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银川地区耕地土壤特性的变化特征及驱动力分析

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4O 40-42 宁夏农林科技,Ningxia Journal of A .and Fores.Sci.&Tech.201 1,52(05 :银川地区耕地土壤特性的变化特征及驱动力分析 靳燕,陈大兴,周伟 宁夏环境监测中心站,宁夏银川 750010 摘要:利用SPSS统计软件分析银川地区耕地土壤自第二次土壤普查以来,理化性质的变化特征,并进行驱动分析。结果表 明:由于气候的转暖变干,银川地区耕地灰钙土、潮土表层砂化趋势明显;土壤pH值保持稳定;由于长期以施用氮、磷肥为 主,土壤全氮、全磷含量上升趋势明显,而全钾含量无显著变化。 关键词:耕地土壤;理化性状;驱动力分析;SPSS 中图分类号:S15 文献标识码:A 文章编号:1002—204X(2011)05—0040—03 Analysis on Variation Features of Arable Soil Characteristics and Drivjn2 Force of Yinchnan Area Jin Yan et al(Ningxia Environmental Monitoring Centre,Yinehuan,Ningxia,75001 D) Abstract The paper carried out an analysis on date from variations of physicochemical characteristics of arable soil of YinchuaH area since the second national sol1 survexy.as well as driving force by means of SPSS.The results show fhat£be surface soil of sierozem soil and moisture soil of Yinehuan arable land has a tendency to sandy.due to me climate warming and drying.Soil PH valHe keeps stable.Soil total nitrogen content and phosphoms content has a tendency to increase resulted from fertilizer application,while there iS no change in total potassium content. Key words Arable land;Physicochemical characteristic;Driving force;SPSS 土壤是种植业发展的基础,随着气候变化和强度耕种农业 发展的影响,耕地土壤特性势必发生变化。因此,目前有较多学 者研究了耕地土壤在自然和人为活动条件下土壤特性的变化。 1 010—1 150 1/1。银川属中温带大陆性气候,年平均气温8.5 ℃,日温差12一l5 qC,年平均日照时数2 800—3 000 h,年平 均降水量200 mm左右,无霜期185 d左右。主要气候特点:四 季分明、春迟夏短、秋早冬长,昼夜温差大。 气候变化对土壤的影响研究多采用模型模拟在全球气候 变化情景下土壤有机碳变化状况lIl。研究表明,到2100年耕地 土壤有机质减少 ;也有研究表明,耕种方式比气候变化对土壤 有机碳变化的影响更为重要目。 银川I地区植被以草原为主,森林覆盖率22.8%。土壤分为9 个大类、28个亚类,主要有山地灰钙土、草甸土、灰褐土、灌淤 土、潮土、新积土等。耕地土壤为灌淤土、潮土、灰钙土、新积土 等4种土类,绝大部分耕地为水浇地,水浇地分为种粮地、露天 菜地和大棚菜地。 长期耕种对土壤也有较明显的影响。华北平原耕地自 1980年来,土壤有机质和氮、磷素升高,而钾素下降;原因在于 长期利用而未补施钾肥 。有研究表明,长期耕种后土壤有机质 和氮素明显减少【s-61;但是,也有研究认为,长期耕种后特别是实 2研究方法 2.1采样方法 施少耕、免耕后,土壤有机质有增加趋势 。 肥料施用对土壤性质的影响是不言而喻的,通常认为连续 施用化肥会导致土壤有机质减少而总氮增加 。