艾比湖流域土壤理化性质现状分析及成因研究

艾比湖流域土壤理化性质现状分析及成因研究

2023年7月27日发(作者:)

新疆师范大学硕士学位论文

中文摘要

近50年来由于人口数量的快速增长,人类开发利用土地资源的规模不断扩大,经济发展水平虽有提高,但由于落后的生产方式、不合理的开发利用模式,使自身生存环境脆弱、自然灾害频繁发生。新疆的艾比湖流域就是一个环境问题十分突出的地方,主要表现在:土壤盐渍化严重;人类活动导致艾比湖湖面萎缩;风沙天气对艾比湖流域的自然环境造成严重影响;风沙对艾比湖流域经济发展危害较大;动植物衰退,生物多样性受到威胁。由于流域面积大、地理位置特殊,它的环境恶化会直接破坏当地居民的生活质量,同时也制约了该地区的经济发展。本文通过化学元素分析的方法,对该流域的土壤理化性质进行定量测定,选取的指标主要包括土壤养分(速效氮、磷、钾)、有机质、盐分及离子含量、机械组成等。根据测定结果判定:在艾比湖区周边及干涸湖底主要分布着盐土、盐化草甸土,盐土盐分含量极高。外围平原及荒漠与高山的过渡带主要分布着灌耕土、风沙土、灰棕漠土、棕钙土、栗钙土、黑钙土。其中栗钙土、森林土、亚高山草甸土、黑钙土、棕钙土,几乎没有盐渍化现象。灰棕漠土、风沙土、灰钙土盐分含量较大,伴有中强度盐渍化现象。在流域土壤类型中,导致土壤盐分较高的主要离子是硫酸根、氯离子。同时土壤中有机质含量与氮素、磷素呈现显著正相关关系,与钾素相关性较小。分析结果还表明:流域土壤现状的形成原因主要有两种,自然因素和人为因素。自然因素主要是当地的气候条件、地质、地貌及成土母质条件、水文及水文地质条件、植被条件等;人为因素主要是当地土壤的开垦利用、灌溉、耕作、施肥与土壤的演变、灌溉淤积与土壤的形成演变、种植对土壤形成演变的影响、人为活动引起土壤退化等。目前,该流域土壤现状的主要问题是土地质量下降,荒漠化严重,同时随着经济建设步伐的加快及人口的大量增长造成建设用地增加;此外,土地开发缺乏流域整体统一规划。因此,在未来的开发过程中应该加强荒漠化动态监测、合理利用水资源,保证现有绿洲的基础上防止荒漠化。同时应加强法制建设,真正做到合理开发、依法用地。

关键词:艾比湖流域;土壤;理化性质;成因分析

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ABSTRACT

Because of the fast growth of the population, and the human expands the

scale of developing and utilizing the land resource constantly in the past 50

years, the level of economic development is improved. But the backward mode

of production and unreasonable mode of development and utilization, which

make fragility of its living environment and natural calamities frequently take

place.

The Ebinur Lake Area of Xinjiang is an outstanding place of

environmental problem, which mainly presents in the following aspects: The soil

salinization is serious; The human activity leads to the reduction of the lake area;

Sand and wind weather influences the natural environment of Ebinur Lake Area,

and also it endangers the economic development of Ebinur Lake Area and the

decline of animals and plants; bio-diversity is threatened.

Because the area is

large, and the geographical position is special, its deterioration of the

environment will influence the local people’s life quality directly and restrict the

economic development of this area. This paper determines the physical and

chemical properties of soil in this area quantitatively through the method of

chemical elemental analysis, and the chosen indexes mainly include the soil

nutrient (quick-acting nitrogen, phosphorus, and potassium), organic matter, salt,

ion content, soil texture etc. According to the result of determining it shows: the

Ebinur Lake Area and dried-up lakebed mainly distribute solonchak, salt

meadow soil, the salt content of solonchak is extremely high. Peripheral plain,

desert and intermediate zone of mountain mainly distribute irritate-cultivated

soil, Aeolian sandy soil, grey-brown desert soil, brown calcic soil, chestnut soil,

chernozem. The chestnut soil, forest soil, sub alpine steppe soil, chernozem,

brown calcic soil and forest almost do not have a salinization phenomenon.

Grey-brown desert soil, Aeolian sandy soil and sucrose have a heavier content in

salt and intensity salinization phenomenon. Among the types of soils, the reason

which causes a higher soil salt is ion sulphur acid radical and chlorine ion.

Meanwhile, the organic content, nitrogen and phosphorus usually present the

prominent positive correlation, it is little relative with the potassium.

The

analysis result still shows: Mainly there are two reasons causing the current

situation of the basin soil, which are natural factor and human factor. The natural

factor mainly includes the local climatic conditions, geology, ground form and

soil matrix condition, hydrology, hydrology geological condition, vegetation

condition etc. The human factor mainly includes the local soil utilization,

irrigation, cultivation, applying fertilizer and soil development, irrigation silting

in soil and forming and changing of soil, planting influence on forming and

changing of soil and human activities causing the soil degradation etc.

At

present, the problem of the current situation of the soil in this area is mainly that

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the land quality drops and desertification is serious. Meanwhile, with the

growing pace of economic development and a large amount of growth of the

population, it increases the utilization of the construction land. In addition, land

development lacks the whole unified planning. Therefore, strengthening

desertification and monitoring dynamically, utilizing the water resource

rationally, preventing desertification on the basis of remaining the existing oasis

are very important in future. At the same time we should strengthen the legal

construction, which really makes reasonable development and utilize land

according to the law.

Keyword: Ebinur Lake Area; Soil; Physical and chemical properties; Cause

analysis

4独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得 新疆师范大学

或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签名:王勇辉 签字日期: 2007 年 6 月 10 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解

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(保密的学位论文在解密后适用本授权书)

学位论文作者签名:王勇辉 导师签名:焦黎

签字日期:2007年6 月10日 签字日期: 2007 年6月10 日

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文献综述

1.国内外研究现状

关于土壤环境的研究,早在古希腊和罗马时代就有土壤侵蚀、毁林以及其他环境问题的记述。在本世纪初,非洲严重干旱而引起的撒哈拉沙漠的“推进”问题,三十年代美国的“黑色风暴”及中亚哈萨克斯坦所遇到的“沙尘暴”问题等,引起了全世界科学家广泛注意。1951年联合国教科文组织(UDESCO)提出了一个干旱区研究计划。1972 年的斯德哥尔摩人类环境国际会议上,Desertification 一词被广泛引用,它的含义是土地退化,特别是以土壤和植被退化为特征的环境问题(Odingo,1990)。1973 年,毛里塔尼亚国际环境问题会议上,提出了主要包括侵蚀所造成的具有生产力土壤的流失、盐渍化、污染、荒漠化和恢复干旱土壤的生产力问题(UNEP,1977)。1979 年联合国粮农组织提出了土地退化概念,并编写了《土地退化》一书。之后,Boels·D 等的《土壤退化》(1982)、Chisholm·A 和 Dumsday 的《土地退化:问题与政策》(1987)、R·lal 和 B·A·Steward

的《土壤退化》(1990)、C·J·Barrow 的《土地退化》(1991)等专著的相继问世标志着土地退化理论研究的正在日益成熟。

在土壤质量,特别是土壤盐渍化研究领域,国内外学者、专家集中研究的有六个方面的问题:1、盐渍化与持续农业和生态环境间的相互作用及盐渍化预测。2、盐碱地灌溉管理。3、土壤盐渍化的评估与测量技术。4、盐渍化水盐运动与溶质水作用。5、植物耐盐性与耐盐耐旱作物品种的选育与应用研究。6、盐渍化土的改良技术等。在研究手段上美国、加拿大、澳大利亚较为先进,他们在利用3S技术方面起步早(上世纪70年代),目前已趋向成熟。

我国一些专家及青年学者从不同侧面对土壤的性质进行研究,宏观研究方面主要是应用遥感技术对土壤质量变化的监控,此研究应用较为普遍。微观研究主要集中在1、土壤盐渍化理化性质的研究。包括对土壤盐分及离子含量的测定、分析,从而提出治理措施。2、水盐运动规律。土壤水盐系统是由地下水、土壤本身的水分、盐分、养分等因子组成的复杂的大系统。在盐渍土区,主要问题是水盐运移问题。地下水动态受气候、水文、植被以及各种人为措施的影响,同时也是土壤盐渍化和土地覆盖/土地利用动态变化的重要原因。水资源在时空上的分配是地下水动态的主要影响因素,主要表现在地下水位、水质在季节和空间上的动态变化。因此,分析区域内典型植物群落的地下水水位、水质在时空上的动态变化,有助于探讨土壤水盐动态变化的形成条件,揭示植被在空间上梯度变化的原因。同时地下水的动态也受到局地气候状况,如温度、湿度、风速等影响。超过临界深度的地下水,在蒸发作用下,将盐分带至地表或根系分布层累积下来,形成盐渍化土壤。水盐运动规律同时也是改良盐渍化土壤、防止土壤次生盐渍化的理论基础,是干旱区、半干旱区环境保护的主要依据,许多学者都认为水盐动态、水盐平衡是盐渍土改良的重要理论,吕殿青、李朝刚、陈隆亨均就此方面有过研究。3、土壤的有机质与改良盐化土的关系。改良盐渍土的另一个重要措施是增加土壤中的有机质。上世纪80年代,陈恩凤认为肥盐动态、肥盐平衡是盐渍土改良的重要依据。到了90年代,魏由庆报道土壤有机质含量与土壤盐分呈幂函数关系。肖华、张锐等认为有机质可改善土壤腐殖质的数量组成。

目前,广大学者对土壤质量的研究更趋向于宏观和微观相结合的原则。1、在土壤的改良措施方面,首先研究土壤养分的空间变异性,然后提出适合农业发展的一些有效措施。因为土壤的形态和形成都相当复杂,土壤属性具有高度的空间异质性。人类活动进一步增强了土壤属性的变异性和不确定性。研究不同地形地貌下土壤属性的空间变异性,对于了解地形复杂地区土壤空间变异特征,同时为研究如何在我国农业分散经营的体制下实施精准农业提供一定参考。而对土壤养分的空间变异性的了解,在农业生产应用方面,可为精准施肥提供科学依据。2、采用农艺工程措施改变土壤[4][3][2][1]

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性质。2000年以后,关于采用农艺工程措施改变土壤盐渍化的方法发展较快。如小麦—玉米一年两熟是华北地区主要的种植制度,有较大的增产潜力,研究该种植制度的可持续土壤养分管理可为本地区今后合理施肥、改善土壤肥力和粮食作物持续优质高产提供科学依据。可持续是一个抽象的概念,需要通过具体的指标来体现。目前大多数研究以土地生产力和土壤肥力来衡量土壤是否得以持续利用。土壤肥力除了自然因素的影响以外,很大程度上决定于生产管理措施。

2.新疆的研究现状

建国后新疆学者对土地的退化研究逐渐开展。1956年、1958年中国科学院治沙队对新疆塔里木盆地、准葛尔盆地进行综合考察。1959年在乌鲁木齐召开全国第二次治沙会议,在天山南北组建了7个治沙站。1978——1985年间,“三北”防护林一期工程造林18万公顷,封沙育林2.84万公顷。相当于建国初期到1978年28年的总和。二期造林面积33.47万公顷,封沙育林47.07万公顷。

