博、精河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分空間異質(zhì)性分析

毛吉旦木·地力夏提，王勇輝，海米提·依米提

（新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，烏魯木齊830054）

土壤是覆蓋于地球表面具有一定肥力并能生長(zhǎng)植物的疏松表層［1］，由于受到成土母質(zhì)、氣候、生物、地形、時(shí)間等自然因素以及人為因素的共同作用，不同地區(qū)的土壤特性迥異，并且具有高度的空間變異性［2］。即使在土壤類型和質(zhì)地相同的區(qū)域內(nèi)，同一時(shí)刻土壤特性在空間上也有明顯的差異［3］。土壤養(yǎng)分是土壤提供的植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土地評(píng)價(jià)和管理的重要指標(biāo)之一，由于受到自然因素和人為因素的共同作用，土壤養(yǎng)分也具有高度的空間變異性，干旱區(qū)土壤資源廣泛存在著空間異質(zhì)性，在氣候條件一致的情況下，土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性決定了植被空間分布的差異［4－8］。因此，土壤養(yǎng)分區(qū)域分異研究是區(qū)域規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要基礎(chǔ)工作［9－15］。新疆艾比湖作為干旱區(qū)典型的內(nèi)陸封閉鹽湖，環(huán)境退化問題日益受到關(guān)注，但關(guān)于干旱區(qū)湖泊濕地不同植被覆蓋條件下土壤養(yǎng)分特征的研究相對(duì)較少，博爾塔拉河、精河是艾比湖湖水的重要補(bǔ)給水源，其變化直接牽動(dòng)著艾比湖的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而影響艾比湖流域乃至整個(gè)北疆地區(qū)的人居環(huán)境；此外，這兩河下游位于阿拉山口大風(fēng)吹過的主通道上，常年受沙塵天氣的影響，定量測(cè)定其土壤養(yǎng)分條件，可為該地區(qū)土壤恢復(fù)及防沙抗沙提供科學(xué)參考。本研究從微觀角度，綜合土壤地理學(xué)、分析化學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等研究手段對(duì)博爾塔拉河、精河下游河岸帶的土壤速效養(yǎng)分特征進(jìn)行分析，以期為當(dāng)?shù)睾侠砝觅Y源及生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆博爾塔拉河（簡(jiǎn)稱博爾塔拉河或博河）、精河流域地處歐亞大陸腹地，為封閉性流域，總面積約2.5萬km2，其中產(chǎn)流山地面積約1.3萬km2，平原區(qū)面積約1.2萬km2，湖泊面積0.054 2萬km2，研究區(qū)國土總面積0.78萬km2。博爾塔拉河古稱博羅塔拉郭勒，位于新疆博爾塔拉蒙古自治州境內(nèi)，地理位置東經(jīng)79°53′—83°53′，北緯44°02′—45°23′。東北部與塔城地區(qū)托里縣相連，南部與伊犁哈薩克自治州相鄰，西部、北部以別珍套山和阿拉套山為界，與哈薩克斯坦共和國接壤。干流經(jīng)溫泉縣、博樂市，最后注入艾比湖。源頭至入湖口河流全長(zhǎng)252km。

精河發(fā)源于天山中段的婆羅科努山北坡，北流注入艾比湖，地理位置介于東經(jīng)93°45′—94°18′，北緯43°00′—43°10′。整個(gè)流域位于精河縣境內(nèi)。精河區(qū)為現(xiàn)代冰川作用區(qū)和永久積雪覆蓋區(qū)，分布有冰川129條，冰川融水占精河水量的20.40%。

博、精河流域土壤有8個(gè)土壤類型（灰棕漠土、灰漠土、灌耕土、潮土、草甸土、沼澤土、風(fēng)沙土、鹽土）、13個(gè)亞類、17個(gè)土屬、36個(gè)土種和76個(gè)變種，土壤分布既有典型的地帶性，又具有明顯的區(qū)域性。成土母質(zhì)多為洪積物或洪積—沖積物，土壤普遍具有土層薄、土質(zhì)粗、肥力貧瘠的特點(diǎn)。綠洲景觀形成之前，是以荒草地、鹽堿地和灌木林為主的原始荒漠景觀，隨著近半個(gè)世紀(jì)水利事業(yè)的發(fā)展和灌溉面積的不斷增加，綠洲規(guī)模不斷擴(kuò)大，人類灌溉耕作活動(dòng)改變了原來荒漠化成土過程的進(jìn)程，加速了土壤熟化，土壤形態(tài)特征和理化特性也發(fā)生了很大的變化，生產(chǎn)性能得到了改善。

