不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分和鹽分時(shí)空分布特征研究

谷海斌，王　澤，武紅旗，盛建東

(新疆土壤與植物生態(tài)過(guò)程實(shí)驗(yàn)室，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830052)

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不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分和鹽分時(shí)空分布特征研究

谷海斌，王澤，武紅旗，盛建東

(新疆土壤與植物生態(tài)過(guò)程實(shí)驗(yàn)室，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830052)

摘要：為了研究干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)不同開(kāi)墾年限耕地土壤養(yǎng)分的時(shí)間和空間變化規(guī)律,選取瑪納斯流域內(nèi)5個(gè)開(kāi)墾年限(荒地、2 a、4 a、6 a、8 a)的土地，結(jié)合地統(tǒng)計(jì)學(xué)、3S技術(shù)，利用空間置換時(shí)間的方法對(duì)研究區(qū)土壤養(yǎng)分和鹽分的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明：研究區(qū)耕地隨著開(kāi)墾年限的增加，各層土壤的總鹽、有效鉀含量呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)?？傷}含量由開(kāi)墾前11.9～25.2 g·kg-1下降至開(kāi)墾8 a后的1.7～3.0 g·kg-1，尤其是表層土壤總鹽的含量在開(kāi)墾種植6～8 a后基本維持在非鹽化-輕鹽化水平；而土壤有效鉀含量在各個(gè)層次均呈現(xiàn)出不斷的消耗趨勢(shì)，由開(kāi)墾前225～499 mg·kg-1下降至開(kāi)墾8 a后的138～225 mg·kg-1；隨著開(kāi)墾年限的增加，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量呈現(xiàn)出先下降再升高的趨勢(shì)，基本上在開(kāi)墾4 a左右的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較低值，然后隨著開(kāi)墾種植年限的增加而逐漸上升，如有效磷含量由開(kāi)墾前3.7～8.1 mg·kg-1下降至開(kāi)墾4 a后的1.9～5.7 mg·kg-1，隨后上升至開(kāi)墾8 a后的3.37～13.5 mg·kg-1。研究表明，研究區(qū)農(nóng)業(yè)用地開(kāi)墾時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)土壤養(yǎng)分、鹽分含量的影響表現(xiàn)出一定的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：開(kāi)墾年限；土壤養(yǎng)分；土壤鹽分；時(shí)空變異