长期施用有机 肥会增加土壤有机质口ol。 根据《宁夏土壤》 二次土壤普查(1979--1985年)】的采样 点信息,确定了42个耕地土壤采样点(图11,于2007年4月实 施采样。根据GPS定位,在监测位点根据现场情况确定50 m× 50 m的采样区域。用梅花形采样方式采集混合样品,采样深度 为0~20 cm。在每个分点上,用采样铲切取1片长10 cm、宽5 cm、深20 cm的土壤样品。然后将各分点样品等重量混匀后用 四分法弃取,保留相当于3 kg风干土壤的土样。共采集耕地土 壤混合样42个,其中,新积土3个、灰钙土6个、潮土I2个、灌 淤土21个。由于新积土样本量太少,该研究不对此进行统计。 2.2样品制备与测试分析方法 银川市是宁夏回族自治区的首府,是全区政治、经济、文 化、信息中心,是宁夏的主要农业区,其粮食、蔬菜等生产对区 域粮食和蔬菜供给具有重要作用。而认识耕地土壤理化特性的 变化规律,是合理利用和调控耕地的基础。为此,笔者以银川地 区3种主要耕地土壤灌淤土、潮土、灰钙土为研究对象,以第二 次土壤普查tu1(1979--1985年)的采样点为参照点,通过田间采 样和测试分析,探讨该区3种典型耕地土壤的主要理化特性的 样品在风干室风干后,拣出碎石、砂砾、植物残体等杂质, 粗磨后全部过孔径2 mm的尼龙筛,分成2份,1份用于测定 颗粒组成,另1份继续细磨至2O目、6O目、100目。20目用于 pH值分析,60目用于全氮、有机质分析,100目用于全钾、全 磷分析。 作者简介:靳燕(1979-),女,宁夏固原市人,工程师,主要从事环境监 测工作。 变化特征,以供参考。 1研究区概况 银川市位于黄河上游宁夏平原中部,地域范围在105。 49’~106。53’E,237。29’一38。53’N,市域总面积9 170.30 km2,城市建成区面积107 km 。属于中朝准地台鄂尔多斯西缘 拗陷带的贺兰山台陷和银川地堑,为贺兰山褶皱带与鄂尔多斯 地台问的山前拗陷区。地形分为山地和平原两大部分,西部、南 部较高,北部、东部较低,略呈西南一东北方向倾斜,平均海拔 收稿日期:2011—04—06 52卷O5期 靳燕银川地区耕地土壤特性的变化特征及驱动力分析 41 图1 研究区耕地土壤采样点位的分布 分析测试指标有pH值、全氮、全磷、全钾、有机质、颗粒组 成等理化指标,表1中为各测定指标的分析方法。 表1 土壤样品的分析测试方法和仪器设备 箬 前处理 箬篓 霉 案 pH值过20目筛 pH计 梅特勒 ① 隹r 浓硫酸 半微量 F 。土烈 消煮 凯氏法 滴定仪 0 一 一 GB71“ 73--87 全磷 氢氧化钠 钼锑抗分 熔融 光光度法 光光度计 2 721 GB9…… 837-88 全钾 熔融 光度法吸收光度仪…… 勰wFx_1 GB9836—88 觎质 鬻 一 GB9834-88 装 J ̄_2arm筛比重计法 比重计 一LY—/T1912929 含水率一 电 GB7121-87 总局,2006。 2.3数据分析 数据统计处理使用SPSS软件完成,用t一检验进行土壤质 量变化的显著性统计分析。除pH值外,全氮、全磷、全钾、有机 质、颗粒组成的单位均为%。 3结果与讨论 3.1 土壤性质变化特征 3.1.1 土壤机械组成此次调查银川地区耕地表层(0—20 cm)土壤机械组成结果与土壤普查时相比,灰钙土和潮土的砂 粒含量、粉粒含量均有显著性差异 <0.05)(图2),砂粒含量显著 上升,粉粒含量显著下降,粘粒含量变化不显著;灌淤土机械组 成变化不显著。说明灰钙土、潮土有砂化趋势。 3.1_2土壤酸碱度银川地区耕地表层土壤pH与土壤普查 数据相比,无显著差异(p>O.os)。 12 一4 i基。 :_ ■ 一4 潮土—8 圈 … 重 —12 图2 银川地区耕地表层土壤颗粒组成变化 3.1.3土壤有机质银川地区耕地表层土壤有机质含量与土 壤普查数据相比,有显著差异fp<0.05),平均上升0.12%,灰钙土 上升最高,为O.16%(图3)。有机质上升可能和耕种方式有关, 有待进一步研究。 0 20O 160 球 一 120 缸 皑 O80 ・妞 040 潮土 灌淤土 灰钙土 耕地 图3 银川地区耕地表层土壤有机质变化 3.1.4土壤养分银川地区耕地表层土壤全氮、全磷含量与 土壤普查数据相比,有显著差异 <0.05),平均上升0.016%、 0.009%;全钾含量无显著差异 >0.05),平均略有上升(图4)。 