甘肅九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分分布特征

曹詩瑜1，郭全恩1，南麗麗2，王海軍，王樂光

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州730070； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州730070；3.甘肅省瓜州縣農(nóng)業(yè)科技服務(wù)中心，甘肅 瓜州 736100)

0 引 言

隨著人口的日益增長，對耕地后備資源的利用越來越受到政府和科研部門的重視。九甸峽水利樞紐工程是甘肅省省委、省政府實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加快少數(shù)民族貧困地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項標(biāo)志性工程，也是甘肅省水利建設(shè)史上移民任務(wù)最重、移民規(guī)模最大的大型引水與發(fā)電相結(jié)合的水利樞紐工程，是從根本上解決甘肅省中部地區(qū)11縣、280多萬人飲水及灌溉問題的民心工程、德政工程和扶貧工程。甘肅省瓜州縣廣至藏族鄉(xiāng)為九甸峽水利樞紐及引洮供水工程移民安置而新建農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)移民鄉(xiāng)，集中安置引洮工程九甸峽庫區(qū)的外遷移民[1]。移民涉及定西市和甘南州的卓尼、臨潭和岷縣3個縣的7個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，23個行政村委會，異地搬遷安置在瓜州縣廣至藏族鄉(xiāng)。

目前，對九甸峽移民區(qū)水資源[2-4]、資源承載力[5]、土地利用[6]及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[7]的研究均有所報道，但對新墾區(qū)土壤養(yǎng)分調(diào)查評價還鮮見報道。由于該區(qū)土壤是山前洪積—沖積扇下部，是古老的沖積平原、沙丘及剝蝕高原中的低平洼地邊緣，地面因風(fēng)蝕影響，順風(fēng)方向形成破碎的風(fēng)蝕低地和“雅丹”土墻。土地平整以后，土壤養(yǎng)分貧瘠，土壤板結(jié)伴隨的鹽漬化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這對作物種植有一定難度，但在該區(qū)開展土壤改良研究尤為重要，而土壤改良前首先要弄清該研究區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況。為此，本研究以全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)作為養(yǎng)分豐缺依據(jù)，采用網(wǎng)格法采樣，結(jié)合各養(yǎng)分指標(biāo)的頻數(shù)分布和克里格最近鄰點(diǎn)插值方法，對九甸峽移民區(qū)的土壤養(yǎng)分分布特征開展研究，研究結(jié)果有望為移民區(qū)的土壤管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處甘肅省瓜州縣廣至藏族鄉(xiāng)(95°31′20″E～95°33′54″E,40°25′3″N～40°27′19″N)，屬于暖溫帶大陸性干旱氣候。境內(nèi)風(fēng)蝕及荒漠化極其嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全靠祁連山雪水，需灌溉才能種植，屬于無灌溉即無農(nóng)業(yè)的極端干旱地區(qū)。全年日照總時數(shù)3 360 h，≥10 ℃的積溫為3 661.5 ℃，年均氣溫8.8 ℃，氣溫年平均日較差16.1 ℃，年較差35.3 ℃，極端最高氣溫42.8 ℃，極端最低氣溫-29.1 ℃；年均降水量45.7 mm，年蒸發(fā)量3 140.6 mm，年相對濕度39%～41%，無霜期138～146 d。地勢東高西低，海拔1 060～1 075 m。研究區(qū)土壤類型主要為灰棕漠土。開墾區(qū)土地約400 hm2，土地平整后處于未利用狀態(tài)。

1.2 土壤采集

利用GPS定位技術(shù)，以500 m為間隔采用“網(wǎng)格法”在墾區(qū)取樣，以各個網(wǎng)的中心為圓心、10 m為半徑的范圍內(nèi)采集5鉆土壤(0～30 cm)組成代表該點(diǎn)的混合樣本，共采集56個土壤樣本。

1.3 測定項目及方法

土壤養(yǎng)分的測定均采用常規(guī)的方法[8-10]，土壤有機(jī)質(zhì)的測定采用重鉻酸鉀氧化法，土壤全氮的測定采用凱氏定氮法，堿解氮的測定采用堿解擴(kuò)散法；全磷采用HClO4-H2SO4法，721型分光光度計測定，速效磷采用碳酸鈉提取—鉬銻抗比色，紫外分光光度計法測定；全鉀采用NaOH熔融，6400型火焰光度計測定，速效鉀采用乙酸銨提取，火焰光度法測定；全鹽采用DDS—11A型電導(dǎo)儀測定；pH土水比為1∶2.5采用PHS-25數(shù)顯pH計測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析及評價方法

