甘肃酒泉边湾农场土壤速效养分及含盐量分析

蒲小剑，杜文华，吴建平,2

(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070)

甘肃酒泉边湾农场土壤速效养分及含盐量分析

蒲小剑1，杜文华1，吴建平1,2

(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070)

试验对甘肃酒泉边湾农场土壤以盐碱梯度设为6个区域，测得土壤速效养分及含盐量，分析得出结论：该农场土壤盐碱化极其严重，土壤含盐量为10.68 g/kg(六区)～27.53 g/kg(二区)，大多数属于碱土，仅六区属重度盐碱化土壤。土壤中速效氮含量极低，为19.85 mg/kg(二区)～33.01 mg/kg(三区)，种植作物前应补充氮肥；土壤中速效磷含量较低，为3.54 mg/kg (六区)～22.70 mg/kg(一区)，应根据种植饲草类型适当补充磷肥；土壤中速效钾含量丰富，为905.77 mg/kg(二区)～1 175.06 mg/kg(六区)。农场土壤符合西北地区缺磷、少氮、富钾的现状；含盐量与速效磷呈现极显著正相关(P<0.01)。酒泉边湾农场应该首先改良利用含盐量较低，土壤养分较丰富的六区；其他区域应进行土壤改良或另作他用。

酒泉；土壤；含盐量；速效氮；速效磷；速效钾

土壤是植物赖以生存的空间，土壤中含盐量、速效氮、速效磷及速效钾含量的多少对植物的生长发育以及最终产量和品质影响较大。近年来片面追求产量、大量施用化肥造成了许多地区土壤营养元素含量严重超标，从而影响到农牧产业的可持续发展[1-5]。我国盐碱地面积约为0.36亿hm2，占全国可利用土地面积的4.88%[6]。如何改良盐碱土、提高土地资源利用效率对保障国家未来粮食安全也具有重要意义。

国外对盐碱地的研究始于20世纪初，期间对盐碱地的地理分布、形成过程及机理进行了初步研究。20世纪30年代形成了以水利措施为中心的灌排、防渗等盐碱地改良的基本理论，二战结束后，又提出了盐碱地的化学改良和植物改良措施[7]。1964年以萨乌缅BA为代表的学者认为，干旱地区的大多数灌溉地，土壤次生盐渍化的形成和发展是由于不合理灌溉使地下水位提高所致[8]。国内有关土壤盐碱的研究及改良主要集中在中国东部滨海地区[9]。张瑜等[10]对兰州市黄河风情线行道柳树树窝土壤有机质及盐碱特征进行了分析，李朝刚等[11]研究了甘肃景泰地区干旱高扬黄灌区盐碱地的恢复治理，庞新安等[12]对塔里木盆地荒漠区柽柳属植物生境土壤盐碱度进行了研究，张义田[13]研究了新疆红星二场“免申耕”土壤盐碱改良剂的应用效果。通过分析甘肃省酒泉边湾农场土壤养分及含盐量，以期为土地的合理利用提供指导意见。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

甘肃省酒泉边湾农场位于酒泉市北10 km，地理位置E 98°29′,N 39°49′。其东面与酒泉市怀茂乡怀中村、北面与六分村接壤，并与巴丹吉林沙漠相连；南面与果园乡屯庄堡村、西面与西沟村，西北面与嘉峪关市新城乡鹳蒲村接壤。年降水量36.8～176.0 mm，潜在蒸发量达2 148.8～3 140.6 mm，干燥度极高，气温年较差为26.4～35.3℃，日较差为12.1～16.4℃。试验地概况见表1。

1.2 取样方法

将试验区按照盐碱梯度(目测法)分为6个区(表1)，在每个区内按“Z”字型的路线取土，用内径为4 cm土钻取0～20、20～40 cm土层土样，每个区同一层土分别取8次，后将同一层土样混匀，再用四分法将混匀土样分成3份装入铝盒，写好标签。带回实验室风干、过筛后分析土壤盐碱含量和速效氮、速效磷、速效钾。土壤盐碱含量用质量法，速效氮采用碱解扩散法，速效磷采用碳酸氢钠浸提比色法，速效钾采用NH4Ac浸提火焰光度计法[14]。

表1 试验地概况Table1 The situation of experimental fields

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2007进行图表制作与SPSS 19.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 全盐量