近年來(lái)，伴隨著人口增加和后備耕地減少的壓力，耕地資源開(kāi)墾成為保持耕地資源動(dòng)態(tài)平衡的重要途徑[1]。尤其是隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，耕地開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)有向西部轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)原有各類(lèi)鹽堿土地2 670×104hm2，其中已有670×104hm2被開(kāi)墾為耕地[2]，而以新疆為代表的干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)，近年來(lái)耕地面積增長(zhǎng)很快，在1995—2008年之間每年平均增加15.4×104hm2，整體上呈現(xiàn)綠洲不斷向外圍的荒漠區(qū)域擴(kuò)張，大面積的荒漠土壤、鹽堿地向耕作農(nóng)田轉(zhuǎn)變[3]，這對(duì)抑制全國(guó)耕地面積下滑和促進(jìn)新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展起了重要作用[4]。但是，由于新疆干旱區(qū)綠洲特殊的地理環(huán)境及種植過(guò)程中的人為因素，許多開(kāi)墾種植年限不長(zhǎng)的耕地由于不合理的灌溉渠系設(shè)計(jì)和灌溉管理方式[5-6]等諸多因素造成了土壤不同程度的鹽堿化[7]、土壤貧瘠等現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)大面積新墾農(nóng)田撂荒的現(xiàn)象[8]。為了避免或減輕農(nóng)田開(kāi)墾過(guò)程中生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，在農(nóng)田開(kāi)墾之前及種植過(guò)程中，對(duì)土壤鹽分及養(yǎng)分等特性進(jìn)行全面分析和了解是必需的[9]。許多研究者從不同開(kāi)墾年限土壤鹽分和養(yǎng)分的含量變化進(jìn)行研究，普遍認(rèn)為鹽堿荒地經(jīng)過(guò)多年開(kāi)墾利用后，土壤可溶性鹽分和pH值均顯著降低[10-11]，部分土壤在開(kāi)墾后一定年限內(nèi)有機(jī)質(zhì)及氮素含量下降的趨勢(shì)較為明顯[12]，尤其是東北的黑土地，在開(kāi)墾初期20年內(nèi)下降較快，之后變化緩慢[13]，必須通過(guò)增加有機(jī)肥施用量、強(qiáng)化耕地養(yǎng)分管理等措施防止這種趨勢(shì)的繼續(xù)。同時(shí)，張國(guó)平[14]、崔貝[15]、冉啟洋[16]以及姚榮江等[17]均對(duì)耕地土壤養(yǎng)分、鹽分的空間分布進(jìn)行了研究，對(duì)不同地形、地質(zhì)帶下的土壤鹽分、養(yǎng)分分布特征及影響因素也進(jìn)行了大量研究，為區(qū)域農(nóng)田合理施肥、土壤改良提供了大量理論依據(jù)。周傳艷[18]等對(duì)貴州普定典型巖溶山區(qū)7種土地利用方式和3個(gè)不同開(kāi)墾時(shí)間土壤養(yǎng)分的空間分布進(jìn)行研究，認(rèn)為開(kāi)墾時(shí)間長(zhǎng)或短對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響未表現(xiàn)出特殊規(guī)律性，可能受到其它因素的影響。此外，一部分研究人員側(cè)重于耕地?cái)?shù)量和空間格局的特征分析對(duì)耕地開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量研究[19-21]，一部分研究人員探討了土壤養(yǎng)分時(shí)空變異與施肥[22]、地形[23-24]、作物類(lèi)型等因素的關(guān)系。本研究以新疆瑪納斯河流域內(nèi)不同開(kāi)墾年限耕地土壤的養(yǎng)分、鹽分為研究對(duì)象，通過(guò)詳細(xì)的采樣分析，闡述其在不同層次上的空間分布特征；利用空間置換時(shí)間的方法，研究其在開(kāi)墾年限上呈現(xiàn)的變化規(guī)律。同時(shí)，探討了研究區(qū)土壤養(yǎng)分、鹽分在不同時(shí)空呈現(xiàn)出特定分布特征及規(guī)律的成因。研究旨在為區(qū)域耕地合理開(kāi)墾、精確施肥等提供理論指導(dǎo)，并對(duì)不同開(kāi)墾年限土壤養(yǎng)分、鹽分的管理提供生產(chǎn)建議。研究結(jié)果對(duì)保障糧食安全、實(shí)現(xiàn)區(qū)域耕地可持續(xù)利用和協(xié)調(diào)耕地開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系有著重要意義[25]。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆瑪納斯河流域，系天山北麓中段、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，北緯43°27′～45°21′，海拔在30～500 m之間，屬溫帶大陸性干旱半干旱氣候。冬季長(zhǎng)而嚴(yán)寒，夏季短而炎熱，年平均氣溫7.5℃～8.2℃，無(wú)霜期147～191 d，年降雨量180～270 mm，年蒸發(fā)量1 000～1 500 mm?，敿{斯河流域發(fā)源于北天山中段的高山冰雪區(qū)，流域面積3.35×104km2，地表水多年平均徑流總量22.98×108m3，以瑪納斯河(以下簡(jiǎn)稱(chēng)瑪河)水量最大，多年平均徑流量12.8×108m3。流域山前平原區(qū)是新老綠洲的聚集地，其中沙灣、瑪納斯老綠洲位于沖積平原中上部，開(kāi)發(fā)歷史較長(zhǎng)。目前，瑪河流域已是全疆乃至全國(guó)高效節(jié)水發(fā)展最快、面積最大的灌區(qū)。隨著膜下滴灌技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用，流域耕地面積進(jìn)入一個(gè)高速擴(kuò)張時(shí)期(綠洲耕地面積由1998年的56.3×104hm2增加至2008年的65.9×104hm2)，綠洲規(guī)模急劇擴(kuò)大[26]。

