博、精河下游河岸帶土壤速效養分空間異質性分析

毛吉旦木·地力夏提，王勇輝，海米提·依米提

（新疆師范大學 地理科學與旅游學院，烏魯木齊830054）

土壤是覆蓋于地球表面具有一定肥力并能生長植物的疏松表層［1］，由于受到成土母質、氣候、生物、地形、時間等自然因素以及人為因素的共同作用，不同地區的土壤特性迥異，并且具有高度的空間變異性［2］。即使在土壤類型和質地相同的區域內，同一時刻土壤特性在空間上也有明顯的差異［3］。土壤養分是土壤提供的植物生長發育所必需的營養元素，是土壤肥力的物質基礎，是土地評價和管理的重要指標之一，由于受到自然因素和人為因素的共同作用，土壤養分也具有高度的空間變異性，干旱區土壤資源廣泛存在著空間異質性，在氣候條件一致的情況下，土壤養分空間異質性決定了植被空間分布的差異［4－8］。因此，土壤養分區域分異研究是區域規劃和生態環境保護的重要基礎工作［9－15］。新疆艾比湖作為干旱區典型的內陸封閉鹽湖，環境退化問題日益受到關注，但關于干旱區湖泊濕地不同植被覆蓋條件下土壤養分特征的研究相對較少，博爾塔拉河、精河是艾比湖湖水的重要補給水源，其變化直接牽動著艾比湖的動態變化，進而影響艾比湖流域乃至整個北疆地區的人居環境；此外，這兩河下游位于阿拉山口大風吹過的主通道上，常年受沙塵天氣的影響，定量測定其土壤養分條件，可為該地區土壤恢復及防沙抗沙提供科學參考。本研究從微觀角度，綜合土壤地理學、分析化學、統計學等研究手段對博爾塔拉河、精河下游河岸帶的土壤速效養分特征進行分析，以期為當地合理利用資源及生態環境建設提供科學依據。

1 概況及研究方法

1.1 研究區概況

新疆博爾塔拉河（簡稱博爾塔拉河或博河）、精河流域地處歐亞大陸腹地，為封閉性流域，總面積約2.5萬km2，其中產流山地面積約1.3萬km2，平原區面積約1.2萬km2，湖泊面積0.054 2萬km2，研究區國土總面積0.78萬km2。博爾塔拉河古稱博羅塔拉郭勒，位于新疆博爾塔拉蒙古自治州境內，地理位置東經79°53′—83°53′，北緯44°02′—45°23′。東北部與塔城地區托里縣相連，南部與伊犁哈薩克自治州相鄰，西部、北部以別珍套山和阿拉套山為界，與哈薩克斯坦共和國接壤。干流經溫泉縣、博樂市，最后注入艾比湖。源頭至入湖口河流全長252km。

精河發源于天山中段的婆羅科努山北坡，北流注入艾比湖，地理位置介于東經93°45′—94°18′，北緯43°00′—43°10′。整個流域位于精河縣境內。精河區為現代冰川作用區和永久積雪覆蓋區，分布有冰川129條，冰川融水占精河水量的20.40%。

博、精河流域土壤有8個土壤類型（灰棕漠土、灰漠土、灌耕土、潮土、草甸土、沼澤土、風沙土、鹽土）、13個亞類、17個土屬、36個土種和76個變種，土壤分布既有典型的地帶性，又具有明顯的區域性。成土母質多為洪積物或洪積—沖積物，土壤普遍具有土層薄、土質粗、肥力貧瘠的特點。綠洲景觀形成之前，是以荒草地、鹽堿地和灌木林為主的原始荒漠景觀，隨著近半個世紀水利事業的發展和灌溉面積的不斷增加，綠洲規模不斷擴大，人類灌溉耕作活動改變了原來荒漠化成土過程的進程，加速了土壤熟化，土壤形態特征和理化特性也發生了很大的變化，生產性能得到了改善。

1.2 研究方法

根據不同土壤類型空間分布特點，參考土地資源系列圖件，按照代表性原則，沿河岸帶布設采樣點，即分別沿博爾塔拉河，精河下游河岸帶分別從入湖口至距入湖12km和7km處采樣，共設采樣點21個，采用不銹鋼螺旋土鉆，采集土壤樣品99個，采樣時用GPS記錄采樣點的經緯度坐標及高程，并詳細記錄采樣點周圍的景觀信息（采樣點坐標見表1—2）。土樣經自然風干后，剔除石塊、植物根莖、人為侵入物等雜物，進行有機質和堿解氮、速效磷、速效鉀等土壤速效養分因子含量的測定。

土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定；堿解氮的測定采用堿解擴散法；速效磷采用碳酸氫鈉提取比色法測定；速效鉀采用醋酸銨—火焰光度法測定。數據處理采用Excel及SPSS 17.0軟件。

