查向浩，莫治新，林 寧，趙欣鑫，李有文

（1.喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆喀什844000；2.新疆生物類固廢資源化工程技術(shù)中心，新疆喀什844000；3.西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州730070）

綠洲邊緣到流動沙漠之間存在著一定面積的荒漠植被，這一分布在綠洲外圍、把流動沙漠與綠洲分開的荒漠植被帶即綠洲－荒漠過渡帶［1］，過渡帶荒漠植被的覆蓋度低、群落結(jié)構(gòu)單一、生態(tài)環(huán)境脆弱、氣候干旱、降水稀少、蒸發(fā)量大、土壤貧瘠并容易出現(xiàn)鹽堿化［2－3］。土壤鹽分和養(yǎng)分是土壤兩大重要的特性，不論在大尺度上還是在小尺度上，均存在明顯的空間異質(zhì)性［4－5］，土壤鹽分和養(yǎng)分是影響植物群落生存和演替的主要因子。目前國內(nèi)外學(xué)者已開展了許多有關(guān)土壤鹽分和養(yǎng)分空間異質(zhì)性的研究［6－8］，針對南疆土壤鹽分和養(yǎng)分的空間分布研究集中在農(nóng)田和果園［9－11］，而對南疆綠洲－荒漠過渡帶的土壤屬性研究較少。新疆幅員遼闊，土地資源豐富，但是新疆的土地受自然因素和氣候條件的影響，普遍存在鹽堿化和土壤貧瘠的現(xiàn)象［12］。本研究以南疆典型的生態(tài)脆弱帶——綠洲－荒漠過渡帶為研究對象，分析了過渡帶胡楊（Populos euphraticu）土壤鹽分和養(yǎng)分含量的變化規(guī)律和分布特征，旨在為研究喬灌木等沙漠耐旱、耐堿植物的生長和形成“肥島”提供依據(jù)，對于合理改良綠洲－荒漠過渡帶土壤、防風(fēng)固沙、減緩沙漠化、增加土地的活力和動力也具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

選擇位于新疆塔克拉瑪干沙漠西緣的胡楊林，以胡楊林綠洲－荒漠過渡帶為中心設(shè)置1條環(huán)狀樣帶（地理位置35°17′13″～39°30′09″N，80°14′11″～86°01′07″E）作為研究區(qū)域。胡楊種植區(qū)域氣候極端干旱且風(fēng)沙極大，年均降水量33.5 mm，年均蒸發(fā)量2 595.3 mm，年平均風(fēng)速 1.9 m／s，最大風(fēng)速可達 12.1 m／s，年平均氣溫 11.9℃，極端最高氣溫達41.9℃，無霜期160～170 d。

1.2 土樣樣品采集

2014年9月和2015年5月，分別在南疆沙漠－綠洲過渡帶設(shè)置1條自南向北的采樣帶，以此過渡帶為軸心向周圍采樣。選取長勢一致、樹齡相似的樹體，按照等比例的隨機抽樣方法選取4個相對獨立的林區(qū)，林區(qū)間隔約2 km，在每個區(qū)域內(nèi)設(shè)置大小相等的50 m×50m典型樣地，每個樣地按照對角線布點法選取具有代表性、受人為干擾較小的3個剖面，每個采樣點按上層（0～20 cm）、中層（20～40 cm）、下層（40～60 cm）3個深度自上而下分別采樣，共采集48個樣，混勻裝入樣品袋中，附上標簽，在標簽上標記采樣點地理坐標、采樣時間、采樣植被類型。樣品經(jīng)自然風(fēng)干，去沙礫、植物根系等異物，用木棍將樣品壓碎、研磨、過篩，保存待測定。

1.3 土樣樣品測試方法

分析項目包括土壤pH值、電導(dǎo)率（EC值）、土壤有機質(zhì)（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）、速效磷（AP）、速效鉀（AK）、堿解氮（AN）、土壤鈣和鎂（Ca2＋＋Mg2＋）、交換性鉀和鈉、碳酸根和重碳酸根以及土壤氯離子和硫酸根含量。采用電位法測定pH值；采用電導(dǎo)法測定EC值；采用重鉻酸鉀容量法測定SOM值；采用半微量凱氏定氮法測定TN值，在630 nm波長下比色測定；采用鉬酸銨分光光度法測定TP值；采用1 mol／L NaNO3浸提－四苯硼鈉比濁法測定TK值；采用0.5 mol／L NaHCO3浸提－鉬銻抗比色法測定AP值；采用1 mol／L NH4Ac浸提 －火焰光度法測定 AK值；采用堿解－擴散法測定AN值。采用乙二胺四乙酸（EDTA）滴定法測定土壤鈣＋鎂含量；采用火焰光度法測定土壤交換性鉀、鈉含量；采用雙指示劑－中和滴定法測定土壤碳酸根和重碳酸根含量；采用硝酸銀滴定法測定土壤氯離子含量；采用EDTA間接絡(luò)合滴定法測定土壤硫酸根含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析（one－way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）比較各數(shù)據(jù)間的差異，用Pearson相關(guān)系數(shù)評價土壤鹽分和養(yǎng)分各因子間的相關(guān)關(guān)系。