到了上世纪末期,张家保在《新疆天气灾害与水资源、荒漠化问题》中提出了气象信息的准确预报可以对治理荒漠化提供重要依据;1998年,杨健、华贵翁在《新疆土地荒漠化及其防止对策》中提出新疆荒漠化的总趋势是“整体扩大,局部逆转”。

2000年后,众多学者均对新疆土地退化提出了自己的看法,研究手段及方法也更加丰富多样。2000年,舒强在《新疆土地退化的成因分析与防治对策——着重于土地的荒漠化》中对新疆荒漠化土地的分布与现状及对农、牧、林、交通运输线路、居民建筑危害提出了自己的看法。2001年,王周琼、李述刚在《荒漠碱化土区域农业持续发展战略》中提出新疆准葛尔盆地北部和天山北坡灌区荒漠碱化土的治理意见:生态学观点综合治理;次生盐渍化治理防治结合,以防为主;生物改良为主,水利改良为辅;农牧结合,草田轮作,实现绿洲农业良性养分循环等。研究。[11]

[10][9][8][7][6][5]2002年王会让、周兴佳、张惠珍在《新疆土地荒漠化灾害及其对策》中对塔里木盆地土地荒漠化状况及风沙危害进行2004年,谭灵芝、刘玲、张玉进等利用GIS、RS技术结合景观生态学的方法定量分析新[12]疆于田绿洲、荒漠交错带15年来土地利用数量的变化。李虎、王晓峰、王哲等在《新疆土地荒[13 ]漠化监测分析》中利用GIS、RS技术对新疆境内的荒漠化土壤进行了监测分析。中绿洲与荒漠的冲突机制及其表现,得出人类活动的不合理是冲突的根本原因。2006年张瑞芳、金海龙、李虎等在《艾比湖地区绿洲化与荒漠化的冲突与协调》中研究了艾比湖地区经济活动过程[14]程小红、潘存军、彭建新在《新疆第三次荒漠化监测中的问题及其建议》中回顾了新疆三次荒漠化监测与评价指标的建立,介绍了遥感与地理信息为主要技术的荒漠化监测评价的方法,阐明了第三次荒漠化监测中的问题。[15]赵玲、胡文英利用GIS、RS技术对新疆昌吉荒漠化土地监测分析得出荒漠化主导因素是风[16]

蚀、水蚀、盐渍化。由上述研究可以看出,新疆学者对土地退化的研究,以宏观研究为主,应用的方法及手段为GIS、RS技术等。对于土地质量变化状况的微观研究,如土壤理化性质的现状研究,历史对比研究等涉及的较少。对土壤养分、盐分变化规律的研究更偏重于农业发展的需要,而从地学的角度观察,把微观手段测定土壤质量变化和宏观治理相结合的研究较少。

3. 新疆艾比湖流域研究现状

近十几年来,关于艾比湖的研究比较多,主要集中在以下几个方面:1、关于湖区沙尘暴的起因、危害及治理方面的研究。但到目前为止,除了因天然降水增加和改善水资源利用方式而导致入湖水量增加,进而导致干涸湖底被湖水重新覆盖外,专家们还未找到其他有效治理艾比湖风沙危害的办法。2、关于艾比湖流域第四纪环境方面的研究已取得显著进展。但在未来10至30年时间尺度上,艾比湖流域自然环境(尤其是气候)将如何变化,目前尚无人给出学界公认的结论。3、艾比湖生态环境特征及其保护措施的研究。专家们已组织过多次科学考察,其研究成果较多,直接导致了该湖区2670平方公里的区域被划为自治区级自然保护区,并且目前国家环保总局正在审查新疆关于将该

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保护区升格为国家级自然保护区的申请。此外,该保护区位于流域最低处,而影响艾比湖流域生态环境的最主要因素—水资源因素的变动情况却在保护区外,且保护区外人类活动频繁,因此全流域生态环境能否实现可持续发展,不仅取决于保护区内各项保护措施能否落实,而且更取决于保护区外各项保护措施能否落实。[17]

上述研究成果表明:前人对艾比湖湿地的研究较多,这些研究成果对本论文具有重大的指导意义和参考价值。但是,对于艾比湖流域的研究较少, 一些关于艾比湖流域土地荒漠化的研究主要是基于3S技术手段完成的,而本论文则借助于化学分析的手段,从更微观的角度定量反映艾比湖流域各种土壤类型的盐渍化水平及土地退化的现状。从而为该流域的生态环境可持续发展提供一定的科学依据。

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1. 研究区概况

1.1自然条件

艾比湖又名尔哈齐湖,位于准噶尔盆地西南,位于82°35.E—83°11.E,44°44.N—45°10.N。其北部是天山最北支阿拉套南坡,南侧是北天山西段北坡,艾比湖属构造带上的断陷湖泊,它与哈萨克斯坦境内的萨克斯湖、阿拉湖处于同一断陷带上。艾比湖是这一断陷带的汇水中心,湖面海拔约195m[18]。艾比湖流域面积5096.70千公顷。流域包括博尔塔拉蒙古自治州(赛里木湖集水区除外)、[19]乌苏市、奎屯市、克拉玛依市的独山子区、托里县南部,境内有农五师、农七师的20个团场,是北疆地区重要的粮食基地、棉花基地、畜牧业基地和石油化工基地,是我国向西开放的通道。20世2纪50年代前,艾比湖有博尔塔拉河、精河、四棵树河、奎屯河等河流汇入,湖面面积约1200km。近代由于人为活动的加剧,目前艾比湖仅受博尔塔拉河、精河的河水补给和降水、部分地下水补给,湖面萎缩严重,2006年8月下旬,湖面面积仅550.6 km。目前,流域水资源总量为41.82×10m,其中地表水38.38×10m,地下水天然补给量3.34×10m。博河、精河流域地表水资源量为22.10×10m,地下水天然补给量1.95×10m,水资源总量24.05×10m;奎屯河流域地表水资源量为16.28×10m,地下水天然补给量1.39×10m,水资源总量为17.77×10m。另外,艾比湖流域内有大量山溪河沟水和平原泉群。博尔塔拉河水系的山溪水年径流量4.45×10m,平原泉水2.25×10m;精河水系的山溪水年径流量0.667×10m;奎屯河水系北部山溪水年径流量平原泉水达1.45×10m。在艾比湖流域水系中,奎屯河径流量最大,占总流域的48%,1.157×10m,而博尔塔拉河水系和精河水系的水量比例相对较低,分别为27%和25%。然而奎屯河水系的各个河流于上世纪70年代末期无地表水进入艾比湖。[20]83838383838383838383838383283

艾比湖流域气候干燥,降水稀少,年均气温8.3℃,年均降水量200mm左右。西部阿拉山口是全国著名的风口,据测算,风沙天气20世纪九十年代是六十年代的9倍,年平均大风日数多达164天,最高达185天,最大风速55m/s,多集中在4—6月。[21]流域内居民的砂眼、肺癌、腹泻病、皮肤过敏、心血管等疾病的发病率远高于其他地区几倍甚至几十倍。平均每年受灾面积53万亩,牲畜发病率达15.70%,死亡率从60年代初的4.60%上升到90年代的13.10%,1990-1996年期间,年平均大面积停电达27.10次,例如,位于艾比湖旁的精河县浮尘天气平均达到112天,被沙化、碱化的草场占全县可利用草场面积的70.20%;水量锐减,无法达到生态恢复的最低需求。艾比湖湿地地处荒漠带,植被为梭梭荒漠、麻黄荒漠等;东部平原盐化土壤上发育琵琶柴荒漠;沙漠中发育半固定梭梭荒漠;湖滨盐土上为多汁盐柴类荒漠,由盐节木、盐角草、盐穗木等组成,也发育较大面积的柽柳灌丛;在河流下游新老河道、河叉等处则发育胡杨林、芦苇沼泽和低地草甸[22]。

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1.2生态环境现状

艾比湖流域地处干旱、半干旱区的生态环境脆弱带,生态系统稳定性和抗干扰能力差,自然资源承载力低。全流域山地面积24371km,占总面积的48.14%,平原面积和水体面积26250km,占总面积的51.86%,平原中沙化土地、戈壁、沼泽等贫脊、生态环境恶劣的土地面积大,生态环境脆弱。2004年,流域沙化土地1935km,盐碱地、沼泽地、裸岩石砾地面积5402km,并且流域植被面积在不断缩减,沙漠面积以每年39.80km的速度在扩大。降水量小,地表、地下水资源贫乏,缺水、少水问题突出,贫乏的水资源成为制约流域社会经济发展的主要原因之一。干旱、大风、沙尘暴、冰雹等自然灾害频繁,地方病和传染病流行,资源贫乏,土地生产潜力低。近40年,由于人口数量的急剧增加,人们为了生存不断扩大耕面积,无节制地砍伐森林、破坏草地,造成河流枯竭、湖面萎缩、资源破坏、植被覆盖降低、环境退化,使全流域陷入社会经济发展与生态环境恶化的恶性循环而无法自拔。

艾比湖是亚洲中部,特别是中国四大沙尘暴发源地之一。据测算,艾比湖周围沙漠化面积,已从1958年的1600余平方公里迅速扩大到目前的3200余平方公里,每年被大风吹走的含盐沙尘达480万吨以上,沙丘以每年30米的速度侵蚀农田,平均每年被大风吹走的湖底盐漠约100万立方米,含可溶性盐类53.20%,污染严重,危害极大;艾比湖流域植被破坏并发生逆向演替,生物多样性受到严重破坏。艾比湖湿地内分布着多种荒漠湿地类型,在中国内陆荒漠自然生态系统中具有较高的保护价值。以艾比湖湖体为核心,包括湖滨地带的湿地,是中亚和蒙古动植物交汇地带,是生物多样性丰富且极具干旱区特色的集中分布区,是中国西部重要的鸟类迁徙繁殖地;20世纪50年代,有天然梭梭林66千公顷,覆盖度60~70%,有胡杨林38千公顷,半生大量甘草,大芸等药用植物覆盖度70%,有芦苇46千公顷,覆盖度80%以上,还有草甸草场12公顷。由于湖水急剧干缩,湖滨地表水和地下水急剧减少。加上高强度樵采,现有荒漠次生林4万多公顷,芦苇2.6千公顷。目前艾比湖湿地植被急剧退化,植被群落由湿生、中生向旱生、超旱生和盐生、沙生种类演替;地下水超采,大批荒漠植被死亡,现存的荒漠林和荒漠草场衰败过程加剧,大面积林地几乎没有更新能力。另外,艾比湖是候鸟迁移的主要通道,近年因环境退化,已造成候鸟及其他鸟类的数量和种类急剧减少,破坏了区域的生物多样性;艾比湖流域居民的健康受到严重影响。艾比湖有7条支流,如今km的水域,其它均已断流。据测算,维持艾比湖只2条支流每年注入6×10m水,维系着目前500