各小区、不同土层间全盐量、速效氮、速效磷和速效钾的3个重复的平均值见表2。

2.1.1 方差分析和F测验F测验表明，小区间、土层间、小区×土层互作间差异均为极显著(表3)，需对小区间含盐量、土层间含盐量、小区×土层互作效应进行多重比较。

2.1.1 小区间含盐量 一区、二区含盐量均显著高于五区和六区(P<0.05)，其中，二区含盐量最高，为27.53 g/kg，六区最低，为10.68 g/kg，三区与四区含量相近，三区较高。六个小区含盐量均值在两个土层呈极显著差异。各小区含盐量按植被盖度从高到低的顺序依次升高(表2)。

表2 酒泉边湾农场的土壤全盐量、速效氮、速效磷和速效钾含量Table2 The salt,available nitrogen,phosphorus and potassium content at Bianwan Farm of Jiuquan

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)

2.1.2 土层间含盐量 0～20 cm含盐量在6个小区的均值为26.45 g/kg，比20～40 cm土层(9.91 g/kg)高16.46 g/kg，2个土层含盐量均值间有极显著差异,(P<0.01)。

2.1.3 小区×土层含盐量 小区和土层间存在较强的交互作用。一区0～20 cm土层含盐量最高，为35.82 g/kg，且显著高于二区0～20 cm土层外的其他区的各土层(P<0.05)0～20 cm土层含盐量按照一区到六区的顺序依次降低。二区20～40 cm土层含盐量最高，为23.70 g/kg，其余各区同层含盐量均小于同区0～20 cm土层。五区20～40 cm含盐量最低,为3.31 g/kg(图1)。

图1 酒泉边湾农场各区不同层土壤含盐量Fig.1 The soil slat content with different depth at Bianwan Farm of Jiuquan 注：横坐标数字表示小区，字母A表示土层为0～20 cm土层，B为20～40 cm土层，下同

图2 酒泉边湾农场各区不同图层速效氮含量Fig.2 The available nitrogen content with different depth at Bianwan Farm of Jiuquan

2.2 速效氮

2.2.1 方差分析和F测验F测验表明，小区间、小区×土层互作间差异均为极显著，需对小区间速效氮含量、小区×土层互作效应进行多重比较(表3)。

2.2.1 小区间速效氮含量 三区速效氮含量最高，为33.01 mg/kg，二区最低，为19.85 mg/kg，其他试验区的速效氮含量按四区，六区，五区，一区的顺序依次升高。一区和二区含量低于三区且差异显著(P<0.05)，四区含量显著高于含量最低的二区(P<0.05)(表4)。

表3 酒泉边湾农场土壤各小区含盐量的方差分析Table3 Variance analysis of soil salt content at Bianwan Farm of Jiuquan

表4 各小区速效氮含量的方差分析Table4 Variance analysis of available nitrogen content at Bianwan Farm of Jiuquan

2.2.2 土层间速效氮含量 6个小区两个土层间土壤速效氮平均含量无显著差异(表2)。

2.2.3 小区×土层速效氮含量 四区、五区和六区0～20 cm土层速效氮含量极显著高于20～40 cm土层，而三区0～20 cm土层含盐量极显著低于20～40 cm土层(P<0.05)。其他两个区域土层之间速效氮含量差异不显著。另外，0～20 cm土层平均速效氮含量为26.18 mg/kg，四区速效氮含量显著高于其他区域(P<0.05)。速效氮含量最小的为二区和六区，显著低于三区，四区和五区。20～40 cm土层平均速效氮含量为26.76 mg/kg，三区和六区的速效氮含量显著大于其他4个区域，且这4个区域的速效氮含量比较接近(表3)。

2.3 速效磷

2.3.1 方差分析和F测验F测验表明，小区间、小区×土层互作间差异均为极显著(表5)，需对小区间速效磷含量、小区×土层互作效应进行多重比较。

表5 各小区速效磷含量的方差分析Table5 Variance analysis of available phosphorus content at Bianwan Farm of Jiuquan

2.3.1 小区间速效磷含量 速效磷含量高低依次为一区>二区>四区>三区>五区>六区。其中一区速效磷含量均值22.70 mg/kg，而六区仅3.54 mg/kg。一区和二区含量相近，而且都显著高于三、五、六区，而四区速效磷含量较五区和六区高，而且，差异都显著(P<0.05)。

2.3.2 土层间速效磷含量 0～20 cm土层含盐量均值为16.92 mg/kg，较20～40 cm土层的6.09 mg/kg高出10.83 mg/kg。6个区域速效磷含量平均值有极显著的差异(P<0.01)(表3)。

