关键词:
盐渍化土壤
盐分
养分
空间变异性
盐生植物
化学特征
摘要:
新疆干旱地区生态环境脆弱,土壤盐渍化现象普遍存在,其面积占全国总面积的1/3,并且伴随着养分流失严重等问题。盐渍化土地作为潜在土地资源仍受到各国政府和科学家的重视。本文以新疆典型盐渍化区—塔里木河北缘的渭干河流域为对象,研究了盐渍化区土壤盐分离子和养分元素的空间变异性以及土壤—植物体系中主要盐生植物的元素化学特征。
在面积约200km2采样区采用GPS定位布设了土壤取样点70个,测定了土壤表层(0~30cm)盐分及其组成离子(Ca2+、Mg2+、K+、Na+、SO42-、Cl-、HCO3-)和土壤养分元素(全量氮、磷、钾,速效氮、磷、钾和有机质)的含量以及pH值。然后利用地统计学,结合地理信息系统(GIS),研究了它们的空间变异性规律。用克里格(Kriging)插值法对未测点的盐分离子和养分元素进行最优估计,绘制含量分布图,从而更直观的反映了研究区土壤盐分离子、pH值和养分元素的空间变异特征。
盐分离子的空间变异性研究结果表明:pH值为弱变异性,Ca2+HCO3-为中等变异性,总盐分及其余的离子为强变异性,反应出研究区盐分所受影响因素的复杂性。通过半方差函数分析得出总盐分符合球状模型,Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-和pH值符合指数模型,Ca2+符合高斯模型,而HCO3-则是纯块金效应;盐分离子的变程在143m641m之间,均表现为中等强度的空间自相关,但程度有所差异。Kriging插值图反映出,除K+和HCO3-,盐分离子的含量空间分布结构有明显的方向性和连续性。
养分元素的空间变异性研究结果显示养分元素的变异强度均为中等变异性,变异系数在17.0%~93.9%之间,相对比较稳定。相关性分析表明,土壤盐分与碱解氮、速效磷呈极显著的负相关,与速效钾呈极显著的正相关。各养分元素的半方差函数模型为:全氮、全磷、速效钾符合指数模型,碱解氮、速效磷、全钾符合球状模型,有机质符合高斯模型。氮和碱解氮的系统空间相关性很弱,而其余养分元素均表现出中等强度的空间相关性。它们的变程在143m~670m之间,反映了各变量空间自相关范围具有很大的差异性,是结构因素和随机因素共同作用的结果。Kriging插值图直观的反映出:研究区内氮素、磷素、有机质的含量低,全区氮素处于极低的水平;磷素和有机质含量为低到中级水平分别占80%和50%;速效钾含量全区为高级水平。
植物的元素化学成分是反映植物在一定生境条件下从土壤中吸收或积累的盐分、养分,同时还能反映它们的耐盐程度。研究区生长的几种主要盐生植物(骆驼刺、柽柳、芦苇、盐穗木、盐节木、白刺)的化学元素含量的差异与植物耐盐性的关系研究结果表明:几种重要的盐分离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-)在土壤—植物体系中的含量特征为:阳离子在植物的叶和茎中有不同程度的累积现象;Cl-在植物体内不存在累积现象;植物体内的S含量是随着土壤中SO42-含量的增加而减少,说明可能过高的SO42-会抑制植物对S元素的吸收。养分元素含量特征为:氮元素在植物体内不存在累积现象;土壤中磷含量相对于植物体内的磷含量要高,植物对磷元素吸收困难。有机酸在几种有机溶质中含量最高,说明是这几种盐生植物体内重要的渗透调节剂。芦苇是合成了大量除脯氨酸外的其它氨基酸,其它几种植物合成的游离氨基酸中大部分是脯氨酸。不同植物的耐盐机理不同,骆驼刺、盐穗木、盐节木、白刺可能是通过稀盐,柽柳是通过泌盐,而芦苇主要是通过拒盐来适应盐渍化环境。
本文通过化学和地统计学相结合的方法使用有限的采样数据获得土壤有害盐分和养分的准确变异,并且就该区几种盐生植物中盐分离子和养分元素含量的差异与植物耐盐性的关系及耐盐机理进行了探讨,这些对制定合理盐渍化土壤改良与培肥措施都具有现实指导意义。