不同開(kāi)墾年限對(duì)新疆綠洲農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的影響

張曉東, 劉志剛, 熱沙來(lái)提·買買提

(1.巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物工程學(xué)院, 新疆 庫(kù)爾勒 841000; 2.新疆鄯善縣農(nóng)技推廣中心, 新疆 鄯善 838200)

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不同開(kāi)墾年限對(duì)新疆綠洲農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的影響

張曉東1, 劉志剛2, 熱沙來(lái)提·買買提1

(1.巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物工程學(xué)院, 新疆 庫(kù)爾勒 841000; 2.新疆鄯善縣農(nóng)技推廣中心, 新疆 鄯善 838200)

研究了不同開(kāi)墾年限對(duì)新疆綠洲農(nóng)田土壤養(yǎng)分的變化規(guī)律，利用主成分得分的方法評(píng)價(jià)了開(kāi)墾對(duì)新疆綠洲農(nóng)田土壤質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：(1) 開(kāi)墾有利于新疆綠洲農(nóng)田土壤有機(jī)碳組分和POC/MOC值，開(kāi)墾初期(0～3 a)增加迅速，9 a后緩慢下降并趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。(2) 不同開(kāi)墾年限土壤含水量、pH、電導(dǎo)率和全鹽含量均顯著高于未開(kāi)墾土壤(p<0.05)，土壤含水量和電導(dǎo)率在開(kāi)墾初期(0～3 a)急劇增加，在開(kāi)墾6 a前后達(dá)到最大值，此后的幾年緩慢下降并趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平，土壤pH和全鹽含量隨開(kāi)墾年限的增加而增加，開(kāi)墾9 a以后緩慢增加。(3) 開(kāi)墾9 a以上土壤養(yǎng)分和有效養(yǎng)分含量均顯著高于未開(kāi)墾土壤(p<0.05)，并且基本呈一致的變化趨勢(shì)，即隨著開(kāi)墾年限的增加呈先增加后趨于平穩(wěn)或者降低趨勢(shì)。(4) 相關(guān)性分析表明，不同開(kāi)墾條件下土壤養(yǎng)分與有效養(yǎng)分均呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性。(5) 土壤質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)主成分分析結(jié)果表明，基本確定新疆綠洲農(nóng)田開(kāi)墾9 a后土壤質(zhì)量開(kāi)始退化。綜合上述結(jié)果可知：短期的開(kāi)墾(開(kāi)墾0～9 a)則有利于提高新疆綠洲農(nóng)田土壤肥力及土壤養(yǎng)分的有效性，而長(zhǎng)期的開(kāi)墾(開(kāi)墾年限>13 a)則造成土壤板結(jié)和鹽漬化，降低了土壤養(yǎng)分及有效養(yǎng)分含量。

