新疆開都河流域下游綠洲鹽漬化土壤特征

吐爾遜?艾山 吐熱尼古麗?阿木提

摘要[目的]探究新疆開都河流域下游綠洲鹽漬化土壤特征。[方法]采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法，分析開都河流域下游綠洲的土壤含鹽量及主要鹽基離子的特征值。[結(jié)果]研究區(qū)0～10 cm土層土壤屬于重度鹽漬化土壤，10～30和30～50 cm土層土壤屬于中度鹽漬化土壤，土壤鹽分具有一定的表聚性。各層的鹽漬化類型主要是以氯化物-硫酸鹽型鹽漬化土為主，其次是硫酸鹽漬土，其他類型鹽漬土比例極小。不同采樣深度內(nèi)，各層鹽基離子含量呈自上而下變小趨勢。[結(jié)論]該研究可為精細(xì)農(nóng)業(yè)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞開都河流域下游綠洲；土壤特征；傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)

中圖分類號S156.4文獻標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）05-0099-03

Abstract[Objective] The characteristics of soil salinization in downstream oasis of Kaidu River Basin in Xinjiang was explored.[Method] The soil salt content and the characteristic values of the main base cations in the downstream oasis of Kaidu River were analyzed by using the methods of traditional statistics.[Result] The results showed that the surface soil type in study area was serious salinization，and soils with 10-30 cm depth and 30-50 cm depth were moderately saline soil，the distribution of soil salinity had certain cohesion property.The main salinity type of each layer soil was chloridesulfuric acid saline soil，and the second salinity type was sulfuric acid saline soil，the proportion of other types of saline soil was very small.The main base cations content of soils with different sampling depths showed decreasing trend from top to bottom.[Conclusion] This study provides basic data for the study of precision agriculture.

Key wordsThe downstream oasis of Kaidu River Basin；Soil property；Traditional statistics

基金項目國家自然科學(xué)基金項目（41461023）；新疆師范大學(xué)博士科研啟動基金項目（XJNUBS1526）；新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點實驗室開放課題（XJDX0201-2013-03）。

作者簡介吐爾遜·艾山（1981—），男，新疆阿克蘇人，高級農(nóng)藝師，博士，從事干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用研究。*通訊作者，講師，博士，從事生態(tài)系統(tǒng)模擬和遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究。

收稿日期2016-12-26

土壤鹽漬化是全世界普遍存在的問題。表層土壤所聚的鹽分是限制作物生長、制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展的障礙因素之一[1]。某區(qū)域的土地退化（如鹽漬化等）及演變會導(dǎo)致該區(qū)域及周邊土壤特性的空間變異[1-2]。區(qū)域性因素影響和制約鹽漬土的發(fā)生，使鹽分離子比例及組成呈現(xiàn)出地域性特點[3]。對典型區(qū)域土壤的鹽漬化情況及鹽分特征的分析具有重要意義[2-4]。地統(tǒng)計學(xué)是研究土壤鹽分空間分布和變異最有效的方法之一，能反映出區(qū)域鹽漬化程度，了解其空間分異規(guī)律，從而有助于人們更好地管理和防治土壤鹽漬化，保護土地資源，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量[5]。筆者通過野外采集土壤樣本及室內(nèi)分析所得的土壤特性數(shù)據(jù)，對新疆開都河流域下游綠洲土壤鹽漬化類型、程度及特征值進行分析，以期為準(zhǔn)確了解該地區(qū)土壤特性的變化情況，有效利用及保護土地資源和生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