湖面和湿地现有水平所需水量至少在8×10m以上,而该地区水资源总量根本无法满足需求。艾比湖流域20世纪50年代以来大规模垦荒,湖泊上中游地区大规模修渠引水,在耕地大面增加的同时,入湖水量逐年减少。耕地面积从20世纪60年代到21世纪初,增长了6倍多,引水灌溉总耗水量约占艾比湖地面总径流量20×10m的45%。艾比湖流域将成为新疆继塔里木河之后的第二大9×10m,生态退化区。

1.3人口数量

从图1可以看出,艾比湖流域人口发展一直呈现稳定上升趋势。艾比湖流域原为古老的游牧区,83838383222222

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种植业始于西辽时期,到清代,清政府大兴屯田、屯垦戍边,伴随着流域内种植业的兴起,流域人[23]口得到了一个高速发展时期。1949年,全流域人口6.50万人,2005年,全流域人口高达102.86万人,是1949年的15.82倍。1949—1975年,流域人口年均增长率高达73.61‰,人口呈高速增长状态,此阶段的人口数量剧增是人口大量移动的直接结果,以机械性增长为主;自1975年,人口增长率迅速下降且呈波动状态,总体趋势在逐步降低,但人口总量在持续增加。而且从1975年开始流[24]域单位面积人口数量超出联合国确定的干旱、半干旱地区临界值7人/Km2的水平。2005年,单位面积人口数量达到20.18人/Km2,每平方公里超出联合国确定的干旱、半干旱地区临界值13人。流域人口数量的急剧增加对资源和环境的冲击显而易见,流域内大面积垦荒发展种植业,造成大面积林草地的破坏,此外,上游大量引水灌溉导致入湖水量减少乃至部分河流断流,因缺乏燃料而造成植被的大量破坏,这一切活动都是由人口数量的增加导致,并直接造成了流域生态环境的破坏。

艾比湖流域人口数量变化图年1970年1975年1980年1985年1990年1995年2000年2005年人口数(万人)人口数量年份图1-1 艾比湖流域人口数量变化图

1.4土地利用类型和结构

表1-1艾比湖流域土地利用类型现状表(单位:千公顷)

土地利用/土地覆盖类型

耕 地

水田

丘陵耕地

平原耕地

有林地

灌木林地

疏林地

其它林地

高覆盖度草地

中覆盖度草地

低覆盖度草地

河渠

湖泊

水库坑塘

冰川积雪

滩地

城镇用地

农村居民点

工矿交通建设用地

2005年

496.52

林 地

902.35

草 地 2991.64

水 域

283.94

城乡居民和

工矿建设用地

26.53

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土地利用/土地覆盖类型

沙地

戈壁

盐碱地

未利用土地

沼泽地

裸岩石砾地

其它

总 计

2005年

395.72

5096.70

从表中可以看出:截止到2005年,艾比湖流域土地利用中,耕地面积496.52千公顷,占流域总面积的9.74%;林地面积902.35(包括山地林区)千公顷,占总面积的17.70%,林地中主要以有林地和灌木林地为主;草地面积最大,达2991.64千公顷,占流域总面积的58.70%,但高覆盖度的草地仅467.25千公顷(高覆盖度草地数据来源:新疆生态研究院),仅占草地总面积的15.62%,其它均是覆盖度很低的严重荒漠化草地;水域面积283.94千公顷,占流域总面积的5.57%;城乡居民工矿建设用地26.53千公顷,占流域总面积的0.52%;未利用土地面积395.72千公顷,占流域总面积的7.77%。流域土地利用率为89.18%。已利用土地的耕地主要分布在农五师的八十一团、八十二团、八十三团、八十四团、八十五团、八十六团、八十七团、八十八团、八十九团、九十团及农七师的一二三团、一二五团、一二六团、一二七团、一二八团等团场。林地主要分布在甘家湖国家自然保护区、夏尔西里自然保护区、精河林场等。没有利用的土地主要是分布在木特塔尔的沙地、艾比湖湿地的沼泽地、干涸湖底的盐碱地及流域中的戈壁、山地等。2005年的土地垦殖率是9.89%。

图1-2艾比湖流域土地利用图

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论 文 设 计

文献搜

集资料

样品采集及处理有机质测定

PH值及电导率测定

养分、盐分测定

样品分析统计分

析资料

信息采集结果处理

与分析

结果的对比

逻辑判别土壤现状分析

土壤现状成因分析

问题、对策与建议

结论与讨论

结论

图2-1技术路线图

2. 实验设计、测定内容及方法

2.1论文及实验设计方案(见图2-1)

2.2实验内容

2.2.1物理性质:土壤的机械组成

2.2.2化学性质:土壤水溶性盐的测定、土壤中阴、阳离子的测定(CO32-、HCO3-、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42+)、土壤中电导率的测定、土壤中有机质测定、土壤中碱解氮的测定、土壤中速效磷的测定、土壤中速效钾的测定、土壤的PH值测定等。

2.3实验方法简介

2.3.1土壤机械组成的测定方法

(1)称样、洗盐。称取1mm的风干土样50g置于500mL三角瓶中,加去离子水500mL使可溶性盐充分溶解。(2)除有机质。若土壤有机质含量超过10g/kg时,加入60g/L双氧水后在电热板上加热除去有机质。(3)分散土壤胶体。将除过有机质的浑浊液煮沸,驱散过量的双氧水后,加入0.5mol/L的六偏磷酸钠溶液60mL和去离子水180mL,摇匀静置,在电热板上加热微沸1h,(4)筛分砂砾及制备悬液。将孔径为0.25mm的洗筛搁置在沉降筒上的大漏斗中,倒入土壤悬液。用去离子水冲洗砂砾使<0.25mm的土粒通过筛孔,留在筛上的砂砾移入蒸发皿、烘干、称重、记录。(5)测定悬液密度计读数。将盛有悬液的沉降筒置于温度变化较小的平稳桌面上搅拌,用甲种比重计在规 12新疆师范大学硕士学位论文

定的时间内测定读数,根据规定的温度、时间和粒径关系进行结果计算。(6)计算方法:小于某粒[25]径土粒含量(g/kg)=校正后读数/烘干土重×1000

2.3.2土壤全盐量的测定方法(质量法)

(1)吸取土壤浸出液10-50mL 置于已知烘干重的瓷蒸发皿或烧杯中,在水浴或砂浴上蒸干。在将近蒸干时,如发现有黄褐色物质,则滴加15%双氧水氧化有机质,同时不断搅拌蒸发皿,直至残渣呈白色为止。然后将残渣置于烘箱中,在105-110℃下烘干2h,取出,在干燥器中冷却30min,用天平称重,并继续烘干1h,冷却,称重,直至恒重(两次称量差不超过1.0mg)。

(2)计算方法:水溶性盐总量(g/kg)=(m1-m0)×1000/m 式中m为与吸取土壤浸出液相当的土[25]壤样品重(g);m1为烘干至恒重的器皿加盐分重(g);m0为器皿的烘干重(g)。

2.3.3阴、阳离子含量测定方法

(1)CO32-的测定。吸取浸提液20 mL加1滴酚酞,显红色则有CO32-存在,用稀硫酸滴定至无色,记录数据。

(2)HCO3-的测定。将滴定或为滴定(不显红色)的溶液加1滴甲基橙,用稀硫酸滴定至橙红色褪去为止。

(3)Cl-的测定。将滴过HCO3-的溶液加3-4滴铬酸钾,用硝酸银滴定至砖红色。

吸取20 mL浸体液加1滴管NaOH后,加钙红少许,用EDTA滴定至清亮的蓝色。 (4)Ca2+的测定。(5)Ca2+、Mg2+合量的测定。吸取20 mL浸体液加5 mL氨性缓冲液后,加铬黑T少许,用EDTA滴定至清亮的蓝色。

(6)SO42+的测定。吸取20 mL浸体液加5 mLNa2SO4,加10 mL乙醇,再加入1滴茜素红,1滴醋(7)计算方法:CO32-含量(g/kg)=2V1×C/m×100×0.0300酸,用BaCl2滴定白色沉淀中带桃红为止。×10; HCO3-含量(g/kg)=(V2-V1)×C/m×100 ×0.0610×10 式中V1、V2为分步滴定时消耗硫酸标准溶液的毫升数(mL),C为硫酸标准溶液的浓度(mol/L),m为与吸取待测液相当的样品重(g),0.0300为1/2碳酸根的摩尔质量(kg/mol),0.0610为重碳酸根的摩尔质量(kg/mol);Cl-含量(g/kg)=(V-V0)×C/m×100×0.0355×10式中V、V0为滴定样品和空白时消耗硝酸银标准溶液的毫升数(mL),C为硝酸银标准溶液的浓度(mol/L),m为与吸取待测液相当的样品重(g),0.0355为Cl-的摩尔质量(kg/mol);SO42+含量(g/kg)=(V-V0)×C/m×100×0.048×10式中V、V0为滴定样品和空白时消耗氯化钡标准溶液的毫升数(mL),C为氯化钡标准溶液的浓度(mol/L),m为与吸取待测液相当的样品重(g),0.048为硫酸根的摩尔质量(kg/mol);Ca2+含量(g/kg)=2V1×C/m×100×0.020×10;Mg2+含量(g/kg)=2×(V2-V1)×C/m×100 ×0.0120×10 式中V1、V2为分步滴定Ca2+和,C为EDTA标准溶液的浓度(mol/L),mCa2+、Mg2+合量时消耗EDTA标准溶液的毫升数(mL),0.012为1/2 Mg2+的摩为与吸取待测液相当的样品重(g),0.0200为1/2 Ca2+的摩尔质量(kg/mol)。 尔质量(kg/mol),2是将mol换算成mol(1/2 Ca2+)和mol(1/2 Mg2+)2.3.4电导率测定方法

(1)将电导电极引线接到仪器相应的接线柱上,接上电源,打开电源开关。

(2)电导电极用浸出液冲洗几次后插入浸出液中,按仪器操作方法读取电导值。

13新疆师范大学硕士学位论文

(3)取出电极用蒸馏水冲洗干净,用滤纸吸干电极上的水分,并测量浸出液的温度。

(4)结果计算:电导率=S×K×C 式中S为测得的电导值,K为电极常数(电导仪上有补偿装置的,不需乘电极常数),C为温度校正系数。

2.3.5土壤中有机质的测定方法

(1)准确称取土壤样品0.1000-0.5000g,放入到干燥硬质试管中,要做平行样。

(2)用滴定管准确加入0.4 mol/LK2Cr2O7-H2SO4溶液10 mL,加到3 mL时摇动试管使土壤分散,在试管口加一个小漏斗。

(3)将试管置于铁丝笼内,在185-190℃的石蜡油浴锅上加热煮沸5分钟,取出试管,冷却。

(4)冷却后,将试管内溶液倒如到250 mL的三角瓶中,用蒸馏水洗净试管内部及小漏斗,保持液体体积约60-70 mL,加入指示剂,用硫酸亚铁标准溶液滴定至砖红色为止。

(5)计算方法:土壤有机质=( V0-V)×C/m×0.003×1.1×1.724×100% 式中V、V0为滴定样品和空白时消耗硫酸亚铁标准溶液的毫升数(mL),C为硫酸亚铁标准溶液的浓度(mol/L),m为烘干土样重(g),0.003为1 mg当量碳的质量,1.1为校正系数,1.724为有机碳换算成有机质的平均换算系数。

