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      甘肅兩種典型鹽成土不同粒徑土壤顆粒中鹽分離子的分布特征

      2021-09-16 04:38:34郭全恩曹詩瑜展宗冰南麗麗張舉軍朱曉濤
      關鍵詞:砂質(zhì)壤土粉質(zhì)

      郭全恩,曹詩瑜,展宗冰,南麗麗,王 卓,張舉軍,朱曉濤

      (1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所, 甘肅 蘭州 730070; 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院,甘肅 蘭州 730070;3.甘肅景泰縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心,甘肅 景泰 730400; 4. 甘肅金塔縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心,甘肅 金塔 735300)

      土壤鹽漬化是影響干旱、半干旱地區(qū)綠洲生存與發(fā)展的重要因素,已經(jīng)成為全球性的重要問題之一,受到各國科學家的重視[1-2]。甘肅省目前受鹽漬化影響的土壤面積接近0.03億hm2,約占全國鹽漬土面積的8.2%,約占全省總耕地面積的87.2%,主要分布在河西走廊地區(qū)北部和景泰盆地一帶[3]。

      目前隨著世界人口增長、土地退化問題的出現(xiàn),世界各國高度重視鹽堿地改良、開發(fā)利用以及土地保護措施[4]。因此,開發(fā)利用鹽漬化的土地資源,已成為科研和政府部門迫切需要解決的難題,但面臨的問題是土壤結構的改良,而結構的改良首先須弄清不同粒徑土壤團聚體的養(yǎng)分和鹽分分布特征。這是因為粒徑的大小和比例決定水分分布狀況,土粒的粗細決定微生物可利用碳氮元素的形態(tài)和數(shù)量。因此,不同粒徑的土粒集中體現(xiàn)了土壤物理、土壤化學和土壤生物學的綜合特征[5]。

      土壤顆粒的粒徑組成不僅與土壤發(fā)育程度關系密切,也影響著土壤中水、肥、氣、熱的保持和傳遞[6],從而影響土壤質(zhì)量[7]。近年來有關土壤顆粒與有機碳、全氮之間關系的研究成果越來越多[8-10],在土壤顆粒與土壤鹽分之間的關系方面有所涉及,張桉赫等[11]研究認為土壤含鹽量與粉粒和黏粒體積分數(shù)呈正相關,而與黏粒呈負相關。王敬哲等[12]研究認為黏粒含量與土壤鹽分呈現(xiàn)顯著正相關關系。杜金龍等[13]認為,對于鹽分含量較高的鹽漬土,土壤鹽分主要受砂粒的影響與控制。胡宏昌等[14]研究認為土壤黏粒和粉粒對土壤含鹽量的影響程度為砂粒的10倍左右, 黏粒和粉粒部分由于其較大的表面積,構成了土壤的活性部分,而砂粒相對不活潑,因此導致了黏粒和粉粒對含鹽量的影響更大。但有關不同粒徑土壤顆粒鹽分離子分布特征的研究還鮮見報道。由于土壤顆粒是高度分散的體系,不同粒徑組分對不同鹽分離子的吸附力和黏著性等都有明顯的影響,從而對土壤養(yǎng)分循環(huán)、轉化及其有效性有重要影響[15]。對于干旱區(qū)的鹽漬土來說,鹽分狀況不僅影響著土壤顆粒粒徑的組成,其自身也受土壤粒徑分布的影響[13]。因此,探究土壤粒徑分布與鹽漬土的關系對于深入理解土壤鹽漬化的發(fā)生具有重要意義[11]。

      土壤質(zhì)地是支配土壤特性的根源,因所組成土粒大小和不同大小土粒含量不同,可引起如黏著性、可塑性、保水力、抗蝕性、通透性、離子交換量及緩沖作用等性質(zhì)的不同。本研究以甘肅省瓜州縣的粉質(zhì)黏壤土和金昌市的砂質(zhì)壤土為例,探討不同粒徑土壤顆粒中鹽分離子的分布特征,旨在為鹽漬化土壤改良提供一定的理論依據(jù)。