土壤養(yǎng)分頻數(shù)分布采用SPSS 20.0軟件做圖，土壤養(yǎng)分空間分布采用Surfer 8.0軟件作圖(最近鄰點(diǎn)局部插值的方法)。根據(jù)全國第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程規(guī)定的養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[11](表1)和鹽漬化程度分級[12](表2)，對九甸峽移民區(qū)土地養(yǎng)分狀況評價。

表1 土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard for soil nutrient classification

表2 鹽化度的分級Table 2 Salinity classification

2 結(jié)果與分析

2.1 九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計

頻數(shù)分布能反映樣本在總體中的分布情況[13]。對九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行統(tǒng)計分析(圖1)可以看出，不同養(yǎng)分指標(biāo)的變異規(guī)律，它們的頻數(shù)分布大致呈對稱或不完全對稱的單峰分布。其中，堿解氮和全鉀的含量接近正態(tài)分布，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、速效鉀、鹽分的含量是正偏(不對稱，右偏)，且具有比正態(tài)分布曲線更尖峭的峰態(tài)，而pH呈現(xiàn)負(fù)偏(左偏)。同時，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、鹽分和pH的平均值依次為6.64 g·kg-1、0.47 g·kg-1、88.2 mg·kg-1、0.20 g·kg-1、1.87 mg·kg-1、18.8 g·kg-1、185 mg·kg-1、7.27 g·kg-1和8.21，且從變異系數(shù)來看，除pH的變異系數(shù)小于10%，屬于弱變異，其余各指標(biāo)均屬中等變異(10%

根據(jù)土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表1)和鹽化度分級標(biāo)準(zhǔn)(表2)，對其頻數(shù)分布分析，土壤有機(jī)質(zhì)含量在10.0 g·kg-1以上的樣點(diǎn)僅占7.1%(缺)，在6～10.0 g·kg-1之間的占50.0%(較缺)，小于6 g·kg-1的占42.9%(極缺)。全氮含量在0.75 g·kg-1以上的樣點(diǎn)僅占1.8%(缺)，在0.50～0.75 g·kg-1之間的占35.7%(較缺)，小于0.50 g·kg-1的占62.5%(極缺)。全磷含量在0.4～0.8 g·kg-1之間的樣點(diǎn)僅占1.8%(缺)，其余98.2%的樣點(diǎn)含量小于0.4 g·kg-1，屬于極缺的范疇。全鉀含量在12.0～18.0 g·kg-1之間的樣點(diǎn)占28.6%(缺)，在18.0～24.0 g·kg-1之間的樣點(diǎn)占71.4%(中等)。堿解氮含量大于150 mg·kg-1的樣點(diǎn)僅占1.8%(豐富)，在120～150 mg·kg-1之間的占10.7%(較豐富)，在90～120 mg·kg-1之間的占32.1%(中等)，在60～90 mg·kg-1之間的占35.7%(缺)，在30～60 mg·kg-1之間的占19.6%(較缺)。速效磷含量在5～10 mg·kg-1之間的占3.6%(缺)，在3.0～5.0 mg·kg-1之間的占14.3%(較缺)，小于3.0 mg·kg-1占82.1%(極缺)。速效鉀含量大于200 mg·kg-1的樣點(diǎn)占30.3%(豐富)，在150～200 mg·kg-1之間的占16.1%(較豐富)，在100～150 mg·kg-1之間的占33.9%(中等)，在50～100 mg·kg-1之間的占11.6%(缺)。鹽分含量在1.0～3.0 g·kg-1之間的占3.6%(輕度鹽化)，在3.0～6.0 g·kg-1之間的占39.3%(中度鹽化)，在6.0～9.0 g·kg-1之間的占41.1%(重度鹽化)，大于9.0 g·kg-1的占16.1%(鹽土)。pH在7.0～8.0之間的樣點(diǎn)占7.1%，在8.0～8.5之間的占83.9%，在8.5～9.0之間的占7.1%。

圖1 研究區(qū)土壤養(yǎng)分頻數(shù)分布Fig.1 Frequency distribution of soil nutrients in the study area

