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Soil sandy desertification and salinization and their interrelationships in Yanghuang irrigated area of Hongsipu, Ningxia of Northwest China.

宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化及其相互关系



全 文 :宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化
及其相互关系*
杨新国1,2 摇 宋乃平1,2**
( 1西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地, 银川 750021; 2宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实
验室, 银川 750021)
摘摇 要摇 采用控制取样和典型取样相结合的方法,对比分析了红寺堡扬黄灌区玉米地和枸杞
地、未利用地 0 ~ 40 cm分层土壤质地、盐渍化特征、阳离子交换量(CEC)值及其相关关系.结
果表明:控制取样条件下,除未利用地 0 ~ 10 cm土壤含盐量(TS)达 1. 74 g·kg-1外,3 种利用
方式下 0 ~ 40 cm TS在 0. 69 ~ 1. 30 g·kg-1之间变化,盐化特征不明显;枸杞地 20 ~ 40 cm土
壤钠吸附比(SAR)和土壤碱化度(ESP)分别达到 12. 18%和 14. 1% ;玉米地 0 ~ 20 cm粘粉粒
和(CPS)为 13. 5% ,枸杞地 0 ~ 40 cm CPS达 37. 3% .控制取样条件下,20 ~ 40 cm土层玉米地
土壤碱化和沙化指标间显著相关;典型取样条件下,上述相关性消失,但 CEC 与沙化指标及
盐渍化指标均显著相关. 不同土地利用方式下灌区土壤沙化和盐渍化呈复杂的交互关系,
CEC可以作为土壤环境质量变化的综合指示因子.
关键词摇 土壤沙化摇 土壤盐渍化摇 CEC摇 红寺堡摇 扬黄灌区
文章编号摇 1001-9332(2011)09-2265-07摇 中图分类号摇 S156摇 文献标识码摇 A
Soil sandy desertification and salinization and their interrelationships in Yanghuang irrigated
area of Hongsipu, Ningxia of Northwest China. YANG Xin鄄guo1,2, SONG Nai鄄ping1,2 ( 1 State
Key Laboratory Breeding Base of Land Degradation and Ecological Restoration of North鄄western Chi鄄
na, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2Ministry of Education Key Laboratory of Resto鄄
ration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in North鄄western China, Ningxia University, Yin鄄
chuan 750021, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(9): 2265-2271.
Abstract: By the methods of controlled and typical sampling, this paper analyzed the texture,
salinization characteristics, cation exchange capacity (CEC), and their correlations in the 0-40 cm
soil profiles of corn land, medlar land, and non鄄utilized land in Yanghuang irrigated area of Hong鄄
sipu, Northwest China. Under controlled sampling, the salt content in the soil profiles was 0. 69-
1. 30 g·kg-1( except in non鄄utilized land where the 0 -10 cm soil salt content was up to 1. 74
g·kg-1), with no obvious salinization. The sodium adsorption ratio and exchangeable sodium per鄄
centage in the 20-40 cm soil layer of medlar land were 12. 18 and 14. 1% , respectively, and the
total content of clay and silt in the 0-40 cm soil profile of medlar land was up to 37. 3% whereas
that in the 0-20 cm soil layer of corn land was only 13. 5% . In the 20-40 cm soil layer of corn
land, the indices of sandy desertification and salinization had significant correlations under con鄄
trolled sampling but no correlations under typical sampling, while the CEC and the sandy desertifi鄄
cation and salinization indices had significant correlations under typical sampling. In different land
use types in the study area, soil sandy desertification and salinization had complicated interrelation鄄
ships, and CEC could be used as the indicator for the changes in soil environmental quality.
Key words: soil sandy desertification; soil salinization; CEC; Yanghuang irrigated area of Hong鄄
sipu.
*国家重点基础研究发展规划前期项目(2009CB426304)、“十二五冶国家科技支撑计划项目(2011BAC07B03)和宁夏回族自治区自然科学基
金项目(NZ1036)资助.
