晉北黃土高原鹽堿化草地的土壤理化性質(zhì)

許慶方，秦立剛，董寬虎，楊桂英，趙 祥，高文俊，佟莉蓉

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山西 太谷 030801)

晉北黃土高原鹽堿化草地的土壤理化性質(zhì)

許慶方，秦立剛，董寬虎，楊桂英，趙 祥，高文俊，佟莉蓉

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山西 太谷 030801)

為探討黃土高原不同鹽堿化程度草地土壤的理化性質(zhì)，分別于2008年秋季、2009年春季和秋季，在山西省右玉縣鹽堿草地0～10、10～20、20～30、30～50、50～75和75～100 cm土層取土樣，分析其物理特性和化學(xué)特性。結(jié)果表明，樣地平均土壤容重在1.37～1.44 g·cm-3，平均土壤比重在2.67～2.81，土壤呈砂質(zhì)壤土的機(jī)械組成。所調(diào)查土壤堿化程度較高，土壤pH值平均在8.69～9.19，堿化度平均在20%以上。土壤可溶性鹽分含量平均在0.61%～0.98%，陰離子以Cl-和HCO3-為主，陽離子以Na+和Ca2+為主，有機(jī)質(zhì)和全氮缺乏。

草地；鹽堿；土壤；理化性質(zhì)

山西省地處內(nèi)陸，據(jù)第2次全國(guó)土壤普查，共有鹽堿地30.13萬hm2，占土地總面積的9.7%[1]。全省按鹽堿危害程度，輕度危害的占53.6%，中度危害的占23.3%，重度危害的占14.1%，極重度危害的占9.0%。按危害性質(zhì)劃分，鹽害面積17.66萬hm2，占56.4%；堿害面積1.525萬hm2，占5.3%；鹽堿雙重危害面積10.942萬hm2，占38.3%[1]。山西省鹽堿地集中分布于大同、忻州、運(yùn)城等幾大盆地，朔州、大同盆地的鹽堿地占全省鹽堿地面積的71.6%，加上晉南盆地和忻州盆地占到全省總鹽堿地面積的90%以上。主要鹽堿地分布區(qū)集中連片，地勢(shì)平坦，光照好，熱量充足，水利條件好，既具有有利的治理?xiàng)l件，又具有開發(fā)利用的價(jià)值[2]。不同鹽堿危害程度的土壤上，雖然分布著相應(yīng)的耐鹽植物，但隨著鹽堿程度的加劇，植物的飼用價(jià)值與生物量有所降低[3-5]。

要做到鹽堿地土壤資源的生態(tài)恢復(fù)與利用，必須了解鹽堿地的鹽漬與堿化程度，才能有的放矢地進(jìn)行生態(tài)治理與高效利用。因此，本研究對(duì)黃土高原具有典型鹽堿地地貌的草地進(jìn)行取樣，測(cè)定其土壤理化性質(zhì)，分析不同鹽堿化程度草地土壤的理化特性，以期為山西省境內(nèi)乃至其他區(qū)域同類的內(nèi)陸鹽堿草地植被重建、生態(tài)治理、土地資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究地點(diǎn) 本研究在山西省朔州市右玉縣進(jìn)行，該區(qū)土地具有典型的鹽堿地地貌特征。試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)草地植被主要為披堿草(Elymusdahuricus)和堿茅(Puccinelliatenuiflora)等。3個(gè)不同程度鹽堿化的樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本情況Table 1 The basic information of the research site

1.2取樣與測(cè)定 分別于2008年10月(秋季)、2009年5月(春季)和2009年8月(秋季)在3個(gè)樣地上按照“S”點(diǎn)取樣法，在每個(gè)樣點(diǎn)人工挖掘9個(gè)100 cm深的土壤剖面，分別取0～10、10～20、20～30、30～50、50～75和75～100 cm土層的土壤樣品，另外在每個(gè)土層用環(huán)刀法取樣測(cè)定土壤容重[6]。