2.2 九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分空間分布特征

Kriging插值圖能夠直觀清晰地反映出研究區(qū)土壤養(yǎng)分的分布特征(圖2)。九甸峽移民區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、全鹽及pH總體上均呈網(wǎng)狀斑塊化分布，高值區(qū)主要分布在東北地區(qū)，西南地區(qū)土壤養(yǎng)分含量較低，以有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、全鉀、pH斑塊最大，變化緩和；堿解氮、速效鉀和鹽分的空間連續(xù)性較差，破碎化程度高，在小尺度上形成強(qiáng)烈的變異，這可能與漠境區(qū)域植被類型成斑塊狀分布有關(guān)。

圖2 研究區(qū)土壤養(yǎng)分的空間分布特征Fig.2 Spatial distribution of soil nutrients in the study area

3 討 論

土壤養(yǎng)分是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果，是土壤肥力的重要組成部分，對土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能有著重要影響[14]。在自然因素中，土壤養(yǎng)分的含量主要受母質(zhì)、氣候、生物、地形和時間等5大成土因素的影響。在人為因素中，土地利用方式是人類干預(yù)土壤肥力最直接、最重要的活動[15]，通過改變土壤的水熱條件、土壤養(yǎng)分總量等因素來影響土壤養(yǎng)分的遷移變化，從而導(dǎo)致土壤肥力的變化[16]。九甸峽移民區(qū)是新墾耕地，采樣前只是對土地進(jìn)行了平整，所以人為干預(yù)較少，因此，土壤養(yǎng)分含量主要受自然因素影響。由于該區(qū)域土壤是山前洪積—沖積扇下部，離山漸遠(yuǎn)，洪積物的顆粒隨之變細(xì)；此外，由于山洪是周期性的，每次的大小不盡相同，堆積下來的物質(zhì)也不一樣，導(dǎo)致不同區(qū)域土壤養(yǎng)分出現(xiàn)差異。另外，該區(qū)域風(fēng)力較強(qiáng)，風(fēng)將土壤顆粒搬運(yùn)，由風(fēng)力強(qiáng)的地方搬運(yùn)到風(fēng)力弱的地方沉積下來，往往形成灌叢“肥島效應(yīng)”，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的空間變異。本研究發(fā)現(xiàn)，九甸峽移民區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)、氮及磷含量普遍較缺乏，土壤亟需培肥，且研究區(qū)96.4%的土壤速效磷低于5 mg·kg-1，說明土壤供磷能力較低，施用磷肥可以協(xié)調(diào)氮、磷比例失衡，同時對作物也有一定的增產(chǎn)效果。鉀在該區(qū)域比較豐富，因此，培肥過程中可以少施或不施用鉀肥。研究區(qū)絕大部分地塊土壤鹽分處于中度和重度鹽化水平，這是由于土壤發(fā)育在山前平原礫石質(zhì)洪積—沖積物上，土壤母質(zhì)含鹽高所致。另外，該區(qū)土壤基本上沒有或很少有草原土壤那樣明顯的腐殖質(zhì)層，而是以漠境地區(qū)特有的礫質(zhì)化、弱鐵質(zhì)化、碳酸鈣表聚及石膏和鹽分的聚集等為該類土壤形成的主要特點(diǎn)，土壤板結(jié)不透水層較多。

4 結(jié) 論

(1)甘肅省九甸峽移民區(qū)土壤堿解氮和全鉀的含量接近正態(tài)分布，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、速效鉀及鹽分的含量是正偏(不對稱，右偏)，且具有比正態(tài)分布曲線更尖峭的峰態(tài)，而pH呈現(xiàn)負(fù)偏(左偏)。從變異系數(shù)來看，除pH的變異系數(shù)小于10%，屬于弱變異，其余各指標(biāo)均屬中等變異(10%

(2)甘肅省九甸峽移民區(qū)內(nèi)92.9%的土壤有機(jī)質(zhì)處于較缺的范疇，98.2%的土壤全氮、全磷處于較缺和極缺的范疇，28.6%的土壤全鉀處于缺的范疇，19.6%的土壤堿解氮較缺，82.1%的土壤速效磷處于極缺范疇，11.6%的土壤速效鉀處于缺的范疇，中度以上鹽漬化土壤占96.4%。因此，甘肅省九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分普遍較缺，伴隨著土壤鹽漬化的威脅，開墾后應(yīng)大量增施有機(jī)肥，加大氮磷肥的用量，種植耐鹽堿的作物，從而提高土地的利用效率。