2.3.6土壤中碱解氮的测定方法

(1)称取土壤样品2g,均匀铺于扩散皿外室,水平轻轻旋转扩散皿,使样品铺平。

(2)称取1g FeSO4置于外室,混匀。

(3)在扩散皿内室注入2%H3BO3指示剂溶液2 mL,在外室边缘涂上阿拉伯树胶,盖上毛玻璃,旋转数次使其完全密合,慢慢转开毛玻璃的一侧迅速注入NaOH溶液10 mL于外室,立即将毛玻璃盖严。

(4)将扩散皿放置在40℃恒温烘箱中24小时后取出,用0.01mol/L H2SO4滴定内室的硼酸溶液吸收的氮量,滴至红紫色为止。

(5)计算方法:碱解氮(mg/g)=( V- V0)×C/m×0.014 式中V、V0为滴定样品和空白时消耗硫酸标准溶液的毫升数(mL),C为硫酸标准溶液的浓度(mol/L),m为烘干土样重(g),0.014为1 mg当量氮的摩尔质量。

2.3.7土壤中速效磷的测定方法

(1)称取土壤样品5g置于250 mL的三角瓶中,加0.5 mol/LNaHCO3100mL,加一勺无磷活性炭,塞紧瓶塞震荡30分钟后,立即用无磷滤纸过滤,将滤液接于100mL的三角瓶中。(2)吸取滤液10mL至50mL的容量瓶中,同时补加0.5 mol/LNaHCO3至50mL容量瓶中,加7.5mol/L硫酸钼锑抗混合指示剂5mL,充分摇匀排除CO2后加水定容至刻度,再充分摇匀。

(3)30分钟后在分光光度计上测定吸光度,根据标准曲线进行计算。

(4)结果计算:土壤速效磷=比色液浓度×100/5×取用量倍数。

14新疆师范大学硕士学位论文

2.3.8土壤中速效钾的测定方法

(1)称取土壤样品5g置于100 mL的三角瓶中,加50mL1 mol/L中性乙酸氨溶液,塞紧橡皮塞,震荡30分钟。

(2)用干的普通滤纸过滤,滤液盛于小的三角瓶中,同钾标准溶液一起在原子吸收仪上进行测定,读取读数,从标准曲线上查得结果。

(3)计算结果:土壤速效钾=待测液浓度×V/W 式中V为加入浸提剂的毫升数,W为样品烘干重(g)。

2.3.9土壤PH值的测定方法

量取浸提液于烧杯中,将测量电极插入到浸提液中,调整PH计于测量段,此时的PH计应已输入了温度及电极的校正值,读取PH计上的读数即为土壤的PH值。

3.艾比湖流域土壤类型理化性质测定及分析

3.1样品的采集

土壤是一个不均一体,影响它的因素很多。自然因素包括地形、母质等;人为因素有耕作、施肥等。特别是人为因素对土壤的影响较大。土样的分析测定就是通过样品的分析达到以样品论总体的目的。因此,采集的样品对所研究的总体必须综合考虑上述因素后使其最具代表性。而本研究区艾比湖流域范围很大,为了达到采样具有较高的代表性,分别对该流域的主要土地类型多点采样,采用分层取样的方式于2004年6月、2005年7月、2006年5月及8月采集了73个剖面,对其进行样品理化性质的测定。样品采集点见图3-1艾比湖流域采样点示意图。

3.2样品的制备

为了方便样品的测定及保存,从野外采回的土样必须经过一个制备过程——风干、磨细、过筛、混匀、装袋。

样品的风干是将采回的土样摊成薄层,置于室内通风阴干。风干后的样品应剔除植物残体和一些砾石,并记下所占的百分数;风干后的土样用木棍研细,根据土壤测定项目选择不同粒径的孔筛过滤。本实验选取的是粒径为1毫米和0.25毫米的铜筛。1毫米的土样主要用于速效养分及盐分的测定,0.25毫米的土样主要测定土壤中的有机质;经过研磨的样品一般存储与磨口瓶或塑料瓶中保存半年至一年,以备必要时查核之用。样品上应标明样号、地点、土类名称、采样日期、孔筛等项目后封存。

3.3测定意义

本研究选用的主要测定指标有土壤的机械组成、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、水溶性盐分总量、电导率、PH值等。选取上述指标的主要原因在于:土壤的机械组成决定着土壤质地的粗细,直接影响土壤的理化性质与肥力状况,同时又是土壤分类的依据;土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的主要来源,它含有刺激植物生长的胡敏酸类等物质。由于它具有胶体性质,能吸 15新疆师范大学硕士学位论文

附较多的阳离子,因而使土壤具有保肥力和缓冲性。它还能使土壤疏松和形成结构,从而改善土壤的物理性状。有机质还是土壤微生物必不可少的碳源和能源,因此,土壤有机质含量的多少,是土壤肥力高低的一个重要指标;土壤中速效氮、磷、钾的供应状况,对于土壤肥力的改良有着直接的指导意义;水溶性盐是盐碱土的一个重要属性,也是限制植物生长的障碍因素。它的大小直接反映出该种土壤的盐化水平;电导率不仅与溶液中盐分的浓度有关,而且与盐分的组成也有关;PH值则是反映土壤酸碱性的主要指标[25]。

16 文论位

学士硕学大范师疆新

图布分点样采域流71湖比艾

1-3图 文论位学士硕学大范师疆新

表览一果结定测质性化理型类壤土要主域流湖比艾4.3

128607

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<777

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575

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(950)土000

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0棕

410

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状性

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域流

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5561322-

3表

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砾砂砂质石粗细

数)样个

7

采(

深)

250m135样c---采(02513

H

p

率导

盐)总%

()土钙栗

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质)机%有(

数)样个采(

深)m样c采(

31994763.7

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<7777

m

cmm

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774.

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(0000

)土

88213风

874.8

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状性

5化

25

)06.4理4--8壤效k../5406.土速g--m913(443

域流

6湖

5

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16

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砾地

砂砂砾砂

质面细石

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1采(

52深)

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18 文

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888学p---129654士...777硕学大

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662

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(681)土000漠棕

396灰

142

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846 )742比氮g...k585艾解/433g---碱m100(828

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908质)机%000---有(000

砾砂砂质石粗粗

数)

样个 8

1采(

深)

000m246样c---采(00024

H

p

率导

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)土钙灰(

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)氮gk

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深)m样c采(

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<7777

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77艾

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58

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砂地

砂砂砂粗质粗细面

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6

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19 文

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壤砂砾质砂面石

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深)000m158样c---采(00015

553889

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壤壤壤质砂砂砂

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深)

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H

p

率导

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深)m样c采(

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土地

壤壤砾壤质砂砂石

数)2样个

4

采(

08深)050m238-0样c---05采(023

20新疆师范大学硕士学位论文

表3-11 艾比湖流域土壤理化性状分析表(离子含量)

土类

名称

CO32-

(g/kg)

痕迹

痕迹

痕迹

-

采样

深度

HCO3(g/kg)

0.22

0.18

0.23

Cl-

(g/kg)

0.30

0.34

0.26

SO4(g/kg)

0.46

0.24

0.33

2-

Ca2+

(g/kg)

0.75

0.62

0.58

Mg2+

(g/kg)

0.09

0.22

0.17

0-15cm

黑钙15-30cm

30-80cm

栗钙土 0-25cm

灰钙土 0-50cm

0-12cm

棕钙12-35cm

35-50cm

0-20cm

盐20-50cm

50-80cm

亚高山0-80cm

草甸土

盐0-10cm

化10-50cm

甸土

50-80cm

0-8cm

风沙8-32cm

32-60cm

0-20cm

森林20-35cm

35-80cm

灰0-20cm

20-40cm

漠土

40-60cm

痕迹 0.43 0.08 0.58 0.69 0.09

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

0.07

0.07

0.07

0.25

0.23

0.34

0.30

0.21

0.30

0.32

2.94

0.21

0.10

1.00

12.88

4.36

1.80

9.23

0.78

1.02

2.67

7.07

2.68

1.17

7.13

0.56

0.48

1.25

4.78

1.22

0.70

0.15

0.15

0.09

0.32

0.47

0.19

0.18

痕迹 0.36 0.08 0.40 0.68 0.08

0.07

0.07

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

痕迹

0.37

0.27

0.31

0.18

0.18

0.16

0.29

0.14

0.39

0.21

0.19

0.20

2.72

2.18

2.30

1.67

1.80

1.52

0.14

0.12

0.11

1.21

1.36

2.14

12.66

4.46

2.63

2.47

1.93

2.77

0.65

1.05

0.46

2.35

2.63

3.79

2.65

1.65

1.26

1.60

1.26

1.56

0.64

0.57

0.59

1.28

1.76

1.95

0.51

0.20

0.35

0.34

0.22

0.26

0.08

0.10

0.06

0.34

0.18

0.30

3.5艾比湖流域主要土壤类型性状分析

3.5.1土壤盐分性状分析

从图3-2、表3-12中可以看出,艾比湖流域的各种土壤类型中,栗钙土、森林土、亚高山草甸土、黑钙土、棕钙土,几乎没有盐渍化现象。灰棕漠土、风沙土、灰钙土盐分含量较大,伴有中强度盐渍化现象。盐土、盐化草甸土盐含量极高。从表3-11中可以看出各种土壤类型中离子含量的具体情况:黑钙土、栗钙土、灰钙土、棕钙土中的钙离子含量很大,在土壤盐分所占比例较大。灰钙 21新疆师范大学硕士学位论文

土、棕钙土中的硫酸根含量较大,也是土壤盐分的主要组成部分。黑钙土的钙离子含量有自上而下依次递减的趋势。盐土中的氯离子、硫酸根离子、钙离子含量高,是盐分的主要组成成分,且呈现自上而下递减的趋势。盐化草甸土中的主要离子是硫酸根、氯离子、钙离子,自上而下依次递减。风沙土、灰棕漠土中硫酸根、氯离子、钙离子含量高。灰棕漠土中的硫酸根、氯离子、钙离子自上而下呈现递增趋势。灰棕漠土、灰钙土经过洗盐、生物改良可以发育成农用土地。这是因为经洗盐后的土壤盐分中阳离子交换量增大的缘故。但是洗盐的改良方法需水源充沛、有相应的排水出路、土层透水性好且能保水等条件方可实施。此外也可以采取生物改良的措施。

艾比湖流域各土壤类型总盐含量图6543210盐含量%上层中层下层土壤类型亚森高林山土草甸土盐盐化土草甸土风沙土灰棕漠土灰钙土棕钙土栗钙土黑钙土

图3-2艾比湖流域土壤总盐含量图

表3-12新疆盐渍化分级标准(总盐)土层厚度

0-30cm

0-100cm

非盐渍化%

<0.554

<0.391

轻度盐渍化%

0.554-0.727

0.391-0.491

中度盐渍化%

0.727-0.866

0.491-0.597

[26]

