内蒙古额济纳绿洲土壤理化特性分析

内蒙古额济纳绿洲土壤理化特性分析

额济纳旗位于干燥地区。土壤是限制其经济发展的重要因素。土壤理化性质作为土壤肥力的重要特征，集中在土壤的水、肥、气、热等方面。是土壤肥力和土壤理论研究的基础。同时，它还用于土壤分类、植物栽培、环境和土壤保护等各个方面的分类。土壤的物理和化学性质因土壤类型、气候、成土基质、水文、植被等因素而异。在回收和土壤肥力方面也存在显著差异。此外，在灌溉、盐化和荒漠化的条件下，土壤性质也会发生变化。这些差异的存在代表了土壤和环境因素相互作用的结果。只有了解和理解土壤的性质和变化规律，才能合理科学地利用该地区的土壤资源，有效防止以荒漠化和碱化为代表的生态环境恶化。本研究通过实验对额济纳旗土壤的物理和化学性质进行研究，结合其他生态因素进行分析，总结出土壤利用与开发模式下的土壤性质变化规律，为进一步的研究提供基础支持。1土壤类型及面积沙漠化程度分析内蒙古自治区额济纳旗是西北干旱区典型地区之一,地处东经97°24′~101°58′,北纬37°43′~43°19′,海拔高度900~1000m(胡杨分布适应区).为典型的极端干旱大陆性气候,年平均降水41.3mm,年平均蒸发量3706mm,湿润度1%;年平均8级以上大风日数52d,年平均沙暴日数21d.额济纳植被稀疏,风蚀剧烈,由于上述自然条件的作用和人为活动的综合影响,通过各种各样的成土过程,额济纳河及其支流沿岸的三角绿洲土壤类型为林灌草甸土、盐碱土,河岸两边的半固定和固定沙丘为风沙土,几种类型土壤相间分布呈复合区.额济纳绿洲以牧业为主,是农林牧多种经营的模式.其耕地、耕地灌溉面积、林地、天然草地面积分别为0.31×104、0.23×104、38.64×104、1020×104m2.近几年来由于上游来水量逐年锐减,额济纳绿洲的草场、耕地面积都呈缩小趋势.且土地沙漠化、土壤盐渍化的形势更加严峻.由于黑河下泄水量急剧减少以及环境的变迁和人为破坏,特别是近年来土地沙化、地下水水位下降、植被退化萎缩、生态环境恶化速度加快.因此要恢复生态环境,防止土地进一步沙化,规划用地面积,减少沙漠化灾害,对土壤特性的分析必不可少.2学习方法2.1土壤样品的选择2.1.1桥桥、东南角、七道桥、林工站的设置在额济纳旗分布着216万hm2天然胡杨林,是额济纳旗黑河下游三角洲的核心地带,占河漫滩草场总面积的15%,构成了额济纳荒漠绿洲的主体.根据土壤的性质及不同的环境、胡杨的生长情况,在额济纳旗选择了具有代表性的一道桥、五道桥、七道桥及林工站设点进行调查.额济纳河流经一道桥,生长的是幼年、成年和老年混合的胡杨林,土壤水分含量较大.林工站与一道桥临近,环境条件相似,但相对可视为是以农田为主的人工环境.五道桥水分及各种条件居中,胡杨基本为幼苗,生长基本在两年左右.七道桥靠近沙漠,分布着大小不一的沙丘,丘间低地有积水,主要生长30a左右的老年胡杨.2.1.2采样深度和采样时间根据国家标准及当地情况,上述四个采样点土壤中选取一个剖面,深度为60cm,分4层采样(分别为表层、20cm、40cm和60cm),置于密封袋中.采样时间为2006年1月1日.2.2研究方法的选择2.2.1土壤温度测量由于实验可知土壤偏碱性,使用0.01mol/L的CaCl2为提取液,根据国家标准选择1∶2.5的水土比浸泡1.5h后,在14~15℃下使用pH计进行测量.2.2.2土壤含盐量的测定电导法,在15℃时以1∶5的土水侵出液,使用1998年8月上海虹益仪器厂生产的型号为DDS-11A的电导仪测量土壤的电导率,用电导率表示土壤的含盐量.2.2.3样品的提取和测定称取1g磨细的土壤样品于三角瓶内,加入1mol/L乙酸铵溶液10ml(水土比为1∶10),封口,在室温下振荡提取1h,离心后取上清液作为待测溶液,适合测定钾、钠、钙、镁等.