艾比湖濕地泥炭特性及評價研究

劉 婕， 李平平， 王勇輝

（新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆烏魯木齊830054）

艾比湖濕地泥炭特性及評價研究

劉 婕， 李平平， 王勇輝?

（新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆烏魯木齊830054）

泥炭是十分寶貴的生態(tài)資源，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、畜牧以及環(huán)境保護和修復(fù)等多個領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。為探明新疆艾比湖濕地泥炭的特性及應(yīng)用價值，文章以艾比湖濕地的泥炭為研究對象，對研究區(qū)泥炭的理化特性進行測試并進行評價，結(jié)果表明：艾比湖濕地泥炭有機質(zhì)含量偏低，堿解氮含量極低，速效鉀、有效磷含量中等。土壤有機質(zhì)與土壤堿解氮，速效鉀，有效磷之間都呈極顯著正相關(guān)，土壤中總鹽與HCO－3、Cl－、SO24－、K++Na+之間呈顯著正相關(guān)性，經(jīng)鹽漬化類型判斷，艾比湖濕地泥炭少數(shù)屬于氯化物－硫酸鹽型，屬于輕度鹽漬化和中度鹽漬化。了解研究區(qū)泥炭的特性對提高泥炭資源的利用效率，促進干旱區(qū)資源開發(fā)、環(huán)境保護具有很好的實踐意義。

濕地；艾比湖；泥炭；特性；評價

20世紀80年代，地質(zhì)礦產(chǎn)部和煤炭工業(yè)部聯(lián)合開展了全國性的泥炭資源勘查工作，基本探明了我國泥炭資源類型和儲量，之后科學(xué)工作者也相繼展開了對全國、各地的泥炭資源的深入研究，發(fā)現(xiàn)了許多性質(zhì)并進行了評價。柴岫對我國泥炭的類型和特征做了初步研究［1］，祖文辰等人對我國泥炭的主要特性及其區(qū)域差異和特點進行了詳述，通過統(tǒng)計分析表明，微酸性、中分解、高腐酸、中有機制是我國泥炭理化性質(zhì)的主要特點［2］，劉子剛等人運用有機質(zhì)含量、干容重、泥炭儲量、泥炭地面積等數(shù)據(jù)估算了中國泥炭地有機碳儲量，并探討其碳儲存特征［3］。大量學(xué)者先后對我國兩大泥炭資源豐富區(qū)：三江平原和橫斷山區(qū)的泥炭資源［4］、三江平原泥炭沼澤中總氮、總磷和有機質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的分布特征［5］、劉景雙等人系統(tǒng)地研究了我國面積最大的淡水沼澤濕地——三江平原沼澤濕地中河床－河漫灘型泥炭地和谷底洼地型泥炭沉積中氮素的分布特征［6］、陜西泥炭的有機物質(zhì)、礦質(zhì)養(yǎng)分、水溶性鹽分含量和重金屬組成［8］、遼寧省泥炭分布特征及控制因素進行了探討［9］、內(nèi)蒙古科爾沁左翼后旗的泥炭資源［10］等進行了研究分析或綜合評價。王元峰等人對尕海濕地泥炭土土壤的理化性質(zhì)進行了深入的研究［11］。高俊琴等人分別對若爾蓋高寒濕地土壤活性有機質(zhì)垂直分布特征［12］。