1.5 土壤綜合肥力指數(shù)計算

采用修正的內(nèi)梅羅公式［13－14］計算土壤綜合肥力指數(shù)。依據(jù)研究區(qū)森林土壤的性質(zhì)，選擇土壤pH值、有機質(zhì)含量、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量等5個養(yǎng)分因子對土壤肥力進行綜合評價。根據(jù)相關(guān)研究，原始數(shù)據(jù)的標準化公式如下：

當土壤養(yǎng)分含量為ci≤xa（較差）時，

式中：Pi為土壤某養(yǎng)分的肥力系數(shù)；ci為該養(yǎng)分的實測值；x為該養(yǎng)分的分級標準，采用全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準；xa、xc、xp依次為國家土壤三級、二級、一級標準值（表 1）。

采用修正后的內(nèi)梅羅公式對土壤肥力狀況進行評價，修正的內(nèi)梅羅公式如下：

式中：P為評價土壤的綜合肥力；為土壤各養(yǎng)分肥力系數(shù)的平均值；Pimin為土壤各養(yǎng)分肥力系數(shù)中的最小值；n為選定的評價土壤肥力的養(yǎng)分指標數(shù)量。

根據(jù)P值定量分析土壤的肥力。當P≥2.7時，表明土壤很肥沃；當1.8≤P＜2.7時，表明土壤肥沃；當0.9≤P＜18時，表明土壤肥力為中等；當P＜0.9時，表明土壤比較貧瘠。

表1 土壤各養(yǎng)分的分級標準值

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤基本參數(shù)

由表2可以看出：土壤各層pH值均值 ＞8，鹽離子以HCO3－、SO42－、Cl－、Ca2＋＋Mg2＋、K＋、Na＋為主，且 Na＋平均含量最高，根據(jù)李述剛等基于鈉堿化度（ESP）對新疆土壤的分級方案［15］，測試本研究區(qū)土樣屬于堿土（ESP＞40%）。其中，HCO3－含量在 0.114～0.650 g／kg之間，SO42－含量在0039～1.082 g／kg之間，Cl－含量在 0.005～1.024 g／kg之間，Ca2＋＋Mg2＋含量在 0.073～1.671 g／kg之間，K＋含量在0～2.490 g／kg之間，Na＋含量在0.910～3.413 g／kg之間，土壤全鹽量在 1.409～9.359 g／kg之間，電導(dǎo)率在 8.584～5 522.160μS／cm。由圖1、表2可見，研究區(qū)垂直層面，土壤pH值、HCO3－、SO42－、Cl－含量表現(xiàn)為上層 ＞下層 ＞中層；Ca2＋＋Mg2＋、K＋、Na＋、全鹽含量及電導(dǎo)率均表現(xiàn)為隨采樣深度增加而減小，即上層＞中層＞下層?？傮w而言，土壤pH值、各鹽離子含量、全鹽量及電導(dǎo)率均有隨土壤深度增加而減小的趨勢。

變異系數(shù)可以反映總體樣品中各采樣點的平均變異程度［16］。如表2所示，在土壤表層各項指標變異程度為電導(dǎo)率 ＞Cl－含量 ＞SO42－含量 ＞K＋含量 ＞Ca2＋＋Mg2＋含量 ＞HCO3－含量＞總鹽含量＞Na＋含量＞pH值；中層變異程度為Cl－含量 ＞電導(dǎo)率 ＞K＋含量 ＞Ca2＋＋Mg2＋含量 ＞SO42－含量＞HCO3－含量＞總鹽含量＞Na＋含量＞pH值；下層變異程度為K＋含量 ＞Cl－含量 ＞SO42－含量 ＞電導(dǎo)率 ＞Ca2＋＋Mg2＋含量＞HCO3－含量＞總鹽含量＞Na＋含量＞pH值?？傮w而言，土壤樣品之間HCO3－、總鹽、Na＋含量和pH值含量差異較小，說明HCO3－、總鹽、Na＋含量和pH值受外界影響比較小，空間分異相對不明顯；而電導(dǎo)率、Cl－、SO42－、K＋和Ca2＋＋Mg2＋含量變異系數(shù)較大，且表層電導(dǎo)率、Cl－含量、SO42－含量，中層 Cl－含量、電導(dǎo)率、K＋含量和下層 K＋、Cl－含量變異系數(shù)均超過1，說明表層電導(dǎo)率、Cl－含量、SO42－含量，中層Cl－含量、電導(dǎo)率、K＋含量和下層 K＋、Cl－含量各指標量差異較大，空間分異相對明顯。