**通讯作者. E鄄mail: songnp@ 163. com
2011鄄04鄄02 收稿,2011鄄06鄄18 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 9 月摇 第 22 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2011,22(9): 2265-2271
摇 摇 宁夏红寺堡扬黄灌区地处宁夏中部干旱带退化
荒漠草原区,截至 2010 年已开发灌溉耕地面积
2郾 67伊104 hm2 .受干旱气候和灰钙土土质的影响,土
壤风蚀沙化与次生盐渍化始终是威胁灌区土壤健康
与粮食安全的重要因素. 为此, 开展了一系列有针
对性的单项治理措施[1-3] . 土壤环境质量调控作为
一项系统工程,需要综合考虑影响土壤质量的各种
生态要素和过程[4-5],包括土地利用方式所限定的
土壤管理措施与强度[6-9] .土壤沙化、盐渍化和熟化
过程是灌区土壤质量变化的主要因素,开垦在导致
土壤风蚀沙化[10]的同时,耕作熟化作用也可以提高
土壤粘粒含量[11],改善土壤质地和肥力水平[12-13] .
此外,灌排管理措施不当也可能引发次生盐渍
化[2-3,14],导致土壤团聚体稳定性下降,土体松散,
进一步加剧风蚀沙化的风险[15] . 因此,统筹认识灌
区土壤沙化与盐渍化的发生及其相互关系,对于灌
区土壤环境质量调控具有重要意义. 但是目前相关
研究鲜见报道.本研究通过控制取样和典型取样相
结合的方法,以玉米和枸杞利用方式为对比,对其表
层 0 ~ 40 cm土壤质地、盐渍化特征以及土壤阳离子
交换量(cation exchange capacity, CEC)进行系统分
析,以期深入认识退化荒漠草原绿洲开发过程中,不
同土地利用方式下土壤沙化与盐渍化的发生特征及
其相互关系,为灌区土壤环境质量调控提供理论依
据.
1摇 研究区域与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
红寺堡扬黄灌区地处宁夏中部干旱带,主要区
域为罗山、烟筒山和牛首山之间的盆地和苦水河与
甜水河所形成的冲积平原,海拔 1240 ~ 1450 m. 土
壤类型以沙化灰钙土和风沙土为主. 该区为典型大
陆性气候,多年平均降水量 250 mm,其中 7—9 月降
水占全年降水量的 50% ~ 62% .多年平均水面蒸发
量 2325 mm.每年 8 级以上大风天数为 19郾 7 d,风速
超过 6 m·s-1天数有 50 d,风蚀模数平均为 2959
t·km-2·a-1 .由于干旱少雨、沙多风频,致使土壤干
旱、风蚀强烈,容易引发土壤沙化[1] . 同时,由于开
发初期未配套建设排水设施,随着灌溉年限延长和
灌溉面积扩大,土壤次生盐渍化渐趋严重[2] . 截至
2009 年,灌区土壤盐渍化面积已达 580郾 87 hm2,其
中弃耕地面积达 184郾 53 hm2[3] .
取样地位于红寺堡镇光彩新村,土壤类型以沙
化灰钙土为主,开发前系退化荒漠草地景观. 1999
年开始土地平整、农田建设和移民搬迁工程,现有灌
溉耕地近 400 hm2,以太中银铁路为界,分为南、北
两片集中分布的连片平整农田,主要种植玉米和枸
杞.玉米地 1 年灌水 4 次,每次灌水 1500 m3·hm-2 .
第 1 水(春灌)3 月中旬,第 2 水 4 月中旬,第 3 水 6
月 20 日前后,第 4 水 8 月 15 日左右. 1 年施肥 2 次,
年用量二胺 750 kg·hm-2、尿素 150 kg·hm-2,无有
机粪肥投入.一般情况下,连续种 2 ~ 3 年玉米后,倒
茬种 1 ~ 2 年的糜子和向日葵等.枸杞种植株行距为
1郾 5 m伊2 m.一年灌水 6 次, 每次 5400 kg·hm-2 .第
1 水(春灌)在 3 月中旬,第 2 水在第 1 水 20 d后,第
3 水 7 月中下旬,第 4 水 8 月上旬,第 5 水 8 月中旬,
第 6 水(冬灌)在 10 月中旬到 11 月上旬.肥料以二
胺、复合肥、枸杞专用肥为主,分夏果肥(5 月中旬)、
伏果肥(6 月中旬)、秋果肥(7 月底)3 次使用,年用
量二胺 937郾 5 kg·hm-2、复合肥 468郾 75 kg·hm-2、
枸杞专用肥 1125 kg·hm-2 .