表1 博爾塔拉河采樣點及地表植被

2 結果與分析

2.1 土壤速效養分概況

2.1.1 博爾塔拉河下游河岸帶土壤速效養分概況

調查樣地中92.9%的土壤樣品有機質含量＜1%，居全國第二次土壤普查分級標準五級以下（表3），其中77.4%的樣品有機質含量＜0.30%；僅有10.50%的樣品堿解氮含量＞100mg／kg，其中89.4%的大于20 mg／kg，相對于其他速效養分含量較高；32.80%的樣品速效鉀含量在全國第二次土壤普查分級標準四級以上。93.50%的樣品中速效磷含量極低，亦在全國第二次土壤普查分級標準五級以下，集中在2～4mg／kg。

表2 精河采樣點及地表植被狀況

2.1.2 精河下游河岸帶土壤速效養分概況 精河下游河岸帶土壤速效養分狀況劣于博爾塔拉河下游河岸帶，有機質含量均低于1%，其中54.30%的土壤樣品有機質含量小于0.30%。84.90%的樣品中速效磷含量極低，為全國第二次土壤普查分級標準六級；82.6%的土壤樣品中的速效鉀含量均在全國第二次土壤普查分級標準五級以下，多數在30～40mg／kg。

表3 全國第二次土壤普查土壤分級標準

2.2 土壤速效養分空間異質性分析

2.2.1 博、精河河下游河岸帶土壤速效養分空間分布統計特征分析 按照反映離散程度的變異系數大小可進行土壤質量的變異性分級。通常認為變異系數≤10%時為弱變異，介于10%～100%為中等變異，而≥100%為強變異［16］。從計算結果（表4）來看，博爾塔拉河下游土壤養分變異情況各有不同：其中速效磷變異最小，100cm土層變異較大；有機質變異最大，表層變異系數達到142.33%；堿解氮變異程度次于有機質，表層變異亦最大；土壤各層速效鉀變異程度都屬中度變異，60cm處變異最小；土壤表層，20，40，80cm處變異程度為有機質＞速效鉀、堿解氮＞速效磷，土層60cm處變異程度為堿解氮＞有機質＞速效鉀、速效磷，100cm處土層變異程度為有機質＞速效鉀＞速效磷、堿解氮；平均含量表現為速效磷最貧乏，速效鉀、堿解氮差異不大在83.08～22.94mg／kg，有機質含量相對較低。

表5表明，精河下游河岸帶土壤養分變異比博爾塔拉河下游河岸帶土壤弱，且多屬中變異，只有表層速效磷變異較強；有機質變異系數在50%～90%，堿解氮變異程度其次，為50%～80%，而速效鉀變異系數在30%～60%，速效磷變異程度最弱，除表層為強變異外，其余各層變異系數均在20%～50%，20cm處速效鉀變異較強，40—100cm土層堿解氮、有機質變異較高，速效鉀、速效磷屬中低變異。

2.2.2 博、精河下游土壤養分含量垂直分布特征分析 由圖1可以看出：精河河下游河岸帶土壤有機質含量垂直變化相對穩定，而博爾塔拉河下游河岸帶土壤大致呈隨土層深度增加遞減的趨勢，但平均含量均＜1%，各層平均含量呈現出博爾塔拉河＞精河河的趨勢；此外，土壤中堿解氮的含量和土壤有機質的含量變化關系密切，隨著土壤中有機質的逐步礦化，土壤中氮元素逐漸被釋放出來，因此，精河和博爾塔拉河土壤堿解氮垂直變化趨勢以及相對含量與有機質的垂直變化規律基本一致，均為隨著土層深度的增加，平均含量遞減；精河與博爾塔拉河速效速效磷含量在1～4mg／kg，速效鉀含量在20～50mg／kg，平均含量接近，變化趨勢均為先增后減。從研究區土壤速效養分各指標垂直分布結果分析得出：博爾塔拉河養分條件優于精河。

2.2.3 精河、博爾塔拉河下游土壤養分含量水平分布特征分析 由圖2可以看出：博爾塔拉河入湖口至下游12km河岸帶土壤速效養分平均含量變化特征中，有機質與堿解氮含量變化趨勢相近，在距入湖口5km處含量最高，而速效鉀在距入湖口1km和6 km處較高，速效鉀含量在距入湖口5km處較高。精河湖口至下游7km土壤養分含量變化特征為：有機質與堿解氮含量變化趨勢相近，在距入湖口1km處含量最高，而速效磷與速效鉀在距入湖口2km和4 km處較高，變化趨勢相近。比較精河、博爾塔拉河各有效養分因子，發現博爾塔拉河土壤速效養分含量高于精河。