2.2 土壤鹽漬化程度分析

根據(jù)劉國華等的研究成果［17］，對本研究的土壤樣品進行分類（表3）。研究地區(qū)土壤全鹽量為1.409～9.359 g／kg，屬于非鹽漬化和輕度鹽漬化范圍。由表3可知，各層土壤均有輕度鹽漬化，表層土壤鹽漬化較嚴重，中層土壤次之，下層土壤鹽漬化最輕。在任何土層，樣品含鹽量均不超過10.0 g／kg，未出現(xiàn)中度鹽漬化、重度鹽漬化和鹽土的土樣?？傮w來看，研究地區(qū)的土壤鹽堿化程度并不嚴重，且呈現(xiàn)出隨土壤深度增加，鹽漬化減輕的趨勢。

表2 不同層次土壤基本參數(shù)

表3 土壤各層各采樣點鹽漬化程度

表4 各鹽分類型所占比例

2.3 土壤鹽漬化類型分析

對土壤鹽漬化進行劃分［18－19］，由表4可知，研究地區(qū)的各個土層中（CO32－＋HCO3－）／（Cl－＋SO42－）（毫克當量比值）大于4的土樣占16.7% ～76.9%，為純蘇打鹽土，（CO2－＋

3HCO－）／（Cl－＋SO2－）（毫克當量比值）介于1～4之間的

34土樣占比為23.1%～100.0%，表明上層土樣以蘇打鹽土為主，中層土樣全部為蘇打鹽漬化土，下層土樣以純蘇打鹽漬化土為主。僅在上層出現(xiàn)8.3%的土樣（CO32－＋HCO3－）／（Cl－＋SO42－）（毫克當量比值）＜1，其余樣品均出現(xiàn)（CO32－＋HCO－）／（Cl－＋SO2－）（毫克當量比值）＞1，說明鹽分中碳

34酸鹽和重碳酸鹽最多。隨著土樣深度的增加，碳酸鹽和重碳酸鹽所占鹽分比例先增大后減小。上層土樣氯化物－硫酸鹽鹽漬化土占91.67%，硫酸鹽鹽漬化土占8.33%；中層土樣氯化物－硫酸鹽鹽漬化土占38.46%，硫酸鹽鹽漬化土占6154%；下層土樣氯化物－硫酸鹽鹽漬化土占30.77%，硫酸鹽鹽漬化土占69.23%。上層土樣以氯化物－硫酸鹽鹽漬化土為主，中下層土樣以硫酸鹽鹽漬化土為主，且隨著土壤深度增加，氯化物－硫酸鹽鹽漬化土比例減少，這與Cl－、SO2－

4與土壤深度相關(guān)性大小有關(guān)。

2.4 土壤養(yǎng)分分析

由表5可見，土壤有機質(zhì)含量在 0.023～0.654 g／kg之間，全氮含量為 0.045～0.517 g／kg，堿解氮含量在 0.007～0.080 g／kg之間，全磷含量為 0.003～0.008 g／kg，速效磷含量為0～0.006 g／kg，全鉀含量為 3.079～20.240 g／kg，速效鉀含量為0.051～1.492 g／kg。由圖2、表5可見，土壤有機質(zhì)含量平均值為下層＞中層＞上層；全氮平均含量為中層＞下層＞上層；堿解氮、速效鉀和全鉀的平均含量均為上層＞中層＞下層；全磷的平均含量為下層＞上層＞中層；速效磷的平均含量均為上層＞下層＞中層。由圖1可知，pH值為中層＞下層＞上層；電導(dǎo)率為上層＞中層＞下層?？傮w而言，土壤垂直剖面上，各養(yǎng)分變化規(guī)律不一致。