1.2 研究方法

根據(jù)不同土壤類型空間分布特點(diǎn)，參考土地資源系列圖件，按照代表性原則，沿河岸帶布設(shè)采樣點(diǎn)，即分別沿博爾塔拉河，精河下游河岸帶分別從入湖口至距入湖12km和7km處采樣，共設(shè)采樣點(diǎn)21個(gè)，采用不銹鋼螺旋土鉆，采集土壤樣品99個(gè)，采樣時(shí)用GPS記錄采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程，并詳細(xì)記錄采樣點(diǎn)周圍的景觀信息（采樣點(diǎn)坐標(biāo)見表1—2）。土樣經(jīng)自然風(fēng)干后，剔除石塊、植物根莖、人為侵入物等雜物，進(jìn)行有機(jī)質(zhì)和堿解氮、速效磷、速效鉀等土壤速效養(yǎng)分因子含量的測(cè)定。

土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；堿解氮的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；速效磷采用碳酸氫鈉提取比色法測(cè)定；速效鉀采用醋酸銨—火焰光度法測(cè)定。數(shù)據(jù)處理采用Excel及SPSS 17.0軟件。

表1 博爾塔拉河采樣點(diǎn)及地表植被

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤速效養(yǎng)分概況

2.1.1 博爾塔拉河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分概況

調(diào)查樣地中92.9%的土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量＜1%，居全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)五級(jí)以下（表3），其中77.4%的樣品有機(jī)質(zhì)含量＜0.30%；僅有10.50%的樣品堿解氮含量＞100mg／kg，其中89.4%的大于20 mg／kg，相對(duì)于其他速效養(yǎng)分含量較高；32.80%的樣品速效鉀含量在全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)四級(jí)以上。93.50%的樣品中速效磷含量極低，亦在全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)五級(jí)以下，集中在2～4mg／kg。

表2 精河采樣點(diǎn)及地表植被狀況

2.1.2 精河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分概況 精河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分狀況劣于博爾塔拉河下游河岸帶，有機(jī)質(zhì)含量均低于1%，其中54.30%的土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量小于0.30%。84.90%的樣品中速效磷含量極低，為全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)六級(jí)；82.6%的土壤樣品中的速效鉀含量均在全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)五級(jí)以下，多數(shù)在30～40mg／kg。

表3 全國第二次土壤普查土壤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 土壤速效養(yǎng)分空間異質(zhì)性分析

2.2.1 博、精河河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分空間分布統(tǒng)計(jì)特征分析 按照反映離散程度的變異系數(shù)大小可進(jìn)行土壤質(zhì)量的變異性分級(jí)。通常認(rèn)為變異系數(shù)≤10%時(shí)為弱變異，介于10%～100%為中等變異，而≥100%為強(qiáng)變異［16］。從計(jì)算結(jié)果（表4）來看，博爾塔拉河下游土壤養(yǎng)分變異情況各有不同：其中速效磷變異最小，100cm土層變異較大；有機(jī)質(zhì)變異最大，表層變異系數(shù)達(dá)到142.33%；堿解氮變異程度次于有機(jī)質(zhì)，表層變異亦最大；土壤各層速效鉀變異程度都屬中度變異，60cm處變異最?。煌寥辣韺?，20，40，80cm處變異程度為有機(jī)質(zhì)＞速效鉀、堿解氮＞速效磷，土層60cm處變異程度為堿解氮＞有機(jī)質(zhì)＞速效鉀、速效磷，100cm處土層變異程度為有機(jī)質(zhì)＞速效鉀＞速效磷、堿解氮；平均含量表現(xiàn)為速效磷最貧乏，速效鉀、堿解氮差異不大在83.08～22.94mg／kg，有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低。

表5表明，精河下游河岸帶土壤養(yǎng)分變異比博爾塔拉河下游河岸帶土壤弱，且多屬中變異，只有表層速效磷變異較強(qiáng)；有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)在50%～90%，堿解氮變異程度其次，為50%～80%，而速效鉀變異系數(shù)在30%～60%，速效磷變異程度最弱，除表層為強(qiáng)變異外，其余各層變異系數(shù)均在20%～50%，20cm處速效鉀變異較強(qiáng)，40—100cm土層堿解氮、有機(jī)質(zhì)變異較高，速效鉀、速效磷屬中低變異。