本研究的實(shí)驗(yàn)區(qū)位于瑪河流域山前平原的瑪納斯縣芳群農(nóng)場(chǎng)(44°18′N(xiāo)，86°22′E)，該農(nóng)場(chǎng)為新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院在2000年開(kāi)墾建設(shè)的棉花種植基地，整個(gè)地勢(shì)為南高北低、東高西低，土壤類(lèi)型為鹽化灰漠土，原始荒地的土壤鹽分含量普遍在10～20 g·kg-1之間，部分區(qū)域鹽分含量可達(dá)30 g·kg-1，地下水埋深>3 m。

1.2樣點(diǎn)布置與采樣分析

2010年4月，選擇農(nóng)場(chǎng)內(nèi)荒地及4個(gè)開(kāi)墾年限的地塊(開(kāi)墾年限分別為2 a、4 a、6 a、8 a)，以80～120 m為采樣間距，設(shè)置采樣點(diǎn)82個(gè)，每個(gè)樣點(diǎn)按0～30 cm、30～60 cm及60～100 cm分層采集，共計(jì)246個(gè)土壤樣品，研究區(qū)的采樣點(diǎn)分布圖(圖1)。實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)定土壤總鹽、堿解氮、磷、鉀，有機(jī)質(zhì)等，測(cè)定方法見(jiàn)《土壤農(nóng)化分析》。

1.3數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)常規(guī)分析利用Spass13.0軟件進(jìn)行，半方差模型擬利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件GS+ For Windows 5.3軟件進(jìn)行，克里格插值與分布圖的制作利用ARCGIS 9.3軟件制作完成。

圖1研究區(qū)耕地開(kāi)墾年限及采樣點(diǎn)分布圖

Fig.1The study area and distribution of sampling sites

2結(jié)果與分析

2.1土壤屬性常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析

分析表1可知，研究區(qū)土壤受到不同程度鹽漬化的威脅。參考最新《新疆土壤》標(biāo)準(zhǔn)確定土壤鹽堿化分級(jí)，劃分鹽漬化程度等級(jí)為：非鹽化(<3 g·kg-1)、輕鹽化(3～6 g·kg-1)、中鹽化(6～10 g·kg-1)、重鹽化(10～20 g·kg-1)、鹽土(>20 g·kg-1)。由此可見(jiàn)，研究區(qū)表層土壤總鹽平均含量達(dá)到輕度鹽化指標(biāo)，中層和底層達(dá)到重度鹽漬化標(biāo)準(zhǔn)。各層土壤養(yǎng)分中的有機(jī)質(zhì)含量均小于10 g·kg-1，堿解氮含量小于30 mg·kg-1，有效磷含量小于10 mg·kg-1。由此可見(jiàn)研究區(qū)速效養(yǎng)分中除有效鉀含量水平較高外，其余速效養(yǎng)分的平均值處于中、下等水平，相對(duì)較為匱乏。

