內(nèi)蒙古額濟(jì)納綠洲土壤理化特性分析

內(nèi)蒙古額濟(jì)納綠洲土壤理化特性分析

額濟(jì)納旗位于干燥地區(qū)。土壤是限制其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。土壤理化性質(zhì)作為土壤肥力的重要特征，集中在土壤的水、肥、氣、熱等方面。是土壤肥力和土壤理論研究的基礎(chǔ)。同時，它還用于土壤分類、植物栽培、環(huán)境和土壤保護(hù)等各個方面的分類。土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)因土壤類型、氣候、成土基質(zhì)、水文、植被等因素而異。在回收和土壤肥力方面也存在顯著差異。此外，在灌溉、鹽化和荒漠化的條件下，土壤性質(zhì)也會發(fā)生變化。這些差異的存在代表了土壤和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。只有了解和理解土壤的性質(zhì)和變化規(guī)律，才能合理科學(xué)地利用該地區(qū)的土壤資源，有效防止以荒漠化和堿化為代表的生態(tài)環(huán)境惡化。本研究通過實驗對額濟(jì)納旗土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)合其他生態(tài)因素進(jìn)行分析，總結(jié)出土壤利用與開發(fā)模式下的土壤性質(zhì)變化規(guī)律，為進(jìn)一步的研究提供基礎(chǔ)支持。1土壤類型及面積沙漠化程度分析內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗是西北干旱區(qū)典型地區(qū)之一,地處東經(jīng)97°24′~101°58′,北緯37°43′~43°19′,海拔高度900~1000m(胡楊分布適應(yīng)區(qū)).為典型的極端干旱大陸性氣候,年平均降水41.3mm,年平均蒸發(fā)量3706mm,濕潤度1%;年平均8級以上大風(fēng)日數(shù)52d,年平均沙暴日數(shù)21d.額濟(jì)納植被稀疏,風(fēng)蝕劇烈,由于上述自然條件的作用和人為活動的綜合影響,通過各種各樣的成土過程,額濟(jì)納河及其支流沿岸的三角綠洲土壤類型為林灌草甸土、鹽堿土,河岸兩邊的半固定和固定沙丘為風(fēng)沙土,幾種類型土壤相間分布呈復(fù)合區(qū).額濟(jì)納綠洲以牧業(yè)為主,是農(nóng)林牧多種經(jīng)營的模式.其耕地、耕地灌溉面積、林地、天然草地面積分別為0.31×104、0.23×104、38.64×104、1020×104m2.近幾年來由于上游來水量逐年銳減,額濟(jì)納綠洲的草場、耕地面積都呈縮小趨勢.且土地沙漠化、土壤鹽漬化的形勢更加嚴(yán)峻.由于黑河下泄水量急劇減少以及環(huán)境的變遷和人為破壞,特別是近年來土地沙化、地下水水位下降、植被退化萎縮、生態(tài)環(huán)境惡化速度加快.因此要恢復(fù)生態(tài)環(huán)境,防止土地進(jìn)一步沙化,規(guī)劃用地面積,減少沙漠化災(zāi)害,對土壤特性的分析必不可少.2學(xué)習(xí)方法2.1土壤樣品的選擇2.1.1橋橋、東南角、七道橋、林工站的設(shè)置在額濟(jì)納旗分布著216萬hm2天然胡楊林,是額濟(jì)納旗黑河下游三角洲的核心地帶,占河漫灘草場總面積的15%,構(gòu)成了額濟(jì)納荒漠綠洲的主體.根據(jù)土壤的性質(zhì)及不同的環(huán)境、胡楊的生長情況,在額濟(jì)納旗選擇了具有代表性的一道橋、五道橋、七道橋及林工站設(shè)點進(jìn)行調(diào)查.額濟(jì)納河流經(jīng)一道橋,生長的是幼年、成年和老年混合的胡楊林,土壤水分含量較大.林工站與一道橋臨近,環(huán)境條件相似,但相對可視為是以農(nóng)田為主的人工環(huán)境.五道橋水分及各種條件居中,胡楊基本為幼苗,生長基本在兩年左右.七道橋靠近沙漠,分布著大小不一的沙丘,丘間低地有積水,主要生長30a左右的老年胡楊.2.1.2采樣深度和采樣時間根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)?shù)厍闆r,上述四個采樣點土壤中選取一個剖面,深度為60cm,分4層采樣(分別為表層、20cm、40cm和60cm),置于密封袋中.采樣時間為2006年1月1日.2.2研究方法的選擇2.2.1土壤溫度測量由于實驗可知土壤偏堿性,使用0.01mol/L的CaCl2為提取液,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選擇1∶2.5的水土比浸泡1.5h后,在14~15℃下使用pH計進(jìn)行測量.2.2.2土壤含鹽量的測定電導(dǎo)法,在15℃時以1∶5的土水侵出液,使用1998年8月上海虹益儀器廠生產(chǎn)的型號為DDS-11A的電導(dǎo)儀測量土壤的電導(dǎo)率,用電導(dǎo)率表示土壤的含鹽量.2.2.3樣品的提取和測定稱取1g磨細(xì)的土壤樣品于三角瓶內(nèi),加入1mol/L乙酸銨溶液10ml(水土比為1∶10),封口,在室溫下振蕩提取1h,離心后取上清液作為待測溶液,適合測定鉀、鈉、鈣、鎂等.