称取1g磨细的土壤样品于三角瓶内,用0.05mol/LEDTA溶液提取(经测定,土壤PH呈微碱性,所以选取0.05mol/LEDTA溶液提取,水土比为1∶10,室温振荡提取1h.离心后取上清液作为待测溶液.适合测定有效微量元素铁、锰、锌等使用乙酸铵和碳酸氢铵对土壤进行侵提,用火焰原子吸收仪(岛津AA-6650)进行测量.2.2.4有机质含量的计算选用低温外热重铬酸钾氧化,使用比色法测定被还原的三价铬,计算土壤中有机碳的含量并换算成有机质的含量.使用的仪器包括:紫外分光光度计(JASCOV-550UV/VISSpectrophotometer);电子天平(上海新桥)等.3土壤物理分析3.1不同林型的土壤含水量的变化胡杨适合在沙漠地区生长,不同林龄胡杨林的土壤质地以沙土为主,伴随极少部分的其它质地土壤,如粘土、壤土等.各样地的土壤层次垂直变化总的特点:20cm内的土壤为干沙层,表层土壤含水量最低.土壤剖面的30~60cm土层内,随土壤深度的增加,土壤含水量逐渐增大,但变化平缓.土壤含水量从高到低依次为胡杨幼林、胡杨青壮林、胡杨成过熟林,而且胡杨幼林的土壤含水量明显高于胡杨青壮林和胡杨成过熟林.胡杨过熟林表土层土壤含水量比沙坡胡杨成过熟林高.土壤质地的变化和三种林型耗水量的差异是土壤含水量高低变化的原因.3.2风荷载作用下土层的细粒物质发育在额济纳的土壤具有极端干旱区土壤的一般特征.由于成土母质是河流冲积物,又经过长时间的风力吹蚀作用,细粒物质很少,质地粗,土层中大于2mm的砾石含量可达16%~50%左右,最高可达74.88%,仅在河谷低地中砾石含量低一些,呈典型的粗骨土;土壤发育程度低,从剖面上看,土壤发育层次不完全又不清楚.地带性土壤为灰棕漠土,盐碱土的面积也很大.4土壤化学分析4.1不同立地条件下胡杨的生长状况土壤的pH值对应着的土壤酸碱性,是土壤的重要属性之一,对土壤肥力的有效性、盐度等性质以及植被的生长发育均有重要影响.本文使用pH计进行测量的结果表1.由表2中可看出,土壤的pH值在8到9之间,土壤呈碱性,说明生长在该地区的胡杨是耐盐碱的植物,可抵抗盐碱毒害和生理干旱等胁迫.根据方差分析可知,各样地间同一层次土壤的pH值具有差异显著(F=4.790313>Fcrit=3.4902948,P-value=0.0203144<0.05).其中五道桥取样点值最低;一道桥和林工站自然地理环境和植被林龄虽然基本相同,两者的值具有加大的差异;七道桥为老年胡杨.因此植被林龄对土壤酸碱性有一定的影响,随着胡杨林龄的增长,对土壤的pH值可能有一定的干扰.不同土层土壤之间不具有显著性差异(F=0.042544<Fcrit=3.4902948,P-value=0.9877293>0.05),表层土壤的pH值较低,40cm以下基本趋于稳定.4.2电导率法测盐土壤的所含盐分的类型和量的多少都对植被的生长有影响.含盐量主要与地下水位、土壤排水状况、利用措施、植被根系等因素有关.根据美国盐土研究室(1954)划分的标准,饱和泥浆浸出液的电导率与作物之间的关系如下:<0.2s/m时,对大多数作物生长无影响;0.2~0.4s/m时,对盐分敏感作物可能受影响;0.4~0.8s/m时,大多数作物减产;>1.6s/m时,一般作物都不能生长.采用电导率法对各个样地进行测量,本文用电导率直接表示土壤的盐分状况.由表3可得,该地区土壤盐度平均为0.171951s/m.一道桥和林工站样地含盐量最高的是表层,逐层降低.