吐魯番市主要河流灌區(qū)土壤鹽漬化及速效養(yǎng)分特征

阿不都沙拉木·加拉力丁，再米熱·阿不都沙拉木，師蕓宏

(新疆大學資源與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046)

吐魯番市主要河流灌區(qū)土壤鹽漬化及速效養(yǎng)分特征

阿不都沙拉木·加拉力丁，再米熱·阿不都沙拉木，師蕓宏

(新疆大學資源與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046)

吐魯番市;鹽漬化;土壤鹽分;土壤養(yǎng)分

鹽漬土是中國主要的中低產(chǎn)田土壤類型之一，是制約干旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個重要因素。在自然因素與人為因素共同作用下，鹽漬土質(zhì)量的變動過程非常迅速,特別是半干旱地區(qū)土壤利用不當會直接導致土壤退化和生產(chǎn)力水平的下降。鹽漬化土壤的理化性質(zhì)的研究是其他研究的基礎(chǔ)，鹽土所含的大量水溶性鹽類不僅是鹽堿土的一個重要屬性，而且也是限制作物生長的主要因素。所以對土壤水溶性鹽的分析研究十分必要。張飛等[1]對鹽離子含量、土壤總堿度與離子含量的關(guān)系、土壤含鹽量與電導率的關(guān)系以及鹽離子間相關(guān)性作了探討。付秋萍等[2]根據(jù)塔里木盆地實測土壤含鹽量及主要離子含量、地下水埋深和礦化度的資料，分析了土壤含鹽量主要離子的變化特征，建立了0～30 、0～60、0～100 cm不同土層土壤含鹽量與地下水埋深和礦化度三者間的函數(shù)關(guān)系。王雪梅等[3]以野外調(diào)查和實地測點為基礎(chǔ)，對新疆典型鹽漬化區(qū)渭干河-庫車河三角洲綠洲土壤鹽分特征進行了研究?；谝陨涎芯?，本研究以干旱區(qū)吐魯番市4條河流域(大河沿河、塔爾朗河、煤窯溝、黑溝)灌溉為主的農(nóng)田土壤作為研究對象，在野外調(diào)查、采樣、GPS定位、實驗室土壤樣品分析的基礎(chǔ)上，運用SAS軟件進行統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析，對吐魯番市沿河流域灌區(qū)土壤鹽分變化特征、灌溉期內(nèi)土壤鹽分空間變化趨勢、土壤鹽分與各離子之間相關(guān)性，以及土壤養(yǎng)分的組成進行分析，旨在為吐魯番市土地改良以及可持續(xù)利用土壤資源提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

吐魯番位于新疆天山支脈博格達峰南麓，地勢北高南低。吐魯番市位于吐魯番盆地中心，四季干燥少雨,氣候?qū)儆诖箨懶耘瘻貛Ц珊瞪衬畾夂?年均降水量16.6 mm,年蒸發(fā)量達2 845 mm。強烈的蒸發(fā)使地下水和土壤水不斷向上遷移。年平均氣溫為l4 ℃,最高氣溫達49.6 ℃ ，年平均日照時數(shù)為3 056 h,年平均總輻射量5 938.3 MJ·m-2，無霜期224 d[4]。多大風天氣。土種屬于白硝土，土壤類型為棕漠土和灌耕土[5]。本研究數(shù)據(jù)采集點主要集中在沿4大河流的上、中、下游。地理位置在42°30′～43°40′N，88°30′～90°0′E。研究區(qū)主要種植作物為葡萄和棉花。

2 材料與方法

2.1樣品采集與土樣預(yù)處理

采樣點根據(jù)不同河流上、中、下游的灌溉區(qū)分布選取。在整個研究區(qū)內(nèi)布設(shè)21個土壤鹽分監(jiān)測點，采樣時每個點用GPS精確定位，獲取點位的經(jīng)緯度，并實地記錄樣點植被類型與海拔高度。采樣時間為2014年5月和2014年11月，土壤剖面深度分別為0～10 、10～20 、20～40 cm。采樣點的農(nóng)作物主要以葡萄和棉花為主。所取土樣在實驗室自然風干后，剔除土壤以外的侵入體(如植物殘渣、石粒等雜質(zhì))。打磨，過2 mm孔徑篩，充分混勻，裝袋備用。