稱取1g磨細(xì)的土壤樣品于三角瓶內(nèi),用0.05mol/LEDTA溶液提取(經(jīng)測定,土壤PH呈微堿性,所以選取0.05mol/LEDTA溶液提取,水土比為1∶10,室溫振蕩提取1h.離心后取上清液作為待測溶液.適合測定有效微量元素鐵、錳、鋅等使用乙酸銨和碳酸氫銨對土壤進(jìn)行侵提,用火焰原子吸收儀(島津AA-6650)進(jìn)行測量.2.2.4有機(jī)質(zhì)含量的計算選用低溫外熱重鉻酸鉀氧化,使用比色法測定被還原的三價鉻,計算土壤中有機(jī)碳的含量并換算成有機(jī)質(zhì)的含量.使用的儀器包括:紫外分光光度計(JASCOV-550UV/VISSpectrophotometer);電子天平(上海新橋)等.3土壤物理分析3.1不同林型的土壤含水量的變化胡楊適合在沙漠地區(qū)生長,不同林齡胡楊林的土壤質(zhì)地以沙土為主,伴隨極少部分的其它質(zhì)地土壤,如粘土、壤土等.各樣地的土壤層次垂直變化總的特點:20cm內(nèi)的土壤為干沙層,表層土壤含水量最低.土壤剖面的30~60cm土層內(nèi),隨土壤深度的增加,土壤含水量逐漸增大,但變化平緩.土壤含水量從高到低依次為胡楊幼林、胡楊青壯林、胡楊成過熟林,而且胡楊幼林的土壤含水量明顯高于胡楊青壯林和胡楊成過熟林.胡楊過熟林表土層土壤含水量比沙坡胡楊成過熟林高.土壤質(zhì)地的變化和三種林型耗水量的差異是土壤含水量高低變化的原因.3.2風(fēng)荷載作用下土層的細(xì)粒物質(zhì)發(fā)育在額濟(jì)納的土壤具有極端干旱區(qū)土壤的一般特征.由于成土母質(zhì)是河流沖積物,又經(jīng)過長時間的風(fēng)力吹蝕作用,細(xì)粒物質(zhì)很少,質(zhì)地粗,土層中大于2mm的礫石含量可達(dá)16%~50%左右,最高可達(dá)74.88%,僅在河谷低地中礫石含量低一些,呈典型的粗骨土;土壤發(fā)育程度低,從剖面上看,土壤發(fā)育層次不完全又不清楚.地帶性土壤為灰棕漠土,鹽堿土的面積也很大.4土壤化學(xué)分析4.1不同立地條件下胡楊的生長狀況土壤的pH值對應(yīng)著的土壤酸堿性,是土壤的重要屬性之一,對土壤肥力的有效性、鹽度等性質(zhì)以及植被的生長發(fā)育均有重要影響.本文使用pH計進(jìn)行測量的結(jié)果表1.由表2中可看出,土壤的pH值在8到9之間,土壤呈堿性,說明生長在該地區(qū)的胡楊是耐鹽堿的植物,可抵抗鹽堿毒害和生理干旱等脅迫.根據(jù)方差分析可知,各樣地間同一層次土壤的pH值具有差異顯著(F=4.790313>Fcrit=3.4902948,P-value=0.0203144<0.05).其中五道橋取樣點值最低;一道橋和林工站自然地理環(huán)境和植被林齡雖然基本相同,兩者的值具有加大的差異;七道橋為老年胡楊.因此植被林齡對土壤酸堿性有一定的影響,隨著胡楊林齡的增長,對土壤的pH值可能有一定的干擾.不同土層土壤之間不具有顯著性差異(F=0.042544<Fcrit=3.4902948,P-value=0.9877293>0.05),表層土壤的pH值較低,40cm以下基本趨于穩(wěn)定.4.2電導(dǎo)率法測鹽土壤的所含鹽分的類型和量的多少都對植被的生長有影響.含鹽量主要與地下水位、土壤排水狀況、利用措施、植被根系等因素有關(guān).根據(jù)美國鹽土研究室(1954)劃分的標(biāo)準(zhǔn),飽和泥漿浸出液的電導(dǎo)率與作物之間的關(guān)系如下:<0.2s/m時,對大多數(shù)作物生長無影響;0.2~0.4s/m時,對鹽分敏感作物可能受影響;0.4~0.8s/m時,大多數(shù)作物減產(chǎn);>1.6s/m時,一般作物都不能生長.采用電導(dǎo)率法對各個樣地進(jìn)行測量,本文用電導(dǎo)率直接表示土壤的鹽分狀況.由表3可得,該地區(qū)土壤鹽度平均為0.171951s/m.一道橋和林工站樣地含鹽量最高的是表層,逐層降低.五道橋各層間沒有顯著變化;七道橋樣地從表層到向下逐步增大,到40cm最大,再降低.但林工站樣地各層土壤的鹽度遠(yuǎn)大于其他樣地,五道橋和七道橋差異不大,可能是植被根系對土壤含鹽量也有一定的影響,一般植被根系通過富集、吸附、交換等作用可降低土壤中鹽度.對土壤含鹽量進(jìn)行方差分析(表4),該地區(qū)各樣地間(F=0.661782<Fcrit=3.490295,P-value=0.707112>0.05)以及各土層(F=0.472495<Fcrit=3.49029,P-value=0.707112>0.05)含鹽量均無顯著性差異.4.3礦質(zhì)元素的分布土壤礦質(zhì)元素的研究,對土壤類型、成土母質(zhì)以及成土過程的進(jìn)一步研究有重要的影響.