2.3.3 小区×土层速效磷含量 0～20 cm土层速效磷含量以一区最大，为36.70 mg/kg，显著高于其他区域；六区的速效磷含量(4.99 mg/kg)显著低于一区、二区和四区，与三区、五区相近。20～40 cm土层速效磷含量为6.09 mg/kg，其中二区最大，为12.56 mg/kg，显著大于其他5个区域；六区速效磷含量最低，为2.09 mg/kg，与三区、五区比较接近(图3)。

图3 酒泉边湾农场速效磷含量Fig.3 The soil potassium content with different depth at Bianwan Farm of Jiuquan

2.4 速效钾

2.4.1 方差分析和F测验F测验表明，小区间、小区×土层互作间差异均为极显著，需对小区间速效钾含量、小区×土层互作效应进行多重比较(表6)。

表6 各小区速效钾含量的方差分析Table6 Variance analysis of available potassium content at Bianwan Farm of Jiuquan

2.4.1 小区间速效钾含量 六区速效钾含量最高，为1175.06 mg/kg，较含量最低的二区(905.77 mg/kg)高出269.30 mg/kg，但各区域之间无明显差异。其由高到低顺序依次为六区，一区，四区，五区，三区，二区(表3)。

2.4.2 土层间速效钾含量 0～20 cm土层速效钾量含量为1 371.29 mg/kg，20～40 cm土层速效钾含量为686.79 mg/kg，6个区域两个土层间速效钾含量差异极显著(P<0.01)(表3)。

2.4.3 小区×土层速效钾含量 0～20 cm土层六区速效钾含量最大，为1 646.57 mg/kg，显著高于二区、三区和四区；速效钾最小为二区(703.70 mg/kg)，显著低于其他5个区域；20～40 cm含量最小的为五区(400.58 mg/kg)，显著低于其他5个区域。而在6个区域中，五区2个土层之间差距最大达到了1 211.26 mg/kg；只有二区0～20 cm土层小于20～40 cm土层；其余则相反(图4)。

图4 酒泉边湾农场速效钾含量Fig.4 The available potassium content with different depth at Bianwan Farm of Jiuquan

2.5 速效氮、速效磷及速效钾与含盐量的相关性分析

在6个所采土样的小区里，0～20 cm土层含盐量与速效磷含量极显著正相关(R=0.800)；20～40 cm土层速效磷和速效钾含量与含盐量极显著正相关，相关系数分别为0.923和0.764，速效磷和速效钾极显著正相关(R=0.792)，另外，速效氮和速效磷显著负相关(R=-0.577)(表7)。

表7 酒泉边湾农场速效氮、速效磷及速效钾与含盐量的相关性Table7 The correlation between available nitrogen,available phosphorus,available potassium and salinity

注：*表示在0.05水平(双侧)上显著相关，**表示在0.01水平(双侧)上显著相关

3 讨论与结论

3.1 含盐量

土壤盐渍化作为一种环境灾害，导致了土地退化，从而削弱和破坏了土地的生产力，使农业区粮食产量下降，严重威胁着生态及国民经济的可持续发展[15，16]。在生态功能区划暂行规程中规定西北地区含盐量>2.0%(20 g/kg)即为盐土，不能种植农作物。酒泉边湾农场6个区0～40 cm土层平均含盐量>20 g/kg的为一区(25.72 g/kg)和二区(27.53 g/kg)，其他个区的平均含盐量都小于这一阈值，这与各区的植被盖度大小相对应，且因土壤盐分的强烈表聚作用导致0～20 cm土层含盐量极显著高于20～40 cm土层[17]。0～20 cm土层中只有六区(17.07 g/kg)低于这一标准，属于强度盐碱化土(1.2%～2.0%)，可以种植作物。20～40 cm土层含盐量较低，一区河滩土为重度盐碱土，二区沙丘土达到了盐土标准，其余区域盐碱化严重。试验结果表明，水源远近及水源质量对盐碱浓度具有决定性影响[18]。0～20 cm土层平均含盐量显著高于20～40 cm土层，主要是因为，土壤含盐量与当地地形条件、地下水临界深度、碱化度和pH等有关，并且随着地下水位的降低，盐渍化程度加大，即土壤含盐量的表聚作用[17,19]，为了解决水源枯竭，土壤养分贫瘠，草地退化沙化加剧，生态环境脆弱的酒泉地区的环境问题，必须首先从改良土壤入手，有研究者对柴达木盆地土壤和环境进行了研究，酒泉土壤类型与塔里木盆地有一定相似性，都有质地较轻的特性，且多为砂壤，土壤结构简单，营养成分单调，土壤底层多为砂卵石，故具有良好的排洗盐性能[20]。所以可以利用排碱沟和排盐站，降低地下水位高度，降低盐碱含量[17,20]，另外，通过大水漫灌，可以利用水的重力作用起到洗盐压碱的效果[22]。

