伊犁河谷新墾綠洲5種典型農(nóng)田土壤鹽分空間特征分析

韓寧 葛歡歡

摘 要：以伊犁河谷察布查爾縣新墾區(qū)為研究區(qū)域，運用傳統(tǒng)統(tǒng)計學與地統(tǒng)計結合方法對研究區(qū)中 5 種典型農(nóng)田的土壤鹽分空間特征進行研究。結果表明：5種農(nóng)田土壤中玉米地、苜蓿地鹽分均值含量差異性較大，5種農(nóng)田土壤的變異系數(shù)均為中等變異；隨著土層深度的不斷增加，食葵地、苜蓿地鹽分有明顯增大趨勢，分別上升到1.043%、1.509%；伊犁河谷新墾綠洲鹽漬化程度以輕度、中度為主，并且不同農(nóng)田的土壤鹽分空間具有差異性。該研究為準確掌握和改善伊犁河谷新墾綠洲內(nèi)型農(nóng)田鹽漬化程度提供科學支撐。

關鍵詞：伊犁河谷；農(nóng)田；鹽分；鹽漬化；

中圖分類號 S562 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）09-0061-03

Analysis of Soil Salinity Spatial Characteristics of Five Typical Farmland in the New Oasis of Yili Valley

Han Ning et al.

（Xinjiang Normal University，Institute of Geography and Toursim， Urumqi 830054， China）

Abstract：This paper in the new reclamation area of Ili River Valley of Qapqal County as the study area， using traditional statistics and geostatistics method to study area in 5 kinds of typical farmland spatial characteristics of soil salinity were studied.Results showed that 5 kinds of farmland soil in corn， alfalfa average salinity content difference greatly， five soil coefficient of variation were moderate variability；with the increase of soil depth， the salt content in the sunflower field and alfalfa field increased to 1.043% and 1.509% respectively；the salinization degree of the newly reclaimed oasis in the Ili valley is mainly mild and moderate， and the spatial variability of soil salinity in different fields. The degree of salinization of the typical farmland in the new oasis of yili river valley is mastered， and the scientific support is provided to improve the salinization degree of the farmland in the new oasis of yili valley.

Key words：Yili river valley；Farmland；Salt；Salinization

土壤是我們賴以生存的寶貴資源，但土壤利用出現(xiàn)一系列問題，全世界約有1/3的土地受到了土壤鹽漬化的侵蝕，而土壤鹽分的空間分布是影響土壤鹽漬化的一個重要因素。在當今世界，土壤鹽漬化是土地荒漠化和土地退化的主要類型之一，也是世界性的資源問題和生態(tài)問題。國內(nèi)外學者為了解決鹽漬化所產(chǎn)生的危害，做了大量研究[1-10]，張乃明采用地統(tǒng)計的方法研究了我國太原污水灌區(qū)的鹽分含量，分析鹽分的空間特征[5]，劉廣明[6]、喬木[7]采用GIS技術與地統(tǒng)計學方法研究土壤鹽漬化分布。由此可見，運用地統(tǒng)計學方法研究土壤鹽分特征已經(jīng)很成熟，而且，多年來通過專家學者對土壤鹽分特征的不斷深入研究，對改善土壤鹽漬化程度，實現(xiàn)干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的借鑒意義。

針對新疆伊犁河谷新墾綠洲5種典型農(nóng)田土壤鹽分的空間變化鮮有報道，本實驗研究了影響區(qū)域5種典型農(nóng)田土壤鹽分空間變化主要因素，以期為防治不同農(nóng)田土壤次生鹽漬化、實現(xiàn)綠洲土地資源的可持續(xù)利用提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

察布查爾錫伯自治縣地處新疆西天山支脈烏孫山北麓，伊犁河以南，位于43°17′～43°57′，東經(jīng)80°31′～81°43′。全年有效光照時數(shù)達2846h，無霜期177d，積溫3800℃，年平均降水量222mm，年均氣溫7.9℃。察布查爾錫伯自治縣地勢東窄西寬，南高北低。主要植物為芨芨草（Achnatherum splendens）、蘆葦（Phragmitescommunis），伴生有白葉蒿（Artemisia leucophylla）等。地帶性土壤為灰鈣土，局部為鹽化灰鈣土或草甸鹽土。

2 實驗材料與方法

2.1 樣品的采集 2016年4月22日對察布查爾錫伯自治縣農(nóng)田進行采樣，此時農(nóng)田處于休耕期，土壤相對比較穩(wěn)定。選取察縣主要的農(nóng)作物種植田地進行采樣，利用 GPS定點采取了5種不同農(nóng)田的土壤剖面，土壤剖面數(shù)目為5個，采得樣品共30個。每個采樣點分6層取樣0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～60cm。自上而下逐層采集土樣放入密封袋中用于全鹽含量的測定。