表4 博爾塔拉河下游河岸帶土壤速效養分空間分布統計特征描述

表5 精河下游河岸帶土壤速效養分空間分布統計特征描述

圖1 精河、博爾塔拉河下游河岸帶土壤速效養分含量垂直分布

圖2 精河、博爾塔拉河下游土壤養分含量分布

3 結論與討論

（1）博爾塔拉河土壤有機質、堿解氮變異程度強于精河，且強變異樣點較多；精河與博爾塔拉河土壤速效磷、速效鉀變異程度相近，屬中度變異。兩河均位于阿拉山口主風道上，從地理位置與地形來看，博河位于西北，地勢較高，因此受風的影響更先、更強。

（2）研究區速效養分指標垂直方向分異規律為：土壤有機質、堿解氮含量都呈隨土層深度增加而遞減，平均含量為博爾塔拉河高于精河；精河土壤有機質含量垂直變化相對穩定；兩河速效磷、速效鉀含量大小相近、亦呈隨土層深度增加而遞減。速效磷、有機質、堿解氮含量具有一定的表聚性。兩河相比較，博河植被類型多，多為鹽生植被且長勢較高較大，植被的枯枝落葉有助于有機質的積累，有機質的積累又可以提高氮含量，因此博河土壤有機質、堿解氮含量高于精河，而兩河速效磷、速效鉀含量及空間變化特征一致主要是與兩河地理位置相近，其土壤成土母質，以及從艾比湖湖口沿兩河其土壤類型過渡（沙土向鹽土，棕漠土過渡）一致有關。

（3）研究區速效養分指標水平方向分異規律為：土壤有機質、速效鉀、速效磷、堿解氮含量呈現出距離艾比湖越遠，各指標含量越小的趨勢，平均含量對比結果為：博爾塔拉河高于精河河。博河下游和鹽化棕漠土鹽生植被分布廣、多，而精河下游沙土及沙生植被分布面積大且植被類型相對少。

（4）總體養分狀況：研究區養分含量總體偏低，精河河養分在空間上變化較小，相對穩定。博爾塔拉河下游河岸帶土壤養分狀況優于精河河的土壤。

［1］ 李建輝，李曉秀，張汪壽，等.基于地統計學的北運河下游土壤養分空間分布［J］.地理科學，2011，31（8）：1001-1006.

［2］ 毋兆鵬.博爾塔拉河、精河流域綠洲土壤異質性及其驅動力研究［J］.土壤通報，2010，41（1）：81-87.

［3］ 高艷霞，徐東瑞.石家莊市邊緣帶土壤養分空間分布特征研究［J］.土壤通報，2009，40（5）：1063-1069.

［4］ 徐劍波，宋立生，彭磊，等.土壤養分空間估測方法研究綜述［J］.生態環境學報，2011，20（8／9）：1379-1386.

［5］ 陸琦，馬克明，張潔瑜，等.三江平原退化濕地和農田土壤養分的比較研究［J］.生態與農村環境學報，2007，23（2）：23-28.

［6］ Jonathan H T，Robert S N，Stanley D S.Soil resources heterogeneity in the Mojave Desert［J］.Journal of Arid Environments，2002，52（3）：269-292.

［7］ 隋媛媛，杜峰，張興昌.黃土丘陵區撂荒群落土壤速效養分空間變異性研究［J］.草業學報，2011，20（2）：76-84.

［8］ 高艷霞，徐東瑞.石家莊市邊緣帶土壤養分空間分布特征研究［J］.土壤通報，2009，40（5）：1063-1069.

［9］ 馬麟英.不同土層土壤有機質含量對速效氮分配的影響［J］.中國農學通報，2010，26（24）：193-196.

［10］ 楊奇勇，楊勁松，劉廣明.土壤速效養分空間變異的尺度效應［J］.應用生態學報，2011，22（2）：431-436.

［11］ 錢亦兵，周華榮，趙銳鋒，等.塔里木河中下游濕地及其周邊土壤理化性狀的空間異質性［J］.水土保持學報，2005，19（6）：31-34.

［12］ 錢亦兵，蔣進，吳兆寧.艾比湖地區土壤異質性及其對植物群落生態分布的影響［J］.干旱區地理，2003，26（3）：217-222.

［13］ 文海燕，趙哈林.退化沙質草地植被與土壤分布特征及相關分析［J］.干旱區研究，2004，21（1）：77-80.

［14］ 蘇永紅，馮起，劉蔚，等.額濟納三角洲土壤養分特征分析［J］.干旱區研究，2006，23（1）：134-138.

［15］ 閆培鋒，周華榮，劉宏霞.白楊河—艾里克湖濕地土壤理化性質的空間分布特征［J］.干旱區研究，2008，25（3）：406-412.

［16］ 胡江玲，張高.新疆精河流域土壤質量空間分異規律分析［J］.干旱區資源與環境，2011，25（6）：116-118.