2.2土壤特性的空間變異特征分析

利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)研究區(qū)的土壤屬性值進(jìn)行模型擬合，模型參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表2。由擬合結(jié)果可以看出：60～100 cm的土壤總鹽、有機(jī)質(zhì)和有效磷擬和模型為球狀模型，其余各土壤屬性的擬和模型均為指數(shù)狀模型，而且除30～60 cm土壤有機(jī)質(zhì)模型的決定系數(shù)較低(r2=0.615)外，其余各模型的決定系數(shù)普遍較高，表明研究區(qū)三層土壤屬性半方差模型擬和精度普遍較高。由擬合模型可以看出堿解氮的塊金值(C0)普遍較小，表明在堿解氮的預(yù)測(cè)過(guò)程中，各相鄰點(diǎn)對(duì)彼此的權(quán)值較大；而有效鉀的塊金值較大，表明在預(yù)測(cè)過(guò)程中，有效鉀所表現(xiàn)出的空間分布結(jié)果相對(duì)較平滑。模型塊金效應(yīng)(塊金值/基臺(tái)值)，反映變量空間變異的來(lái)源，比值越小表明人為因素(灌溉、施肥、耕作等)的影響越明顯，反之，結(jié)構(gòu)性因素(母質(zhì)、氣候、生物、地形等)的影響占主要地位[27]。由擬合結(jié)果可以看出，研究區(qū)各層土壤鹽分和養(yǎng)分的空間分布均以人為影響為主導(dǎo)因素，其中堿解氮和鹽分的空間分布受人為因素影響較為明顯，有效鉀的空間分布受人為影響較小。這與研究區(qū)土壤在開(kāi)墾中主要以補(bǔ)充土壤養(yǎng)分及排鹽有一定關(guān)系。由模型參數(shù)可知，研究區(qū)土壤鹽分、有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷在表層的變程均明顯大于中下層，說(shuō)明表層土壤養(yǎng)分和鹽分的作用范圍均大于中層和底層，而有效鉀的變程則呈現(xiàn)由表層至底層逐漸增加的趨勢(shì)，表層有效鉀的作用范圍低于中層和底層。

2.3土壤特性空間變異分布圖

利用研究區(qū)土壤屬性的分析數(shù)據(jù)與相應(yīng)的地統(tǒng)計(jì)學(xué)模型參數(shù)，借助ARCGIS 9.3軟件進(jìn)行Kriging插值分析[28]，得到研究區(qū)不同層次土壤養(yǎng)分及總鹽含量的等值線分布圖(見(jiàn)圖2～圖6)。

由圖2～圖6可以看出，對(duì)于表層土壤(0～30 cm)，總鹽和有效鉀含量的高值區(qū)均出現(xiàn)在未開(kāi)墾的荒地區(qū)域，而隨著開(kāi)墾年限的增加，土壤總鹽與有效鉀的含量都出現(xiàn)明顯的下降。表層土壤鹽分的空間分布特征主要是由于長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)墾耕種過(guò)程中不斷地排鹽、壓鹽使得開(kāi)墾年限較長(zhǎng)的地塊鹽分含量相對(duì)較低。鉀素的分布特征主要是由于研究區(qū)鉀素的本底值較高，農(nóng)民耕種過(guò)程中幾乎不施用鉀肥。由土壤有效鉀的空間分布圖可以看出，開(kāi)墾種植年限越久的耕地，有效鉀的含量相對(duì)越低，隨著開(kāi)墾年限的增加土壤有效鉀處于耗竭狀態(tài)。表層土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和堿解氮的含量在空間分布上表現(xiàn)出較為相似的特征，高值區(qū)基本上都分布在開(kāi)墾年限為8 a的地塊。但是有機(jī)質(zhì)、有效磷的低值區(qū)有一大部分分布在開(kāi)墾年限為2 a和6 a的地塊。造成這種分布特征的原因一方面可能是土壤鹽分含量在這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)了一定范圍的高值，影響了土壤的肥力；另一方面，可能隨著土地開(kāi)墾、土壤呼吸作用加強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)快速分解，造成土壤養(yǎng)分迅速下降，致使開(kāi)墾的前幾年土壤養(yǎng)分含量相對(duì)較低。