開(kāi)墾年限; 土壤養(yǎng)分; 綠洲農(nóng)田; 新疆

土壤是復(fù)雜的自然綜合體，具有較大的時(shí)空尺度變化，由于氣候、成土條件、成土母質(zhì)、開(kāi)墾和耕作方式等導(dǎo)致土壤肥力差異性較大，進(jìn)而影響土壤養(yǎng)分形態(tài)組分和變遷[1-2]。不同開(kāi)墾方式和開(kāi)墾年限可以通過(guò)改變土壤的水熱條件等影響土壤養(yǎng)分的流動(dòng)與轉(zhuǎn)化，合理利用耕地資源可以有效提高土壤質(zhì)量，增強(qiáng)其對(duì)外界環(huán)境變化的抵抗力[1,3-4]。近年來(lái)隨著精細(xì)農(nóng)業(yè)的興起，亟需了解不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分形態(tài)組分和變遷，以便于優(yōu)化土地可持續(xù)利用。新疆是中國(guó)干旱區(qū)最主要的集中區(qū)，占國(guó)土總面積4%的綠洲卻承載了新疆95%以上的人口，同時(shí)，新疆又是我國(guó)重要的耕地資源后備基地，從20世紀(jì)50年代起，屯墾戍邊擁有大量未開(kāi)墾地(沒(méi)有開(kāi)墾過(guò)的自然土壤)，目前新綠洲面積已占新疆耕地總面積的35%左右[5-7]。由于區(qū)域內(nèi)光熱水土的特殊組合，新疆綠洲農(nóng)田形成獨(dú)具特色的農(nóng)業(yè)，具備了建立優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效農(nóng)業(yè)的優(yōu)越條件[8-9]，但獨(dú)特的氣候資源條件也造就了新疆為土壤鹽漬化大區(qū)，并且隨著墾殖年限的延長(zhǎng)，帶來(lái)的土壤板結(jié)、肥力下降、鹽漬化等問(wèn)題[3-4,10-11]。因此，在干旱綠洲區(qū)完全灌溉條件下，從時(shí)間演替的角度分析新疆綠洲農(nóng)田開(kāi)墾后土壤養(yǎng)分和質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化研究，可為綠洲農(nóng)田土壤質(zhì)量的維護(hù)和利用提供數(shù)據(jù)支撐。本研究以新疆瑪河流域綠洲農(nóng)田為例，研究不同開(kāi)墾年限對(duì)新疆綠洲農(nóng)田土壤養(yǎng)分的變化規(guī)律，利用主成分得分的方法評(píng)價(jià)墾殖對(duì)新疆綠洲農(nóng)田土壤質(zhì)量的影響，從而掌握該區(qū)域農(nóng)田土壤退化特征及演變規(guī)律，對(duì)綠洲農(nóng)田土壤退化的恢復(fù)也有一定的指導(dǎo)意義。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

瑪河流域是準(zhǔn)噶爾盆地最大的內(nèi)陸河，位于新疆天山北坡的中段，準(zhǔn)噶爾盆地南緣(84°43′—86°35′E，43°21′—45°20′N)，面積約為3.1萬(wàn)km2，≥10℃有效積溫3 400～3 800℃，無(wú)霜期160～180 d，日照時(shí)數(shù)豐富，年平均日照2 600～3 000 h，年蒸發(fā)量1 700～2 200 mm，農(nóng)田灌溉主要靠天山降雨及融水匯集的河流徑流水。瑪河流域存在由于水土開(kāi)發(fā)不當(dāng)造成嚴(yán)重的土地次生鹽漬化現(xiàn)象，近40 a來(lái)，瑪河流域已開(kāi)墾40多萬(wàn)公頃耕地變荒漠為綠洲，成為新疆最大綠洲農(nóng)耕區(qū)和全國(guó)第四大灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，隨著水土資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)模的不斷擴(kuò)展，土壤退化現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。自然植被以荒漠和荒漠草原植被為主，主要有芨芨草、駱駝刺、紅柳等，土壤類型為灰漠土，農(nóng)田開(kāi)墾前均處于原始狀態(tài)，為典型鹽土，開(kāi)墾后農(nóng)田主要種植作物為棉花，膜覆棉花、連作的栽培模式以及秋深翻冬灌、秸稈還田的耕作方式[6-7]。2014年7—8月，按照離綠洲中心距離從遠(yuǎn)至近選擇從未開(kāi)墾土地(開(kāi)墾0 a)和墾殖3 a，6 a，9 a，13 a和20 a等農(nóng)田土壤為采樣點(diǎn)，每一農(nóng)田樣地面積10～15 hm2左右，在上述不同墾殖年限農(nóng)田樣地取0—30 cm混合土樣，每個(gè)樣地重復(fù)取樣5次，采用四分法將土樣裝入布袋，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干20 d，研磨過(guò)0.5 mm篩保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2樣品指標(biāo)測(cè)定