2.2土樣化學分析

土壤水溶性鹽總量的測定：殘渣烘干—質(zhì)量法。電導法：電導率儀為DDS-307，上海雷磁儀器廠。碳酸根和碳酸氫根的測定：雙指示劑中和法。鈣和鎂的測定：EDTA絡(luò)合滴定法。氯離子的測定：AgNO3滴定法。鉀和鈉的測定：火焰光度法?；鹧婀舛扔嫗镕P6410，上海精科儀器廠。硫酸根離子的測定：EDTA間接滴定法。pH:電位測定法。pH計為pHS-2C，上海理達儀器廠。土壤有機質(zhì)的測定：重鉻酸鉀法。土壤速效氮的測定：堿解氮法。土壤速效磷的測定：鉬銻抗比色法。土壤速效鉀的測定：火焰光度法。

2.3數(shù)據(jù)處理

本研究采用SAS統(tǒng)計軟件和Excel對結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理。利用相關(guān)分析法研究土壤鹽分與各離子之間相關(guān)關(guān)系；利用變異系數(shù)分析土壤鹽分及離子的離散程度；利用描述統(tǒng)計分析土壤總體鹽分特征。

3 結(jié)果與分析

3.1土壤鹽漬化類型、程度評價標準

土壤鹽化程度有非、輕、中、強鹽漬化以及鹽土5種類型。如前文所述，研究區(qū)土壤鹽漬化以硫酸鹽為主，所以采用新疆通用的標準將土壤樣本分析的結(jié)果按照硫酸鹽在土壤鹽分中所占比例大小進行分析，判斷研究區(qū)土壤鹽化程度(表1)。樣本中54.4%呈非鹽漬化，16.5%呈輕微的鹽漬化，14.6%呈中度鹽化，11.7%呈強度鹽化，2.7%呈鹽土，其中鹽土主要集中在大河沿河下游荒漠地帶。研究區(qū)土壤鹽漬化程度整體不高，但是，一些人為因素可能會加劇鹽漬化趨勢。實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)肥料投入量大，化肥和有機肥的年投入量超過了作物的實際需求量，導致一些未被作物吸收利用的肥料成分大量殘留于土壤中，這可能導致土壤鹽漬化。

表1 研究區(qū)土壤鹽化類型Table 1 The types of soil salinization in the study area

3.2土壤鹽離子的垂直變化分析

探索土壤鹽分的空間分布特征，首先要研究鹽分離子的垂直分布特點，本研究中選取的是2013—2014年采樣點中土樣的鹽分離子的含量在4條河流域上、中、下游的平均值的農(nóng)田土壤在灌溉期內(nèi)(5月)和非灌溉期內(nèi)(11月)土壤剖面鹽離子垂直分布，如圖1和圖2所示。

圖1 不同流域土壤剖面5月鹽分離子含量Fig.1 Salt content of soil profile in different watershed in May

圖2 不同流域土壤剖面11月鹽分離子含量Fig.2 Salt content of soil profile in different watershed in November

3.3不同河流上中下游土壤鹽分的分布

圖3 不同河流上、中、下游鹽分分布圖Fig.3 The different river middle and downstream of the distribution of salt

3.4土壤鹽分統(tǒng)計分析

表2 土壤鹽分各離子含量統(tǒng)計特征值Table 2 The statistical characteristic value in different soil layer of ion content g·kg-1

中的各離子均呈現(xiàn)為強變異性。從偏度和峰度2項指標可以看出，0～10 cm土層土壤鹽分正偏差數(shù)值較大，而10～20 、20～40 cm土層土壤鹽分偏差數(shù)值基本一致，相對較小，整體呈右偏。

各類可溶性鹽按其溶解度大小在土壤剖面中自上而下具有地球化學垂直分異特點。因此,在研究區(qū)降水稀少、蒸發(fā)強烈的自然條件下，很少有淋洗脫鹽現(xiàn)象，鹽分以聚積為主，表層中氯化物、硫化物占優(yōu)勢[8]。研究區(qū)土壤鹽分中硫酸鹽在10～20 cm土層中占優(yōu)勢，20～40 cm土層中也主要以硫酸鹽為主，進一步說明了硫酸鹽是吐魯番市沿4條河流灌溉區(qū)土壤鹽漬化的主要成分。

3.5土壤含鹽量與各離子間相關(guān)關(guān)系分析

為了解鹽分在土壤中的存在形態(tài)和土壤鹽分積累的構(gòu)成特點，通過SAS軟件對數(shù)據(jù)進行處理。由于研究區(qū)土壤鹽分表聚強烈，土壤表層中各鹽基離子的相互作用強烈，變化顯著。對土壤表層(0～10 cm)中的鹽基離子進行了相關(guān)性分析，結(jié)果見表3、表4。

表3 表層土壤鹽分與各離子之間相關(guān)關(guān)系Table 3 Correlation between surface soil salinity and ions