圖2方群農(nóng)場(chǎng)土壤總鹽含量等值線圖

Fig.2Contour map of soil total salt in Fangqun farm

圖3方群農(nóng)場(chǎng)土壤堿解氮含量等值線圖

Fig.3Contour map of soil available N in Fangqun farm

對(duì)比土壤鹽分及養(yǎng)分在不同深度的分布圖可以看出：不同深度土壤鹽分在空間上的整體分布趨勢(shì)較為一致，只是在含量方面表現(xiàn)為底層>中層>表層，鹽分在垂直方面表現(xiàn)為底聚現(xiàn)象，這主要是由于研究區(qū)土壤開(kāi)墾后長(zhǎng)期利用滴灌種植，壓鹽作用明顯。土壤中有機(jī)質(zhì)、有效鉀和有效磷在垂直方向的分布趨勢(shì)與鹽分恰好相反，在含量上均表現(xiàn)為底層<中層<表層，整體表現(xiàn)為表聚現(xiàn)象，這主要是由于種植過(guò)程中的培肥過(guò)程主要發(fā)生在表層土壤所致。研究區(qū)大部分開(kāi)墾年限的土壤堿解氮含量基本表現(xiàn)為底層<中層<表層，但在種植8 a的地塊出現(xiàn)底層明顯大于中層，這可能是隨著開(kāi)墾年限的增加，有一部分氮肥隨著滴灌過(guò)程被淋失到較深層土壤，無(wú)法被作物吸收利用。因此，對(duì)于部分開(kāi)墾年限較長(zhǎng)的土壤，要采取措施加強(qiáng)作物對(duì)肥料的利用效率。

圖4方群農(nóng)場(chǎng)土壤有效磷含量等值線圖

Fig.4Contour map of soil available P in Fangqun farm

2.4不同開(kāi)墾年限土壤鹽分及養(yǎng)分變異特征

采用時(shí)空替代法，將研究區(qū)內(nèi)不同開(kāi)墾年限的土壤養(yǎng)分和鹽分進(jìn)行比較，得到不同土地開(kāi)墾年份對(duì)土壤養(yǎng)分和鹽分含量的影響分布圖(見(jiàn)圖7)。

由圖7可以看出研究區(qū)土壤總鹽和有效鉀的含量都隨開(kāi)墾時(shí)間增加而減少；尤其是表層土壤有效鉀含量隨著開(kāi)墾時(shí)間的增加呈迅速下降的趨勢(shì)，中層和底層土壤有效鉀含量在開(kāi)墾初期相對(duì)穩(wěn)定，開(kāi)墾時(shí)間超過(guò)6 a后，才開(kāi)始出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。

將研究區(qū)不同開(kāi)墾時(shí)間耕地的土壤有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)比可知，0～30 cm土壤有機(jī)質(zhì)的含量在開(kāi)墾初期(2a)有小幅度的下降，然后隨著開(kāi)墾年限的增加不斷增高，開(kāi)墾8 a的耕地有機(jī)質(zhì)含量幾乎是荒地的2倍；30～60 cm和60～100 cm的土壤有機(jī)質(zhì)含量均在開(kāi)墾4 a后達(dá)到最低值，然后開(kāi)始呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

圖5方群農(nóng)場(chǎng)土壤有機(jī)質(zhì)含量等值線圖

Fig.5Contour map of soil organic matter in Fangqun farm

不同開(kāi)墾時(shí)間土壤堿解氮含量的變化與有機(jī)質(zhì)含量變化趨勢(shì)基本一致，表層土壤堿解氮的含量在開(kāi)墾初期(2 a)有小幅度的下降，然后隨著開(kāi)墾年限的增加不斷增高，開(kāi)墾8 a的耕地堿解氮含量是荒地時(shí)期的近2.5倍；中層和底層土壤堿解氮的含量也在開(kāi)墾4 a時(shí)達(dá)到最低值，然后呈現(xiàn)出明顯的增長(zhǎng)。

研究區(qū)表層土壤有效磷的含量在開(kāi)墾4 a后也同樣達(dá)到最低值，然后呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，在開(kāi)墾8 a后達(dá)到最大值。但是，中層和底層的有效磷含量在開(kāi)墾2 a后達(dá)到最高值，隨后開(kāi)始下降，在開(kāi)墾6 a后又出現(xiàn)升高的趨勢(shì)。