土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，去除植物根系等雜物過(guò)2 mm篩。土壤pH采用電極電位法(2.5∶1水土比浸提液)；土壤電導(dǎo)率采樣電導(dǎo)法；總有機(jī)碳和全氮采用元素分析儀(Element，意大利)；全磷采用NaOH堿溶—鉬銻抗比色法；有效磷采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；有效氮采用NaOH-H3BO3法；有效鉀和全鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度計(jì)法；不同粒徑土壤顆粒有機(jī)碳組分的分離，研磨過(guò)0.25 mm篩，采用Anderson和Tiessen的改進(jìn)法，分離出的組分，60℃水浴鍋蒸干，然后60℃烘干12 h，冷卻，稱重[12]。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2003和SPSS 18.00軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，單因素方差進(jìn)行分析(One-way ANOVA)，顯著性分析采用LSD法。

2　結(jié)果與分析

2.1不同開(kāi)墾年限對(duì)土壤顆粒有機(jī)碳的影響

表1可知，不同粒徑土壤顆粒有機(jī)碳在土壤總有機(jī)碳中的分配存在較大差異，均顯著高于未開(kāi)墾土壤(p<0.05)。不同開(kāi)墾年限砂粒有機(jī)碳含量在各粒徑土壤顆粒有機(jī)碳含量中含量最小，為0.46～1.35 g/kg，開(kāi)墾初期(0～3 a)，砂粒有機(jī)碳含量增加迅速，9 a前后砂粒有機(jī)碳含量達(dá)到峰值，此后的幾年緩慢下降并趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平，但仍高于未開(kāi)墾地砂粒有機(jī)碳含量。由此可知，墾殖初期對(duì)土壤砂粒有機(jī)碳的影響較為明顯，9 a左右達(dá)到最大值后稍有減少并保持相對(duì)穩(wěn)定水平；粉砂粒有機(jī)碳含量最大，為1.62～3.96 g/kg，較砂粒有機(jī)碳高出2～3倍，成為土壤固持有機(jī)碳的最主要有機(jī)碳庫(kù)，墾初期(0～3 a)，砂粒有機(jī)碳含量增加迅速，9 a前后砂粒有機(jī)碳含量達(dá)到峰值，此后的幾年緩慢下降并趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平，但仍高于未開(kāi)墾地砂粒有機(jī)碳含量；黏粒有機(jī)碳含量為1.54～2.97 g/kg，隨著開(kāi)墾年限的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，在9 a左右達(dá)到最大值后稍有減少并保持相對(duì)穩(wěn)定水平；總有機(jī)碳、POC/MOC與不同粒徑土壤顆粒有機(jī)碳變化趨勢(shì)相一致。與未開(kāi)墾土壤相比，不同開(kāi)墾年限砂粒有機(jī)碳含量分別高出1.30，1.46，1.93，1.33，1.24倍，粉砂粒分別高出0.87，0.94，1.28，0.88，0.81倍，黏粒分別高出0.38，0.66，0.93，0.82，0.65倍，POC/MOC分別高出0.48，0.62，0.76,0.36，0.28倍，總有機(jī)碳分別高出0.49，0.96，1.00，0.90，0.83倍。