1郾 2摇 样地设置与取样
控制性取样样地:与光彩新村铁路以北集中平
整建设的连片农田区,按空间临近原则,选取玉米地
(5 年)、枸杞地(6 年生)为控制取样样地,每块样地
面积约 0郾 15 hm2,样地内按小畦自然分割为 8 个连
续分布地块,每个小畦面积约 0郾 019 hm2 .以临近荒
地作为未利用地对照.其中未利用地土壤沙化明显,
植被盖度较低,以沙蒿(Artemisia desterorum)、铁杆
蒿(Artemisia sacrorum)、芨芨草(Achnatherum splen鄄
dens)、苦豆子(Sophora alopecuroides)为主.玉米地地
表无明显积盐现象,植株长势健壮,群体密集. 6 年
生枸杞地地表无明显积盐现象,植株长势健壮,行间
未覆盖.
典型取样样地:针对研究对象和分析目标,于光
彩新村选取出现明显沙化的玉米地和盐渍化较为严
重的枸杞地作为典型样地.样地面积和地块构成与
控制取样样地一致.其中沙化玉米地连年种植,但是
每年都难以形成有效生产力,植株低矮稀疏,沙害程
度较为严重.盐渍化较为严重的枸杞地地表有明显的
积盐现象,枸杞长势依然较好,行间也未有效覆盖.
土壤取样方法:每种样地随机选取 3 个重复取
样地块(小畦),地块内按“S冶形 5 点采样法土钻采
取土壤样本,按 0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm 和 20 ~ 40 cm
分层混合.总计采取土样 45 份.
1郾 3摇 样品处理与测试方法
采集的土样室内自然风干,研磨,过 1 mm 筛,
按水土比 5 颐 1 配制土壤浸提液,测定各种盐离子含
6622 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
量.各种盐离子的测定采用常规方法[16],其中碳酸
根离子和重碳酸根离子采用双指示剂鄄中和滴定法;
氯离子采用硝酸银滴定法;硫酸根采用 EDTA 间接
络合滴定法;钙和镁用 EDTA滴定法;钠离子用火焰
光度计法测定. CEC 采用乙酸铵交换法. 土壤粒径
分析采用吸管法[16],按美国制标准分级.
1郾 4摇 数据处理
土壤含盐量(soil salinity content,TS)为所测全
部离子浓度之和. 土壤总碱度( soil alkalinity,TB)、
钠吸附比(sodium adsorption ratio, SAR)、粘粉粒和
(total content of clay and silt CPS )、粘沙粒比( clay
and sand ratio, CSR)的计算公式为:
TB= [CO3 2-] + [HCO3 -]
由于本研究未检测出碳酸根离子,TB 完全由重
碳酸根离子浓度决定.
SAR = [Na+] / [(Ca2++Mg2+) / 2] 1 / 2
CPS = 粘粒百分含量(% )+粉粒百分含量(% )
CSR = 粘粒百分含量(% ) /沙粒百分含量(% )
碱化度( exchangeable sodium percentage,ESP)
采用经验公式[17]计算:
ESP / (1-ESP) = -0. 0126 + 0郾 01465 SAR
所有数据均采用 SPSS 和 Excel 软件进行分析.
采用两因素方差分析(two鄄way ANOVA)和最小显著
差异法(LSD)比较不同数据组间的差异,用 Pearson
相关系数评价不同因子间的相关关系;显著性水平
设定为 琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 控制取样条件下土壤盐渍化特征
由表 1 可以看出,经两因素方差分析,土地利用
方式对土壤 TB和 TS的影响显著,但是利用方式和
土壤分层之间的交互作用不显著;而 SAR、ESP在不
同利用方式、土壤分层之间整体差异不显著,同时利
用方式和土壤分层之间也不存在显著的交互作用.