盐土%

>1.345

>0.895

强度盐渍化%

0.866-1.345

0.597-0.895

3.5.2土壤有机质性状分析

从流域土壤有机质含量图中反映出艾比湖流域有机质含量在1%以下的土壤类型为灰棕漠土、风沙土、盐土;漠土不仅有机质含量低,水分含量也很低。因此在开发利用过程中最主要的是增加土壤水分,若想发展农业必须开辟水源。由于受到阿拉山口常年大风的影响,在艾比湖东岸和南岸分布着大面积的风沙土。因有机质及养分含量少,流动性强等特点,应该选择一些耐风沙的植物先行固定然后利用。含量为2%左右的主要是灰钙土和盐化草甸土。亚高山草甸土有机质含量虽高但所处的海拔位置也高,利用困难。黑钙土有机质含量高,是良好的牧草地。但是在利用自然草场的同时应该防止草场的退化。

22新疆师范大学硕士学位论文

艾比湖流域土壤各类型有机质含量图1086420灰钙土棕钙土栗钙土黑钙土亚森高林山土草甸土盐盐化土草甸土风沙灰土棕漠土有机质含量%上层中层下层土壤类型

图3-3艾比湖流域土壤有机质含量图

3.5.3土壤养分中速效氮、磷、钾分析

从示意图3-3、3-4、3-5、3-6、表3-13中可以看出,土壤中的速效氮、磷、钾含量与土壤中有机质含量具有一定的相关性。各种土壤上、中、下层有机质与氮、磷、钾相关规律一致。氮含量与有机质相关性最大,其次是磷含量,而钾素与有机质相关性不显著,因为该研究区的各种土壤类型的速效钾含量均较高,多在100-200mg/kg之间。该流域土壤中速效磷含量小,多在5mg/kg以下,该流域土壤整体缺少磷素。灰棕漠土、风沙土、灰钙土、棕钙土、盐土等有机质和氮含量均较低,但是若有充足的开发条件,增加灌溉水,这些土壤的有机质和氮含量会有上升趋势,因为灌溉增加

土壤水分,充分利用了热量资源,增加生物积累,使土壤的有机质和氮量得到保持和提高。由此可见,只要有充足的水源,上述的几种土类均有开发的潜力。

表3-13艾比湖流域土壤有机质和速效氮、磷、钾变化趋势关系表

名 称

有机质-氮(上层)

有机质-磷(上层)

有机质-钾(上层)

有机质-氮(中层)

有机质-磷(中层)

有机质-钾(中层)

有机质-氮(下层)

有机质-磷(下层)

有机质-钾(下层)

趋势项

y=0.3007x+0.6555

y=1.6893x+0.1107

y=-0.0038x+3.1667

y=0.4346x-0.1662

y=0.0498x+1.6087

y=-0.0081x+2.6424

y=0.2814x+0.3641

y=0.4706x+0.6058

y=-0.0008x+1.3543

相关系数

0.7208

0.3482

-0.0684

0.7360

0.0167

-0.2495

0.5428

0.2271

-0.0326

显著性(0.01)

显著

显著

不显著

显著

显著

不显著

显著

显著

不显著

23新疆师范大学硕士学位论文

艾比湖流域个土壤类型碱解氮含量图300500盐盐化土草甸土风沙灰土棕漠土灰钙土棕钙土栗钙土黑钙土亚森高林山土草甸土氮含量mg/kg上层中层下层土壤类型

图3-4艾比湖流域土壤碱解氮含量图

艾比湖流域各土壤类型速效钾含量图250盐盐化土草甸土风沙灰土棕漠土灰钙土棕钙土栗钙土黑钙土亚森高林山土草甸土钾含量mg/kg上层中层下层土壤类型

图3-5艾比湖流域土壤速效钾含量

艾比湖流域各土壤类型速效磷含量图6543210磷含量mg/kg上层中层下层亚森高林山土草甸土风沙土灰棕漠土灰钙土棕钙土栗钙土黑钙土盐盐化土草甸土土壤类型

图3-6艾比湖流域土壤速效磷含量图

24新疆师范大学硕士学位论文

4.艾比湖流域土壤现状、成因及问题分析

4.1 艾比湖流域土壤现状分析

4.1.1艾比湖流域主要的土壤类型及利用特点

4.1.1.1干旱土和钙层土。主要由棕钙土、栗钙土、黑钙土、灰钙土四个土类构成。这四种土壤类型在流域面积中占有最大比重,也是构成该地区草原畜牧业的基地的主要土类。

棕钙土。面积802.20×103

hm2,占流域总面积的15.74%。发育在荒漠化草原(棕钙土亚类)和草原化荒漠(淡棕钙土亚类)地带的一类干旱土壤。多为蒿属半荒漠,有机质含量上层多在0.83-2.36%之间,中层为1.63-1.76%,下层为0.69-2.23%,是该流域主要的春秋草场。水源方便,地势平坦的地方已垦为农田。

发育在半干温草原上的一类典型钙层栗钙土。面积754.90×103

hm2, 占流域总面积的14.81%。土。有机质含量2.88-4.61%,是夏季、冬季主要的草场,但长期的超载过牧,牧草退化较严重。

发育在半湿润温草原上的一类钙层土。黑钙土。面积340.30×103

hm2, 占流域总面积的6.68%。腐殖质相对较厚、肥力高、有机质含量上层多在6.22-14.14%之间,中层4.05-9.49%,下层0.08-3.19%。从上层到下层肥力依次递减。该土壤类型牧草茂密、适口性好,加之夏季气候凉爽,水源充足,是很好的夏草场。近年来由于超载过牧,牧草退化严重。

灰钙土。是荒漠草原的地带性土壤。在流域中所占面积较小。其腐殖质的积累和碳酸钙的积累明显减弱。有机质含量在1.00-3.00%之间。盐含量较棕钙土、栗钙土、黑钙土高,可以达到2.00%以上。只适合耐干旱的蒿类植物生长。

4.1.1.2人为土。面积463.80×103

hm2, 占流域总面积的9.10%。人工熟化层厚度40-60厘米,耕作层有机质含量多在1.60%——2.30%之间,氮、磷、钾等营养元素比较丰富,无盐化碱化现象及盐化碱化威胁,潜水埋深在5米以下,剖面不受地下水浸润影响。是农区最主要的高产稳产土壤。但是已改造为农田的灰棕漠土,虽然经过多年的灌耕培肥,仍为中低产田。

4.1.1.3漠土。该区域主要是灰棕漠土。面积1301.10×103

hm2, 占流域总面积的25.53%。质地粗,肥力低并干旱缺水,是农林牧业上利用的三大限制因素。有机质含量上层多在0.26-0.99%之间,中层0.22-0.80%,下层0.26-0.88%,多数在0.50%左右,各种养分都很贫乏。

4.1.1.4盐碱土。广泛分布于艾比湖湿地。盐碱土土类面积424.70×103

hm2, 占流域总面积的8.33%。其中草甸盐土亚类多为宜农土壤资源,一部分已在近年内的农业综合开发中被垦为耕地。盐土有机质含量低,多在1.00%以下。总盐含量高,自上而下依次减少,但是含量均在1%以上。含量极高的地区可达到7.00%,此类土地开发利用的潜力不高。

4.1.1.5初育土。风沙土为主。面积67.70×103

hm2, 占流域总面积的1.33%。该土类有机质 25新疆师范大学硕士学位论文

含量低,多在0.80%以下,含盐量最高可达5.17%。在农牧区的部分已改造为耕地或林地,而其余的部分特别是分布在艾比湖南岸和东岸的大面积固定和半固定风沙土随着其植被的日趋衰败而逐渐活化,对经济发展和人民生活是个潜在的威胁。

4.1.1.6水成及半水成土。在该流域主要是指盐化草甸土。面积70.30×103

hm2, 占流域总面积的1.37%。潜水埋深1—3米,主要生长芦苇、芨芨草等植物。有机质含量在上层可以达到2.18-3.52%。虽然绝大部分有不同程度的盐渍化,但仍为较好的宜农土壤资源。

4.1.1.7半淋溶土。仅发育在半湿润温山森林带(主要为云杉林)的一个土类。面积252.50×103

hm2, 占流域总面积的4.95%。森林土腐殖质厚,有机质含量高,呈弱酸性——中性反应,但有效磷含量缺乏。

4.1.1.8高山土。包括发育在半湿寒生物气候条件下的亚高山草甸草原土及发育在湿寒条件下的亚高山草甸土和高山草甸土等土类。面积192.30×103

hm2, 占流域总面积的3.78%。腐殖质层较厚,有机质含量高达7.37%,牧草生长良好,特别是亚高山草甸土,水草丰富,夏季凉爽是良好的夏牧场。但由于海拔高,交通困难,所以大多利用不充分。

除了上述主要土壤类型外,尚有分布在艾比湖湿地的盐壳、盐沼、裸露土地及分布在山地的裸岩、冰川等大面积的非土壤型物质。占流域总面积的8.38%。

26新疆师范大学硕士学位论文

图4-1艾比湖流域土壤类型分布 27新疆师范大学硕士学位论文

4.1.2艾比湖流域土壤类型的分布规律

地带性分布规律。在平原区,东部属于温带干旱荒漠,分布着大面积的灰棕漠土;西部为温带荒漠草原,自下而上分布着棕钙土和栗钙土;中部为荒漠向荒漠草原过渡的地带,分布着荒漠土。

垂直分布规律。在雪线以下的海拔 3500——3200米之间,由于脱离冰川时间晚,加之山高陡峭,以裸岩、裸岩

高山草甸倒堆石、活动岩屑、碎石流为主,生长一些冷生壳状3200m

地衣和垫状植被,少有禾草类,分布着发育极弱的原2900m

始高山草甸土。海拔2900——3200米,母质多为残积、坡积物,土层很薄,气候寒冷,冰冻时间长,植被以蒿草、苔草为主且生长较差,相应分布着发育较亚高山草甸

2400m

黑钙土

栗钙土

1500m

弱的高山草甸土。海拔2400——2900米,气温比高山带高,植被生长的较好,土壤层发育较好,分布着大面积的亚高山草甸土。海拔在1500——2400米的中山带,气候湿润,植物种类繁多,生长的十分茂盛,灰棕钙土 灰棕漠土

灌耕土等

图4-2土壤垂直分布图

成土过程强烈,主要分布着腐殖质累积量大、土体物质淋溶淀积强的黑钙土和栗钙土,降水较多的部分阴坡和沟谷分布着森林土。

区域性分布规律。东部艾比湖湿地地形低洼,众水汇集,风大且多,气温高,气候干燥,广泛分布着盐化草甸土、各种盐土和风沙土。在灌耕历史较久的洪积——冲积扇下部则自下而上有规律的分布着灌耕土、灌耕草甸土、盐化草甸土。在博尔塔拉谷地东部和中部,气候温和,农业历史悠久,自人口密集的沿河一带向南北两侧有规律地分布着灌耕土、灌耕灰漠土、新垦灰漠土等。