表1　土壤中不同粒徑土壤顆粒結(jié)合有機(jī)碳含量

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)，下同。

2.2不同開(kāi)墾年限對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由圖1可知，不同開(kāi)墾年限土壤含水量、pH、電導(dǎo)率和全鹽含量均顯著高于未開(kāi)墾土壤(p<0.05)。土壤含水量變化范圍為5.36%～7.89%，開(kāi)墾初期(0～3 a)，土壤含水量急劇增加，在開(kāi)墾6 a前后達(dá)到最大值，此后的幾年緩慢下降并趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平；土壤pH變化范圍為7.56～8.38，隨開(kāi)墾年限的增加而增加，開(kāi)墾初期(0～6 a)，土壤pH緩慢增加，開(kāi)墾9 a以后急劇增加，此后的幾年則緩慢增加；土壤電導(dǎo)率與土壤含水量變化趨勢(shì)相一致，其變化范圍為56.3～86.2 μS/cm2；全鹽含量隨開(kāi)墾年限的增加而增加，其變化范圍為35.2%～52.7%，在開(kāi)墾3 a以后顯著增加，而后出現(xiàn)一個(gè)平穩(wěn)增加的趨勢(shì)，在13 a以后則急劇增加。與未開(kāi)墾土壤相比，不同開(kāi)墾年限土壤含水量分別高出34.51%，47.20%，39.18%，34.89%和34.51%，pH分別高出0.93%，1.19%，13.23%，16.14%和16.80%，電導(dǎo)率分別高出40.67%，50.44%，53.11%，51.51%和42.81%，全鹽分別高出23.58%，33.24%，37.22%，40.06%和52.56%。

注：不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)，下同。

圖1不同開(kāi)墾年限對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.3不同開(kāi)墾年限對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由圖2可知，不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分含量均顯著高于未開(kāi)墾土壤(p<0.05)，并且基本呈一致的變化趨勢(shì)，即隨著開(kāi)墾年限的增加呈先增加后趨于平穩(wěn)或者降低趨勢(shì)。土壤全氮含量變化范圍為0.87～1.98 g/kg，開(kāi)墾初期(0～6 a)，土壤全氮緩慢增加，在開(kāi)墾9 a達(dá)到最大值，此后有所降低并趨于平穩(wěn)；土壤全磷變化范圍為0.82～0.92 g/kg，隨開(kāi)墾年限的增加而增加，局部有所波動(dòng)；土壤全鉀含量變化范圍為21.35～32.14 g/kg，在開(kāi)墾3 a以后顯著增加，而后出現(xiàn)一個(gè)平穩(wěn)增加的趨勢(shì)，在開(kāi)墾9 a達(dá)到最大，此后的幾年緩慢下降并趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平；土壤有效氮含量變化范圍為32.59～49.53 mg/kg，在開(kāi)墾3 a以后顯著增加，而后出現(xiàn)一個(gè)平穩(wěn)增加的趨勢(shì)，其最大值在開(kāi)墾13 a達(dá)到最大，此后的幾年則急劇下降；土壤有效磷和有效鉀變化范圍分別為1.6～3.1 g/kg，42.6～81.3 mg/kg，二者均隨開(kāi)墾年限的增加呈先增加后趨于平穩(wěn)或者降低趨勢(shì)，在開(kāi)墾9 a達(dá)到最大值，此后的幾年則緩慢下降并趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。與未開(kāi)墾土壤相比，不同開(kāi)墾年限土壤全氮含量分別高出41.38%，44.83%，127.59%，88.51%和93.10%，全磷含量分別高出3.66%，10.98%，12.20%，8.54%和10.98%，全鉀含量分別高出34.61%，47.82%，50.4%，44.17%和39.16%，有效氮含量分別高出26.97%，39.67%，45.01%，51.89%和26.67%，有效磷含量分別高出50.00%，81.25%，93.75%，75.00%和81.25%，有效鉀含量分別高出72.54%，76.76%，90.85%，88.73%和85.92%。

圖2不同開(kāi)墾年限對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

2.4不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分之間相關(guān)性

不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)之間進(jìn)行線性擬合，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)得到擬合度R2，AdjustR2，顯著值(p值)和F值，并在p<0.05和p<0.01水平檢驗(yàn)顯著性(*和**)。分析結(jié)果表明，線性回歸均達(dá)到極顯著水平(p<0.01)，各線性回歸關(guān)系成立，由表2可知，不同開(kāi)墾年限土壤有機(jī)碳、全氮、全磷和全鉀之間均存在極顯著的正線性相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，由此表明，不同開(kāi)墾年限土壤全量養(yǎng)分之間均具有良好的線性正相關(guān)性(p<0.01)(表2)。