科研人員從各方面做了大量卓有成效的研究工作，取得了一系列非常有價值的科研成果，為今后進行更為深入研究奠定了良好的基礎(chǔ)。新疆艾比湖是典型的干旱區(qū)濕地，關(guān)于艾比湖濕地土壤的研究也有大量成果。如研究者通過鹽漬化敏感性指數(shù)與各土地利用類型面積的比重建立了區(qū)域土壤鹽漬化敏感度模型，對新疆艾比湖地區(qū)不同土地利用類型的土壤鹽漬化敏感性進行了評價［13］，通過對新疆艾比湖濕地自然保護區(qū)內(nèi)土壤顆粒組成、水分、鹽分、PH值和速效養(yǎng)分（氮、磷、鉀）、有機質(zhì)含量等土壤理化性狀的空間分宜進行了探討［14］，王合玲等人研究了流域內(nèi)有機質(zhì)在不同土壤深度的空間分布特征及其沿土壤剖面深度垂直分布的空間異質(zhì)性［15］，王勇輝等人通過對干旱區(qū)濕地艾比湖濕地土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等土壤質(zhì)量指標分析，進行了干旱區(qū)濕地土壤有機質(zhì)空間分布及關(guān)系的研究，并研究分析了艾比湖主要補給河流下游河岸帶土壤鹽分特征［16，17］。

然而，艾比湖濕地泥炭資源的研究相關(guān)內(nèi)容非常有限。文章分析了艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分和鹽分的基本特性及各因子間的相關(guān)性，并以此為基礎(chǔ)分析艾比湖濕地泥炭土壤特性，并進行評價。提出艾比湖濕地泥炭資源的利用方案，為干旱區(qū)資源可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

艾比湖，蒙古語意為“向陽之湖”，位于精河縣以北35公里處，水面面積615平方公里，是準噶爾盆地最大的湖泊，也是新疆最大的咸水湖。湖區(qū)水資源主要來源于山區(qū)降水和冰雪融水，匯入艾比湖的河流主要有奎屯河、精河、博爾塔拉河，從西、南、東三個方向注入艾比湖。湖區(qū)富含鹽、硭硝、硼、碘等非金屬礦藏，是重要的食鹽、硭硝產(chǎn)地。艾比湖濕地地處歐亞大陸腹地，天山西段北麓，準噶爾盆地西南部，三面環(huán)山，東北部與古爾班通古特沙漠相連，是準噶爾盆地西部最低洼地，也是水和鹽的匯集區(qū)。濕地共5500平方公里，地理坐標為82°35′E～83°11′E，44°44′N～45°10′N，屬典型的大陸性干旱氣候，干燥少雨多風，四季氣候懸殊，冬、夏季漫長，春、秋季短暫，光熱充足。艾比湖獨特的濕地生態(tài)環(huán)境，是數(shù)百種動、植物繁衍生息的場所，有著豐富的生物資源，如“軟黃金”鹵蟲，紙業(yè)、建筑業(yè)的寶貴資源蘆葦。

1.2 樣品采集

樣品采集根據(jù)不同土壤類型空間分布特點，按照代表性原則，選取采樣點。土壤采樣點數(shù)目為20個，每個土樣分為兩層，采樣深度分別為0～50cm，50～100cm，樣品總數(shù)40個。土樣的采集、測定與資料收集遵照農(nóng)業(yè)部統(tǒng)一的測土配方施肥技術(shù)規(guī)范和要求。根據(jù)采樣點的土樣、作物、地形等條件劃分采樣單位，在同一時間內(nèi)采樣。在同一采樣單位里地形、土壤、生產(chǎn)條件基本相同，取土樣1kg裝袋，袋內(nèi)外各放一標簽，上面寫明編號、采集地點、時間、深度、采集人，然后密封，帶回實驗室；樣品在陰涼處晾干，剔除石塊等人為入侵物，充分研磨后，分別過100目、60目篩子，收集研磨樣，待測。

表1 樣品采集點坐標

1.3 測試方法

土壤樣品測定項目包括土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效磷、總鹽、、H、Cl－、S、Ca2+、Mg2+、K++Na+共12項。土壤有機質(zhì)含量的測定，采用油浴加熱重鉻酸鉀容量法；土壤堿解氮含量測定，采用堿解擴散法；土壤速效鉀含量的測定，采用醋酸銨—火焰光度計法。土壤有效磷含量的測定，采樣碳酸氫鈉法；土壤總鹽含量的測定，采用重量法；土壤碳酸根和重碳酸根含量的測定，用標準鹽酸滴定；土壤氯離子含量的測定，采用硝酸銀滴定法；土壤硫酸根離子含量的測定，采用容量法；土壤鈣和鎂離子含量的測定，用EDTA滴定法；鉀納合量采用差減法計算得出。