4.2 艾比湖流域土壤现状的成因分析

4.2.1自然因素

艾比湖流域面积较大,自然条件复杂,影响土壤形成的因素很多。本章拟就对土壤的发生、发展影响最大的气候、地质地貌与母质、水文及水文地质、植被等四个方面加以探讨。

4.2.1.1气候条件。气候是土壤形成的重要自然条件。特别是降水、温度和大风,不但影响土壤形成中理化及生物过程的方向和强度,还控制着生物的繁衍、生长、类型和分布,形成相应的生物气候带,并通过某些生物物质的变化,在一定程度上影响着土壤的发育过程。[27]艾比湖流域气候的基本特点是:(1)降水稀少,蒸发强烈,空气干燥。艾比湖流域的博河、精河流域内多年平均年降水289.5mm,在海拔3500m以上的冰川作用区,年降水量可达300-500mm,西部的博尔塔拉谷地自下而上为170-190mm,东部的平原地区一般在90mm左右。奎屯河流域多年平均降水量在150-170mm左右。据统计北疆地区的平均蒸发量为1500-2300mm/a,但是艾比湖流域的阿拉山口大风天气频繁发生,对于该地区的蒸发量影响很大,在阿拉山口气象站,上世纪 90年代的蒸发量为3855.9 mm/a, 28新疆师范大学硕士学位论文

远远高于北疆地区的平均水平。由于降水稀少,蒸发量大导致流域上空的空气极端干燥,空气湿度较小。(2)日照充足,光热资源丰富,但冷热变化剧烈。新疆是日照时数较多的地区,仅次于青藏高原。艾比湖流域也同样具有丰富的光热资源。近20年来艾比湖流域各气象站点的气温变化,从流域5个站点的年均气温变化看,表现出缓慢上升的趋势。而且各站点气温振幅变化具有较好的同步性,说明艾比湖流域的增温趋势是明显的。艾比湖流域这种气候变化特点是与整个新疆气候变化趋势相一致的(杨青,2003)。变化趋势见表4-1。[20](3)风多风大。位于流域西部的阿拉山口是全国著名的风口,据测算,风沙天气20世纪九十年代是六十年代的9倍,年平均大风日数多达164天,最高达185天,最大风速55m/s,多集中在4—6月,一次大风最长可持续60小时。

表4-1艾比湖流域各气象站的气温变化及趋势(1957-2001)

气 象 站

温泉

博乐

精河

乌苏

阿拉山口

趋势项N(t)

0.0174t+3.3301

0.0428t+5.0158

0.0237t+7.0742

0.0365t+6.9765

0.0342t+7.8375

相关系数

0.31

0.59

0.37

0.51

0.49

显著性(0.05)

显著

显著

显著

显著

显著

(4)水热条件。根据积温的多少和无霜期长短,全新疆大致划分为炎热区、温热区、温暖区、温和区、温凉区、冷凉区、高寒区等七个不同的气候区,艾比湖流域属于温凉干旱区。≥10℃年积温为2100-2900℃,1月平均气温-13- -22℃,七月平均气温为19-23℃,无霜期天数为140-150天,年降水量为110-250mm,干燥度3-5。[27](5)灾害性天气。灾害性天气虽然不能改变土壤发生发展的总趋势,但却可以在不同程度上减缓或促进土壤的发育过程。艾比湖流域主要的灾害性天气有大风,大风天气不仅对农作物和牧草产生机械伤害和污染,而且使土壤遭受风蚀,吹蚀表土,造成土壤沙化,甚至埋没农田道路等。此外,干旱也是艾比湖流域的灾害之一。干旱一般发生在春季和夏季。干热风是流域的另一灾害,多发生在春夏之间,不仅对农作物危害较大,而且使土壤更加干燥,甚至龟裂。同时,流域也可能有山洪爆发,造成严重的土壤侵蚀和水土流失。暴雨形成的洪水,还可能引起矿物盐类的溶迁。

4.2.1.2地质、地貌及成土母质。地质构造发展的历史,塑造了艾比湖流域地貌的基本轮廓,从而导致水热状况和地表物质的重新分配,进而影响到土壤形成的各个方面。尤其是各种盐土和盐化土壤的发生和发展,这是因为长期以来,各山系的地表径流将大量的易溶盐和石膏等各种盐类,源源不断的运向盆地,为平原地区盐土和各种盐化土壤的形成提供了充足的盐分来源。流域的地貌特征主要表现为:流域的西部山地众多,分布着玛依利山、科古琴山、阿拉套山等。在山前主要分布着砾质戈壁带,东部主要是平原区。同时还有一些山间谷地或盆地,盆地中分布着肥沃的绿洲,是农业耕作的主要地区。艾比湖流域的地貌条件复杂,成土母质类型繁多。山区以残积物、坡积物分布较广。平原区的成土母质则主要为洪积物、冲积物、砂质风积物以及各种黄土状沉积物。在古老 29新疆师范大学硕士学位论文

灌溉绿洲内,分布着灌溉淤积物。

4.2.1.3水文及水文地质。地表水和地下水直接参与或不同程度地影响土壤的成土过程,因而也是成土条件之一。地表水的分布与地形、气候的关系十分密切。地下水主要指与大气降水和地表水体有直接水力联系的浅层地下水。在艾比湖流域,可以利用并对土壤和绿洲农业影响较大的地下水主要是平原区的地下水。因为平原的地下水主要由河流及渠系渗漏补给,其次是田间渗漏和山前侧渗补给,平原的降水直接补量很少。河流渗漏补给的地下水,有利于形成宽度不等的地下水淡化带。然而,渠系、水库和田间渗漏等补给的地下水,往往是形成次生沼泽化和盐渍化的主要原因。目前,流域水资源总量为41.82×10m,其中地表水38.38×10m,地下水天然补给量3.34×10m。博河、精河流域地表水资源量为22.10×10m,地下水天然补给量1.95×10m,水资源总量24.05×10m;奎屯河流域地表水资源量为16.28×10m,地下水天然补给量1.39×10m,水资源总量为17.77×10m。另外,艾比湖流域内有大量山溪河沟水和平原泉群。博尔塔拉河水系的山溪水年径流量4.45×10m,平原泉水2.25×10m;精河水系的山溪水年径流量0.667×10m;奎屯河水系北部山溪水年径流量1.157×10m,平原泉水达1.45×10m。在艾比湖流域水系中,奎屯河径流量最大,占总流域的48%,而博尔塔拉河水系和精河水系的水量比例相对较低,分别为27%和25%。然而奎屯河水系的各个河流于上世纪70年代末期无地表水进入艾比湖。

4.2.1.4植被。植被的生长发育受地形、气候、土壤和人为因素的影响,在特定的条件下,显现出特有的景观与相对稳定的结构。在同一区域或同一海拔高程地带内,由于小环境的差异,往往有多种植物群落出现,每一植物群落有其建群种与伴生种。艾比湖流域面积广大,高山、平原、洼地、戈壁、沙漠无一不具,给植物的分布造成了多样性生境。山区因海拔高程的不同,引起水热条件的显著变化,因而反映出一定的植被带的垂直结构。平原区因受荒漠生境的深刻影响,植被的变化主要因土壤盐分和水分的不同而有差异。

