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        甘肅九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分分布特征

        2019-12-18 05:33:24曹詩(shī)瑜1郭全恩1南麗麗2王海軍王樂(lè)光
        土壤與作物 2019年4期
        關(guān)鍵詞:全鉀樣點(diǎn)全氮

        曹詩(shī)瑜1,郭全恩1,南麗麗2,王海軍,王樂(lè)光

        (1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所,甘肅 蘭州730070; 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院,甘肅 蘭州730070;3.甘肅省瓜州縣農(nóng)業(yè)科技服務(wù)中心,甘肅 瓜州 736100)

        0 引 言

        隨著人口的日益增長(zhǎng),對(duì)耕地后備資源的利用越來(lái)越受到政府和科研部門(mén)的重視。九甸峽水利樞紐工程是甘肅省省委、省政府實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略,加快少數(shù)民族貧困地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)標(biāo)志性工程,也是甘肅省水利建設(shè)史上移民任務(wù)最重、移民規(guī)模最大的大型引水與發(fā)電相結(jié)合的水利樞紐工程,是從根本上解決甘肅省中部地區(qū)11縣、280多萬(wàn)人飲水及灌溉問(wèn)題的民心工程、德政工程和扶貧工程。甘肅省瓜州縣廣至藏族鄉(xiāng)為九甸峽水利樞紐及引洮供水工程移民安置而新建農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)移民鄉(xiāng),集中安置引洮工程九甸峽庫(kù)區(qū)的外遷移民[1]。移民涉及定西市和甘南州的卓尼、臨潭和岷縣3個(gè)縣的7個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)),23個(gè)行政村委會(huì),異地搬遷安置在瓜州縣廣至藏族鄉(xiāng)。

        目前,對(duì)九甸峽移民區(qū)水資源[2-4]、資源承載力[5]、土地利用[6]及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[7]的研究均有所報(bào)道,但對(duì)新墾區(qū)土壤養(yǎng)分調(diào)查評(píng)價(jià)還鮮見(jiàn)報(bào)道。由于該區(qū)土壤是山前洪積—沖積扇下部,是古老的沖積平原、沙丘及剝蝕高原中的低平洼地邊緣,地面因風(fēng)蝕影響,順風(fēng)方向形成破碎的風(fēng)蝕低地和“雅丹”土墻。土地平整以后,土壤養(yǎng)分貧瘠,土壤板結(jié)伴隨的鹽漬化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這對(duì)作物種植有一定難度,但在該區(qū)開(kāi)展土壤改良研究尤為重要,而土壤改良前首先要弄清該研究區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況。為此,本研究以全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為養(yǎng)分豐缺依據(jù),采用網(wǎng)格法采樣,結(jié)合各養(yǎng)分指標(biāo)的頻數(shù)分布和克里格最近鄰點(diǎn)插值方法,對(duì)九甸峽移民區(qū)的土壤養(yǎng)分分布特征開(kāi)展研究,研究結(jié)果有望為移民區(qū)的土壤管理提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)概況

        研究區(qū)地處甘肅省瓜州縣廣至藏族鄉(xiāng)(95°31′20″E~95°33′54″E,40°25′3″N~40°27′19″N),屬于暖溫帶大陸性干旱氣候。境內(nèi)風(fēng)蝕及荒漠化極其嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全靠祁連山雪水,需灌溉才能種植,屬于無(wú)灌溉即無(wú)農(nóng)業(yè)的極端干旱地區(qū)。全年日照總時(shí)數(shù)3 360 h,≥10 ℃的積溫為3 661.5 ℃,年均氣溫8.8 ℃,氣溫年平均日較差16.1 ℃,年較差35.3 ℃,極端最高氣溫42.8 ℃,極端最低氣溫-29.1 ℃;年均降水量45.7 mm,年蒸發(fā)量3 140.6 mm,年相對(duì)濕度39%~41%,無(wú)霜期138~146 d。地勢(shì)東高西低,海拔1 060~1 075 m。研究區(qū)土壤類型主要為灰棕漠土。開(kāi)墾區(qū)土地約400 hm2,土地平整后處于未利用狀態(tài)。

        1.2 土壤采集

        利用GPS定位技術(shù),以500 m為間隔采用“網(wǎng)格法”在墾區(qū)取樣,以各個(gè)網(wǎng)的中心為圓心、10 m為半徑的范圍內(nèi)采集5鉆土壤(0~30 cm)組成代表該點(diǎn)的混合樣本,共采集56個(gè)土壤樣本。