土壤樣品帶回室內(nèi)測(cè)定理化特性。土壤水分用烘干法測(cè)定[6]，土壤比重用比重瓶法測(cè)定[6]，土壤機(jī)械組成用甲種土壤比重計(jì)法測(cè)定[14]。通過測(cè)定土壤比重與土壤容重，計(jì)算土壤孔隙度[6]。

土壤pH值用電位法測(cè)定[7]，土壤可溶性鹽總量用重量法測(cè)定[7]，土壤電導(dǎo)率用電導(dǎo)率儀測(cè)定[7]，土壤陽離子交換量用乙酸鈉火焰光度法測(cè)量[7]，土壤交換性鈉用醋酸銨氫氧化銨火焰光度法測(cè)定[7]，土壤堿化度以土壤交換性鈉占土壤陽離子交換量的百分比表示。土壤可溶性鹽中CO32-、HCO3-和Cl-用滴定法測(cè)定，SO42-用EDTA間接滴定法測(cè)定，Ca2+和Mg2+用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定，K+和Na+用火焰光度法測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，土壤全氮用重鉻酸鉀-硫酸消化法測(cè)定，土壤全磷用硫酸-高氯酸消煮法測(cè)定[7]。

1.3數(shù)據(jù)分析 應(yīng)用SAS 9.0軟件，對(duì)不同區(qū)域的樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析與多重比較，結(jié)果以平均值表示。

2 結(jié)果與分析

2.1不同鹽堿化程度草地土壤的pH值 隨著鹽堿程度的加劇，土壤的pH值顯著提高(Plt;0.05)(圖1)，不同鹽堿程度草地土壤的pH值分別為8.69、9.02、9.19。

2.2不同鹽堿化程度草地土壤的物理特性 不同取樣區(qū)域土壤樣品水分含量差異顯著(Plt;0.05)(表2)，樣地Ⅱ、樣地Ⅲ土壤的含水量顯著高于樣地Ⅰ。不同取樣時(shí)間土壤含水量差異顯著。不同土壤層次間土壤含水量差異顯著。

不同取樣區(qū)域土壤樣品容重差異顯著(Plt;0.05)，樣地Ⅲ土壤容重顯著高于樣地Ⅰ和樣地Ⅱ。不同土壤層次間土壤容重差異顯著。不同取樣時(shí)間土壤容重差異不顯著(Pgt;0.05)。

圖1 不同鹽堿化程度草地土壤的pH值Fig. 1 pH value of different saline-alkaline grassland

注：不同小寫字母表示各樣地間差異顯著(Plt;0.05)。

Note: Different lower case letters show significant difference at 0.05 level.

表2 不同鹽堿草地土壤的物理特性Table 2 Physical properties of different saline-alkaline grassland

注： *表示差異顯著(Plt;0.05)；NS表示差異不顯著(Pgt;0.05)；不同字母表示同一特性各樣地間差異顯著(Plt;0.05)。下表同。

Note:* show significant difference at 0.05 level; NS mean non significance; Different lower case within the same column show significant difference at 0.05 level.The same below.

表3 不同鹽堿化程度草地土壤的化學(xué)特性Table 3 Chemical properties of different saline-alkaline grassland

樣地Ⅰ土壤比重顯著高于樣地Ⅱ和樣地Ⅲ(Plt;0.05)。不同土層土壤比重差異顯著。不同取樣時(shí)間土壤比重差異不顯著(Pgt;0.05)。

不同取樣區(qū)域土壤孔隙度差異顯著(Plt;0.05)，樣地Ⅲ土壤孔隙度顯著低于樣地Ⅰ和樣地Ⅱ，土壤層次和取樣時(shí)間顯著影響土壤孔隙度(Plt;0.05)。

3個(gè)樣地土壤機(jī)械組成中，砂粒占57%，粉粒占27%，黏粒占16%，說明所取樣地屬于砂質(zhì)壤土。不同取樣區(qū)域、不同土壤層次、不同取樣時(shí)間對(duì)土壤機(jī)械組成無顯著影響(Pgt;0.05)。