2.2 實驗方法 土壤樣品在實驗室自然風干，碾碎后過60目篩，標記后封口袋，在陰涼干燥處貯存?zhèn)溆?。全鹽量的測定是采用75mL去CO2水與15g風干土樣（5∶1水土比）經(jīng)過浸泡和振動使土壤鹽分充分溶解后，靜置30min；以上實驗重復3次[10]。

2.3 數(shù)據(jù)分析方法 使用傳統(tǒng)統(tǒng)計學與地統(tǒng)計學理論對比分析不同農(nóng)田的土壤鹽分含量的分布狀況[10]，并在 Excel和Spss17.0進行繪圖分析數(shù)據(jù)。

3 結果分析

3.1 土壤剖面平均總鹽含量統(tǒng)計特征值 對土壤剖面平均總鹽含量進行了統(tǒng)計分析（表1），由表1可知，土壤剖面的平均含鹽量由高到低依次為苜蓿>水稻>食葵>小麥>玉米，玉米地與苜蓿地鹽分的均值差異較大。苜蓿地土壤含鹽量的均值為0.87%，而玉米地土壤含鹽量的均值為0.20%。苜蓿地土壤含鹽量較高是由于苜蓿地通透性相對較好，土壤積鹽較快，加之采用滴灌導致次生鹽漬化。玉米地土壤含鹽量低是由于土壤通透性相對苜蓿地比較差，土壤積鹽速度相對苜蓿地較慢，鹽分大部分只停留在表層。通過單因素方差分析可知，不同樣地之間土壤含鹽量存在顯著性差異。變異系數(shù)（CV）是描述土壤特性參數(shù)空間變異性程度的指標，依據(jù)Nielsen分級標準，當CV≤10%時為弱變異性，10%苜蓿>食葵>水稻>小麥，從變異程度來看，5種農(nóng)田土壤鹽分變異系數(shù)均為中等變異，其中苜蓿地的變異系數(shù)較高。說明土壤水鹽變化易受到氣候、微地形及冰雪融水波動等結構性因素的影響，與春季冰雪融水具有一致性，水分越多土壤鹽分變異程度越大。

3.2 土壤剖面各層鹽分空間特征分析 不同農(nóng)田的各層土壤含鹽量也存在差異，各層土壤含鹽量在5種農(nóng)田類型表現(xiàn)出不同的變化趨勢（圖1）。圖1顯示出水稻地和小麥地土壤含鹽量從整個剖面來看分布較為均勻，各層之間含鹽量差異性不大；食葵地土壤含鹽量在土壤剖面各層起伏變化較為明顯，隨著土層深度的不斷增加，食葵地在中層土壤（20～40cm）呈現(xiàn)出明顯的上升，土壤含鹽量由0.563%上升1.043%；苜蓿地在深層土壤（40～60cm）含鹽量明顯增大，達到了1.509%；玉米地土壤含鹽量隨著土壤剖面深度的增加，不斷減小，玉米地與苜蓿地呈現(xiàn)出隨剖面深度增加，土壤含鹽量相反變化的趨勢。

3.3 不同農(nóng)田土壤成份之間的相關性分析 為了充分說明不同農(nóng)田土壤鹽分變化特征，對研究區(qū)農(nóng)田中土壤鹽分、有機質、含水量、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-、SO42-、K++Na+合量進行了對比相關分析（表2）。對土壤含鹽量與其他土壤相關性分析，玉米地、小麥地、水稻地、食葵地土壤含鹽量與有機質呈正相關。其中玉米地土壤含鹽量與有機質相關系數(shù)為0.925（P<0.01），呈顯著正相關；而苜蓿地土壤含鹽量與有機質相關系數(shù)為-0.944（P<0.01），呈顯著負相關。食葵地、水稻地、小麥地土壤含鹽量與含水量呈負相關系，但不顯著，苜蓿地、玉米地土壤含鹽量與含水量則呈正相關顯著。5種農(nóng)田土壤含鹽量與Ca2+、Mg2+、SO42-、K++Na+合量呈正相關，小麥地、玉米地土壤含鹽量與Ca2+呈顯著正相關（P<0.05），相關系數(shù)分別為0.838、0.886；苜蓿地土壤含鹽量與Mg2+呈顯著正相關（P<0.05），相關系數(shù)為0.881，苜蓿地土壤含鹽量與SO42-呈顯著正相關（P<0.01），相關系數(shù)為0.933；玉米地、苜蓿地、水稻地、食葵地與K++Na+合量呈顯著正相關，其中苜蓿地含鹽量與K++Na+合量相關系數(shù)達到了1.000（P<0.01）；水稻地、苜蓿地土壤含鹽量與HCO3-呈負相關但不顯著，其他3種農(nóng)田土壤含鹽量與HCO3-則呈正相關但不顯著；小麥地、水稻地含鹽量與Cl-呈正相關顯著，苜蓿地、食葵地土壤含鹽量與Cl-呈負相關顯著，玉米地土壤含鹽量與Cl-呈正相關（P<0.05），相關系數(shù)為0.859。總體來說，不同的耕作對象對土壤鹽分空間變化有著不同的影響。