1.4 數(shù)據(jù)處理

建立土壤養(yǎng)分、鹽分數(shù)據(jù)信息后，用SPSS17.0軟件分析土壤采樣點信息空間變異性的各項統(tǒng)計特征值（平均值、標準差、變異系數(shù)等），并進行相關(guān)性分析和頻數(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分與鹽分經(jīng)典統(tǒng)計

2.1.1 艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分經(jīng)典統(tǒng)計特征

土壤有機質(zhì)的含量和組成能夠說明營養(yǎng)元素的可利用狀態(tài)，是反映土壤質(zhì)量的一個重要指標，同時也影響著土壤的物理特性，直接影響土壤肥力和植物的生長。土壤有機質(zhì)均值、堿解氮、速效鉀和有效磷同樣也是土壤肥力的重要因素之一，從表2中可以看出艾比湖濕地泥炭土有機質(zhì)含量變化范圍介于9.26%～37.31%之間，平均值為18.97%；堿解氮含量變化范圍7.00mg／kg～55.3mg／kg，平均值為22.92mg／kg；速效鉀含量變化范圍為43.28mg／kg～253.87mg／kg，平均值為102.79mg／kg；有效磷含量變化范圍為6.59mg／kg～24.89mg／kg，平均值為12.42mg／kg。中數(shù)和算術(shù)平均值是表示樣品中心趨向分布的一種測度，艾比湖濕地泥炭土有機質(zhì)、堿解氮、有效磷的平均值都略大于中數(shù)，但相差不大，說明養(yǎng)分的中心趨向分布可能未受異常值影響。變異系數(shù)（C.V.）的大小能夠說明土壤特性空間變異性的大小，將變異系數(shù)劃分為以下幾個等級：弱變異性C.V.＜10%；中等變異性C.V.＝10%～100%；強變異性C.V.＞100%［18］。由表2可以看出艾比湖濕地泥炭土壤各養(yǎng)分指標變異系數(shù)均在10%～100%之間，屬于中等變異。

表2 艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分經(jīng)典統(tǒng)計

2.1.2 艾比湖濕地泥炭土壤鹽分經(jīng)典統(tǒng)計特征

測定分析表明，艾比湖濕地泥炭土的總鹽含量介于27.51g／kg～44.06g／kg之間，平均值為33.91g／kg；碳酸根含量變化范圍介于0.00g／kg～0.17g／kg之間，平均值為0.02g／kg；重碳酸根含量介于3.11 g／kg～7.30g／kg之間，平均值為4.36g／kg；氯離子含量變化范圍介于1.07g／kg～6.05g／kg之間，平均值為3.00g／kg；硫酸根含量介于4.35g／kg～11.22g／kg之間，平均值為8.70g／kg；鈣離子含量介于0.74g／kg～3.48g／kg之間，平均值為1.68g／kg；鎂離子含量變化介于0.42g／kg～3.97g／kg之間，平均值為2.31g／kg－1；鉀離子與鈉離子含量變化范圍介于7.78g／kg～16.27g／kg之間，平均值為12.09g／kg。從表3還可以看出鹽分指標的變異情況，碳酸氫根的變異系數(shù)最高，達到了300%，空間變異程度屬強變異；其次分別是氯離子50%、鎂離子42%、鈣離子40%、硫酸根離子20%、鉀離子與鈉離子20%，總鹽均值的變異系數(shù)最低13%，空間變異程度均屬中等變異。