3討論

自然土壤一經(jīng)墾殖后，其土壤養(yǎng)分及鹽分均會(huì)受到很大影響[29]，說(shuō)明土壤開(kāi)墾是影響土壤屬性演變的一個(gè)重要因素[30]。同時(shí)，作為土壤屬性的養(yǎng)分和鹽分具有明顯的時(shí)空變異特征[31-33]。在研究區(qū)，土壤養(yǎng)分和鹽分在不同開(kāi)墾年限耕地土壤上表現(xiàn)出一定的時(shí)空分布規(guī)律，尤其與開(kāi)墾年限的長(zhǎng)短有明顯的關(guān)系，這與周傳艷[18]等認(rèn)為開(kāi)墾時(shí)間長(zhǎng)或短對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響未表現(xiàn)特殊規(guī)律性的結(jié)果不一致。造成這種差異的原因一方面可能是研究區(qū)域的不同所致，一方面可能與研究對(duì)象選擇的開(kāi)墾年限長(zhǎng)短不同有關(guān)。

圖6方群農(nóng)場(chǎng)土壤有效鉀含量等值線圖

Fig.6Contour map of soil available K in Fangqun farm

由各層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷的分布圖可以發(fā)現(xiàn)，在荒地區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷均出現(xiàn)一定范圍的的高值區(qū)，這可能是由于荒地在開(kāi)墾種植后，土壤養(yǎng)分被作物吸收利用，而管理過(guò)程中又沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)肥，致使土壤養(yǎng)分快速下降；也可能是荒地開(kāi)發(fā)后土壤呼吸作用加強(qiáng)，致使荒地土壤中少量有機(jī)質(zhì)快速分解有關(guān)；此外，從研究區(qū)地形(南高北低，東高西低)及荒地所處的位置來(lái)看，也有可能是各開(kāi)墾年限耕地在種植過(guò)程中，部分養(yǎng)分隨水被淋失到荒地區(qū)域，該區(qū)域由于無(wú)作物利用而積累下來(lái)，結(jié)果出現(xiàn)荒地出現(xiàn)一定范圍的高值區(qū)。

圖7不同開(kāi)墾時(shí)間對(duì)土壤養(yǎng)分和鹽分含量的影響

Fig.7Effect of different cultivation periods on soil nutrients and total salt

此外，本次研究所采用的克里格差值方法，具有一定的平滑效應(yīng),該效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致低值區(qū)域被過(guò)高估計(jì)而高值區(qū)域被過(guò)低估計(jì)[34]。可能致使分布圖(圖2)所反映的各個(gè)開(kāi)墾年代養(yǎng)分、鹽分分布特征的差異性與真實(shí)情況有一定差距。但是，地統(tǒng)計(jì)學(xué)和3S技術(shù)的運(yùn)用，可以更加直觀地表現(xiàn)出各個(gè)開(kāi)墾年限及其不同層次土壤養(yǎng)分及鹽分的分布狀況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在宏觀上的決策提供有力的支撐。

研究結(jié)果顯示，研究區(qū)土壤的主要養(yǎng)分在開(kāi)墾4 a左右會(huì)出現(xiàn)一個(gè)低谷值，隨后開(kāi)始增加。這種養(yǎng)分暫時(shí)耗竭的現(xiàn)象是研究區(qū)局部地帶性特征，還是干旱區(qū)農(nóng)用地開(kāi)發(fā)過(guò)程中必有的一個(gè)過(guò)程，在今后的研究中將有待驗(yàn)證。此外，在瑪納斯流域或者整個(gè)干旱區(qū)的大尺度上，農(nóng)用地開(kāi)發(fā)所帶來(lái)的土壤養(yǎng)分變化規(guī)律是會(huì)被放大還是被忽視，也將是大尺度上土壤養(yǎng)分變化可以研究的問(wèn)題之一。

4結(jié)論

1) 研究區(qū)耕地開(kāi)墾初期，耕地地力的主要限制因子是土壤鹽分含量較高，這個(gè)時(shí)期應(yīng)加強(qiáng)土壤的洗鹽、排鹽工作。開(kāi)墾種植6 a至8 a后，土壤耕層鹽分含量才可能處于一個(gè)相對(duì)較低的水平。