      1 研究方法

      1.1 供試土壤概況

      試驗土樣取自甘肅省瓜州縣廣至鄉(xiāng)岷縣村和金昌市的國營八一農(nóng)場小井子分場九隊農(nóng)田耕層土樣,質(zhì)地分別為粉質(zhì)黏壤土(C)和砂質(zhì)壤土(D),是甘肅河西走廊具有代表性的普通干旱正常鹽成土。瓜州縣廣至鄉(xiāng)岷縣村土地平坦,是2008年新開墾的土地,土壤普遍板結和鹽漬化嚴重,灌水后水分下滲能力較差。小井子分場九隊農(nóng)田土地平坦,是多年耕種的土壤,周邊布控排堿渠系,由于多年未清淤,排水不暢,導致土壤鹽分含量較高,農(nóng)戶常種植比較耐鹽堿的作物如棉花等。供試土壤基本理化性質(zhì)見表1。

      表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physiochemical properties of the tested soil

      1.2 土壤樣品采集與指標分析

      在兩種農(nóng)田采用網(wǎng)格法多點取樣,網(wǎng)格間距5 m,每個農(nóng)田20個樣點,取樣后混合,每個農(nóng)田采集耕層0~20 cm土層土樣10 kg帶回實驗室風干后,剔出土壤以外的侵入體(如植物殘體、石塊顆粒等雜質(zhì))。將篩組按照從上至下分別為5、2 、1 、0.5、 0.25 mm的次序套好,分別取3份土樣(每份1 kg)自然風干的土樣放置于套篩的最上層,底層放置套盒以備收取<0.25 mm的土壤團聚體,手動震蕩2 min后,即可得到6組不同粒徑(>5、2~5、1~2、0.5~1、0.25~0.5、<0.25 mm)的土壤顆粒,稱重后分析不同粒徑土壤樣品全鹽、8大離子的含量。根據(jù)小于某一粒徑的土壤顆粒各級質(zhì)量分數(shù)之和計算相應粒徑的土壤顆粒累積質(zhì)量分數(shù)。

      1.3 分析方法與數(shù)據(jù)處理

      2 結果與分析

      2.1 土壤顆粒組成比較

      土壤粒徑分布是指土壤顆粒中不同粗細級別的土粒所占百分比,它強烈地影響著水、熱等重要土壤物理特性。由圖1可知,對于粉質(zhì)黏壤土(C)和砂質(zhì)壤土(D),粒徑0.25~0.5、0.5~1、1~2、2~5、>5 mm土壤顆粒的數(shù)量是粉質(zhì)黏壤土C略高于砂質(zhì)壤土D,但粒徑小于0.25 mm土壤顆粒的數(shù)量則是砂質(zhì)壤土D明顯高于粉質(zhì)黏壤土C,由于是累積百分數(shù),所以曲線C始終在曲線D的下方。這說明質(zhì)地類型對土壤顆粒組成影響明顯。

      2.2 不同粒徑土壤顆??扇苄钥傷}的分布特征

      由于土壤電導率和鹽分含量之間存在著極顯著的正相關關系[16],所以測定土壤電導率在一定程度上可以反映土壤含鹽量的大小,且測定電導率要比測定鹽分含量簡單。為此,本研究通過測定兩種質(zhì)地土壤的電導率來間接反映土壤含鹽量。對于兩種質(zhì)地類型的土壤,不同粒徑范圍土壤顆粒可溶性總鹽的含量不同(圖2)。對于粉質(zhì)黏壤土C而言,粒徑<0.25 mm的土壤顆??扇苄钥傷}的值最大,為1.0 g·kg-1,隨著粒徑的增大,可溶性總鹽逐漸減小,當粒徑在1~2 mm之間時,可溶性總鹽的值較小,為0.43 g·kg-1,隨后隨著粒徑的增大先增大后減小,當粒徑>5 mm時,土壤可溶性總鹽含量最小,為0.28 g·kg-1。對于砂質(zhì)壤土D而言,粒徑<0.25 mm的土壤顆??扇苄钥傷}含量最高,為3.22 g·kg-1,隨著粒徑的增大可溶性總鹽含量迅速減小,粒徑在0.25~2 mm之間,可溶性總鹽呈現(xiàn)微小的變化趨勢,即變化在0.85~1.06 g·kg-1之間。這說明粉質(zhì)黏壤土和砂質(zhì)壤土鹽分主要分布在粒徑<0.25 mm土壤微團聚體中。