0.016 一叭 篓0.008 称。o。4 0 000 全氮 全磷 全钾 图4 银川地区耕地表层土壤养分变化 3.2驱动力分析 3_2.1 气候变化的影响据银川市气象台监测资料:近50年 来,银川地区年平均气温在波动中不断上升,增温幅度高于全 国平均值(图5)。l979—1985年银川地区平均气温为8.50℃, 2001--2007年平均气温为10.03℃;白第二次土壤普查以来, 银川年平均温度上升了1.53℃。从各年代年平均降水量来看 (图6),近50年来,银川年均降水量的变化趋势是递减的,这 说明银川有干旱的趋势。也就是说,当地的气候向“暖干型”转 化旧。在气候变化背景下,气候转暖变干引起灰钙土、潮土砂化。 3_2.2化肥增施的影响20世纪90年代以来,随着农业综合 开发、高产作物良种的大面积推广应用以及科学种田水平的提 高,银川化肥施用量有了明显的提高,粮食作物和经济作物单 图5 银川地区年平均气温变化曲线 42 平均降水量(mm) 靳燕4 ̄-)1l地区耕地土壤特性的变化特征及驱动力分析 Ecosys-tems and Environment,2006,1 14:195-209. 52卷05期 瑚 Ⅲ f4】CHEN,J.,Yu,z.R.,Ouyang,J.t.,et aI.Factors affecting soil quality changes in the North China Plain:A case study of Quzhotl CounW UJ.A鲥culurtal Systems,2006,91:171—188. f5 MATERECHERA,s.51A.,Mkhabela,T.S..Influence of land—use on properties of a ferralitic soil under low external input firming in southeastern Swaziland U】.Soil&TiUage Research,2001,62: 15-25 图6 银川地区年平均降水变化曲线 f6】JAIYEOBA,I.A.Changes in soil properties due to continuous cultivation in Nigerian semiarid Savannah U].Soil&Tinage Re— search,2003,70:91-98. 位面积产量稳步增加。单位面积肥料施用量增加明显,以氮肥 增加最快,磷肥增加明显,钾肥略有增加但还处于低水平。因 此,调查区土壤全氮、全磷含量显著上升,而全钾含量无显著 变化。 【7】BAYER C,Mielniczuk J,Arnado TJC,et a1.Organic matter storage in a sandy clay loam Acrisol affected by tillage and crop— 银川农业生产还是依照施肥惯性偏施氮、磷肥,不仅会降 ping systems in southern Brazil U1.Soil&Tinage Research,2000, 54(1—21:101—109. 『8】HALVORSON,A.D,Wienhold,BJ.,Black,A.L—TiHage,nitro— 低氮肥的利用效率,而且会降低土壤pH值,长期施用氮、磷肥 或单施氮肥,一方面铵态氮硝化,硝化后的硝酸根离子(NO3-) 淋溶会导致土壤酸化Il=I】;另一方面提高了粮食产量,也就加速 了土壤中钾的支出。 gen,and cropping system effects on soil carbon sequestration卟 Soil Science Society of America Journal,2002,66(3):906—912 【9】LEE,S.B.,Lee,C.H.,Jung,K.Y ,et al Changes of soil or— ganic c ̄bon and its fractions in relation to soil physical properties 4结论 研究区耕地自第二次土壤普查以来,灰钙土、潮土表层砂 化趋势明显;土壤pH值保持稳定。由于长期以施用氮、磷肥为 主,土壤全氮、全磷含量上升趋势明显,而全钾含量无显著变化。 