表3 艾比湖濕地泥炭土壤鹽分經(jīng)典統(tǒng)計

2.2 艾比湖濕地泥炭土養(yǎng)分、鹽分頻數(shù)分析

從圖1可知，泥炭土養(yǎng)分中有機質(zhì)含量在5%～15%，20%～25%的數(shù)量較多，大致呈正態(tài)分布；堿解氮含量在0mg／kg～10mg／kg，20mg／kg～30mg／kg的數(shù)量較多，在30mg／kg～60mg／kg的數(shù)量較少；速效鉀在25mg／kg～75mg／kg的數(shù)量較多，在100mg／kg～275mg／kg分布較少，呈不均勻狀態(tài)分布；有效磷在5mg／kg～15mg／kg的數(shù)量較多，15mg／kg～25mg／kg的數(shù)量較少。

圖1 艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分頻數(shù)直方圖

從圖2可知，泥炭土鹽分中總鹽均值在27.5g／kg～37.5g／kg分布較多，大致呈正態(tài)分布；碳酸根在0g／kg～0.025g／kg分布較多，在0.05g／kg～0.125g／kg幾乎為零，分布很不均勻；碳酸氫根在3.00g／kg～5.00g／kg分布較多，在5g／kg～8.00g／kg分布較少，分布很不均勻；氯離子在1.00g／kg～5.00g／kg分布較多，在5.00g／kg～7.00g／kg分布較少；硫酸根在8.00g／kg～10.00g／kg分布較多，在4.00g／kg～8.00g／kg，10.00g／kg～12.00g／kg分布較少，大致呈正態(tài)分布；鈣離子在1.00g／kg～1.5g／kg的數(shù)量較多，其他數(shù)段的數(shù)量較少；鎂離子在1.5g／kg～2.0g／kg數(shù)量最多，在2.00g／kg～4.00g／kg數(shù)量較均勻；鉀離子與鈉離子在中間段分布較多，兩邊段分布較少，大致呈正態(tài)分布。

圖2 艾比湖濕地泥炭土鹽分頻數(shù)直方圖

2.3 艾比湖濕地泥炭土養(yǎng)分、鹽分的相關(guān)性分析

表4為艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分相關(guān)矩陣可知：樣地土壤有機質(zhì)與土壤堿解氮，速效鉀，有效磷之間都呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為分別為0.748，0.580，0.585。土壤中堿解氮與速效鉀，有效磷之間呈顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.861，0.548。

表4 艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分的相關(guān)矩陣

表5為艾比湖濕地泥炭土壤鹽分及離子的相關(guān)矩陣，該表顯示：樣地土壤中總鹽與Cl－、K++Na+之間呈顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.486，0.450，0.556，0.809。樣地土壤中總鹽與、Ca2+、Mg2+之間呈正相關(guān)性，但相關(guān)性不顯著，相關(guān)系數(shù)為0.178，0.127，0.119。樣地土壤中與、Cl－、Ca2+、Mg2+之間呈很小的負相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為－0.094，－0，017，－0.117，－0.242，但與K++Na+之間呈顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.614.樣地土壤中K++Na+與總鹽均值、、Cl－、之間呈顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.809，0.614，0.56，0.653。

表5 艾比湖濕地泥炭土壤鹽分及離子的相關(guān)矩陣

2.4 艾比湖濕地泥炭土壤特性評價

由表6可知，艾比湖有機質(zhì)含量均值為18.97%，處于第一等級；堿解氮處于第六等級，屬于極缺乏型；速效鉀含量均值為102.79g／kg，處于第三等級屬于中等型；有效磷含量均值為12.42g／kg，處于第三等級，屬于中等型。

表6 土壤養(yǎng)分含量分級表

土壤鹽漬化評價：以艾比湖濕地泥炭土壤不同層次總鹽數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合表7可以得出，艾比湖濕地泥炭土壤鹽漬化水平。從土壤鹽漬化類型判斷：1、2、3、4、11、12號樣點屬于氯化物－硫酸鹽型，1、2、11、12號屬于輕度鹽漬化，3、4號屬于中度鹽漬化；4、5、6、7、8、9、10、13、14、15、16、17、18、19、20號樣點屬于硫酸鹽型，且都屬于極輕鹽漬化。