新疆開都河流域下游綠洲位于天山南部的開都河、清水河的沖積平原，包括和碩縣、焉耆縣、博湖縣、和靜縣（圖1）。流域下游的地勢從北到南、從西到東呈下降趨勢，地形基本上平坦。主要地貌類型有沖積傾斜平原、洪積、開都河三角洲，海拔1 050～1 200 m[6]。研究區(qū)冬季最低氣溫達到-35 ℃，夏季最高氣溫39 ℃，日溫差較大，年均氣溫8.0～8.9 ℃，年蒸發(fā)量2 000～2 450 mm，年降雨量50～80 mm，相對濕度51.4%～60.0%，蒸發(fā)量可達到降水量的30～40倍，屬于典型的中溫帶干旱荒漠氣候[7-9]。研究區(qū)東南部以草甸土、潮土為主，鹽土、沼澤土次之，棕漠土主要分布在研究區(qū)邊緣的洪積平原。研究區(qū)內(nèi)土壤有以下特點：地下水位較高，土壤干濕交替作用周期性進行；土壤中速效養(yǎng)分分布不均，有機質(zhì)含量低；由于不合理的灌溉和灌渠滲漏，致使部分農(nóng)田區(qū)域產(chǎn)生次生鹽漬化。開都河流域氣候條件較好，兩岸土地肥沃，是新疆的主要棉、甜菜、糧生產(chǎn)基地之一。

1.2土壤樣本采集及實驗室測定

數(shù)據(jù)來源于野外調(diào)查、土壤采集及化驗分析所獲得的研究區(qū)景觀信息及土壤特性（含鹽量、電導(dǎo)率、礦化度、八大離子、pH等）數(shù)據(jù)?？疾熘?，每采樣點周圍輻射性約10 m選取3個點，并分3層（0～10、10～30、30～50 cm）取樣，每層取500 g，進行GPS定位，同時，用鋁盒取土樣40～50 g，現(xiàn)場稱重。

采集的土壤樣本在實驗室自然風(fēng)干后，磨細(xì)，過1 mm孔徑篩，充分混勻，備用。土壤樣本的測定方法及土壤特性數(shù)據(jù)的獲得參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》 （中國土壤學(xué)會，1983）。土壤特性的具體測定方法參考文獻[10]。

1.3研究方法針對研究區(qū)土壤含鹽量及主要鹽基離子測定數(shù)據(jù)，首先利用Excel軟件對所測定數(shù)據(jù)進行初步處理和篩選，然后采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法對研究區(qū)土壤鹽漬化程度、鹽漬化類型及主要鹽基離子特征值進行分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤特征

利用研究區(qū)2011年6月的考察數(shù)據(jù)，定量分析研究區(qū)不同深度土壤含鹽量及鹽基離子的分布特征。

2.1.1鹽漬化程度。土壤鹽漬化程度劃分時，主要考慮土壤含鹽量、鹽分組成、堿性、積鹽深度及厚度[11-13]。因此，筆者以各土壤剖面中的平均含鹽量作為劃分各土壤層鹽漬化程度的指標(biāo)，參考文獻[14]中的土壤鹽漬化程度分級標(biāo)準(zhǔn)及按照第二次農(nóng)業(yè)土壤普查鹽漬化分級標(biāo)準(zhǔn)[15]（表1），分別計算研究區(qū)不同深度土壤的平均含鹽量，然后對采樣點不同空間的土壤鹽漬化程度進行分級劃分。

根據(jù)表1的分級標(biāo)準(zhǔn)，通過分析研究區(qū)的土壤含鹽量得到如下結(jié)果：0～10 cm土層土壤平均含鹽量達到0.87%，屬于重度鹽漬化；10～30和30～50 cm上土層

土壤平均含鹽量分別為0.51%和0.56%，屬中度鹽漬化；0～50 cm土層

土壤平均含鹽量達到0.64%，屬重度鹽漬化。可見，研究區(qū)土壤鹽分的垂直分布具有一定的表聚性特征。

按照表1所示的分級標(biāo)準(zhǔn)，分別計算了各層土壤含鹽量百分比，進一步了解開都河流域下游綠洲土壤含鹽量在各個空間的變化情況，結(jié)果見表2。

由表2可知，0～10 cm土層77.57%的土壤屬于輕度鹽漬化和重度鹽漬化；10～30、30～50 cm土層土壤屬于非鹽漬化的比例分別為6.45%、6.78%，屬于輕度鹽漬化土壤的比例分別為51.61%、49.15%，這表明10～30、30～50 cm土層中，鹽漬化土壤占全部土壤樣品的50.00%以上。

