郭全恩,曹詩(shī)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(xué)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(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅景泰縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 景泰 730400； 4. 甘肅金塔縣農(nóng)業(yè)技術(shù)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(wèn)題之一，受到各國(guó)科學(xué)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(guó)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(zhǎng)、土地退化問(wèn)題的出現(xiàn)，世界各國(guó)高度重視鹽堿地改良、開發(fā)利用以及土地保護(hù)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(wèn)題是土壤結(jié)構(gòu)的改良，而結(jié)構(gòu)的改良首先須弄清不同粒徑土壤團(tuán)聚體的養(yǎng)分和鹽分分布特征。這是因?yàn)榱降拇笮『捅壤龥Q定水分分布狀況，土粒的粗細(xì)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(xué)和土壤生物學(xué)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(guān)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(lái)有關(guān)土壤顆粒與有機(jī)碳、全氮之間關(guān)系的研究成果越來(lái)越多[8-10]，在土壤顆粒與土壤鹽分之間的關(guān)系方面有所涉及，張桉赫等[11]研究認(rèn)為土壤含鹽量與粉粒和黏粒體積分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，而與黏粒呈負(fù)相關(guān)。王敬哲等[12]研究認(rèn)為黏粒含量與土壤鹽分呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。杜金龍等[13]認(rèn)為，對(duì)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(rèn)為土壤黏粒和粉粒對(duì)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(gòu)成了土壤的活性部分，而砂粒相對(duì)不活潑，因此導(dǎo)致了黏粒和粉粒對(duì)含鹽量的影響更大。但有關(guān)不同粒徑土壤顆粒鹽分離子分布特征的研究還鮮見報(bào)道。由于土壤顆粒是高度分散的體系，不同粒徑組分對(duì)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(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)、轉(zhuǎn)化及其有效性有重要影響[15]。對(duì)于干旱區(qū)的鹽漬土來(lái)說(shuō)，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(guān)系對(duì)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(yàn)土樣取自甘肅省瓜州縣廣至鄉(xiāng)岷縣村和金昌市的國(guó)營(yíng)八一農(nóng)場(chǎng)小井子分場(chǎng)九隊(duì)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(jié)和鹽漬化嚴(yán)重，灌水后水分下滲能力較差。小井子分場(chǎng)九隊(duì)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(dǎo)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(biāo)分析

在兩種農(nóng)田采用網(wǎng)格法多點(diǎn)取樣，網(wǎng)格間距5 m，每個(gè)農(nóng)田20個(gè)樣點(diǎn)，取樣后混合，每個(gè)農(nóng)田采集耕層0～20 cm土層土樣10 kg帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后，剔出土壤以外的侵入體(如植物殘?bào)w、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(fēng)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(tuán)聚體，手動(dòng)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(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和計(jì)算相應(yīng)粒徑的土壤顆粒累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 分析方法與數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)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(xì)級(jí)別的土粒所占百分比，它強(qiáng)烈地影響著水、熱等重要土壤物理特性。由圖1可知，對(duì)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?jǐn)?shù)，所以曲線C始終在曲線D的下方。這說(shuō)明質(zhì)地類型對(duì)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(dǎo)率和鹽分含量之間存在著極顯著的正相關(guān)關(guān)系[16]，所以測(cè)定土壤電導(dǎo)率在一定程度上可以反映土壤含鹽量的大小，且測(cè)定電導(dǎo)率要比測(cè)定鹽分含量簡(jiǎn)單。為此，本研究通過(guò)測(cè)定兩種質(zhì)地土壤的電導(dǎo)率來(lái)間接反映土壤含鹽量。對(duì)于兩種質(zhì)地類型的土壤，不同粒徑范圍土壤顆?？扇苄钥傷}的含量不同(圖2)。對(duì)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(dāng)粒徑在1～2 mm之間時(shí)，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(dāng)粒徑>5 mm時(shí)，土壤可溶性總鹽含量最小，為0.28 g·kg-1。對(duì)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(shì)，即變化在0.85～1.06 g·kg-1之間。這說(shuō)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(tuán)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(yáng)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(shí)，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(dāng)粒徑小于1 mm時(shí)，在兩種類型土壤中均隨粒徑的增大含量逐漸減??；當(dāng)粒徑大于1 mm時(shí)，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(shì)，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(fù)和風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)共同作用的結(jié)果，可對(duì)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(diǎn)是土層淺薄，有機(jī)質(zhì)含量很低，碳酸鈣含量高，這與本試驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果一致，供試土壤有機(jī)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(guó)營(yíng)八一農(nóng)場(chǎng)小井子分場(chǎng)的土壤類型屬于灌漠土，該區(qū)臨近騰格里沙漠，風(fēng)的長(zhǎng)期搬運(yùn)使該區(qū)土壤砂粒含量增加，形成砂質(zhì)土壤。

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

4 結(jié) 論

2)Mg2+的分布與土壤質(zhì)地類型有關(guān)，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%。