利用方式对盐渍化土壤中有机质和盐分的影响

2021-08-05 来源：步旅网

第16卷　第4期Vol.16,No.4草　业　学　报

ACTAPRATACULTURAESINICA15-20　　

8/2007

张冈1,周志宇13,张彩萍2

(1.兰州大学草地农业科技学院,甘肃兰州730020;2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州730000)

摘要:在河西盐渍化土地区选择了天然草地、小麦地、1年生苜蓿地、2年生苜蓿地和3年生苜蓿地,就不同利用方式对盐渍化土有机质和盐分的影响进行了研究。结果表明,种植农作物后,土壤的有机质含量明显下降;种植苜蓿后,前2年土壤有机质含量减少,3年后显著增加。土壤盐分在开垦种植后显著下降,苜蓿地的降盐效果更好。可溶性阳离子中,Mg2+含量的下降趋势最大,其变化曲线与全盐相同;Na+向土壤下层迁移,Ca2+含量随土壤深度的增加而降低,K+含量下降。

关键词:盐渍化土;土地利用方式;有机质;盐分

中图分类号:S156　　文献标识码:A　　文章编号:100425759(2007)0420015206

　　随着人口的增加,耕地的减少,土地已成为稀缺资源。盐渍化土是一种重要的土地资源,对其进行科学合理地开发利用,具有巨大的社会、经济和生态价值。我国盐渍化土的面积有3.47×107km2,已开垦种植的为5.77×106km2,开发利用潜力巨大[1]。国内外治理盐渍化土的措施主要有工程措施、化学措施和生物措施。工程措施主要是挖排阴沟和淋溶盐分等,化学措施是向土壤中施化学改良剂,生物措施是种植一些耐盐碱的植物。对盐渍化的治理,尤其是内陆盐渍化的治理,多年的研究证实以生物措施最为有效且可治本[2]。盐渍化土上种植苜蓿(Medicagosativa),既可增加土壤的氮肥[3]、保持水土,又可获得高产牧草,发展畜牧业,对调整农业产业结构具

有积极的意义[4～7]。因此,本研究正是针对河西盐渍化土探讨在不同利用方式条件下的改良效果,这对生态脆弱、土地资源日趋减少的西北干旱地区具有重要的意义。1　材料和方法1.1　研究地点

位于临泽县境内兰州大学临泽草地生态实验站(100°06′04″E,39°11′07″N),主要的土壤类型为盐渍化草甸土与盐土,海拔1390m,面积386.67hm2。该地区属于大陆性温带干旱气候,具干旱、多风、寒冷等特点。年日照时数3042h,≥0℃的年积温3548℃,≥10℃的年积温3026℃,年太阳总辐射>607kJ/cm2。年均温7.6℃,最低温度-28℃,最高温度38℃,年均降水量121.5mm,其中夏、秋季降水量占全年总量的61%。冬

季受冷高压的影响,降水稀少,春季常干旱,年蒸发量2337.6mm。大气相对湿度为47%,属极干旱地区,地下水矿化度为0.9～22.6g/L[8]。植物主要有碱蓬(Suaedaglauca)、芦苇(Phragmitescommunis)、赖草(Leymus

dasystachys)、盐爪爪(Kalidiumgracile)等,苜蓿为金黄后(Medicagosativa),农作物为小麦(Triticumaesti2vum)。

1.2　研究方法

于2004年9月对天然草地(S0)、小麦地(Sa)、1年生苜蓿地(S1)、2年生苜蓿地(S2)和3年生苜蓿地(S3)5个区进行采样。每个区设7块样地(每块55m×33m),每块样地内采用对角交叉法取5个样点,每个样点分别取0～5,5～15,15～30和30～45cm土样,然后将同一样地、同一土层的5个样品混合组成1个样品。将土样按5∶1水土比测定可溶性盐分总量和盐分离子。全盐用重量法测定;Ca2+和Mg2+用原子分光光度计法测定;K+

和Na+用火焰光度法测定;有机质用重铬酸钾容量法(外加热法)测定。

3收稿日期:2006206226

作者简介:张冈(19812),男,陕西长武人,在读硕士。E2mail:zhanggang04@lzu.cn

3通讯作者。E2mail:zyzhou@lzu.edu.cn

16ACTAPRATACULTURAESINICA(Vol.16,No.4)8/2007

1.3　数据处理

采用SPSS10.0软件进行统计分析,均值显著性检验均采用一维方差分析(AVONA)。所有数据均采用平均值±标准差表示。2　结果与分析

2.1　不同利用方式下盐渍化土壤中有机质的变异特征

土壤有机质不但是土壤养分循环转化的核心,而且对土壤的理化性质具有重要的影响,因此土壤有机质含量一直是评价土壤肥力和质量的核心内容[9,10]。不同的利用方式对盐渍化土中有机质含量的影响随土层深度的不同而表现出差异性(表1)。0～5cm土层,有机质含量S3>S0>Sa>S1>S2,S3与Sa、S1和S2间差异显著,而S0、S1、Sa、S2间差异不显著;5～15cm土层,有机质含量S3>S0>S1>S2>Sa;15～30cm土层,有机质含量S3>S1>S0>S2>Sa,S3与S0、S2、Sa及S1与S0、Sa、S2差异显著;30～45cm土层,有机质含量S3>S1>S2>Sa>S0。

