工壤是植物生長的基質,工壤鹽分又是影響植物生長的重要因素。若工壤中累積的鹽分達到一定界限值時,則會抑制作物根系吸收水分、養分的能力,甚至會腐蝕植物根系,從而影響作物的正常生長和發育。工壤鹽漬化不僅嚴重損害工壤生產潛力,而且鹽分的積聚改變了植物生長環境,促進植物類型向鹽生、荒漠類型轉變,最終導致生態環境惡化。因此,了解工壤鹽漬化的過程和特征是改善和恢復區域生態環境的重要基礎工作。
干旱的氣候條件造就了新疆工壤鹽漬化現象嚴重,鹽堿工種類繁多。新疆因而被稱為世界鹽堿工的博物館。新疆的鹽漬化工地面積達1.O5x104kmz,占現有耕地面積的33.4%,且工壤鹽漬化呈持續惡化的趨勢。本文對新疆精河縣耕層工壤鹽分特征進行深入分析,為治理和預防該區工壤鹽漬化提供科學依據。
1 研究區概況
新疆精河縣地處新疆維吾爾自治區西北部,毗鄰中國著名大風口一阿拉山口主風口,境內有新疆第二大咸水湖一艾比湖,生態環境相當脆弱。
地理坐標為東經81046’一83051',北緯44000'45010',東西長約166km,南北寬約134km,總面積11 275km2精河縣地勢南高北低,自南向北呈扇狀坡面。
南部為天山山區,一般海拔600-3500m;中部為山前沖積一洪積傾斜平原,地形平坦、開闊,多為戈壁、荒漠,其次是耕地,平均海拔230一440m。
北部是沖積一洪積平原,地形平坦、開闊,大部分地下水位偏高,多為鹽堿沼澤地帶。最北端的艾比湖,周圍湖濱平原多為風蝕鹽堿沼澤,南岸為大面積鹽殼覆蓋。精河縣農區的工壤,集中分布在洪積一沖擊扇中下部及扇緣地帶,且扇形地下部開墾最早,而后才以此為基地逐步向上下兩側擴展。耕地工壤類型主要有草甸工、灰棕漠工、潮工、風沙工、灌耕工、灰漠工、沼澤工、棕鈣工以及石質工等。
2 數據來源及研究方法
2.1 樣品采集
為了保證獲取信息的準確性和可靠性,樣品布點要考慮研究區地形地貌、工壤類型、肥力高低、作物種類等,保證采樣點具有典型性和代表性同時一要兼顧空間分布的均勻性。因此,根據工壤類型、地形地貌、作物種類及點位在空間的均勻性,2011年10月,在精河縣五個鄉鎮進行隨機采樣。在采樣過程中,以采樣點布設圖為向導,結合實地情況,確定采樣地塊,選擇有代表性的采樣點共101個,采用GPS定位取工,采樣深度為耕層0-20cm。按照技術規范做到每個樣點的取工深度及采樣量均勻一致,在取樣的同時一填寫取樣調查表。
2.2 室內分析與數據處理
通過對所取的工樣進行系統整理和核對,以保證所有樣品在接收和保存過程中的數量及質量取得一致。采集的工樣在實驗室自然風干后,剔出工壤以外的侵入體\\(如植物殘茬、石粒、磚塊等雜質\\),適當磨細,過1mm孔徑篩,充分混勻,裝入容器待用。按工壤農化分析要求,將預處理后工樣按5:1水工比進行浸提,用EC2000型電導儀測定浸提液25C時一的工壤含鹽量。
3 結果分析
3.1 工壤鹽分等級劃分
根據研究區各地形部位和不同工壤類型表層工壤的鹽分含量,對研究區工壤鹽分進行分級\\(分級標準見表1\\),并進行統計分析。最終將研究區劃分為五大鹽漬化區域類型:
\\(1\\)無鹽漬化區。在精河縣內廣泛分布沖積平原和洪積平原,在沖、洪積扇的上部,含鹽量平均值為1.76kg,由于人類的利用率較低,未經過長期的灌耕熟化。
\\(2\\)輕度鹽漬化區。在綠洲沖、洪積扇中、下部,由于人類利用程度較高,灌耕熟化程度較高,工壤含鹽量比上部多,潮工,沼澤工,灌耕工中的大多數是屬于輕度鹽漬化區。
\\(3\\)中度鹽漬化區。位于綠洲沖、洪積扇中、下部,草甸工中大多數以及潮工、沼澤工、灌耕工中少數屬于中度鹽漬化區。
\\(4\\)重度鹽漬化區。草甸工中少數,潮工、沼澤工、灌耕工中的極少數屬于重度鹽漬化區。
\\(5\\)鹽工區。草甸工中的極少數屬于鹽工區。
3.2 不同地形下工壤鹽分特征分析
在干旱半干旱地區蒸發量大于降水量,強烈的地面蒸發使工壤毛管上升水流處于絕對的優勢,工壤鹽分受毛管力作用向上層表工聚積遷移。因而,了解工壤鹽分空間分布以及水鹽運移規律,是因地制宜提出鹽漬工改良措施的關鍵。
通過對試驗數據進行統計分析得出表2,從分析的結果我們可以看耕層鹽分含量的最大值出現在沖、洪積扇下部。鹽分含量的較少的區域在沖、洪積扇的上部,而沖、洪積扇中部的耕層工壤具有中等的含鹽量,因而耕層工壤鹽分的平均值具有從扇頂向扇緣逐漸增加的趨勢。在不同地形部位下,耕層工壤鹽分含量均呈很強的空間變異性。這是因為沖、洪積扇的上部受自然因素的影響程度大,鹽分含量與母巖的成分有很大關系。而沖、洪積扇的下部是農田和居民點的所在,受人類影響較大。施肥不當,不合理的灌溉都增加了工壤含鹽量。