      2.3 不同粒徑土壤顆粒中鹽分離子的分布特征

      在兩種質(zhì)地類型的土壤中,陽離子Ca2+和Na+在不同土壤粒徑顆粒中分布特征相似,均隨著土壤顆粒粒徑的增大其含量減小,粒徑在0.25~0.50 mm之間時,其含量又增大,隨后又減小。而Mg2+在兩種質(zhì)地類型土壤不同粒徑顆粒中分布不同,當粒徑小于1 mm時,在兩種類型土壤中均隨粒徑的增大含量逐漸減??;當粒徑大于1 mm時,在粉質(zhì)黏壤土中Mg2+含量隨土壤粒徑的增大先增大后減小,在砂質(zhì)壤土中Mg2+含量隨粒徑的增大一直呈現(xiàn)增大的趨勢,在粒徑>5 mm的土壤顆粒中Mg2+含量最高,為0.19 g·kg-1。

      2.4 鹽分離子在不同粒徑土壤顆粒中所占的百分比

      3 討 論

      在干旱區(qū),土壤粒徑分布變化是土壤演變、植被恢復和風沙運動共同作用的結果,可對土地覆被和土體穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響[17]。瓜州縣廣至鄉(xiāng)岷縣村的土壤類型屬于灰棕漠土,該區(qū)土壤發(fā)育在山前洪積—沖積物上,所以粉粒和黏粒含量較高,形成粉質(zhì)黏壤土,該區(qū)土壤的特點是土層淺薄,有機質(zhì)含量很低,碳酸鈣含量高,這與本試驗測定的結果一致,供試土壤有機質(zhì)含量為7.08 g·kg-1,碳酸鈣含量為211.5 g·kg-1。而金昌國營八一農(nóng)場小井子分場的土壤類型屬于灌漠土,該區(qū)臨近騰格里沙漠,風的長期搬運使該區(qū)土壤砂粒含量增加,形成砂質(zhì)土壤。

      對于粉質(zhì)黏壤土,陰離子和陽離子在不同粒徑土壤顆粒中分布規(guī)律相似,但對于砂質(zhì)壤土,除Mg2+外,陰離子和陽離子在不同粒徑土壤顆粒中分布規(guī)律相似,因此,研究認為Mg2+的分布與土壤質(zhì)地類型有關,且主要分布在粒徑2~5 mm或 >5 mm的土壤大團聚體中。這可能是由于Mg2+被粘粒吸附,同時也由于碳酸鹽在沉積物和土壤中累積時,形成白云石化的方解石和石灰石,遇水較難崩解所致。

      4 結 論

      2)Mg2+的分布與土壤質(zhì)地類型有關,且主要分布在粒徑2~5 mm或>5 mm的土壤大顆粒中。在粉質(zhì)黏壤土中,Mg2+在粒徑2~5 mm的土壤顆粒中所占百分比最高,為24.6%,在粒徑>5 mm土壤顆粒中所占百分比最低,為8.6%。在砂質(zhì)壤土中,Mg2+在粒徑>5 mm土壤顆粒中所占百分比最高,為32.4%,在粒徑0.5~1 mm的土壤顆粒中所占百分比最低,為4.8%。

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