表2　不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分線性相關(guān)性

注：*，**分別表示在0.05，0.01水平上差異顯著，下同。

不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分與有效養(yǎng)分間存在不同的相關(guān)關(guān)系，Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示：土壤有機(jī)碳與有效氮和有效鉀呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，與有效磷呈顯著正相關(guān)(p<0.05)；全氮與有效氮和有效磷呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)；全磷與有效磷呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)；全鉀與有效鉀呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，與有效氮呈顯著正相關(guān)(p<0.05)，詳見(jiàn)表3。

表3　不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分因子相關(guān)性

2.5不同開(kāi)墾年限土壤退化的預(yù)警限度

以不同開(kāi)墾年限的耕地為例，土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)作為變量，對(duì)不同開(kāi)墾年限土壤質(zhì)量狀況進(jìn)行主成分分析(表4)。本文提取的3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)89.784%(≥85%)。第一主成分中有機(jī)碳(0.865)、全氮(0.913)及全鉀(0.848)所占的比重遠(yuǎn)大于其他指標(biāo)的系數(shù)，它們都是土壤養(yǎng)分及肥力指標(biāo)，因此該主成分可看做是土壤供給作物養(yǎng)分能力大小的量度，可稱為肥力因子。第二主成分以土壤含水量(0.876)、有效氮(0.893)和有效鉀(0.876)所占的比重較大，它反映的是土壤熟化程度、保水保肥能力，是評(píng)價(jià)土壤有效肥力和保肥能力的指標(biāo)。第三主成分中以土壤pH(-0.778)、電導(dǎo)率(-0.814)和全鹽(-0.898)所占的比重較大，其中全鹽的系數(shù)最大，它反映的是土壤理化性質(zhì)演變能力，這對(duì)主成分3起明顯的減值作用。此外，全磷所占比重很大，磷是活動(dòng)性較差的元素，其含量很大程度上取決于水分和鹽離子濃度，它代表著土壤水分狀況的主成分。

表4　主成分因子載荷、特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率

由表5可知，不同開(kāi)墾年限的綠洲農(nóng)田土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)值呈單峰曲線，呈先增加后降低趨勢(shì)，達(dá)到最優(yōu)化值后開(kāi)始下降(開(kāi)墾年限為9 a時(shí)，土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)值達(dá)到最大)。開(kāi)墾初期(3 a)，從近乎原始的、鹽堿嚴(yán)重的土地開(kāi)荒，投入的養(yǎng)分、肥力不足，三個(gè)主成分得分都很低，土壤質(zhì)量情況很差，綜合評(píng)價(jià)值為負(fù)。隨著農(nóng)田開(kāi)墾年限的增加，雜草殘?bào)w的分解促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的肥效發(fā)揮，加上人為化肥、有機(jī)肥投入，土壤質(zhì)量不斷優(yōu)化。6～9 a的肥力、保肥能力及水分狀況3個(gè)主因子得分均較高，綜合值達(dá)到優(yōu)化狀況。而后由于常年大水漫灌，造成了地下水位不斷升高，土壤次生鹽漬化伴隨發(fā)生。同時(shí)人們對(duì)農(nóng)田的重用輕養(yǎng)，造成土壤有機(jī)質(zhì)大量消耗，各種綜合因素導(dǎo)致土壤質(zhì)量開(kāi)始退化。即在開(kāi)墾13 a以后，土壤質(zhì)量明顯退化，綜合評(píng)價(jià)值已經(jīng)為負(fù)，可將此階段作為反映土壤質(zhì)量總體退化的預(yù)警期，即將9～13 a作為反映土壤肥力總體開(kāi)始退化的預(yù)警值，在開(kāi)墾13 a，綜合評(píng)價(jià)值負(fù)值較大，土壤質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重退化階段。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要及時(shí)給予農(nóng)田合理投入，以便充分利用土壤環(huán)境的最優(yōu)狀態(tài)或推遲警戒年限的到來(lái)，持續(xù)發(fā)揮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的后勁，避免綠洲農(nóng)田質(zhì)量過(guò)早退化，造成減產(chǎn)甚至導(dǎo)致棄耕。