摇 摇 灌溉条件下,玉米地 0 ~ 40 cm TS 显著下降,平
均降幅达 46郾 9% ;TB则显著增加,其中玉米地平均
增幅高达 41郾 8% ,枸杞地 24郾 6% .同时,土壤含盐量
的剖面分布也由表聚型向均匀型(振荡型)转变,但
是 TB的剖面变化不明显,依然维持一种均匀化的
分布特征.不同利用方式之间 0 ~ 40 cm SAR和 ESP
平均值并无显著差异,但是其剖面分布出现明显变
化,其中荒地和玉米地基本维持一种均匀化分布格
局,而枸杞地底聚型特征凸显.
整体上,除未利用地表层 0 ~ 10 cm TS 明显偏
高外,控制取样条件下,0 ~ 40 cm 土壤盐化和碱化
特征并不突出.但是,枸杞地 20 ~ 40 cm SAR和 ESP
平均大小分别达到 12郾 18%和 14郾 1% ,个别取样点
已接近或超出土壤碱化的下限( SAR = 16; ESP =
20郾 0% ),同时,TB也表现出普遍增长态势.因此,灌
溉条件下,枸杞地依然具备发生碱化的可能.
2郾 2摇 控制取样条件下土壤沙化特征
经两因素方差分析,不同利用方式间 CPS 差异
显著,但是土地利用与土壤分层间交互作用不显著
(表 2). 荒地与玉米地 0 ~ 40 cm 土壤 CPS、CSR 平
均大小相近,但是剖面分布出现明显的变化.荒地维
持一种均匀化分布格局,而玉米地 20 ~ 40 cm 土壤
CPS、CSR平均值突然大幅度提升,同时变异幅度大
表 1摇 土壤盐渍化特征
Table 1摇 Characters of soil salinization (mean依SE)
利用方式
Land鄄use types
土层
Soil depth
(cm)
含盐量
Soil salinity content
(g·kg-1)
总碱度
Soil alkalinity
(cmol·L-1)
钠吸附比
Sodium adsorption
ratio
碱化度
Exchangeable sodium
percentage (% )
荒摇 地 0 ~ 10 1郾 74依1郾 13 1郾 32依0郾 06 8郾 81依4郾 76 10郾 2依5郾 4
No鄄utilized land 10 ~ 20 1郾 28依0郾 15 1郾 52依0郾 23 8郾 23依2郾 53 9郾 7依3郾 0
20 ~ 40 0郾 88依0郾 11 1郾 53依0郾 26 6郾 47依0郾 33 7郾 6依0郾 4
0 ~ 40 1郾 30依0郾 68a 1郾 46依0郾 20a 7郾 84依2郾 90a 9郾 2依3郾 3a
玉米地 0 ~ 10 0郾 78依0郾 44 1郾 91依0郾 12 7郾 56依4郾 72 8郾 7依5郾 7
Corn鄄land 10 ~ 20 0郾 58依0郾 19 1郾 98依0郾 00 6郾 40依3郾 63 7郾 4依4郾 5
20 ~ 40 0郾 71依0郾 39 2郾 31依0郾 31 8郾 62依7郾 89 9郾 6依9郾 1
0 ~ 40 0郾 69依0郾 32b 2郾 07依0郾 25b 7郾 53依5郾 03a 8郾 6依5郾 9a
枸杞地 0 ~ 10 0郾 91依0郾 52 1郾 95依0郾 25 4郾 60依0郾 57 5郾 2依0郾 8
medlar鄄land 10 ~ 20 0郾 78依0郾 26 1郾 78依0郾 17 6郾 77依0郾 69 8郾 0依0郾 9
20 ~ 40 1郾 24依0郾 11 1郾 72依0郾 30 12郾 18依4郾 00 14郾 1依4郾 3
0 ~ 40 0郾 98依0郾 36ab 1郾 82依0郾 24c 7郾 85依3郾 96a 9郾 1依4郾 5a
不同字母表示不同利用方式间存在显著差异(P<0. 05) Different small letters meant significant difference among different land鄄use types at 0. 05 lev鄄
el. 下同 The same below.
