寧夏揚(yáng)黃灌區(qū)土壤質(zhì)量變化與綜合評價.pdf

1、針對荒漠草原現(xiàn)代綠洲化過程中揚(yáng)黃灌區(qū)土壤資源的可持續(xù)利用問題，以灌區(qū)農(nóng)田土壤熟化-退化交互格局與土壤質(zhì)量動態(tài)的關(guān)系為切入，采用時空互代的方法，開展不同時間尺度土壤熟化過程暨不同時間尺度土壤肥力質(zhì)量動態(tài)變化、土壤退化過程暨土壤顆粒組成與鹽分離子的分布特征及其對應(yīng)關(guān)系、以及土壤質(zhì)量早期變化綜合評價等方面的研究，分析并整體把握揚(yáng)黃灌區(qū)土壤質(zhì)量演變的規(guī)律與機(jī)制，為維護(hù)灌區(qū)土壤健康和糧食安全提供理論依據(jù)。獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)

2、揚(yáng)黃灌區(qū)土壤熟化過程——不同時間尺度上土壤肥力質(zhì)量的動態(tài)變化
　　采用空間換時間的方法，研究了寧夏中部固海(1978-)、鹽環(huán)定(1988-)和紅寺堡(1998-)揚(yáng)黃灌區(qū)不同尺度上土壤有機(jī)碳含量、組分及其化學(xué)穩(wěn)定性的變化規(guī)律，并在季節(jié)尺度上通過固定監(jiān)測的方法研究了主要土壤速效養(yǎng)分的變化特征及其內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)果表明:代尺度上(15-35a，10a為最小單位)，隨開發(fā)年限的延長，依次以0-40cm土壤活性有機(jī)碳垂直分布格局(15a)、

3、10-20cm土壤活性有機(jī)碳含量(25 a)、10-40cm土壤總有機(jī)碳含量(35 a)的顯著變化為標(biāo)志，灌區(qū)土壤有機(jī)碳表現(xiàn)出一種漸進(jìn)式演變格局。在此過程中，表層0-10cm土壤有機(jī)碳含量與組成、0-40cm分層土壤有機(jī)碳化學(xué)穩(wěn)定性維持不變。年尺度上（0-12a，3a為最小單位），耕作層土壤總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳含量在0-12a間表現(xiàn)出先增加后下降的波動變化格局，而有機(jī)碳化學(xué)穩(wěn)定性除第3a大幅下降外，基本保持穩(wěn)定。就揚(yáng)黃灌區(qū)土壤有機(jī)碳的變

4、化格局而言，其相對快速而不穩(wěn)定的變化主要體現(xiàn)在較小的年尺度上;不同灌區(qū)尺度上土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量則以一種相對平緩、漸進(jìn)的方式不斷推進(jìn)其演變進(jìn)程，直到35a左右才開始出現(xiàn)顯著增長。而有機(jī)碳化學(xué)穩(wěn)定性則表現(xiàn)出與時間尺度無關(guān)的不變性。在季尺度上，以速效氮和有效磷為代表，在作物吸收利用、水分運(yùn)移和田間管理等因素的綜合作用下，兩者間表現(xiàn)出較為復(fù)雜的時空分布關(guān)系，其中銨態(tài)氮表現(xiàn)出與作物生長較為一致的變化周期，磷元素的相對不足，可能是作物生長

5、周期內(nèi)主要的土壤質(zhì)量限制因素。
　　(2)揚(yáng)黃灌區(qū)土壤退化過程——土壤顆粒組成與鹽分離子的分布特征及其對應(yīng)關(guān)系
　　研究區(qū)的土壤質(zhì)地以沙壤土為主，細(xì)砂粒、粉粒和粘粒系顆粒組成的主要成分。開墾明顯改變了土壤質(zhì)地的垂直分布格局，種植方式與種植年限對土壤質(zhì)地也有明顯影響。過渡利用情況下，玉米地存在一定的沙化風(fēng)險。整體而言，沙化玉米地鹽分離子含量最低，未利用地鹽分離子含量最高，枸杞地顯著高于玉米地。未利用地鹽分離子的表聚性最為突出，

6、枸杞地灌溉脫鹽的效果比較明顯。隨種植年限的延長，各種鹽分離子的含量表現(xiàn)出一定的下降趨勢，并以移動性較強(qiáng)的氯離子、鈉離子和硫酸根離子為主。土壤環(huán)境質(zhì)量以不同程度的鹽化為主，堿化特征不明顯。基于土壤顆粒組成和鹽分離子組成的RAD分析，0～10cm和20～40cm土層，影響土壤鹽分離子含量及其變化的6個粒徑參數(shù)中，0～0.002mm和0.002～0.02mm粒徑沙粒含量均對土壤鹽分離子響應(yīng)有顯著性解釋(P=0.002)，它們的解釋量占所有土壤

7、粒徑參數(shù)解釋量分別為63.64％，33.77％和69.12％，27.94％。60～80cm土層，0.02～0.05mm粒徑沙粒含量對土壤鹽分離子響應(yīng)有顯著性解釋(P=0.004)，其解釋量占所有土壤粒徑參數(shù)解釋量的81.08％，但是這一土層的總解釋量僅為37％，這可能是因為這一土層的土壤鹽分離子含量及其變化受到其他生態(tài)因子的影響更強(qiáng)烈，需要更近一步的研究。
　　(3)揚(yáng)黃灌區(qū)土壤質(zhì)量早期變化的綜合評價
　　以12個直接變量和

8、3個間接變量為土壤質(zhì)量評價指標(biāo)體系，采用土壤質(zhì)量指數(shù)法，對寧夏紅寺堡揚(yáng)黃灌區(qū)綠洲農(nóng)田土壤質(zhì)量早期動態(tài)變化進(jìn)行了綜合評價與分析。研究表明，灌區(qū)早期土壤質(zhì)量的變化是以土壤肥力質(zhì)量的持續(xù)改善和土壤鹽分離子環(huán)境質(zhì)量的波動為主要特征，但不同指標(biāo)在土壤質(zhì)量變化中的貢獻(xiàn)不盡相同，相互關(guān)系也較為復(fù)雜。其中土壤總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳、陽離子交換量、鈣磷比、粉粒和粘粒含量呈顯著的增長趨勢，而可溶性總鹽、砂粒下降趨勢明顯，其他變量則表現(xiàn)出波動變化或相對穩(wěn)定的格