2.3不同鹽堿化程度草地土壤的化學(xué)特性 隨著土壤鹽堿程度的加劇，土壤可溶性鹽含量、電導(dǎo)率、交換性鈉、堿化度、CO32-含量、HCO3-含量、Cl-含量、SO42-含量、Na+含量顯著增加(Plt;0.05)，土壤陽離子交換量、Ca2+含量、Mg2+含量和有機(jī)質(zhì)含量顯著下降。土壤K+含量在不同鹽堿草地間差異不顯著(Pgt;0.05)。樣地Ⅲ土壤全氮含量顯著低于樣地Ⅰ和樣地Ⅱ的土壤。樣地Ⅰ土壤全磷含量高于樣地Ⅱ和樣地Ⅲ的土壤，樣地Ⅲ土壤全磷量含量低于樣地Ⅰ和樣地Ⅱ的土壤，但是差異不顯著(表3)。

不同取樣時(shí)間相比，土壤可溶性鹽含量、電導(dǎo)率、CO32-含量、Cl-含量、SO42-含量、Ca2+含量、Mg2+含量、K+含量、Na+含量、有機(jī)質(zhì)含量和土壤全氮含量差異顯著(Plt;0.05)，土壤陽離子交換量、交換性鈉、堿化度、HCO3-含量、全磷含量差異不顯著(Pgt;0.05)。

不同取樣區(qū)域土壤全磷含量和K+含量差異不顯著(Pgt;0.05)，土壤可溶性鹽含量、電導(dǎo)率、陽離子交換量、交換性鈉、堿化度、CO32-含量、HCO3-含量、Cl-含量、SO42-含量、Ca2+含量、Mg2+含量、Na+含量、有機(jī)質(zhì)含量和土壤全氮含量差異顯著(Plt;0.05)。

3 討論

土壤的容重、比重、孔隙度、質(zhì)地等物理特征，對(duì)土壤的保肥、供肥、通氣、透水等性能具有重要的影響[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域內(nèi)的土壤為砂質(zhì)壤土，除樣地Ⅲ孔隙度較低外，其他土壤孔隙度范圍相對(duì)適中。鹽漬土土壤容重一般為1.35～1.50 g·cm-3，堿化土壤容重一般為1.40～1.50 g·cm-3，甚至達(dá)1.70 g·cm-3[9]，本研究區(qū)域土壤容重平均在1.37～1.44 g·cm-3，比重在2.67～2.81，表明土壤容重和土壤比重也相對(duì)適中。

土壤水分是土壤的重要組成部分，是土壤物質(zhì)、能量交換的基本條件。土壤水分除供植物生長(zhǎng)發(fā)育所需以外，還協(xié)調(diào)肥、氣、熱，影響土壤化學(xué)、物理和生物一系列特性。山西及鄰近省區(qū)，以自然降水為土壤水分的主要來源。研究區(qū)域土壤的含水量在11.74%～17.37%。

當(dāng)土壤交換性鹽基中交換性鈉大于5%時(shí)為堿化土，超過20%時(shí)為堿土。分析本研究pH值和堿化度，pH值在8.69～9.19，研究堿化度為20.45%～41.73%，說明本研究樣地中的土壤為堿土[8,10]。通過可溶性鹽和電導(dǎo)率以及陰、陽離子的測(cè)定，可知本區(qū)域內(nèi)土壤既有堿化效應(yīng)，同時(shí)也存在鹽漬效應(yīng)，并且最主要的陰離子為Cl-，其次是HCO3-，最主要陽離子為Na+，其次是Ca2+。李文銀和張永武[11]在山西省鹽堿土土屬分類研究中，取樣分析得知pH值在7.87～10.31，全鹽含量在0.050%～1.159%，CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、N++K+含量分別在0～7.613、0～3.285、0.047～8.375、0.020～9.378、0.010～5.818、0.060～4.677、0.70～18.93 cmol·kg-1。