表1　不同利用方式下盐渍化土壤中有机质的含量

Table1　Thecontentoforganicmatterinsalinitysoilunderdifferentlandusepattern

土地利用方式

Landusepattern

S0SaS1S2S3

0～515.2±1.8AB13.8±3.0B12.7±2.7B12.0±1.8B16.8±3.7Ag/kg

土层深度Thedepthofsoil(cm)

5～1512.1±0.9B10.5±1.5B11.7±1.5B11.6±0.9B14.9±1.1A

15～3010.6±0.8B10.1±1.0B11.8±0.6A10.2±0.7B11.9±0.8A

30～458.7±1.4B10.0±1.8B11.4±1.3B10.3±1.2B13.2±2.3A

　多重均值比较采用LSD方法;同列标有相同字母的表示差异不显著(P>0.05)。

　LSD(Least2significantdifferent)methodwasusedinmultiplecomparisons.Valuessuffixedwithsameletterswithinonecolumnmeannosignificant2

lydifferenceatP>0.05.

天然草地在开垦后种植苜蓿前2年里,有机质明显下降[11,12],这是由于土壤通气性增加、温度升高、微生物活动加剧、有机质分解加快,而有机物的归还量较少,所以土壤有机质含量开始下降。但是随着苜蓿生长年限的增加,其生物产量明显提高,地下根系生物量明显高于自然植被条件下的根系归还量,种植苜蓿3年后,有机质含量开始明显的高于天然草地。此外,苜蓿的主根和侧根主要分布在0～30cm土层,其中以0～10cm最多[13],它能疏松土壤,改善土壤通气状况,促进微生物对植物残体的分解,密集发达的根系及残根、凋落物腐烂后增加土壤的有机质含量。随着苜蓿种植年限的增加,土壤肥力逐渐增加[13]。2.2　不同利用方式下盐渍化土壤中可溶性全盐的变异特征

天然草地开垦后,土壤盐分明显下降[14],尤其是在土壤表层(表2)。0～5cm土层,S0与S1、S2、S3和Sa以及S3与S1、Sa间差异均显著;5～15cm土层,S3与S0、S1、Sa及S2与S0、Sa、S1间差异均显著;15～30cm土层,S3、S2分别与S0、Sa间差异显著;30～45cm土层,S3与S1、S2、S0和Sa间差异均显著。结果证明,天然草地种植苜蓿后,其盐分明显下降。其原因在于:1)苜蓿增加了地表的覆盖度,减少土壤水分蒸发,有效的抑制了土壤返盐,使草甸土明显的脱盐;2)增强了植物的蒸腾,苜蓿的根系能够穿透隔水层[15],吸取地下水,使地下水位下降,同时地面灌水使土壤表层的盐分下渗,盐分被带到排碱沟排出。与种植的小麦相比,种植苜蓿的降盐效果更好,是因为小麦在7月收割,而7月的蒸发量最高[16],因此裸露的地面使盐分向土壤表层聚积加剧。土壤全盐随着种植苜蓿的年限增加而降低,这与杨自辉等[17]和王继和等[18]的研究结果一致。2.3　不同利用方式下盐渍化土壤中可溶性全盐中阳离子变异特征

2.3.1　K+和Na+的变化　天然草地的K+和Na+主要聚集在土壤表层,含量随土层深度的增加而降低(图1,

第16卷第4期草业学报2007年17

2)。种植苜蓿后,K+和Na+向土壤下层聚集,而种植农作物后,其变化不大。在不同的利用方式之间,天然草地

开垦种植苜蓿的第1年,其Na+含量升高,而K+含量在0～15cm土层里的低于天然草地中的,30～45cm土层的含量变高。从差异性显著来看,Na+含量在0～5,5～15cm土层,不同利用方式间差异不显著;15～30cm土层,S0与Sa、S2和S3间的差异显著(P<0.05);30～45cm土层,S0与Sa、S1、S2和S3间的差异显著(P<0.05)。K+含量在0～5cm土层,S0与S1、S2和S3间的差异显著;5～15cm土层,Sa与S0、S1间差异显著;30