本文選取了K、Ca、Na三種大量元素及Fe、Zn一些微量元素進(jìn)行測量,數(shù)據(jù)結(jié)果見表5.由表5可得,林工站K、Ca、Na、Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要顯著高于一道橋、五道橋和七道橋.五道橋Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,一道橋和七道橋差不多,林工站的最低,可能與pH值有一定的關(guān)聯(lián).Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在一道橋、五道橋、林工站相差很少,在七道橋的要顯著的高于其他樣地.Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)林工站和七道橋相近,遠(yuǎn)大于五道橋和一道橋,一道橋的值最低,可能由于一道橋土壤主要為沙土保水保肥能力.礦質(zhì)元素分布呈現(xiàn)這種規(guī)律差異可能的原因包括植被的影響,或者是降水以人工灌溉的因素.具體的原因還有待進(jìn)一步的研究分析.4.4土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有機(jī)質(zhì)是土壤三相中重要的組成部分,主要指的是土壤中所有含碳的有機(jī)化合物.包括了各種動植物殘體和微生物及其生命活動的各種有機(jī)產(chǎn)物,其中相對穩(wěn)定的是經(jīng)過長期復(fù)雜的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化,主要通過微生物的生命活動形成的腐殖酸.有機(jī)質(zhì)積累、轉(zhuǎn)化是土壤形成過程中最主要的過程,其本身為植物提供營養(yǎng)物質(zhì),是土壤的結(jié)構(gòu)、物理性狀分析的基礎(chǔ).由表6可知,五道橋土壤中有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,一道橋最低,而且五道橋樣地各土層之間的變化很小.同時,一道橋和五道橋土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20cm處達(dá)到最大,再逐漸減小.七道橋和林工站從表層土到60cm逐層降低.總的看來,土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)出從表層往下逐漸降低的趨勢.對土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行方差分析,該地區(qū)各樣地間(F=7.37788>Fcrit=3.490295,P-value=0.004626>0.05)具有顯著性差異.各土層(F=0.776142<Fcrit=3.49029,P-value=0.529495>0.05)有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著性差異.5結(jié)果與討論5.1土壤為土壤條件通過上述分析,一道橋樣地土壤主要為風(fēng)沙土,五道橋、七道橋和林工站為草甸土,并呈現(xiàn)沙土和壤土的一般性質(zhì).5.2樣地土壤理化性質(zhì)的特征(1)該地區(qū)土壤堿性較強(qiáng),pH均大于8,表層土壤的pH值相對較低,可能由于植物枯枝落葉層較厚改善了表層土壤,在五道橋由于胡楊林齡低,各層土壤沒有明顯的變化.各樣地間pH值具有顯著性差異與胡楊林齡有一定相關(guān)性,隨著胡楊林齡的增長,土壤pH值升高.各層土壤pH值無顯著性差異.生長的主要植被均為耐鹽堿性植物.在農(nóng)牧業(yè)開發(fā)時,也應(yīng)該選擇耐鹽堿的植被.(2)該地區(qū)含鹽量較高,均呈現(xiàn)出表層土壤鹽度高.可能由于降水少,地下水水位低,加上蒸發(fā)強(qiáng),使得鹽分在表層土壤聚集.不同地區(qū)含鹽量、鹽分類型差異很大.林工站由于人為開發(fā)利用,含鹽量較高,土壤鹽堿化嚴(yán)重.可能是由于人工灌溉和降水量少,蒸發(fā)蒸騰強(qiáng),鹽分在表層聚集.在植被覆蓋面積大、植物細(xì)根多的土層含鹽量也會降低.(3)該地區(qū)有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高,總體看來各樣地間具有顯著性差異,在五道橋和林工站的含量較高,一道橋含量最低.可能由于植被根系的影響,在表層有機(jī)質(zhì)的含量最高,一般呈現(xiàn)逐層降低的趨勢.由于各樣地各土層之間存在差異性