76229 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨新国等: 宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化及其相互关系摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 不同利用方式下土壤沙化特征和阳离子交换量
Table 2摇 Characters of sandy desertification and cation exchange capacity for different land鄄use types (mean依SE)
利用方式
Land鄄use type
土层
Soil depth
(cm)
粘粉粒和
Total content of clay and silt
(% )
粘沙粒比
Clay and sand ratio
阳离子交换量
Cation exchange capacity
(cmol·kg-1)
未利用地 0 ~ 10 22郾 0依2郾 2 0郾 12依0郾 03 4郾 05依0郾 12
No鄄utilized land 10 ~ 20 23郾 9依0郾 3 0郾 13依0郾 00 4郾 21依0郾 12
20 ~ 40 27郾 9依1郾 8 0郾 15依0郾 03 4郾 46依0郾 20
0 ~ 40 24郾 6依3郾 0a 0郾 13依0郾 03a 4郾 24依0郾 22a
玉米地 0 ~ 10 12郾 1依0郾 4 0郾 06依0郾 01 3郾 87依0郾 59
Corn鄄land 10 ~ 20 15郾 0依7郾 2 0郾 08依0郾 04 4郾 33依0郾 27
20 ~ 40 40郾 3依30郾 1 0郾 34依0郾 33 6郾 14依2郾 48
0 ~ 40 22郾 5依20郾 5a 0郾 16依0郾 21ab 4郾 78依1郾 65a
枸杞地 0 ~ 10 37郾 9依4郾 2 0郾 31依0郾 16 6郾 09依0郾 58
Medlar鄄land 10 ~ 20 36郾 9依5郾 8 0郾 25依0郾 08 5郾 69依0郾 60
20 ~ 40 37郾 0依10郾 7 0郾 24依0郾 13 5郾 85依1郾 16
0 ~ 40 37郾 3依6郾 5b 0郾 27依0郾 11b 5郾 88依0郾 74b
表 3摇 不同利用方式下土壤盐渍化和沙化指标的相关关系
Table 3摇 Correlations between salinization and desertification for different land鄄use types
利用方式
Land鄄use type
TB SAR CPS CSR TS
玉米地 CPS 0郾 938** 0郾 715*
Corn鄄land CSR 0郾 911** 0郾 732* 0郾 975**
TS 0郾 933**
ESP 0郾 998** 0郾 696* 0郾 704* 0郾 935**
CEC 0郾 821** 0郾 923** 0郾 852**
枸杞地 CPS 0郾 853**
Medlar鄄land CSR 0郾 851** 0郾 820**
ESP 0郾 999**
CEC 0郾 977** 0郾 973** 0郾 952**
荒摇 地 CSR 0郾 820**
No鄄utilized TS 0郾 912**
land ESP 1郾 000** 0郾 904**
CEC 0郾 913** 0郾 841**
TS:含盐量 Soil salinity content; TB:总碱度 Soil alkalinity; SAR:钠吸附比 Sodium adsorption ratio; ESP:碱化度 Exchangeable sodium percentage;
CPS:粘粉粒和 Total content of clay and silt; CEC:阳离子交换量 Cation exchange capacity; CSR:粘沙粒比 Clay and sand ratio. *P<0郾 05; ** P<
0郾 01. 下同 The same below.
增.枸杞地虽维持均匀化的分布格局,但是其大小显
著增加.整体上,灌溉耕作条件下,玉米地表层 0 ~
20 cm土壤次生沙化明显,其沙化程度相对于未利
用地显著增强.枸杞地在强力人为干预下,0 ~ 40 cm
土壤沙化逆转,土质明显粘重化.
2郾 3摇 土壤盐渍化特征、沙化指标和 CEC 值的相互
关系
控制取样条件下,土壤盐渍化和沙化的显著相
关性只发生于土壤碱化指标和沙化指标之间,这主
要是由 20 ~ 40 cm 土层和玉米地所决定. CEC 与
TB、CPS和 CSR显著正相关,而与 SAR、ESP 的正相
关主要集中于 20 ~ 40 cm土层如(表 3、表 4).
摇 摇 典型取样情况下,盐渍化枸杞地土壤质地明显
粘重,CEC 与 TS、SAR、ESP 出现显著的负相关,与
TB正相关,但是与 CPS 的相关性消失,另外,两种
土壤质地参数间也不存在显著相关;沙化玉米地
CEC则只与土壤质地指标呈显著正相关关系.在相
对极端的环境条件下,CEC 对土壤环境的主导制约
因素具有较好的对应性(表 5、表 6).