        1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

        土壤養(yǎng)分的測(cè)定均采用常規(guī)的方法[8-10],土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化法,土壤全氮的測(cè)定采用凱氏定氮法,堿解氮的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法;全磷采用HClO4-H2SO4法,721型分光光度計(jì)測(cè)定,速效磷采用碳酸鈉提取—鉬銻抗比色,紫外分光光度計(jì)法測(cè)定;全鉀采用NaOH熔融,6400型火焰光度計(jì)測(cè)定,速效鉀采用乙酸銨提取,火焰光度法測(cè)定;全鹽采用DDS—11A型電導(dǎo)儀測(cè)定;pH土水比為1∶2.5采用PHS-25數(shù)顯pH計(jì)測(cè)定。

        1.4 數(shù)據(jù)分析及評(píng)價(jià)方法

        土壤養(yǎng)分頻數(shù)分布采用SPSS 20.0軟件做圖,土壤養(yǎng)分空間分布采用Surfer 8.0軟件作圖(最近鄰點(diǎn)局部插值的方法)。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程規(guī)定的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[11](表1)和鹽漬化程度分級(jí)[12](表2),對(duì)九甸峽移民區(qū)土地養(yǎng)分狀況評(píng)價(jià)。

        表1 土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard for soil nutrient classification

        表2 鹽化度的分級(jí)Table 2 Salinity classification

        2 結(jié)果與分析

        2.1 九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計(jì)

        頻數(shù)分布能反映樣本在總體中的分布情況[13]。對(duì)九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(圖1)可以看出,不同養(yǎng)分指標(biāo)的變異規(guī)律,它們的頻數(shù)分布大致呈對(duì)稱或不完全對(duì)稱的單峰分布。其中,堿解氮和全鉀的含量接近正態(tài)分布,有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、速效鉀、鹽分的含量是正偏(不對(duì)稱,右偏),且具有比正態(tài)分布曲線更尖峭的峰態(tài),而pH呈現(xiàn)負(fù)偏(左偏)。同時(shí),土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、鹽分和pH的平均值依次為6.64 g·kg-1、0.47 g·kg-1、88.2 mg·kg-1、0.20 g·kg-1、1.87 mg·kg-1、18.8 g·kg-1、185 mg·kg-1、7.27 g·kg-1和8.21,且從變異系數(shù)來(lái)看,除pH的變異系數(shù)小于10%,屬于弱變異,其余各指標(biāo)均屬中等變異(10%

        根據(jù)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)和鹽化度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2),對(duì)其頻數(shù)分布分析,土壤有機(jī)質(zhì)含量在10.0 g·kg-1以上的樣點(diǎn)僅占7.1%(缺),在6~10.0 g·kg-1之間的占50.0%(較缺),小于6 g·kg-1的占42.9%(極缺)。全氮含量在0.75 g·kg-1以上的樣點(diǎn)僅占1.8%(缺),在0.50~0.75 g·kg-1之間的占35.7%(較缺),小于0.50 g·kg-1的占62.5%(極缺)。全磷含量在0.4~0.8 g·kg-1之間的樣點(diǎn)僅占1.8%(缺),其余98.2%的樣點(diǎn)含量小于0.4 g·kg-1,屬于極缺的范疇。全鉀含量在12.0~18.0 g·kg-1之間的樣點(diǎn)占28.6%(缺),在18.0~24.0 g·kg-1之間的樣點(diǎn)占71.4%(中等)。堿解氮含量大于150 mg·kg-1的樣點(diǎn)僅占1.8%(豐富),在120~150 mg·kg-1之間的占10.7%(較豐富),在90~120 mg·kg-1之間的占32.1%(中等),在60~90 mg·kg-1之間的占35.7%(缺),在30~60 mg·kg-1之間的占19.6%(較缺)。速效磷含量在5~10 mg·kg-1之間的占3.6%(缺),在3.0~5.0 mg·kg-1之間的占14.3%(較缺),小于3.0 mg·kg-1占82.1%(極缺)。速效鉀含量大于200 mg·kg-1的樣點(diǎn)占30.3%(豐富),在150~200 mg·kg-1之間的占16.1%(較豐富),在100~150 mg·kg-1之間的占33.9%(中等),在50~100 mg·kg-1之間的占11.6%(缺)。鹽分含量在1.0~3.0 g·kg-1之間的占3.6%(輕度鹽化),在3.0~6.0 g·kg-1之間的占39.3%(中度鹽化),在6.0~9.0 g·kg-1之間的占41.1%(重度鹽化),大于9.0 g·kg-1的占16.1%(鹽土)。pH在7.0~8.0之間的樣點(diǎn)占7.1%,在8.0~8.5之間的占83.9%,在8.5~9.0之間的占7.1%。

        圖1 研究區(qū)土壤養(yǎng)分頻數(shù)分布Fig.1 Frequency distribution of soil nutrients in the study area

