶土壤各養(yǎng)分指標(biāo)含量高于精河下游河岸土壤。由土壤有機(jī)質(zhì)及全氮、全磷、全鉀相關(guān)性分析可知：在博爾塔拉河下游河岸帶，土壤中有機(jī)質(zhì)含量與土壤中的全氮含量顯著相關(guān)，而有機(jī)質(zhì)含量與與全鉀含量相關(guān)性較小，與全磷呈負(fù)相關(guān)；在精河河下游河岸帶，土壤中有機(jī)質(zhì)含量與全氮、全磷、全鉀均呈正相關(guān)，相關(guān)性較強(qiáng)。

博爾塔拉河與精河河下游河岸帶的土壤類型以鹽土為主，在湖濱區(qū)有少量的草甸土。地表生長的植被多為檉柳、胡楊、蘆葦、鹽節(jié)木、鹽角草、梭梭等耐鹽植被。因距離湖的遠(yuǎn)近不同，土壤的鹽分及養(yǎng)分條件也會發(fā)生空間變化，對植物群落組成影響較大，兩河下游河岸帶植被與土壤的關(guān)系如下：湖濱積水及養(yǎng)分條件較好的鹽土上發(fā)育了蘆葦沼澤，地下水下降的區(qū)域則為蘆葦草甸，向外分布的有檉柳、鹽節(jié)木以及一些1a生的鹽生植被。在入湖口附近，表層土壤強(qiáng)烈鹽化，優(yōu)勢植物多為檉柳，伴生一些蘆葦。在土壤鹽漬化進(jìn)一步加重的區(qū)域，則生長著鹽節(jié)木、鹽角草等植被。盡管博爾塔拉河和精河下游河岸帶土壤的養(yǎng)分特征存在差異，但總體而言，這兩個區(qū)域的土壤養(yǎng)分含量較低。

4 結(jié) 論

（1）博爾塔拉河下游河岸帶土壤養(yǎng)分特征為：隨著土壤剖面深度的加深，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮含量有降低的趨勢，表聚現(xiàn)象明顯，這是由于研究區(qū)地表鹽生植被對土壤有機(jī)質(zhì)具有明顯的累積作用。土壤中的全磷、全鉀含量在不同植被覆蓋條件下變化不大；土壤各養(yǎng)分指標(biāo)的空間變異系數(shù)多數(shù)在10%～100%之間，屬中等空間變異特征；相關(guān)性分析表明，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮具有顯著正相關(guān)關(guān)系，而與全磷、全鉀相關(guān)性較小。

（2）精河河下游河岸帶土壤養(yǎng)分特征為：各養(yǎng)分指標(biāo)含量低于博爾塔拉河下游河岸帶土壤；土壤中的全磷、全鉀含量在不同植被覆蓋條件下變化不明顯，與博爾塔拉河的變化規(guī)律一致；土壤各養(yǎng)分指標(biāo)的空間變異系數(shù)多數(shù)在10%～100%之間，屬中等空間變異特征；相關(guān)性分析顯示，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮、全磷、全鉀均呈現(xiàn)正相關(guān)，相關(guān)性較強(qiáng)。

（3）兩河下游河岸帶土壤以鹽土為主，植被也多為鹽生植物。但因土壤養(yǎng)分、鹽分及其局部水分條件的差異，致使地表植物建群種和優(yōu)勢種差異明顯。養(yǎng)分、水分條件好的土壤，植被以喬木、灌木為主，而養(yǎng)分、水分條件較差的土壤則以耐鹽堿的小半灌木和鹽柴類植被為主。

（4）通過博爾塔拉河、精河河下游河岸帶土壤養(yǎng)分的對比分析，發(fā)現(xiàn)博爾塔拉河下游河岸帶土壤養(yǎng)分含量高于精河河下游河岸帶土壤，但就兩河下游河岸帶土壤養(yǎng)分的總體評價而言，二者養(yǎng)分含量均較低，這可能與研究區(qū)常年受到阿拉山口大風(fēng)影響，大量的鹽塵降落在此處，致使土壤鹽漬化加劇關(guān)系密切。此外，兩河上游是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，人為干擾也可能是土壤養(yǎng)分較低的重要原因之一。