表 4摇 不同土层下土壤盐渍化和沙化指标的相关系数
Table 4摇 Correlations between salinization and sandy deser鄄
tification for different soil sections
土层深度
Soil depth
(cm)
TS TB SAR ESP CPS CEC
0 ~10 TB -0郾 701*
SAR 0郾 796*
ESP 0郾 790* 0郾 999**
CSR 0郾 873**0郾 912**
CPS 0郾 868**
10 ~ 20 TB -0郾 85**
ESP 0郾 999**
CSR 0郾 962**0郾 914**
CPS 0郾 847**
20 ~ 40 TB 0郾 690*
SAR 0郾 727* 0郾 861**
ESP 0郾 757* 0郾 998** 0郾 854**
CPS 0郾 664* 0郾 653* 0郾 976**
CSR 0郾 659* 0郾 708* 0郾 686* 0郾 960**0郾 948**
8622 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 5摇 典型样地土壤盐渍化和沙化特征
Table 5摇 Characters of soil salinization and sandy desertification of typical sampling lands (mean依SE)
典型样地
Typical sampling land
TS
(g·kg-1)
TB
(cmol·L-1)
SAR ESP
(% )
CEC
(cmol·kg-1)
CPS
(% )
CSR
盐渍化枸杞地
Salinization medlar-land
1郾 52依0郾 65b 2郾 67依0郾 61b 16郾 07依8郾 36b 17郾 5依8郾 6b 6郾 43依0郾 33b 58郾 9依3郾 9b 0郾 45依0郾 17b
沙化玉米地
Sandy desertification corn鄄land
0郾 31依0郾 02a 1郾 75依0郾 19a 1郾 73依0郾 75a 1郾 3依1郾 1a 3郾 98依0郾 17a 7郾 1依2郾 2c 0郾 05依0郾 01a
表 6摇 典型样地土壤盐渍化和沙化特征参数的相关系数
Table 6摇 Correlations between soil salinization and soil desertification for typical sampling lands
典型样地
Typical sampling land
TS TB SAR ESP CEC CPS
盐渍化枸杞地 SAR 0. 831**
Salinization medlar鄄land ESP 0郾 807** -0郾 692* 0郾 998**
CEC -0郾 683* 0郾 723* -0郾 928** -0郾 932**
CPS 0郾 739*
沙化玉米地 TB 0郾 861**
Sandy desertification ESP 1郾 000**
corn鄄land CPS 0郾 892**
CSR 0郾 789* 0郾 953**
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 灌区土壤沙化与盐渍化的交互作用
土壤沙化和盐渍化过程始终贯穿于扬黄灌区农
业活动之中[1-3],并通过土地覆被与微域环境的差
异,在不同的时间和空间尺度上发生交互作
用[ 18-20 ] .土壤沙化主要通过土壤质地变化对灌溉脱
盐效应的干扰,间接地影响土壤盐碱环境[21],反之
亦然[15] .本研究中,表层 0 ~ 20 cm受不同耕作方式
和近地表环境的影响较大,可能导致土壤盐离子组
成与土壤质地的非同步性变化,特别是玉米地表层
风蚀和枸杞地人为改土导致土壤质地的分异,可能
是表层土壤沙化和盐渍化特征参数相关性不显著的
主要因素.另外,在未开发前,未利用地 0 ~ 40 cm处
于一种较为稳定的沙化状态,土壤质地较均一,但是
土壤盐离子的构成与分布主要受植被和大气的控
制,其土壤沙化和盐渍化过程可能表现出较强的独
立性.而 20 ~ 40 cm 土壤受外部环境和人为干扰的
影响程度明显下降,更多表现出灌溉条件下土壤自
身属性对其沙化和盐渍化过程及其相互关系的影
响.灌溉使盐分淋洗下移,直接导致表下层土壤盐离
子含量增加,同时,其土壤质地由于受风蚀等干扰较
少,其粘性或细粒成分明显提高,出现同步性变化,
从而土壤沙化参数和盐渍化参数表现出显著相关
性.同样,玉米地的整体相关性显著,主要是由于其
表层和表下层土壤环境的显著差异造成的.总之,不
同土地利用方式下,土壤质地剖面属性的变化及对
土壤盐分的沉积学特征,以及其组分在剖面上的分
化过程的干扰,是决定土壤沙化和盐渍化相互关系
的主要因素.