表7 新疆鹽漬化分類和分級標準［17］

3 討論與結(jié)論

3.1 艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分狀況討論

通過測定，艾比湖濕地泥炭土壤養(yǎng)分含量整體偏低，其中有機質(zhì)含量平均值為18.97%；堿解氮為22.92mg／kg；速效鉀為102.79mg／kg；有效磷為12.42mg／kg。艾比湖濕地泥炭土有機質(zhì)、堿解氮、有效磷的平均值都略大于中數(shù)，養(yǎng)分呈中心趨向分布。土壤有機質(zhì)與土壤堿解氮，速效鉀，有效磷之間都呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為分別為0.748，0.580，0.585。有機質(zhì)泥炭含量相對偏低，王勇輝等人研究表明湖區(qū)以北有機質(zhì)含量較大，湖區(qū)以東、以南方向有機質(zhì)含量較?。?6］。而研究區(qū)位于湖區(qū)東北方向，含量相對偏低，可能是與干旱區(qū)缺水的特性有密切聯(lián)系，有機質(zhì)的含量與生物積累有很大關(guān)系，缺水導(dǎo)致生物數(shù)量減少，生物積累量不高，土壤有機質(zhì)含量自然下降。此外，土壤有機質(zhì)的空間變化是一個長期漸變的過程，各種區(qū)域因素與隨機因素對其含量的影響是一個非常復(fù)雜的過程，還需要進一步研究其時空變異特性。堿解氮含量較低，速效鉀，有效磷含量處于中等水平，與新疆農(nóng)業(yè)廳研究調(diào)查結(jié)果一致。

3.2 艾比湖濕地泥炭土壤鹽分狀況討論

3.3 艾比湖濕地泥炭土壤特性評價結(jié)果

艾比湖有機質(zhì)含量偏低，處于第四等級；堿解氮含量極低處于第六等級；速效鉀含量，有效磷含量中等處于第三等級。經(jīng)鹽漬化類型判斷，艾比湖濕地泥炭少數(shù)屬于氯化物－硫酸鹽型，屬于輕度鹽漬化和中度鹽漬化；大部分屬于硫酸鹽型，都是屬于極輕鹽漬化。

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Character and Evaluation Research in Ebinur Peat Wetland

LIU Jie， LI Ping－ping， WANG Yong－h(huán)ui?
（College of Geography and Tourism，Xinjiang Normal University，Urumqi，Xinjiang，830054，China）

Peat as a very valuable ecological resources，it has a wide range of use in agriculture，industry，animal husbandry，environmental protection，restoration and other fields.For finding out the features and applied value of the peat from Ebinur Lake in Xinjiang，this study selects Ebinur Lake wetland as a research object for testi?fying and evaluating its physicochemical property.The results of the study show that the organic matter content is slightly low，alkali solution nitrogen content is extremely low，and the rapidly available K with Olsen P at the medi?um content.Soil organic substance with soil alkali－h(huán)ydrolyzable nitrogen，Olsen－K，and Olsen－P has positive sig?nificant corelation.The total salt in soil has significant corelation with、Cl－、、K++Na+.Through the salinization type judgment，the peat of Ebinur Lake wetland slightly belongs to chloride－sulfate type，and also to mild and moderate salinization type.It is benefit for improving the utilization efficiency of peat after understanding the features of the research object，as well as has the practical significance for promoting the development of arid land resource，and for environmental protection.

Wetlands；Ebinur lake；Peat；Character；Evaluation

P951

A

1008?9659（2015）01?0071?07

2014－11－13

新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金《艾比湖濕地泥炭資源特性及應(yīng)用研究》（2013211A023）

劉 婕（1992－），女，新疆伊犁人，碩士研究生，主要從事資源環(huán)境地理信息系統(tǒng)方面研究。

王勇輝（1979－），男，新疆烏魯木齊人，博士，主要從事干旱區(qū)資源利用與環(huán)境演變方面的研究。