［1］ 毋兆鵬．博爾塔拉河、精河流域綠洲土壤異質(zhì)性及其驅(qū)動力研究［J］．土壤通報，2010，41（1）：81－86．

［2］ 古麗格娜·哈力木拉提，木合塔爾·吐爾洪，于坤，等，喀什葛爾河流域鹽漬化土壤鹽分特征分析［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26（1）：169－173．

［3］ 孔紅嶺，孫明高，孔艷菊，等．鹽分、干旱及其交叉脅迫對皂角幼苗生長性狀的影響［J］．中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，27（1）：55－59．

［4］ 張勃，孟寶，郝建秀，等．干旱區(qū)綠洲荒漠帶土壤水鹽異質(zhì)性及生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究［J］．中國沙漠，2006，26（1）：81－84．

［5］ 錢亦兵，周華榮，趙銳鋒，等．塔里木河中下游濕地及其周邊土壤理化性狀的空間異質(zhì)性［J］．水土保持學(xué)報，2005，19（6）：31－34．

［6］ 胡江玲，張高，趙楓，等．新疆精河流域不同土地利用方式對土壤質(zhì)量的影響［J］．水土保持研究，2010，17（4）：92－99．

［7］ 楊曉梅，程積民，孟蕾，等．子午嶺不同林地土壤有機(jī)碳及養(yǎng)分儲量特征分析［J］．水土保持研究，2010，17（3）：130－134．

［8］ 臘貴曉，顧懷勝，劉國順，等．喀斯特地區(qū)煙田土壤養(yǎng)分的空間變異特征［J］．水土保持研究，2012，19（3）：48－53．

［9］ 傅德平，袁月，昌光輝，等．艾比湖濕地植物群落特征與土壤環(huán)境關(guān)系研究［J］．江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，20（5）：106－109．

［10］ 錢亦兵，蔣進(jìn)，吳兆寧．艾比湖地區(qū)土壤異質(zhì)性及其對植物群落生態(tài)分布的影響［J］．干旱區(qū)地理，2003，26（3）：217－222．

［11］ 徐歡歡，曾從盛，王維奇，等．艾比湖濕地土壤有機(jī)碳垂直分布特征及其影響因子分析［J］．福建師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，26（5）：86－91．

［12］ 秦璐，傅德平，楊軍，等．艾比湖濕地自然保護(hù)區(qū)典型群落土壤理化性質(zhì)分析［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25（8）：144－151．

［13］ 謝正宇，李文華，謝正君，等．艾比湖濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評價［J］．干旱區(qū)地理，2011，34（3）：532－540．

［14］ 孫麗，高亞琪．新疆艾比湖流域耕地面積變化對艾比湖湖面面積的影響分析［J］．廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，41（8）：848－852．

［15］ 李新琪，朱海涌．新疆艾比湖流域平原區(qū)景觀土壤屬性特征研究［J］．新疆環(huán)境保護(hù)，2009，31（3）：10－14．

［16］ 楊曉東，傅德平，袁月，等．新疆艾比湖濕地自然保護(hù)區(qū)主要植物的種間關(guān)系［J］．干旱區(qū)研究，2010，27（2）：249－256．

［17］ 彌艷，常順利，師慶東，等．農(nóng)業(yè)面源污染對豐水期艾比湖流域水環(huán)境的影響［J］．干旱區(qū)研究，2010，27（2）：278－283．

［18］ 吐爾遜·吐爾洪，吉力力·阿不都外力，艾克拜爾·依拉洪，等．艾比湖鹽塵對植物生理性狀的影響［J］．干旱區(qū)研究，2009，26（4）：533－542．

［19］ 毛吉旦木·地力夏提，王勇輝，海米提·依米提．博、精河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分空間異質(zhì)性分析［J］．水土保持研究，2012，19（6）：19－28．