3郾 2摇 土地利用方式与土壤环境质量的关系
土壤环境质量与土地利用方式限定的土壤管理
措施和强度有很大的关系[6-9] . 陈留美[22]在光彩新
村的研究发现,生荒地表层 0 ~ 20 cm土壤沙粒含量
达 77. 3% ,开垦后粘粒含量上升,但是依然维持着
上轻下重的层次特征.这与本研究结果不尽相同.本
研究中,相对于未利用地, 玉米地 0 ~ 20 cm CPS 下
降了 42% ,土质进一步沙化,特定耕作管理方式下,
由于风蚀作用的加强,次生沙化问题充分显现.枸杞
的种植需要进行开沟换土,由于有机肥料、粘土资源
的加入,加之其多年生作物特性,春秋土壤裸露程度
低,土壤质地发生明显改变,CPS 平均达 37郾 3% ,
0 ~ 40 cm土壤通体粘化明显.这也是导致枸杞地潜
在盐渍化风险较高的原因.综合权衡,无论从防治土
壤风蚀沙化还是适应盐渍化土壤环境方面,枸杞土
壤管理措施均相对具有优越性,因此在研究区表现
出的适宜性更为突出[1,3,23] .
土地利用方式与土壤基础属性是决定研究区土
壤环境质量变化的两个重要因素,有效区分二者的
相对贡献大小,是分析土壤环境质量变化驱动的关
键.本研究选取的样地为沙化灰钙土,开发前系退化
荒漠草地景观,表层土壤盐渍化程度较轻;开发初
96229 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨新国等: 宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化及其相互关系摇 摇 摇 摇 摇 摇
期,统一由机械进行大面积的推沙整地[24],利用背
景较为单一,土壤本身属性的空间变异性相对较小.
相对于两种不同土地利用方式导致的土壤环境质量
的差异,土壤本身属性对土壤环境质量的影响可能
要小很多.特别是枸杞地已经在很大程度上改变了
原生境土壤的基本属性. 但是本研究的部分结果仍
需要相对严格的控制试验进一步加以检验.
3郾 3摇 CEC对灌区土壤环境质量的综合指示价值
CEC能直接反映土壤保肥、供肥性能和缓冲能
力, 是土壤改良和合理施肥的重要依据[25-26] . 土壤
中重碳酸根离子浓度与作物的根系呼吸以及有机质
的分解活动强度关系密切,在一定程度上反映了土
壤的生物活性大小. 本研究中,所有样地 CEC 与
TB、CPS显著相关,证明 CEC 大小对农田土壤的保
肥供肥能力有一定的综合解释能力.这与陈留美[22]
的研究结果基本一致,而与石灰性土壤 CEC 指示能
力不足的观点有所区别[27] .
CEC对土壤环境和肥力状况的综合指示能力,
与土壤自身的一些属性有关,其有效性可能由于土
壤质地构成和酸碱环境发生较大的变化[27] .一般情
况下,土壤质地,特别是粘粒含量与 CEC 存在显著
的相关性[28],土壤沙化条件下,这种相关性可能更
为明显. 盐渍化枸杞地 CPS 显著增加的同时,土壤
盐碱离子含量明显上升,CEC 转而更多地与盐渍化
参数发生显著相关. 这可能与盐渍化条件下土壤胶
体表面净负电荷环境的变化有关.极端条件下,CEC
通过与主导性土壤环境质量参数的显著相关,表现
出明显的障碍环境特征指向性,因此可以作为灌区
土壤环境质量变化趋势的指示因子.
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作者简介 摇 杨新国,男,1976 年生,博士,助理研究员. 主要
从事农业生态学与生态恢复研究,发表论文 10 余篇. E鄄mail:
xinguoyang1976@ 163. com
责任编辑摇 李凤琴
17229 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨新国等: 宁夏红寺堡扬黄灌区土壤沙化和盐渍化及其相互关系摇 摇 摇 摇 摇 摇