3.3 不同工壤類型下工壤鹽分特征分析
精河縣的工壤按其形成條件可分為在地帶性生物氣候條件形成的地帶性工壤,在區域性水文地質條件下形成的水成、鹽成工壤一沼澤工,在風沙堆積物上發育的風沙工,以及經過人們長期灌耕熟化發育成的灌耕工和潮工。
其中草甸工、灰漠工、灰棕漠工、棕鈣工、石質工是在地帶性生物氣候條件形成的地帶性工壤,這些地帶性工壤隨著的水分含量下降其耕層工壤的含鹽量也隨之減少。經過人們長期灌耕熟化發育成的灌耕工和潮工相比較其他未經人們長期灌耕熟化的工壤,其耕層工壤的含鹽量要高23倍。
對不同工壤類型下的耕層鹽分數據進行統計分析得出\\(表3\\):不同耕層工壤類型鹽分含量的平均值由大到小依次為草甸工、潮工、灌耕工、沼澤工、風沙工、灰漠工、灰棕漠工、棕鈣工、石質工。
其中:草甸工、潮工、灌耕工和沼澤工的耕層工壤鹽分具有較強的空間變異性,而其它5種工壤則具有中等的空間變異性。鹽分的這種分布狀況是由自然因素和人為因素共同作用的結果。自然因素是地帶性生物氣候條件\\(熱量條件與水分條件相比后者一是決定性因素\\),人為因素是作物類型和耕作程度。
4 結論與討論
筆者一選取精河縣不同地形和工壤類型下的耕層工壤,對其鹽分含量進行描述性統計分析,可得出以下結論:
\\(1\\)對耕層工壤的鹽分含量進行等級劃分可以看出,精河縣耕作區的工壤主要表現為無鹽漬化、輕度鹽漬化和中度鹽漬化,重度鹽漬化只有零星分布。
\\(2\\)在沖積扇的上部由于地下水位較高,人類利用程度較低耕層工壤的含鹽量較低。越往中部和下部隨著地下水位的降低和人類灌耕熟化程度的增加,耕層工壤含鹽量逐漸增加,變異系數呈遞減的趨勢。在地帶性因素和人為因素的共同作用下,耕層工壤鹽分含量具有一定的結構性和隨機性的特點。
\\(3\\)在不同工壤類型中草甸工的鹽分含量最大;其次是經過人們長期灌耕熟化發育成的灌耕工和潮工;然后是在區域性水文地質條件下形成的水成鹽成工壤沼澤工和在風沙堆積物上發育的風沙工;最后是在地帶性生物氣候條件形成的地帶性工壤灰漠工、灰棕漠工、棕鈣工、石鈣工。
通過以上分析結果可以看出,精河縣耕層工壤屬輕、中度鹽漬化類型,但是如果在工地利用過程中不能科學、合理利用,最終將會導致耕層工壤鹽分過高,進而使農田工壤鹽漬化程度加劇。因而,在干旱農業區,通過節水灌溉、合理開發利用地下水、完善灌排系統等措施可有效改良鹽漬工。
參考文獻:
[1」劉蔚,王濤,蘇永紅等黑河下游工壤和地下水鹽分特征分析[J」冰川凍工,2005,27\\(6\\):890一96。
[2]王遵親中國鹽漬工「M」北京:科學出版社,1993。
[3」關欣,張風榮,李巧云等南疆平原典型荒漠樣區耕種工壤基層分類的探討[J」工壤,2003,35\\(1\\)53一7。
[4」王少麗,楊繼富,李杰,等新疆鹽漬化區水鹽平衡現狀及對策[J」中國農村水利水電,2006,\\(4\\)12一15。
[5」古麗格娜·哈力木拉提,木合塔爾·吐爾洪,于砷,等喀什葛爾河流域鹽漬化工壤鹽分特征分析「J}干旱區資源與環境,2012,26\\( 1\\) : 169只73。
[6」劉國華,海米提·依米提,王慶峰,等于田綠洲工壤鹽分特征分析「J」水工保持研究,2009,16\\(3\\):260 X63。
[7」王雪梅,柴仲平,塔西甫拉提·特依拜,胡江玲,龔愛瑾西北干旱區典型綠洲鹽漬工現狀及特征分析.水工保持研究,2009,16\\(2\\)。
[8」王水獻,董新光,杜衛東新疆阿瓦提灌區工壤鹽漬化現狀及特征分析「J」干旱地區農業研究,2006,24\\(5\\):170一75。
[9」任加國,鄭西來,許模,等新疆葉爾羌河流域工壤鹽漬化特征研究[J」工壤,2005,37\\(6\\):635石39。
[10」劉延鋒,靳孟貴,金英春,等新疆焉省盆地工壤鹽漬化特征分析水工保持通報,2004, 24 \\(1\\)49一2。
[11」祖皮艷木·買買提,海米提·依米提,麥麥提吐爾遜·艾則孜伊犁河谷地下水及工壤鹽分分布特征[J」干旱地區農業研究,2010,29\\(1\\)。
[12」顧峰雪,張遠東,劉永強等阜康綠洲工壤鹽漬化特征及其與肥力的相關性分析「J」干旱區資源與環境2003,17\\(2\\):78一82。
[13」涂鈴娜,王紹明,楊巖等瑪納斯河流域下游工壤的鹽分特征分析[J」新疆農業科學,2011,48\\(3\\):