2) 土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮在開(kāi)墾種植的前兩年會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小幅度上升的趨勢(shì)，而有效磷則在開(kāi)墾初期就出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這三種養(yǎng)分基本上在開(kāi)墾4 a左右的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一個(gè)低谷值，然后隨著開(kāi)墾年限的增加而上升。研究區(qū)耕地土壤在開(kāi)墾4 a左右的時(shí)候要重點(diǎn)關(guān)注土壤肥力培育，防止養(yǎng)分的損失。

3) 研究區(qū)的土壤有效鉀含量雖然維持在一個(gè)較高的水平，但是，隨著開(kāi)墾年限的增加，呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì)。土壤中有效鉀的含量處于耗竭的狀態(tài)，在今后的開(kāi)發(fā)中應(yīng)該不斷監(jiān)測(cè)土壤中鉀的含量變化，適時(shí)對(duì)開(kāi)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)的土壤補(bǔ)充鉀肥。

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Research on temporal and spatial distribution characteristics of soil nutrient and salt under different reclamation years

GU Hai-bin, WANG Ze, Wu Hong-qi, SHENG Jian-dong

(XinjiangKeyLaboratoryofSoilandPlantEcologicalProcesses,CollegeofGrasslandandEnvironmentalSciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi,Xinjiang830052,China)

Keywords:cultivation year; soil nutrients; soil salinity; temporal and spatial variation

Abstract：The objective of this study was to explore the temporal and spatial variation rules of soil nutrients and salt under different cultivation years of agriculture in the arid areas. Uncultivated land and lands with 2, 4, 6, 8 years of cultivation in the Manas River Valley as the research object. Using methods of geostatistics, 3S technology and temporal-spatial conversion, the time and space distribution characteristics of soil nutrient and salt were analyzed. The results showed that the contents of total soil salt and available potassium at each layer had an obvious downward trend with the increase of cultivation years. The soil salts from 11.9～25.2 g·kg-1in barren land fell to 1.7～3.0 g·kg-1after 8 years cultivation. The contents of surface soil salt maintained at low levels until reclaimed 6～8 years in the study area. It also showed that the contents of soil available potassium presented a continuous consumption trend. The soil available potassium from 225～499 mg·kg-1of barren land fell to 138～225 mg·kg-1after 8 years cultivation. The contents of soil organic matter, alkali-hydro nitrogen and available phosphorus became firstly decreased, and then went increased with reclaimed years increased. The trough of soil nutrients appeared in about 4 years of land reclamation. For example, the soil available phosphorus from 3.7～8.1 mg·kg-1in barren land fell to 1.9～5.7 mg·kg-1after 4 years cultivation, and then rose to 3.37～13.5 mg·kg-1after 8 years cultivation. In conclusion, our studies have shown that length of reclaimed time in research area influences soil nutrients and salt contents and displays a certain degree of regularity.

文章編號(hào)：1000-7601(2016)03-0008-08

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.03.02

收稿日期：2015-07-21

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“綠洲農(nóng)田土壤鹽堿斑特征、類(lèi)型及形成機(jī)制研究”(41261057)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的滴灌棉花規(guī)?；N植過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)快速診斷指標(biāo)及建模研究”(3156340)；農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥補(bǔ)貼項(xiàng)目(新疆耕地地力評(píng)價(jià)專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi))；新疆自治區(qū)土壤學(xué)重點(diǎn)學(xué)科基金

作者簡(jiǎn)介：谷海斌(1985—)，山西臨汾人，助理研究員，主要從事土壤鹽漬化改良、土壤制圖工作。 E-mail：haibingu@163.com。 通信作者：盛建東(1970—)，甘肅秦安人，教授，主要從事土壤質(zhì)量空間變異及鹽漬化改良方面的研究。 E-mail：sjd_2004@126.com。

中圖分類(lèi)號(hào)：S153.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A