～45cm土层,S0与Sa、S2间的差异显著。结果说明,天然草地开垦种植苜蓿后,改善了土壤结构,盐分向土壤深处淋洗作用加强,随着年限的增加,Na+向土壤下层迁移,降低了表土层中的含量。随着苜蓿种植年限的增加,K+含量降低,在农作物地里,5～15cm土层其含量最低,这可能是小麦根系吸收所致。

表2　不同利用方式下盐渍化土壤中可溶性全盐的含量

Table2　Thecontentofsolublesaltinsalinitysoilunderdifferentlandusepattern

土地利用方式

Landusepattern

S0SaS1S2S3

0～542.1±5.3A16.3±1.4B13.8±2.7B12.1±0.9BC8.5±1.5C

g/kg

土层深度Thedepthofsoil(cm)

5～1518.8±3.4A15.5±1.1A16.3±2.1A11.1±2.0B9.3±4.0B

15～3017.1±5.6A15.6±1.3A12.8±2.1B10.4±2.2BC9.6±1.0BC30～4513.3±3.4A14.5±2.1A10.8±3.3A9.0±1.4A4.0±2.2B

　多重均值比较采用LSD方法;同列标有相同字母的表示差异不显著(P>0.05)。

　LSD(Least2significantdifferent)methodwasusedinmultiplecomparisons.Valuessuffixedwithsameletterswithinonecolumnmeannosignificant

differenceatP>0.05.

图1　K+在不同利用方式下土层中的含量

Fig.1　ThecontentofK+inthedepthofsoilunderdifferentlandusepattern

　同一土层标有相同字母的表示差异不显著(P>0.05)ValuessuffixedwithsamelettersinthesamesoillayermeannosignificantdifferenceatP>

0.05;下同Thesamebelow

2.3.2　Mg2+和Ca2+的变化　Mg2+在天然草地中主要聚集在土壤表层,开垦后,含量迅速下降(图3)。从差异

显著性来看:S0与Sa、S1、S2和S3间的差异性在每一土层均显著;S3与S1和S2间在0～30cm土层差异显著。Mg2+的大幅降低影响土壤总盐分的下降,这对于减少土壤盐分对植物根系的伤害非常重要。盐渍化土中的Ca2+含量很高,大约占到全盐的10%～33%。0～15cm土层,S0与Sa、S1、S2和S3间的差异显著(图4);30～45cm土层,S3与S0和S2间差异显著。天然草地开垦后,土壤表层Ca2+含量明显增加,但随着种植苜蓿年限的

18ACTAPRATACULTURAESINICA(Vol.16,No.4)8/2007

图2　Na+在不同利用方式下土层中的含量

Fig.2　ThecontentofNa+inthedepthofsoilunderdifferentlandusepattern

图3　Mg2+在不同利用方式下土层中的含量

Fig.3　ThecontentofMg2+inthedepthofsoilunderdifferentlandusepattern

增加,其含量降低。天然草地中,土壤中的Ca2+含量随土壤深度的增加而增加,但种植苜蓿后,其含量随土壤深度的增加而降低,土壤表层出现了Ca2+的聚积,这是因为苜蓿根深,能自心土层吸收钙质,其中的一部分遗留在土壤表层中,可以形成稳固的团粒,加之苜蓿凋落物在表层土中被分解,而且Ca2+移动性慢,所以表层土中富集Ca2+,这有利于有机质的形成。而且Ca2+的交换能力强于Na+,把土壤胶体表面的Na+交换出来后被水淋溶到

土壤下层,减少Na+对植物的毒害作用,促进植物的生长。天然草地中,土壤中的Ca2+含量随土壤深度的增加而增加,表现出禾草类植物没有自心土层吸收钙质的能力。苜蓿种植年限越长,土壤中各离子含量下降幅度就越大,脱盐率就越高,而苜蓿生长量、生物/量增加[19]。3　结论

3.1　天然草地开垦后种植农作物,有机质含量明显下降;连续种植苜蓿后,土壤有机质前2年里降低,3年后明

显地增加。这主要是因为苜蓿的根系能疏松土壤,改善土壤通气状况,促进微生物对植物残体的分解,密集发达的根系及残根、凋落物腐烂后增加土壤的有机质含量。

3.2　天然草地开垦后,其盐分含量大幅度下降,连续种植苜蓿的土壤脱盐效果更好,并且土壤含盐量在1,2,3年

生的苜蓿地中逐渐降低。

第16卷第4期草业学报2007年19

图4　Ca2+在不同利用方式下土层中的含量

Fig.4　ThecontentofCa2+inthedepthofsoilunderdifferentlandusepattern

3.3　随着苜蓿种植年限的增加,Na+向土壤下层迁移;K+含量降低;Mg2+含量大幅降低,变化趋势与全盐相似;Ca2+则向土壤表层累积。

参考文献:

[1]　孙国荣,彭永臻,岳中辉,等.不同改良方法对盐碱土壤氮素营养状况的影响[J].植物研究,2004,24(3):3692374.