4 結果與討論

采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學與地統(tǒng)計學相結合的方法，研究了伊犁新墾綠洲典型農(nóng)田下的0～60cm的土壤鹽分空間分布狀況，結果表明：

（1）土壤剖面平均含鹽量的變異系數(shù)從高到低依次為：玉米>苜蓿>食葵>水稻>小麥，研究區(qū)漬化程度主要為輕度、中度鹽漬化。

（2）不同農(nóng)田的各層土壤含鹽量表現(xiàn)出不同的變化趨勢，其中變化最為顯著的是苜蓿地和食葵地。鹽分變化隨著土層深度增加面增加，食葵地在中層土壤（20～40cm）呈現(xiàn)出明顯的上升，土壤含鹽量由0.563%上升1.043%；苜蓿地鹽分在深層土壤（40～60cm）含鹽量明顯增大，土壤含鹽量達到了1.509%；水稻地和小麥地土壤鹽分含量相對分布較為均勻，玉米地鹽分含量隨土壤深度增加逐漸減小。

（3）通過土壤鹽分含量與土壤其他成份相關性分析，5種農(nóng)田土壤有機質含量與其關聯(lián)性都相對較小，食葵地、水稻地、小麥地含鹽5種農(nóng)田土壤鹽分與Ca2+、Mg2+、SO42-、K+、Na+合量呈正相關，玉米地、苜蓿地、水稻地、食葵地與K+和Na+合量呈顯著正相關?？傮w來說，不同的耕作對象對土壤鹽分空間變化有著不同的影響。

本研究主要通過分析干旱區(qū)新墾綠洲農(nóng)田的鹽分空間變化，揭示了不同農(nóng)作物在土壤鹽分空間分布上具有一定差異。今后應擴大對不同農(nóng)田類型土壤鹽分空間變化的研究，通過深入研究發(fā)掘不同農(nóng)田類型土壤鹽漬化的形成機制，為不同農(nóng)田土壤鹽漬化治理提供更加詳細有力的科學依據(jù)。

參考文獻

[1]Campbell J B.Spatial variation of sand content and pH within single contiguous delineationsof two soil mapping units[J].Soil Science Society of America Journal，1978，42（3）：460-464.

[2]Sylla M，Stein A，Van Breemen N，et al.Spatial variability of soil salinity at different scales inthe mangrove rice agro-ecosystem in West Africa[J].Agriculture，ecosystems & environment，1995，54（1）：1-15.

[3]Herbst M，Diekkruger B.Modellin the spatial variability of soil moisture in microscale catchments and comparsion with field data using geostatistics[J].Physics and chemisty of the Earth，2003，8：239-245.

[4]白由路，李保國，胡克林.黃淮海平原土壤鹽分及其組成的空間變異特征研究[J].土壤肥料，1999，3：22-26.

[5]張乃明，李保國，胡克林.太原污灌區(qū)土壤重金屬和鹽分含量的空間變異特征[J].環(huán)境科學學報，2001，21（3）：349-353.

[6]劉廣明，呂真真，楊勁松，等.典型綠洲區(qū)土壤鹽分的空間變異特征[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2012，28（16）：100-107.

[7]喬木，周生斌，盧磊.新疆渭干河流域土壤鹽漬化時空變化及成因分析[J].地理科學進展，2012，31（7）：904-910.

[8]古麗娜爾·哈里別克，海米提·依米提.于田綠洲典型區(qū)域土壤鹽分空間分異規(guī)律研究[J].水土保持通報，2012，32（3）：29-32.

[9]許爾琪，張紅旗.伊犁新墾區(qū)土壤鹽分垂直分異特征研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013，27（7）：72-77.

[10]沈浩，吉力力·阿布杜外力.瑪納斯河流域農(nóng)田水鹽空間分布特征及其影響因素[J].應用生態(tài)學，2015，26（3）：769-776.

（責編：王慧晴）