2.2.2 博、精河下游土壤養(yǎng)分含量垂直分布特征分析 由圖1可以看出：精河河下游河岸帶土壤有機(jī)質(zhì)含量垂直變化相對(duì)穩(wěn)定，而博爾塔拉河下游河岸帶土壤大致呈隨土層深度增加遞減的趨勢(shì)，但平均含量均＜1%，各層平均含量呈現(xiàn)出博爾塔拉河＞精河河的趨勢(shì)；此外，土壤中堿解氮的含量和土壤有機(jī)質(zhì)的含量變化關(guān)系密切，隨著土壤中有機(jī)質(zhì)的逐步礦化，土壤中氮元素逐漸被釋放出來，因此，精河和博爾塔拉河土壤堿解氮垂直變化趨勢(shì)以及相對(duì)含量與有機(jī)質(zhì)的垂直變化規(guī)律基本一致，均為隨著土層深度的增加，平均含量遞減；精河與博爾塔拉河速效速效磷含量在1～4mg／kg，速效鉀含量在20～50mg／kg，平均含量接近，變化趨勢(shì)均為先增后減。從研究區(qū)土壤速效養(yǎng)分各指標(biāo)垂直分布結(jié)果分析得出：博爾塔拉河養(yǎng)分條件優(yōu)于精河。

2.2.3 精河、博爾塔拉河下游土壤養(yǎng)分含量水平分布特征分析 由圖2可以看出：博爾塔拉河入湖口至下游12km河岸帶土壤速效養(yǎng)分平均含量變化特征中，有機(jī)質(zhì)與堿解氮含量變化趨勢(shì)相近，在距入湖口5km處含量最高，而速效鉀在距入湖口1km和6 km處較高，速效鉀含量在距入湖口5km處較高。精河湖口至下游7km土壤養(yǎng)分含量變化特征為：有機(jī)質(zhì)與堿解氮含量變化趨勢(shì)相近，在距入湖口1km處含量最高，而速效磷與速效鉀在距入湖口2km和4 km處較高，變化趨勢(shì)相近。比較精河、博爾塔拉河各有效養(yǎng)分因子，發(fā)現(xiàn)博爾塔拉河土壤速效養(yǎng)分含量高于精河。

表4 博爾塔拉河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分空間分布統(tǒng)計(jì)特征描述

表5 精河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分空間分布統(tǒng)計(jì)特征描述

圖1 精河、博爾塔拉河下游河岸帶土壤速效養(yǎng)分含量垂直分布

圖2 精河、博爾塔拉河下游土壤養(yǎng)分含量分布

3 結(jié)論與討論

（1）博爾塔拉河土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮變異程度強(qiáng)于精河，且強(qiáng)變異樣點(diǎn)較多；精河與博爾塔拉河土壤速效磷、速效鉀變異程度相近，屬中度變異。兩河均位于阿拉山口主風(fēng)道上，從地理位置與地形來看，博河位于西北，地勢(shì)較高，因此受風(fēng)的影響更先、更強(qiáng)。

（2）研究區(qū)速效養(yǎng)分指標(biāo)垂直方向分異規(guī)律為：土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量都呈隨土層深度增加而遞減，平均含量為博爾塔拉河高于精河；精河土壤有機(jī)質(zhì)含量垂直變化相對(duì)穩(wěn)定；兩河速效磷、速效鉀含量大小相近、亦呈隨土層深度增加而遞減。速效磷、有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量具有一定的表聚性。兩河相比較，博河植被類型多，多為鹽生植被且長(zhǎng)勢(shì)較高較大，植被的枯枝落葉有助于有機(jī)質(zhì)的積累，有機(jī)質(zhì)的積累又可以提高氮含量，因此博河土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量高于精河，而兩河速效磷、速效鉀含量及空間變化特征一致主要是與兩河地理位置相近，其土壤成土母質(zhì)，以及從艾比湖湖口沿兩河其土壤類型過渡（沙土向鹽土，棕漠土過渡）一致有關(guān)。

（3）研究區(qū)速效養(yǎng)分指標(biāo)水平方向分異規(guī)律為：土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、速效磷、堿解氮含量呈現(xiàn)出距離艾比湖越遠(yuǎn)，各指標(biāo)含量越小的趨勢(shì)，平均含量對(duì)比結(jié)果為：博爾塔拉河高于精河河。博河下游和鹽化棕漠土鹽生植被分布廣、多，而精河下游沙土及沙生植被分布面積大且植被類型相對(duì)少。

（4）總體養(yǎng)分狀況：研究區(qū)養(yǎng)分含量總體偏低，精河河養(yǎng)分在空間上變化較小，相對(duì)穩(wěn)定。博爾塔拉河下游河岸帶土壤養(yǎng)分狀況優(yōu)于精河河的土壤。

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