五道桥各层间没有显著变化;七道桥样地从表层到向下逐步增大,到40cm最大,再降低.但林工站样地各层土壤的盐度远大于其他样地,五道桥和七道桥差异不大,可能是植被根系对土壤含盐量也有一定的影响,一般植被根系通过富集、吸附、交换等作用可降低土壤中盐度.对土壤含盐量进行方差分析(表4),该地区各样地间(F=0.661782<Fcrit=3.490295,P-value=0.707112>0.05)以及各土层(F=0.472495<Fcrit=3.49029,P-value=0.707112>0.05)含盐量均无显著性差异.4.3矿质元素的分布土壤矿质元素的研究,对土壤类型、成土母质以及成土过程的进一步研究有重要的影响.本文选取了K、Ca、Na三种大量元素及Fe、Zn一些微量元素进行测量,数据结果见表5.由表5可得,林工站K、Ca、Na、Mg的质量分数要显著高于一道桥、五道桥和七道桥.五道桥Mn的质量分数最高,一道桥和七道桥差不多,林工站的最低,可能与pH值有一定的关联.Fe的质量分数在一道桥、五道桥、林工站相差很少,在七道桥的要显著的高于其他样地.Zn的质量分数呈现林工站和七道桥相近,远大于五道桥和一道桥,一道桥的值最低,可能由于一道桥土壤主要为沙土保水保肥能力.矿质元素分布呈现这种规律差异可能的原因包括植被的影响,或者是降水以人工灌溉的因素.具体的原因还有待进一步的研究分析.4.4土壤有机质质量分数有机质是土壤三相中重要的组成部分,主要指的是土壤中所有含碳的有机化合物.包括了各种动植物残体和微生物及其生命活动的各种有机产物,其中相对稳定的是经过长期复杂的生物化学转化,主要通过微生物的生命活动形成的腐殖酸.有机质积累、转化是土壤形成过程中最主要的过程,其本身为植物提供营养物质,是土壤的结构、物理性状分析的基础.由表6可知,五道桥土壤中有机质的质量分数最高,一道桥最低,而且五道桥样地各土层之间的变化很小.同时,一道桥和五道桥土壤有机质质量分数在20cm处达到最大,再逐渐减小.七道桥和林工站从表层土到60cm逐层降低.总的看来,土壤有机质的质量分数呈现出从表层往下逐渐降低的趋势.对土壤有机质进行方差分析,该地区各样地间(F=7.37788>Fcrit=3.490295,P-value=0.004626>0.05)具有显著性差异.各土层(F=0.776142<Fcrit=3.49029,P-value=0.529495>0.05)有机质的质量分数无显著性差异.5结果与讨论5.1土壤为土壤条件通过上述分析,一道桥样地土壤主要为风沙土,五道桥、七道桥和林工站为草甸土,并呈现沙土和壤土的一般性质.5.2样地土壤理化性质的特征(1)该地区土壤碱性较强,pH均大于8,表层土壤的pH值相对较低,可能由于植物枯枝落叶层较厚改善了表层土壤,在五道桥由于胡杨林龄低,各层土壤没有明显的变化.各样地间pH值具有显著性差异与胡杨林龄有一定相关性,随着胡杨林龄的增长,土壤pH值升高.各层土壤pH值无显著性差异.生长的主要植被均为耐盐碱性植物.在农牧业开发时,也应该选择耐盐碱的植被.(2)该地区含盐量较高,均呈现出表层土壤盐度高.可能由于降水少,地下水水位低,加上蒸发强,使得盐分在表层土壤聚集.不同地区含盐量、盐分类型差异很大.林工站由于人为开发利用,含盐量较高,土壤盐碱化严重.可能是由于人工灌溉和降水量少,蒸发蒸腾强,盐分在表层聚集.在植被覆盖面积大、植物细根多的土层含盐量也会降低.(3)该地区有机质的质量分数不高,总体看来各样地间具有显著性差异,在五道桥和林工站的含量较高,一道桥含量最低.可能由于植被根系的影响,在表层有机质的含量最高,一般呈现逐层降低的趋势.由于各样地各土层之间存在差异性