變異系數(shù)可以反映各采樣點的平均變異程度。研究區(qū)上層土壤各養(yǎng)分含量變異系數(shù)為有機質(zhì)＞速效鉀＞速效磷＞堿解氮＞全鉀＞全氮＞全磷；中層土壤各養(yǎng)分含量變異系數(shù)為速效鉀＞速效磷＞堿解氮＞有機質(zhì)＞全鉀＞全磷＞全氮；下層土壤各養(yǎng)分含量變異系數(shù)為速效鉀＞速效磷＞堿解氮＞有機質(zhì)＞全鉀＞全氮＞全磷?？傮w而言，土壤全氮和全磷含量變異系數(shù)最小，說明土壤全氮和全磷含量在各層的分布相對較均勻；上層土壤有機質(zhì)、速效鉀和速效磷含量變異系數(shù)相對最大，均超過了0.5，中層和下層土壤速效鉀、速效磷、堿解氮、有機質(zhì)含量變異系數(shù)較大，介于0.5～1.0之間，說明上層土壤有機質(zhì)、速效鉀和速效磷含量及中下層土壤的速效鉀、速效磷、堿解氮和有機質(zhì)含量的空間分異相對明顯。

表5 不同層次土壤營養(yǎng)成分統(tǒng)計特征

2.5 不同層次土壤肥力評價

2.5.1 單項指標的評價 根據(jù)表5數(shù)據(jù)，參照表6可知，過渡帶土壤各層大多數(shù)試點土壤有機質(zhì)和全氮都呈現(xiàn)極缺狀態(tài)；上層、中層土壤堿解氮缺，下層土壤堿解氮極缺；上層土壤速效磷處于缺水平，中層、下層土壤速效磷為極缺狀態(tài)；速效鉀在各層土壤中都屬于豐等級?？傮w而言，南疆綠洲－荒漠過渡帶土壤養(yǎng)分有機質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷均處于缺或極缺水平。

2.5.2 土壤肥力綜合評價 由表7可知，上層土壤肥力系數(shù)最大，中層土壤肥力系數(shù)次之，下層土壤肥力系數(shù)最小，由此可見，研究區(qū)土壤肥力隨土壤深度增加而下降。表層土壤肥力為中等水平，中層、下層土壤肥力處于貧瘠狀態(tài)。

2.6 土壤鹽分和養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析

由表8可見，土壤肥力綜合指數(shù)P與土壤總鹽量呈極顯著正相關(guān)；土壤pH值、電導(dǎo)率與土壤肥力綜合指數(shù)P呈極顯著正相關(guān)，土壤pH值、電導(dǎo)率分別與土壤總鹽量呈顯著正相關(guān)、極顯著正相關(guān)；土壤鹽分離子碳酸氫根、硫酸根、氯離子、鎂合量、鈉離子和鉀離子含量分別與土壤肥力綜合指數(shù)P呈極顯著或顯著正相關(guān)；土壤堿解氮、全鉀和速效鉀含量與土壤總鹽含量呈極顯著正相關(guān)，土壤有機質(zhì)和有效磷含量分別與土壤總鹽含量呈顯著負相關(guān)和顯著正相關(guān)，土壤全氮和全磷含量與總鹽含量相關(guān)性一般。結(jié)合土壤肥力綜合評價指標P，土壤較貧瘠，說明土壤越貧瘠其鹽堿程度越嚴重，即增加土壤養(yǎng)分的含量有助于降低土壤鹽堿化，這與前人基于阜康綠洲鹽漬化特征與肥力相關(guān)性的研究結(jié)果［21］一致。