2.1.2鹽漬化類型。根據(jù)《新疆農(nóng)業(yè)技術(shù)手冊》中的土壤鹽漬化類型區(qū)分表[16-17]（表3），利用土壤鹽分中的Cl-/（2SO42-）當(dāng)量比值對研究區(qū)土壤類型進行分類。由表4可知，研究區(qū)內(nèi)氯化物-硫酸鹽型鹽漬土在各層土壤中占主導(dǎo)地位，其次是硫酸鹽漬土，其他鹽漬化類型土壤的比例很小。〖HJ0〗

2.2主要鹽基離子特征描述

通過鹽基離子特征值分析，可以了解土壤離子在土壤剖面中的分布特點。研究區(qū)各層土壤鹽基離子的特征值見表5。

由表5可知，0～10 cm土層各離子的含量明顯大于10～30和30～50 cm土層土壤離子含量，10～30和30～50 cm土層土壤離子含量差異不大，但總體上，各層土壤鹽基離子含量呈自上而下變小的分布特征，鹽分分布呈較強的表聚性。陰離子中，在表層，離子含量從小到大依次為HCO32-、CO32-、SO42-、Cl-。在10～30和30～50 cm 土層中從小到大依次為CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-。陽離子中，各土層，Na++K+含量比其他陽離子含量高。總之，在表層，SO42-、Cl-的含量最高，其次是Na++K+。在10～30和30～50 cm土層SO42-含量最大。從上述分析中可以看出，研究區(qū)內(nèi)，氯化物-硫酸鹽型鹽漬的表聚性最為強烈，碳酸鹽較穩(wěn)定。從不同土層土壤鹽基離子的空間變異性可以看出，絕大多數(shù)情況下，SO42-、Na++K+、Cl- 、Mg2+和Ca2+離子的空間變異性較強；其他離子基本上有中等變異性。SO42-、Na+、Cl-、Mg2+和Ca2+是組成研究區(qū)土壤鹽分含量的主要鹽基離子，這些離子的空間變異程度和土壤含鹽量的空間變異程度具有一致性。不同土層的土壤特征值的中位數(shù)與平均值的分析中發(fā)現(xiàn)，不同土層各個鹽基離子的中位數(shù)基本上小于平均值，這表明鹽基離子的分布具有正偏態(tài)特征。各層土壤鹽基離子的峰度系數(shù)和變幅的變化無明顯規(guī)律。

3結(jié)論

利用新疆開都河流域下游綠洲土壤特性數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法進行了土壤鹽漬化程度、類型及特征值分析，得出以下結(jié)論：

（1）分級標(biāo)準(zhǔn)所劃分的研究區(qū)土壤類型分級結(jié)果顯示，研究區(qū)0～10 cm土層土壤屬于重度鹽漬化土壤；10～30、30～50 cm土層土壤屬于中度鹽漬化土壤；0～50 cm土層土壤屬于重度鹽漬化土壤。土壤鹽分的垂直分布具有一定的表聚性特征。

（2）對不同土層土壤含鹽量百分比的分析結(jié)果表明，0～10 cm土層土壤含鹽量相對高，10～30、30～50 cm土層鹽漬化土壤占全部土壤樣品的50.00%以上。

（3）Cl-/（2SO42-）當(dāng)量比值的土壤鹽漬化類型分析結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)，氯化物-硫酸鹽型鹽漬土在各層土壤中占主導(dǎo)地位，其次是硫酸鹽漬土，其他鹽漬化類型土壤的比例很小。

（4）從主要鹽基離子特征值中得出，0～10 cm土層土壤各離子的含量明顯大于10～30、30～50 cm土層土壤離子含量，各層土壤鹽基離子含量具有自上而下變小的趨勢，鹽分分布具有較強的表聚性。研究區(qū)內(nèi)，硫酸鹽的表聚性最為強烈，之后是氯化物，碳酸鹽是比較穩(wěn)定的。

（5）不同深度土壤特征值的中位數(shù)與平均值的分析發(fā)現(xiàn)，不同深度各鹽基離子的中位數(shù)基本上小于平均值，這表明鹽基離子的分布具有正偏態(tài)特征。各層土壤鹽基離子的峰度系數(shù)和變異系數(shù)的變化無明顯規(guī)律。

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