表4-2艾比湖流域土壤类型及地表主要植被

土壤类型 样品号 采样个数

200620

200622

200623

黑钙土

200624

200625

200626

200661

栗钙土

灰钙土

棕钙土

200658

200659

200635

200666

200627

7

2

2

7

采样点坐标N

45°13.581′

45°13.874′

45°13.827′

45°13.726′

45°13.529′

45°13.261′

44°46.660′

45°00.767′

44°49.948′

44°35.540′

45°30.249′

45°12.408′

采样点坐标E

81°51.070′

81°54.809′

81°54.764′

81°52.596′

81°50.259′

81°50.166′

81°12.849′

80°48.763′

81°11.874′

83°32.759′

84°22.536′

82°20.648′

地表主要植被

早熟禾

苔草

桦树

桦树、云杉

针茅

云杉

针茅

针茅

针茅

柽柳

针茅

绣线菊

8383838383838383838383838383 30新疆师范大学硕士学位论文

200654

200656

200665

200671

200672

200673

200611

200634

盐土

200649

200650

200651

200652

亚高山草甸土

200657

200662

200618

200636

盐化草甸土

200637

200639

200640

200653

200603

200604

200605

200606

200607

200608

200610

200612

200613

风沙土

200614

200615

200629

200630

200631

200633

200638

200646

200647

200648

200601

灰棕漠土

200602

200609

200616

18

19

6

2

6

45°04.953′

45°09.183′

45°33.916′

44°07.283′

44°09.615′

44°14.839′

45°00.634′

44°43.563′

44°50.193′

44°48.863′

44°46.985′

44°49.380′

45°06.247′

44°28.330′

44°55.607′

44°34.117′

44°37.171′

44°37.785′

44°38.763′

44°51.795′

45°08.497′

45°09.525′

45°09.524′

45°13.063′

45°07.862′

45°07.862′

45°04.315′

45°00.852′

45°07.542′

44°58.328′

44°58.328′

45°04.315′

45°10.447′

45°08.973′

44°59.188′

44°40.474′

44°30.320′

44°23.414′

44°26.306′

45°11.543′

45°09.787′

44°59.596′

44°58.110′

81°34.956′

81°31.938′

84°11.663′

84°49.391′

84°49.615′

84°52.065′

82°58.171′

83°20.490′

82°49.489′

82°49.279′

82°48.339′

82°45.086′

80°46.473′

81°11.090′

82°38.597′

83°44.306′

83°33.652′

83°29.367′

83°15.330′

82°41.396′

82°31.970′

82°37.786′

82°37.770′

82°48.893′

82°41.889′

82°41.889′

82°48.620′

83°01.011′

82°37.803′

82°37.744′

82°37.744′

82°48.620′

83°04.913′

83°04.953′

83°37.260′

83°34.701′

82°54.274′

82°28.347′

82°29.459′

82°23.530′

82°29.150′

82°59.897′

82°22.299′

绢蒿

草原苔草、羊茅

针茅、羊茅

苔草

角果藜

叉毛蓬

胡杨

盐节木

艾比湖金沙滩无植被

芦苇

骆驼刺、胖姑娘

盐节木

蓟、龙胆、老鹳草

羊茅、珠芽蓼

胖姑娘

苦豆子、桦树

胡杨

芦苇

胡杨

芦苇

麻黄

梭梭

梭梭

梭梭

柽柳

盐节木

湖底无植被

梭梭

假木贼

戈壁藜、木蓼

骆驼蓬等短命植物

湖底无植被

木本猪毛菜

绢蒿

小叶碱蓬

梭梭

琵琶柴、梭梭

琵琶柴

木蓼

针茅、绢蒿

驼绒藜

柽柳

木本猪毛菜

31新疆师范大学硕士学位论文

200617

200619

200628

200632

200641

200642

200643

200645

200663

200664

200667

200668

200669

200670

200644

森林土

200655

200660

200662

4

45°01.989′

44°54.716′

45°09.544′

44°56.791′

44°36.766′

44°36.874′

44°37.619′

44°26.270′

45°01.181′

44°49.334′

45°22.452′

45°14.974′

44°45.943′

44°05.334′

44°20.907′

45°12.283′

44°45.081′

44°28.330′

82°22.993′

82°34.235′

82°26.408′

83°09.655′

83°14.736′

83°00.712′

83°02.632′

82°59.664′

84°05.331′

84°20.539′

84°32.423′

84°45.833′

84°27.569′

84°46.111′

83°10.182′

81°32.681′

81°14.621′

81°11.090′

驼绒藜

梭梭

木本猪毛菜

梭梭、柽柳

梭梭

木本猪毛菜

白刺

琵琶柴

柽柳

盐爪爪

小蓬

琵琶柴、盐爪爪

琵琶柴

羊茅

云杉

云杉

云杉林

羊茅、珠芽蓼

艾比湖流域土壤呈现出明显的垂直分布规律,由高到低依次为高山草甸、亚高山草甸、黑钙土、山地草甸土、栗钙土、山地棕钙土、灰棕漠土、荒漠灰钙土、盐化草甸土、盐土等。灰棕漠土是该地区的地带性土壤类型,广泛分布于山前倾斜平原及细土平原,其上有发育稀疏的小半灌木和荒漠灌木,在细土平原上分布有芦苇、芨芨草、甘草、盐节木、骆驼刺、柽柳、胖姑娘等,植被的覆盖度较大。在倾斜平原上分布有梭梭、三芒草、蒿、琵琶柴、猪毛菜等,覆盖度低。棕钙土与草原化荒漠和荒漠草原植被相适应,分布在海拔1300——1700米之间,发育有盐爪爪、琵琶柴、角果藜、锦鸡儿、假木贼、瓦松等,覆盖度低,还发育有针茅、冷蒿、锦鸡儿、新麦草、兔唇花等,覆盖度中等偏上。栗钙土分布于海拔1700——2100米之间,在它的表面生长着草原群落,如针茅、冰草、羊茅、棘豆、锦鸡儿、委陵菜、勿忘我、绣线菊、苔草,覆盖度高。山地草甸土和黑钙土分布于海拔2100——2700米之间,其间镶嵌分布着山地草甸和山地针叶林,如糙苏、苔草、羊茅、无芒雀麦、鹅鹳草、乌头,覆盖度高,还发育着老鹳草、羽衣草、贝母、圆柏、覆盖度高。4.2.2人为因素

人为条件对土壤形成和演变所起的作用和影响,与自然条件相比,具有同等重要的意义,并且同样具有积极作用和破坏作用两个方面。众所周知,土壤经过人类的长期生产活动,常可以改变在土壤形成演变中起主导作用的某些因素及诸因素相互间的对比关系,在正确的农业技术条件下,可促进土壤向人类所需要的方向发展,改变或改善土壤理化、生物性状,并逐步减弱或消除土壤中某些障碍因素,提高土壤生产力。如经过长期农业生产活动的影响,逐渐形成的灌漠土、灌淤土等土壤类型,都是一个土类演变为另一个土类的典型特征。同样,由于某些不当的农业技术措施,也会导致土壤退化,如灌溉定额偏大,水库和渠道渗漏及灌排系统不配套、灌溉管理不完善等原因,将[28]

32新疆师范大学硕士学位论文

地下水位抬高,产生土壤次生盐渍化、沼泽化等。艾比湖流域的土壤也面临着上述的各种问题。

4.2.2.1土壤的开垦利用。一般情况下,在正确的土壤开垦与长期利用中,可使原来的盐土和盐化土壤,演变为轻盐化土或非盐化土壤,使原来植被稀疏的灰漠土、棕漠土、残余盐土等荒地土壤演变为灌耕灰漠土、灌耕棕漠土、灌耕草甸土等。当然,土壤的开发利用也存在相反方向发展的问题,如开垦自然肥力较高和植被茂盛的草甸土以及黑钙土、栗钙土等,由于耕种措施不当或其它原因,引起土壤生态环境变劣,使其肥力有所下降,甚至在开垦以后有放弃耕种,导致自然植被受到破坏,土壤遭受侵蚀等。目前,艾比湖流域的土地利用率用公式(1)计算可得:

U= (La-Li)/La×100%…………………… (1)

式中:U表示上地利用率(%),La表示已利用土地面积,Li为未利用土地面积。据公式(1)及表1-1中给出的面积可计算出2005年艾比湖流域土地利用率。土地利用率为89.18%。已利用土地的耕地主要分布河谷冲积平原和洪积扇中下部。在流域的山区和平原区均有林地分布。没有利用的土地主要是分布在木特塔尔的沙地、艾比湖湿地的沼泽地、干涸湖底的盐碱地及流域中的戈壁、山地等。由计算结果可以看出,艾比湖流域的土地利用率较高,可利用空间非常有限,因此在土壤的开垦利用过程中一定要遵循正确的原则,否则土壤退化的速度将会加快。

4.2.2.2灌溉、耕作、施肥与土壤的演变。艾比湖流域的农业区,灌溉用水量比较大,这与该地区气候干旱、雨量稀少及土体中含有盐分有直接关系。引水灌溉对土壤的作用和影响是多方面的。具体表现为:(1)灌溉改善土壤的肥力。首先,灌溉大大改善了土壤水分状况,不仅可以在较大程度上满足作物的需水要求,而且显著地提高了土壤养分的有效性,从而使其生物产量增加。其次,灌溉能改善土壤环境条件,调节土壤的水、气、热状况,增强土壤微生物和土壤酶的活性,加速土壤风化和熟化过程。此外,水的热容量较大,在合理的灌溉措施下,夏季可以降低土壤湿度,而冬灌又可提高土壤温度,能对越冬作物和果树等起到保温防冻作用。(2)灌溉对土壤物理性状的改变。灌溉时土壤水分增多,停灌时水分有渐趋减少,这种频繁的干湿交替的变化,不仅加速了土层的物理风化和化学风化过程,而且改善了土壤结构,加快了土壤的熟化程度。此外,灌溉水还可使耕层中的粘粒下移。(3)灌溉对土壤化学性质的改变。灌溉水可淋洗土壤中的易溶盐类而导致土壤脱盐,使盐土演变为盐化土,并进而演变为非盐化土壤。此外,灌溉水还可使土层中的石膏、碳酸钙、氧化铁、氧化锰等产生下移现象,并在土壤剖面下部形成脉纹状、斑点状、石灰新生体、以及铁、锰斑纹等。它们虽与自然条件下所形成的新生体有很大的一致性,但从自然土壤、新垦土壤、人为土壤的对比研究中,可以看出灌溉水对上述土壤新生体的形成有较明显的促进作用。(4)耕作施肥对土壤的影响。耕地上每年都要进行各种耕作措施,包括犁地、耕地、平土、镇压和中耕等,起对土壤的理化形状都有较大的影响作用。这些耕作措施主要作用是促进土壤熟化、提高土壤肥力、增加速效养分、加速土壤演变。施肥是贫瘠土地提高肥力的重要手段和必要措施。肥料是肥田的物质,不仅增加土壤养分,同时还能改善土壤理化生物性状,促进土壤的熟化,使贫瘠土壤向肥沃土壤演 33新疆师范大学硕士学位论文

变。

4.2.2.3灌溉淤积与土壤的形成演变。灌淤土是由灌溉水中含有的一定量土粒和有机物质随灌溉水而进入农田、逐年淤积,逐渐加厚土层而形成的。灌溉水中的悬浮物质(包括泥沙和有机物质),加上每年施入农田中的农家肥,在长期灌溉淤积、耕翻、种植的条件下,使土层逐渐增厚和逐渐熟化,形成了老耕地上的独特土层——灌溉淤积层。由于灌溉淤积层的逐年加厚,使原来的母土埋于剖面中部或下部。灌淤土既然是在灰漠土、棕漠土、草甸土等土壤的基础上经过耕作、施肥、灌淤等而形成的,所以它与其上述各种母土比较,已产生了极为显著的变化,致使灰漠土、棕漠土等自然土壤演变为典型灌淤土,而使草甸土、林灌草甸土等演变成为潮灌淤土。[27]

4.2.2.4种植对土壤形成演变的影响。这里所指的种植主要是指植树、种草。植树造林对土壤的影响是深刻的,如种植防护林,不但可以改变小气候,防风固沙,而且还能通过树冠的蒸腾作用,降低地下水位,防止土壤盐化。种草对增加土壤有机质和改善土壤理化性质的作用明显,因为草的根系密而连片,每年给予土壤的有机质较多,并能使生土变为熟土,熟土变为肥土。艾比湖流域的博州地区1985年林地面积是288.86×103

hm2,截止到1992年林地增加到382.96×103

hm2。其中累计人工造林14.15×103

hm2;造林保存面积7.80×103

hm2,其中防护林2.77×103

hm2,用材林3.87×103

hm2,经济林0.99×103

hm2,新炭林0.17×103

hm2;飞播造林0.73公顷。2005年,林地总面积达到了439.76×103

hm2。近50年来,博州的林地面积呈现出增长趋势。林地的增加对于该地区小1992年1624.20×103

hm2,气候的改变是明显的。但是,该地区1985年草地面积1541.50×103

hm2。其中优质的草场占12.27%,良等占25.17%,中等占34.45%,低等占28.11%。2005年牧草地的面积有所下降,为1567.96×103

hm2。草地减少56.60×103

hm2,草场面积的减少也会造成局部地区土地的退化。

4.2.2.5人为活动引起土壤退化。人类违背自然规律,对土地经营不合理,常对土壤产生极大的破坏作用。如由于人为措施不当所造成的土壤盐渍化、沼泽化、沙化、侵蚀、板结等,都能使土壤肥力下降,生态遭到破坏,从而降低它们应有的生产潜力。土壤的次生盐渍化和沼泽化与地下水位的抬高有密切关系。引起地下水位抬高的原因,最常见的是平原水库的渗漏、渠道渗漏、田间渗漏等。在艾比湖流域,地表植被是防止土壤沙化的保障。而破坏地面的植被则往往会引起风蚀和沙化。在保护区内,每逢春季,由于挖大芸等导致了大面积地表植被的破坏,情况严重的使地表面寸草不生,故引起地面的风蚀和风积而使土壤沙化。在艾比湖流域,土壤的侵蚀还包括水蚀。自然的侵蚀通常发生在无植被或植被稀少而坡度较大的荒漠山区和前山带。有的地区滥垦草场,结果造成草场破坏,导致水土流失加剧,以致使被垦殖的旱地土壤,如旱作的黑钙土、栗钙土、棕钙土、灰钙土等在不合理的耕种条件下都演变成各种侵蚀型土壤。此外,盲目的开垦土地、草场过牧、森林过伐以及对平原区的农田采取掠夺式的经营,如只用地而不养地,或连年种植同一作物,大水漫灌、洪水漫灌和乱泄水等,都可使土壤退化。

34新疆师范大学硕士学位论文

4.3 艾比湖流域土壤现状的问题分析

4.3.1 土地质量下降,荒漠化严重

由于在开发利用土地资源的过程中,忽视了生态问题,毁林、毁草开荒,管理粗放,灌溉不合理,造成土地沙化和盐渍化日趋严重,肥力普遍下降,土壤中磷素尤其缺乏,从前述的定量测定数据中可以明显的看出。艾比湖湖区的荒漠化以盐渍化和风蚀两大类型占绝对优势。盐渍化占到61.86%,风蚀占到25.82%,风蚀——盐渍化占到11.72%[29]。就调查数据可以看出,调查区的荒漠化水平极高。尽管近两年由于大气降水的增加和国家一系列生态保护与建设工程的实施,艾比湖地区的局部环境有一定程度改善,但是地区荒漠化仍然非常严重,治理任务非常艰巨。草地因超载过牧、鼠虫危害、滥垦滥挖而严重退化。艾比湖自然保护区内的牧群对该地区的草地的破坏非常严重,围栏内的草地高度可以达到50——200cm,围栏外草地不足5cm。此外,草地的沙化、盐渍化表现明显。近年来耕地中化肥的施用量增加,土壤中速效养分增加。但是有机肥、绿肥施用量及施用面积增加缓慢,使土壤有机质矿化度增加,特别是种植棉花的土地,土壤有机质呈现下降趋势。部分灌溉粗放也使得水土流失,农药、地膜的残留对耕地造成不同程度的污染。