表6 土壤各養(yǎng)分的分級標準［20］

表7 不同層次土壤肥力綜合評價

3 結(jié)論

南疆綠洲－荒漠過渡帶土壤pH值、各鹽離子含量、全鹽量及電導(dǎo)率均有隨土壤深度增加而減小的趨勢。土壤樣品之間HCO3－含量、總鹽含量、Na＋含量、pH值變異系數(shù)較?。欢妼?dǎo)率、Cl－含量、SO42－含量、K＋含量和 Ca2＋＋Mg2＋含量變異系數(shù)較大；研究地區(qū)的土壤鹽堿化程度并不嚴重，且呈現(xiàn)出隨土壤深度增加鹽漬化減輕的趨勢；上層土樣以蘇打鹽土和氯化物－硫酸鹽鹽漬化土為主，中層土樣以蘇打鹽漬化土和硫酸鹽鹽漬化土為主，下層土樣以純蘇打鹽漬化土和硫酸鹽鹽漬化土為主。土壤垂直剖面上各養(yǎng)分變化規(guī)律不一致；土壤全氮和全磷含量變異系數(shù)最小，上層土壤有機質(zhì)、速效鉀和速效磷含量的變異系數(shù)及中層、下層土壤速效鉀、速效磷、堿解氮和有機質(zhì)含量變異系數(shù)較大；南疆綠洲－荒漠過渡帶土壤養(yǎng)分有機質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷均處于缺或極缺水平；表層土壤肥力為中等水平，中層、下層土壤肥力處于貧瘠狀態(tài)，且土壤肥力隨土壤深度增加而減小；土壤肥力綜合指數(shù)P與pH值、電導(dǎo)率和各鹽分含量呈極顯著或顯著正相關(guān)；土壤總鹽含量與電導(dǎo)率、堿解氮含量、全鉀含量和速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)，與pH值、有效磷含量和有機質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)或顯著負相關(guān)。

表8 土壤鹽分和養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析結(jié)果

參考文獻：

［1］張遠東.荒漠綠洲過渡帶植被與綠洲穩(wěn)定性研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2002.

［2］顧文婷，金文杰，楊陶麗薇，等.中國西北干旱地區(qū)鹽漬化土壤鹽分和養(yǎng)分的分布特征——以甘肅產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2015，31（9）：212－215.

［3］陳 鵬，初 雨，顧峰雪，等.綠洲－荒漠過渡帶景觀的植被與土壤特征要素的空間異質(zhì)性分析［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003，14（6）：904－908.

［4］Huggett R J.Soil chronosequences，soil development，and soil evolution critical review［J］.Catena，1998，32：155－472.

［5］李亮亮，依艷麗，凌國鑫，等.地統(tǒng)計學(xué)在土壤空間變異研究中的應(yīng)用［J］.土壤通報，2005，36（2）：265－268.

［6］姚榮江，楊勁松，姜 龍.黃河三角洲土壤鹽分空間變異性與合理采樣數(shù)研究［J］.水土保持學(xué)報，2006，20（6）：89－94.

［7］Tsegaye T，Hill R L.Intensive tillage effects on spatial varia－bility of soil physical properties［J］.Soil Science，1998，163（2）：143－154.

［8］鄭 田，李建貴，李衛(wèi)紅，等.塔里木河下游綠洲荒漠過渡帶土壤異質(zhì)性及對植物群落的影響［J］.中國沙漠，2010，30（1）：128－134.

［9］劉國東.南疆果園滴灌條件下土壤鹽分的空間分布研究［D］.阿拉爾：塔里木大學(xué)，2011.

［10］祁 通，耿慶龍，孫九勝，等.南疆棗－麥間作系統(tǒng)土壤養(yǎng)分空間分布特征［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，51（11）：1990－1995.

［11］王永旭.新疆岳普湖縣土壤屬性空間變異特征及其影響因素分析［D］.烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

［12］楊柳青.新疆鹽堿土資源與綜合治理［J］.土地通報，1993（5）：158－170.

［13］江 紅，王克勤.澄江尖山河小流域不同土地利用類型下土壤肥力分析［J］.中國水土保持，2013（7）：54－57.

［14］張廣帥，鄧浩俊，杜 錕，等.泥石流灘地不同土地利用類型土壤肥力質(zhì)量綜合評價［J］.福建林學(xué)院學(xué)報，2014，34（3）：214－219.

［15］李述剛，王周瓊.荒漠堿土［M］.烏魯木齊：新疆人民出版社，1988：20－50.

［16］李有文，曹 春，巨天珍，等.白銀市不同區(qū)域蔬菜基地土壤重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險評價［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2015，34（11）：3205－3213.

［17］劉國華，海米提·依米提，王慶峰，等.于田綠洲土壤鹽分特征分析［J］.水土保持研究，2009，16（3）：260－263，297.

［18］中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所.新疆館區(qū)土壤鹽漬化及改良治理模式［M］.烏魯木齊：新疆科學(xué)技術(shù)出版社，2008：76.

［19］盧 磊，喬 木，周生斌，等.新疆渭干河流域土壤鹽堿化及其驅(qū)動力分析［J］.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代研究，2011，32（3）：358－359.

［20］全國土壤普查辦公室.第二次全國土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1979.

［21］顧峰雪，張遠東，劉永強，等.阜康綠洲土壤鹽漬化特征及其與肥力的相關(guān)性分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2003，17（2）：78－82.