参考文献: [11 BAS,V.W,Suzanna,L,Caroline,R.,et a1.Changes in soil carbon stocks from 1960 to 2000 in the main Belgian cropland in a long—term fertilized paddy卟2009,104:227-232. Soil&Tillage Research, [1ol FRESCHET,G.T.,Masse,D.,Hien,E.,et a1.Long—terna changes in organic matter and microbial properties resulitng from manuring practices in an arid cultivated soil in Burkina Faso卟 Agriculture,Ecosystems and Environment,2008,123:175—184. areas U1.Biotechno1.Agron.Soc Environnement,2004,8(2) 133-139. f11】王吉智.宁夏土壤iM】.银川:宁夏人民出版社,1990. 【12]张谋草,赵玮,王宁珍,等.气候变化对西部绿洲地区年气候生产 力的影响[『1.中国农学通报,2011,27(03):431—435. [131潘根兴.土壤酸化过程的土壤化学分析Ⅱ】.生态学杂志,1990,9 (6):48—52. I2]SMITH W.N,Grant B.B.,De ̄ardins R L_,ea al Potential impact of climate change on carbon in agricultural soils in Canada 2000—2099ⅡJ.Climatic Change,2009,93:319—333. [31 THOMSON,A.M.,lzaurralde,R.c,,Rosenberg,N J.,et a1. Climate change impacts on agriculture and soil carbon sequestra— 【14]宁夏回族自治区统计局.宁夏2008年统计年鉴【M1 中国统计出 版社.2009. tion potential in the Huang—Hal Plain of ChinaⅡ1.Agriculture, 责任编辑:李晓瑞 (上接第39页) 坡度小于7。。这类土壤不需要任何改良措施就可开发,但开发 后一定要加强土壤耕作,培肥地力。 3.2慎重开发 物无法生长;地面坡度较大,不利于平田整地。因此,对这些土 壤最好不要开发,保持原有地貌类型。 4土壤肥力及改良措施 4.1 土壤养分状况 土壤中有机质与各种矿物质养分是土壤肥力的重要物质 慎重开发的土地面积较小,为852.20 hm ,仅占土壤面积 的11.4%,插花分布在整个地区。慎重开发的土壤表土层盐化 含量在1.5 3.0 g,kg或100 em以下土壤盐分含量≤3.0 g,l(g, 基础。根据土壤详查采样分析,马家塘地区土壤养分含量极低: 有机质含量6.37 g/kg,碱解氮23.30 mg/kg,有效磷8.90 m g。 4.2改良措施 而且地面坡度小于7。。由于土壤盐分含量较高,加之“积盐层” 出现的部位也较高,因此,对这类土壤的开发一定要慎重,当地 下水的临界深度达到180 cm以上时,土壤返盐,反之则不返 盐;但是如果土体内有粘土层出现时,粘土层隔断了灌溉水的 下渗,形成临时地下水层,即使达不到地下水的临界深度,土壤 也很快会返盐。因此,对这类土壤开发的同时就必须开挖排水 沟,否则土壤盐渍化加重,很快变为盐土。 3.3不宜开发 马家塘地区土壤肥力普遍低下,严重影响作物产量的提 高,因此在大力发展水浇地的同时,必须加大肥料投入,提高土 壤养分含量;合理施肥,加强农家肥建设;广种绿肥牧草;实行 粮豆轮作,可以弥补土壤氮素不足,促进粮食生产;加强土壤耕 作,有利于搞好蓄水保墒和次生盐渍化防治。 参考文献: 川1王全祥,闫永利.固海扩灌区土壤盐化成因及防治对策Ⅱj.宁夏农 林科技,2001(4):5-7. 不宜开发的土壤面积较大,为2 907.07 hm ,占该地区土壤 面积的39.O%,集中分布在南部、中西部及丁家塘等地区。土壤 表土层、心土层或全剖面土壤盐分含量均>16.0 g,或地面坡 度大于7。的这类土壤不宜开发,盐分含量很高的土壤,农作 责任编辑:李晓瑞 

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