表4 表層土壤含鹽量與各離子之間相關(guān)關(guān)系分析Table 4 The correlation matrix of soil salt content and mainion

3.6土壤養(yǎng)分分析

對煤窯溝、塔爾朗河、黑溝和大河沿4條河流灌溉為主的農(nóng)田(土樣1)和以吐魯番坎兒井灌溉為主的農(nóng)田(土樣2)分別采集土樣，進行養(yǎng)分對比分析，結(jié)果見表5。

表5 土壤養(yǎng)分含量Table 5 The soil nutrient statistics

從表5可以看出，以河流水灌溉的土壤(土樣1)和用坎兒井水灌溉的土壤(土樣2)的速效氮分別為30.69 mg·kg-1和32.99 mg·kg-1。磷是作物必須營養(yǎng)元素之一[9]，土壤有效磷的豐缺直接影響作物根系對磷的吸收，從而影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量高低。河流水灌溉的土壤的有效磷含量比較低，為12 mg·kg-1，而用坎兒井水灌溉的土壤的有效磷含量高，為33.48 mg·kg-1。用河流水灌溉的土壤的速效鉀含量為113.97 mg·kg-1，用坎兒井水灌溉的土壤的速效鉀含量為187.1 mg·kg-1。用坎兒井水灌溉的土壤的有機質(zhì)含量(19.66 g·kg-1)比用河流水灌溉的土壤的有機質(zhì)含量(9.99 g·kg-1)高，由此可知，用坎兒井水灌溉的土壤的土壤速效肥力水平較高，這不僅為作物生長提供了較豐富的營養(yǎng)[10]，而且能減少養(yǎng)分的流失，從而減少化肥用量。此結(jié)果為以后探討對河流水和坎兒井水采取一定的混合比進行灌溉，從而為提高水資源的利用率提供參考。

4 結(jié)論

1)研究區(qū)內(nèi)鹽漬化土壤中氯化物-硫酸鹽型鹽漬土和硫酸鹽型鹽漬土占主要部分，而氯化物性鹽漬土和硫酸鹽-氯化物性鹽漬土，所占比例很小，由此可見，研究區(qū)土壤中鹽類主要為硫酸鹽。研究區(qū)土壤鹽漬化程度整體不高，人為因素可能會加劇鹽漬化趨勢。

[1] 張飛,丁建麗,王伯超.干旱區(qū)典型綠洲土壤鹽漬化特征分析——以渭干河-庫車河三角洲為例[J].草業(yè)學報, 2007,16(4):34-40.

[2] 付秋萍,張江輝,王全九,等.塔里木盆地土壤鹽分變化特征分析[J].自然科學進展,2007,17(8):1091-1097.

[3] 王雪梅,柴仲平,胡江玲,等.新疆典型鹽漬化區(qū)離子特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2009,23(12):183-187.

[4] 阿布都熱合曼,卞正富,瓦哈甫.吐魯番盆地的水資源運轉(zhuǎn)規(guī)律及其持續(xù)利用研究[J].水文,2009,29(3):50-54.

[5] 新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)廳.新疆土種志[M].烏魯木齊：新疆科技衛(wèi)生出版社,1993.

[6] 許志坤. 新疆鹽堿性土的改良[M].烏魯木齊：新疆人民出版社,1979：31.

[7] 徐建華.現(xiàn)代地理學中的數(shù)學方法[M].北京: 高等教育出版社,2002: 30-35.

[8] 張同娟,楊勁松,劉廣明.長江河口地區(qū)典型地段土壤鹽分特征研究[J].灌溉排水學報,2010,29(3):32-35.

[9] 張丹,羅格平,許文強，等.新疆耕地土壤養(yǎng)分時空變化[J].干旱區(qū)地理, 2008,31(2):254-263.

[10] 楊玉海,蔣平安,羅明，等. 種植苜蓿對土壤肥力的影響[J]. 干旱區(qū)地理,2005, 28(2): 248-251.

(責任編輯：朱秀英)

SoilsalinizationandavailablenutrientsofmajorriversirrigationinTurpanCity

ABDISALAM Jialaldin1, ZAMIRA Abdisalam1,SHI Yunhong1

(College of Resources and Enviroment Sciences, Xinjiang University, Urumqi 830046,China)

Turpan city; salinization; soil salinity; soil nutrient

S156.4+1

：A

2015-03-18

國家自然科學基金項目(41261030)

阿不都沙拉木·加拉力丁(1962-)，男，新疆伊寧人，副教授，博士，主要從事干旱區(qū)水資源與環(huán)境方面的研究。

1000-2340(2016)02-0261-07