表5　主成分得分及綜合評(píng)價(jià)值

3　討論與結(jié)論

新疆作為我國(guó)重要的耕地資源后備基地，隨著節(jié)水滴灌措施的大面積推廣和水資源合理開(kāi)發(fā)利用，大量自然土壤被開(kāi)墾是必然的發(fā)展趨勢(shì)[6-7]。本研究結(jié)果顯示新疆綠洲農(nóng)田開(kāi)墾會(huì)增加土壤養(yǎng)分含量，但是隨著開(kāi)墾年限的延長(zhǎng)，增加趨勢(shì)減緩，有機(jī)碳中不同組分有機(jī)碳?jí)ㄖ? a開(kāi)始下降，從而使土壤自身生產(chǎn)力存在下降趨勢(shì)，土壤質(zhì)量有下降或退化的趨勢(shì)。不同開(kāi)墾年限對(duì)土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)具有較大影響，土壤全量養(yǎng)分和有效養(yǎng)分呈現(xiàn)出一致性的變化規(guī)律，隨著開(kāi)墾年限的增加呈先增加后平緩降低或趨勢(shì)穩(wěn)定的趨勢(shì)。已有研究表明，開(kāi)墾將導(dǎo)致土壤養(yǎng)分不同程度的降低[6,13]；本研究表明，新疆綠洲農(nóng)田開(kāi)墾后土壤有機(jī)碳及養(yǎng)分呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，這與Li等[14]和唐光木等[6]研究結(jié)果一致。這主要是因?yàn)椋盒陆G洲處于干旱荒漠區(qū)，生物積累少，有機(jī)碳初始值低，開(kāi)墾改變了土壤的理化性質(zhì)及有機(jī)碳組分和性質(zhì)，特別是水分條件的改善，墾殖初期地上和地下生物量以及輸入土壤的有機(jī)物數(shù)量大幅度增加，表現(xiàn)出土壤養(yǎng)分含量迅速增加，加上化肥和動(dòng)物糞肥等有機(jī)肥的施入，歸還土壤的動(dòng)植物殘?bào)w和腐殖化物質(zhì)增加，不同組分有機(jī)碳增加迅速，POC/MOC值增大[6-7,13]；開(kāi)墾3～9 a后土壤水分等條件得到改善，進(jìn)而改變土壤理化性狀和有機(jī)碳組分，隨著墾殖年限的延長(zhǎng)，土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量仍是一個(gè)增加的過(guò)程；開(kāi)墾后期(9 a以后)，采用統(tǒng)一農(nóng)業(yè)管理措施，土壤生物、化學(xué)、物理特性相對(duì)穩(wěn)定，有機(jī)物的輸入和輸出之間達(dá)到相對(duì)均衡，土壤養(yǎng)分趨于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定水平，這與Hass等[15]和唐光木等[6]研究的結(jié)果相似；而隨著開(kāi)墾年限的增加，土壤鹽漬程度不斷增加(主要表現(xiàn)為土壤全鹽和電導(dǎo)率隨開(kāi)墾年限的增加而增加)，短期的開(kāi)墾(開(kāi)墾0～13 a)則有利于提高土壤肥力及土壤養(yǎng)分的有效性，而長(zhǎng)期的開(kāi)墾(開(kāi)墾年限>13 a)則造成農(nóng)田綠洲土壤板結(jié)和鹽漬化，降低了土壤養(yǎng)分及有效養(yǎng)分含量。因此，要提高綠洲農(nóng)田土壤肥力，則應(yīng)該從提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、合理控制開(kāi)墾年限與周期開(kāi)始。此外，針對(duì)不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分表現(xiàn)的規(guī)律和特征，我們可以從中借鑒經(jīng)驗(yàn)促進(jìn)土地資源的管理及合理有效利用，在今后的土地開(kāi)墾中，可以大力推進(jìn)秸稈還田、作物留茬保證土壤養(yǎng)分的有效積累，促進(jìn)耕地土壤養(yǎng)分的恢復(fù)和利用。