        2.2 九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分空間分布特征

        Kriging插值圖能夠直觀清晰地反映出研究區(qū)土壤養(yǎng)分的分布特征(圖2)。九甸峽移民區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、全鹽及pH總體上均呈網(wǎng)狀斑塊化分布,高值區(qū)主要分布在東北地區(qū),西南地區(qū)土壤養(yǎng)分含量較低,以有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、全鉀、pH斑塊最大,變化緩和;堿解氮、速效鉀和鹽分的空間連續(xù)性較差,破碎化程度高,在小尺度上形成強(qiáng)烈的變異,這可能與漠境區(qū)域植被類型成斑塊狀分布有關(guān)。

        圖2 研究區(qū)土壤養(yǎng)分的空間分布特征Fig.2 Spatial distribution of soil nutrients in the study area

        3 討 論

        土壤養(yǎng)分是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果,是土壤肥力的重要組成部分,對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能有著重要影響[14]。在自然因素中,土壤養(yǎng)分的含量主要受母質(zhì)、氣候、生物、地形和時(shí)間等5大成土因素的影響。在人為因素中,土地利用方式是人類干預(yù)土壤肥力最直接、最重要的活動(dòng)[15],通過(guò)改變土壤的水熱條件、土壤養(yǎng)分總量等因素來(lái)影響土壤養(yǎng)分的遷移變化,從而導(dǎo)致土壤肥力的變化[16]。九甸峽移民區(qū)是新墾耕地,采樣前只是對(duì)土地進(jìn)行了平整,所以人為干預(yù)較少,因此,土壤養(yǎng)分含量主要受自然因素影響。由于該區(qū)域土壤是山前洪積—沖積扇下部,離山漸遠(yuǎn),洪積物的顆粒隨之變細(xì);此外,由于山洪是周期性的,每次的大小不盡相同,堆積下來(lái)的物質(zhì)也不一樣,導(dǎo)致不同區(qū)域土壤養(yǎng)分出現(xiàn)差異。另外,該區(qū)域風(fēng)力較強(qiáng),風(fēng)將土壤顆粒搬運(yùn),由風(fēng)力強(qiáng)的地方搬運(yùn)到風(fēng)力弱的地方沉積下來(lái),往往形成灌叢“肥島效應(yīng)”,導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的空間變異。本研究發(fā)現(xiàn),九甸峽移民區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)、氮及磷含量普遍較缺乏,土壤亟需培肥,且研究區(qū)96.4%的土壤速效磷低于5 mg·kg-1,說(shuō)明土壤供磷能力較低,施用磷肥可以協(xié)調(diào)氮、磷比例失衡,同時(shí)對(duì)作物也有一定的增產(chǎn)效果。鉀在該區(qū)域比較豐富,因此,培肥過(guò)程中可以少施或不施用鉀肥。研究區(qū)絕大部分地塊土壤鹽分處于中度和重度鹽化水平,這是由于土壤發(fā)育在山前平原礫石質(zhì)洪積—沖積物上,土壤母質(zhì)含鹽高所致。另外,該區(qū)土壤基本上沒(méi)有或很少有草原土壤那樣明顯的腐殖質(zhì)層,而是以漠境地區(qū)特有的礫質(zhì)化、弱鐵質(zhì)化、碳酸鈣表聚及石膏和鹽分的聚集等為該類土壤形成的主要特點(diǎn),土壤板結(jié)不透水層較多。

        4 結(jié) 論

        (1)甘肅省九甸峽移民區(qū)土壤堿解氮和全鉀的含量接近正態(tài)分布,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、速效鉀及鹽分的含量是正偏(不對(duì)稱,右偏),且具有比正態(tài)分布曲線更尖峭的峰態(tài),而pH呈現(xiàn)負(fù)偏(左偏)。從變異系數(shù)來(lái)看,除pH的變異系數(shù)小于10%,屬于弱變異,其余各指標(biāo)均屬中等變異(10%

        (2)甘肅省九甸峽移民區(qū)內(nèi)92.9%的土壤有機(jī)質(zhì)處于較缺的范疇,98.2%的土壤全氮、全磷處于較缺和極缺的范疇,28.6%的土壤全鉀處于缺的范疇,19.6%的土壤堿解氮較缺,82.1%的土壤速效磷處于極缺范疇,11.6%的土壤速效鉀處于缺的范疇,中度以上鹽漬化土壤占96.4%。因此,甘肅省九甸峽移民區(qū)土壤養(yǎng)分普遍較缺,伴隨著土壤鹽漬化的威脅,開(kāi)墾后應(yīng)大量增施有機(jī)肥,加大氮磷肥的用量,種植耐鹽堿的作物,從而提高土地的利用效率。

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