土壤有機(jī)質(zhì)在土壤肥力諸因素中起主導(dǎo)地位，土壤氮、磷、鉀是植物生長(zhǎng)不可缺少的大量營(yíng)養(yǎng)元素。區(qū)域內(nèi)土壤的有機(jī)質(zhì)含量較低，表現(xiàn)為缺乏(0.6%～1.0%)或極缺(lt;0.6%)。全氮含量大都表現(xiàn)為缺乏(lt;0.05%)[12]。

本研究揭示了晉北黃土高原鹽堿化草地的土壤情況，但還需要采用各種措施對(duì)其改良，以發(fā)揮草地的功能[13-15]。

4 結(jié)論

本研究區(qū)域土壤容重、比重和孔隙度較適中，土壤呈砂質(zhì)壤土的機(jī)械組成。土壤堿化程度較高，土壤呈微堿程度以上。土壤可溶性鹽分含量呈鹽漬土壤特性，陰離子以Cl-和HCO3-為主，陽離子以Na+和Ca2+為主，有機(jī)質(zhì)和全氮缺乏。

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2012年1月國(guó)際市場(chǎng)主要飼料與畜產(chǎn)品價(jià)格分析

國(guó)際飼料價(jià)格漲跌互現(xiàn)。美國(guó)玉米期價(jià)環(huán)比下降0.7%；高粱價(jià)格較12月上漲1.1%；大豆價(jià)格環(huán)比下降0.5%。

國(guó)際畜產(chǎn)品價(jià)格普遍下跌。瘦肉豬價(jià)格環(huán)比下降4.8%，育肥牛較12月下降1.3%；歐盟豬肉價(jià)格跌幅為5.9%。

表1 1月國(guó)際市場(chǎng)主要飼料與畜產(chǎn)品平均價(jià)格

注：* 表示歐盟，** 表示美國(guó)，*** 表示新西蘭。1月參考匯率為1 CNY(人民幣)=0.159 USD(美元)=0.147 AUD(澳元)=0.158 CAD(加元)=0.100 GBP(英鎊)。

(蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 孫 義)

Astudyonphysico-chemicalpropertiesofsaline-alkalinegrasslandsoilinLoessPlateauofthenorthofShanxiProvince

XU Qing-fang, QIN Li-gang, DONG Kuan-hu, YANG Gui-ying, ZHAO Xiang, GAO Wen-jun, TONG Li-rong

(College of Animal Science and Veterinary Medicine, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China)

To explore the physico-chemistry properties of saline-alkaline grassland soil in the Loess Plateau, the soil of saline-alkaline grassland at layers of 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-50 cm, 50-75 cm and 75-100 cm were sampled and analyzed in the fall of 2008, the spring and autumn of 2009 respectively. The results indicated that the average soil bulk density of plots was 1.37 to 1.44 g/cm3, and the average specific gravity of soil was 2.67 to 2.81. The soil was sandy loam of the mechanical components. The soil alkalized degree was high with average soil pH between 8.69 to 9.19 and average exchangeable sodium percentage above 20%. The average soil soluble salinity content was between 0.61% to 0.98%, the anion by Cl-and HCO3-primarily and the positive ion by Na+and Ca2+primarily. The organic matter and the total nitrogen in the soil were lack.

grassland; saline-alkaline; soil; physico-chemical properties

DONG Kuan-hu E-mail:dongkuanhu@126.com

S812.2

A

1001-0629(2012)02-0174-05

2011-04-14 接受日期：2011-06-30

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“退化草地植被恢復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)研究(2007BAD56B01)”

許慶方(1972-)，男，山西壺關(guān)人，教授，博士，主要從事牧草栽培與加工利用的研究。E-mail:xqfsx@sohu.com

董寬虎 E-mail:dongkuanhu@126.com