針對(duì)新疆鹽堿較為嚴(yán)重的瑪河流域沖積扇緣區(qū)進(jìn)行實(shí)地研究，在開(kāi)墾條件下土壤有機(jī)碳與全氮呈極顯著線性正相關(guān)性(p<0.01)，土壤全量養(yǎng)分之間、土壤全量養(yǎng)分與有效養(yǎng)分均呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性，這與前人的研究結(jié)果一致[6-7,13]。通過(guò)主層次法分析了農(nóng)田開(kāi)墾后土壤特性的變化過(guò)程和作用，而文中主層次分析法最主要貢獻(xiàn)在于確定了土壤綜合質(zhì)量趨于退化的預(yù)警年限，通過(guò)對(duì)反映土壤質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，基本確定綠洲農(nóng)田開(kāi)墾9 a土壤整體質(zhì)量狀況趨向最大，9 a后土壤質(zhì)量開(kāi)始退化，由此提供一個(gè)反映沖積扇地帶綠洲農(nóng)田土壤綜合性能的預(yù)警值，以便及時(shí)采取措施保持農(nóng)田地力，避免農(nóng)田土壤過(guò)早退化，造成減產(chǎn)甚至導(dǎo)致棄耕，而相對(duì)于其它綠洲而言，土壤開(kāi)墾后開(kāi)始趨于退化的年限閾值是今后需要繼續(xù)研究的內(nèi)容。

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The Variation of Soil Physicochemical Properties in Farmlands with Different Cultivation Years in Oasis of Xinjiang

ZHANG Xiaodong1, LIU Zhigang2, Reshalaiti·Maimaiti1

(1.BayingolVocationalandTechnologyCollege,Korla,Xinjiang841000,China;2.XinjiangUygurAutonomousRegionAgriculturalTechnologyPromotionCenter,Shanshan,Xinjiang838200,China)

The variation of soil nutrients of the farmlands with different cultivation years in Xinjiang oasis farmland was investigated by using the method of principal component score evaluation to evaluate the quality of the reclamation of oasis farmland in Xinjiang. The results showed that: (1) cultivation practices enhanced the accumulation of total organic carbon and POC/MOC in soils, increased rapidly in the initial period (0～3 years), but the increase was diminished after 9 years of cultivation; (2) soil moisture, pH, electrical conductivity, and the salt content of cultivation lands were significant higher than those of virgin lands (p<0.05), soil moisture and electrical conductivity increased rapidly in the initial period (0～3 years), but the increase was diminished after 6 years of cultivation, while pH and salt content increased with cultivation years, and the increase was diminished after 6 years of cultivation; (3) the contents of soil nutrients and available nutrients of the land with more than 9 cultivation years were significantly higher than those of the virgin lands (p<0.05), which showed first increased and then slowly decreased with cultivation years; (4) correlation analysis showed that total quantity of soil nutrients had a certain correlation with available nutrients; (5) the principal component analysis indicated that the farmland tended to degradation after 9 years of cultivation. Based on the summary of the above results, it can be concluded that short-term cultivation (0～9 years) can improve the effectiveness of soil fertility and nutrients in oasis farmlands of Xinjiang, but long-term cultivation (>13 years) may make soil hard and saline and reduce soil fertility and nutrients.

cultivation years; soil nutrients; oasis farmland; Xinjiang

2015-09-28

2015-10-08

張曉東(1980—),男,重慶開(kāi)縣人,碩士研究生,講師,從事園藝和土壤修復(fù)等教學(xué)與研究。E-mail:xiaodong_zhangxj@163.com

S153.6

A

1005-3409(2016)03-0013-06