[2]　顾峰雪,张远东,刘永强,等.阜康绿洲土壤盐渍化特征及其与肥力的相关性分析[J].干旱区资源与环境,2003,17(2):782

82.

[3]　李富宽,翟桂玉,沈益新,等.施肥和接种根瘤菌对黄河三角洲紫花苜蓿生长及品质的影响[J].草业学报,2005,14(3):87293.[4]　贾恢先,肖雯,张振霞,等.沿黄灌溉盐渍区杜仲引种的研究[J].甘肃农业大学学报,2003,38(1):39241.[5]　孙鸿良.西北地区农牧业发展方向的探讨[J].草业学报,2003,12(4):126.[6]　俞仁培.对盐渍土资源开发利用的思考[J].土壤通报,2001,32(S1):1382140.

[7]　王俊,刘文兆,李凤民,等.半干旱黄土区苜蓿草地轮作农田土壤氮素变化[J].草业学报,2006,15(5):32237.[8]　侯扶江,沈禹颖.临泽盐渍化草地景观空间格局的初步分析[J].草地学报,1999,7(4):2632270.

[9]　TiessenH,CuevasE,ChaconP.Theroleofsoilorganicmatterinsustainingsoilfertility[J].Nature,1994,371:7832785.[10]　SixJ,PaustianK,ElliottET,etal.SoilstructureandorganicmatterⅠ.Distributionofaggregate2sizeclassesandaggregate2

associatedcarbon[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,2000,64:6812689.

[11]　DavidsonEA,AckennanIL.Changesinsoilcarboninventoriesfollowingcultivationofpreviouslyuntiledsoil[J].Biogeo2

chemistry,1993,20:1612193.

[12]　RichardTC,SixJ,PaustainK.LanduseeffectsonsoilcarbonfractionsinthesoutheasternUnitedStatesI.Management2in2

tensiveversusextensivegrazing[J].BiologyandFertilityofSoils,2003,38:3862392.

[13]　张春霞,郝明德,王旭刚,等.黄土高原地区紫花苜蓿生长过程土壤养分的变化规律[J].西北植物学报,2004,24(6):11072

1111.

[14]　赵芸晨,秦嘉海.几种牧草对河西走廊盐渍化土壤改土培肥的效应研究[J].草业学报,2005,14(6):63266.[15]　李海英,彭红春,牛东玲,等.生物措施对柴达木盆地弃耕盐碱地效应分析[J].草地学报,2002,10(1):63268.[16]　傅华,朱兴运,阎顺国.河西走廊盐渍区碱茅草地水盐动态及影响因素的研究[J].草业科学,1997,14(2):124.[17]　杨自辉,纪永福,刘虎俊.河西走廊盐渍化沙区综合治理模式研究[J].水土保持学报,2004,18(5):1712173.[18]　王继和,杨自辉,胡明贵,等.干旱区盐渍化土地综合治理技术研究[J].中国生态农业学报,2001,9(1):64266.[19]　张晓琴,胡明贵.紫花苜蓿对盐渍化土地理化性质的影响[J].草业科学,2004,21(11):31234.

20ACTAPRATACULTURAESINICA(Vol.16,No.4)8/2007

Theeffectoflanduseonthelevelsofsaltandorganicmatterinsalinesoil

ZHANGGang1,ZHOUZhi2yu1,ZHANGCai2ping2

(1.CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China;

2.ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute,

ChineseAcademyofScience,Lanzhou730000,China)

Abstract:Fivetypesoflandusepatterns(nativepasture,farmland,1,2,and3year2oldMedicagosativaculti2vations),werestudiedtoinvestigatechangesinsoilorganicmatterconcentrationandsoilsalt.Soilorganicmatterdecreaseddramaticallyaftercultivatingcropsand1or2year2oldM.sativa,butincreasedafter3year2oldM.sativa.Soilsaltdecreasedmarkablywhennativepasturewasreclaimed,especiallyinM.sativaland.Concentrationsofsolublecationswerereducedthroughtogreatersoildepths.AsignificantdeclineofMg2+wasobservedandwassignificantlycorrelatedwithsoilsalt.Na+tendedtomovetogreatersoildepths.TheconcentrationofCa2+decreasedwithdepthofthesoillayerandK+decreasedinthesoil.Keywords:salinesoil;landusepattern;organicmatter;salinity

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文

全部栏目

利用方式对盐渍化土壤中有机质和盐分的影响