4.3.2经济发展、人口增长的同时, 建设用地增加

随着艾比湖流域经济的不断发展,建设用地也在不断增加。主要表现在农村住房、乡村集体的基础建设、国家的基础建设、水利设施的修建等。如2002年,博州仅农民个人建房占地就达到了1.79×103

hm2。其中精河县0.09×103

hm2、博乐0.24×103

hm2、温泉县为1.46×103

hm2。当年该流域的乌苏也有0.52×103

hm2的土地被用于个人建房。建房及别的建设项目的增加,势必导致农田的减少,一些良田被用于建设用地,农业生产也会受到不同程度的影响。

4.3.3 流域土地开发缺乏统一的规划

由于部分土地开发利用过程中缺乏统一规划,致使土地开发利用不合理,不仅造成财力、人力的浪费,也会对土地资源的可持续发展造成影响。

4.4改良艾比湖流域土壤现状的对策分析

4.4.1采取各种方法,综合防止流域土地荒漠化

4.4.1.1培育荒漠植被,防止土壤的沙化和盐渍化。防止土壤的沙化就要大力保护地表植被,特别加强沙漠前林草建设,严禁樵采、过度放牧。可以采用人工促进保护措施,培育荒漠植被。荒漠植被的破坏是导致土地荒漠化的直接原因,为了防治荒漠化,就必须大力采用人工促进措施,合理用水,培育荒漠植被,促进荒漠植被的恢复和发展。零星分布于绿洲外围的荒漠灌草植物,如柽柳、骆驼刺、芦苇等在极端干旱的严酷生境条件下,经长期自然选择,具有抗风沙,抗干旱等极强的抗逆性和再生能力,一旦土壤水分条件得到改善,便可迅速繁茂生长。如芦苇,在土壤水分条件恶性化后,地上部分枯死多年,只要水分条件得以改善,即可萌生新的植株,并通过种子或根叶迅速繁衍。根据荒漠植物这一特点,可利用自然地形引洪或农闲水进行灌溉,改善沙漠地的土壤水分条件,在绿洲外围培育一道生物屏障。在较大范围内增加地表粗糙度,降低风速,削减风沙流强度,防止 35新疆师范大学硕士学位论文

带内地表风蚀就地起沙,并将大量沙物质拦截沉积于带内,有效减少风沙流的携沙量。在风蚀区植物覆盖度> 65 % ,表土即可免于风蚀起沙,在风积区,植物覆盖度> 40 % ,就可避免流沙再起。因此,应大力采用人工促进保护措施,培育荒漠植被,防治荒漠化,避免流沙蚕食绿洲,防治土地退化。但前提条件是合理用水,避免因培育荒漠植被造成当地水资源的浪费。

土壤盐渍化的防治,也要以水利为中心,全面规划、综合治理。在建立健全排灌系统的基础上,通过平地洗盐,建立林网、种植绿肥,在农业区推广先进的灌、排技术,采取工程的、农业的、生物的措施综合治理土壤的盐渍化。

4.4.1.2合理利用水资源,适当封育,保证流域绿洲现有面积的基础上防止土地荒漠化。艾比湖流域绿洲化与荒漠化冲突表现突出,其根本原因是人类不合理的强度活动,一旦撤出这种干扰,系统有自身恢复的能力,按一定的演替过程会有一定程度的恢复。但是该区域缺乏水资源,通过提高人工灌木林的方式恢复植被的传统办法难以实施,而采用封育的措施,消除人为压力,让系统慢慢地自行恢复是一种可行的办法。当地政府要根据具体情况划定保护区实施封育。在有封育的区域,如艾比湖自然保护区的桦树林,封育区内的植被明显好于区外的植被。新疆艾比湖地区绿洲化与荒漠化的冲突,是一个综合的生态过程。引起二者冲突及其演化的要素和原因,既有自然的(如荒漠广布、降水稀少、风力强盛等),又有经济的(如市场经济的价格杠杆作用) 、政策、法律的(如水法、土地管理法、草原法、退耕还林还草等),也有生存需求与意识形态的因素等。但是,对于当地环境的影响,人为因素是主要因素之一,人类在绿洲化与荒漠化的演化过程中,有正反两方面的作用。人类过分追求经济效益,必然会造成绿洲化与荒漠化的冲突,导致生态环境恶化。面对绿洲化与荒漠化冲突的问题,只有人类能够及时做出调整,科学合理的把握人地关系,人类才能够不断和生态环境协调发展,走可持续发展道路。

4.4.1.3加强荒漠化基础及应用研究,动态监测流域的土地荒漠化状况。想要科学治理流域的土地荒漠化,必须依赖于一些先进的技术手段。土地荒漠化是威胁人类生存与发展的重大生态环境问题,地球信息科学的发展为土地荒漠化的动态监测、评价、预警以及防灾减灾提供了理论支持及技术支撑。在RS、GIS、VR 等技术的支持下,采集区域地质、地貌、水文、土壤、植被以及社会经济要素,建立该流域荒漠化资料数据库,实行资源环境信息系统管理;同时建立荒漠化动态变化数据库,分析土地荒漠化的成因、发生过程及发展趋势,建立土地荒漠化监测评价及预警系统,实现对土地荒漠化及其灾害的综合研究。除了应用遥感等科技手段以外,还应定期到实地采样,然后进入实验室进行微观分析,从而进一步确定区域环境的变化。在实践上,利用理论研究成果及监测证据,制订近期、中期及长远防治规划。工程措施及生物措施并举,探索适合当地自然条件和社会经济状况的生态建设模式,鼓励国家、集体、个人以各种形式参与防治工作,通过实施一系列生态保护规划,维护区域的生态安全,实现综合生态环境得到优化和区域山川秀美的总体目标。

4.4.2 加强法制建设,提高地方政府领导及人民依法用地的意识,合理利用土地资源

土地是人类生存发展的空间,为了保护好这一空间,就必须加强用地管理,依法用地。土地开发 36新疆师范大学硕士学位论文

必须严格执行《土地管理法》和新疆的实施办法。若不能很好的贯彻实施,土地得不到有效的管理,就会造成盲目开荒现象严重。加强法制建设,增强法律意识势在必行。加强土地规划利用,在确保社会效益、经济效益、生态效益三效益协调的前提下,对现有耕地要加大科技投入,提高单产,确保总产;严格控制新开荒,对已开垦的荒地要严格执行先修渠,速造林,培地力,再植的原则,合理开发利用土地,坚决停止一切不合理的非法开荒。对当地人民作好土地合理利用宣传的同时,土地管理部门应加强土地管理监察力度,杜绝一切不合理用地现象。用行政、法律、法规规范人类行为,以法护地,防治土地退化。

4.4.3 制定合理的开发利用总体规划

根据流域规划进行土地开发,是减少盲目开发的前提。但是流域的整体规划必须以新疆的开发规划为前提,同时还要考虑到地区经济发展的需求。除此以外,制定土地开发利用总体规划,必须维护和改善生态平衡,最终做到水土平衡、草蓄平衡。对制定的规划,要通过法律程序确认,使开发计划既合理又合法。严格开发程序,合理安排农、林、牧用地,对优质农田、草地、平原荒漠林应严加保护。

37新疆师范大学硕士学位论文

5. 结论与讨论

5.1结论

5.1.1 艾比湖流域土地类型多样,主要包括亚高山草甸土、森林土、黑钙土、栗钙土、棕钙土、灰钙土、灌耕土、风沙土、灰棕漠土、盐土、盐化草甸土。在湖区周边及干涸湖底主要分布着盐土、盐化草甸土。盐土盐含量极高,多在1.11-7.74%之间。面积分别是424.70×103

hm2、70.30×103

hm2。改良困难,可利用价值较低。部分盐化草甸土虽然盐含量较高但有机质含量亦高(表层有机质含量2.18-3.52%),是较好的宜农土地资源。

5.1.2 外围平原及荒漠与高山的过渡带主要分布着灌耕土、风沙土、灰棕漠土、棕钙土、栗钙土、黑钙土。面积分别为463.80×103

hm2、67.70×103

hm2、1301.10×103

hm2、802.20×103

hm2、751.90×103

hm2、340.30×103

hm2。其中栗钙土、森林土、亚高山草甸土、黑钙土、棕钙土,几乎没有盐渍化现象。灰棕漠土、风沙土、灰钙土盐分含量较大,伴有中强度盐渍化现象。灰棕漠土、棕钙土等土类经改良后适合农业生产。栗钙土、黑钙土适合牧业发展。

5.1.3 高山区主要分布着森林土、亚高山草甸土、高山草甸及裸岩。由于海拔较高,土壤肥力虽高,开发利用难度较大。

5.1.4在流域各种土壤类型中,导致土壤盐分较高的主要离子是硫酸根、氯离子,在黑钙土、棕钙土、栗钙土等土壤类型中,除了大量含有硫酸根、氯离子外,还含有较高浓度的钙离子。若想降低次类土壤的盐分,应该有效减少上述离子含量。土壤中有机质含量与氮素、磷素呈现显著正相关关系,与钾素相关性较小。

5.1.5造成流域土壤现状的原因主要有两种,自然因素和人为因素。自然因素主要是当地的气候条件、地质、地貌及成土母质条件、水文及水文地质条件、植被条件等;人为因素主要是当地土壤的开垦利用、灌溉、耕作、施肥与土壤的演变、灌溉淤积与土壤的形成演变、种植对土壤形成演变的影响、人为活动引起土壤退化等。

5.1.6目前,该流域土壤现状的主要问题是土地质量下降,荒漠化严重,同时随着经济建设步伐的加快及人口的大量增长造成建设用地增加;此外,土地开发缺乏流域整体统一规划。

5.1.7开发过程中应该加强荒漠化动态监测、合理利用水资源,保证现有绿洲的基础上防止荒漠化。同时应加强法制建设,真正做到合理开发、依法用地。

5.2讨论

5.2.1由于时间所限,所选取的测定指标中缺少全量(全氮、全磷、全钾)的分析数据,由于实验设备的原因,不能测定离子含量中的钾和钠,导致土壤养分及盐分的分析过程不够全面,内容不够充实。

5.2.2该研究区范围很大,难免造成取样不全面的问题。在所取的样品中缺乏高山草甸及绿洲灌耕土,致使测定结果的部分缺漏,在做土壤现状的分异规律时不够全面、准确。

5.2.3关于艾比湖流域土壤理化性质的研究,前人做的系统研究不多,数据较少,在论文撰写过程中,无法找到相对应的早期数据作对比分析,因此论文只能在本人实验数据的基础上做现状分析。

上述问题是本人在完成论文过程中意识到的不足供大家讨论,希望在今后的研究中能够更加深入细致,弥补缺漏,再进一步。

38

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