3.2 速效养分

酒泉边湾农场速效氮含量处于极低水平(<45 mg/kg)，这与该地区极低的植被盖度密不可分，因土壤中氮素有很大一部分来自地上植被凋落部分的分解，但速效氮又是植物生长所必需的营养物质[18,23]，所以为了植被的建植就需要及时补充氮肥。除四区和五区外，所有区域0～20 cm土层的速效氮含量略低于20～40 cm土层，这是由于速效氮含量与生物量成反比[24]，因该区域植被以须根系的禾本科杂草为主，根系主要分布于0～20 cm土层。所以植物对速效氮的利用主要表现在浅表土层。导致0～20 cm土层速效氮含量较20～40 cm低。与速效氮相比，速效磷含量受地表植被影响更为明显，0～40 cm土层上速效磷的平均含量是按照植被盖度由高到低依次增加的，因为磷的流动性差，且其为植物生长直接需要的的营养元素。酒泉边湾农场0～20 cm土层平均速效磷含量显著高于20～40 cm土层。这与贾倩民等[18]的研究结果一致，是因磷的移动性小，向下磷溶少所致。而随着盖度降低，两土层的速效磷含量整体降低是可以预见的，并且前人也有相似的研究与本试验结论一致[25]。植被盖度较小的一区，二区和四区的速效磷含量显著高于植被盖度较高的三区、五区和六区，可能是因为当地特有植物种类对磷素有较大的需求而引起的，但这还需进一步研究。0～20 cm土层平均速效钾含量显著高于20～40 cm土层，且均处于极高水平(>155 mg/kg)，具有较明显的表聚现象，这与丁文广等研究一致[23]，因本地水资源匮乏造成植被稀少，且以浅根植物居多。主要是因为本地植物(玉米等)能较好地利用土壤速效钾，满足对钾肥的需要[26]。另外，土壤中较高的速效钾含量可能与土壤矿化程度高并且盐碱中含有钾盐有关，有待进一步研究。0～20 cm土层含盐量与速效磷含量极显著正相关，20～40 cm土层速效磷和速效钾含量与含盐量，速效磷和速效钾极显著正相关，速效氮和速效磷显著负相关，与前人研究[23]有一致性，而这可能与土壤盐碱化过程有关系[27]。酒泉边湾农场的开发利用，应先从含盐量较低、土壤养分较丰富的六区开始，经过简单的物理措施(灌溉排碱)和合理施肥，就可以种植牧草或其他饲料作物。而对于一、二、四等区域可以用浅翻耕、施有机肥、磷石膏、糠醛渣、建植星星草(Puccinelliatenuiflora)人工草地或星星草+羊草(Aegilops)人工草地等方法进行改良[28]。其他区域建议以生物改良为主，建议种植沙打旺(Astragalusadsurgens)、白刺(Nitrariasibirica)和碱蓬(Suaedaheteroptera)等耐盐植物[29]。

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PU Xiao-jian1,DU Wen-hua1,WU Jian-ping1,2

(CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)

The soil available nutrients and salt content of Bianwan farm located in Jiuquan were analyzed in this paper and the results showed that the soil salinization at Bianwan farm was extremely severe,most of the lands could not be used as cropland;The content of the available nitrogen was very low,which varied from 10.68 g/kg(No.6 plot) to 27.53 g/kg(No.2 plot)，and the nitrogen fertilizer should be used before sowing;The content of the available phosphorus was also very low varying from 19.85 mg/kg(No.2 plot) to 33.01 mg/kg(No.3 plot) and the phosphorus fertilizer should be used according to the forage being planted;The soil contained large amount of available potassium varying from 905.77 mg/kg(No.2 plot) to 175.06 mg/kg(No.6 plot),which meets the soil characteristic of the northwestern area of China.In conclusion,those areas contained more nutrients and less salt in the soil could be used as the farmland and the others should be improved firstly or used in other ways.

salt content;available nitrogen;available phosphorus;available kalium

2015-03-04；

2015-05-13

公益性行业(农业)科研专项(201003019)；现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-40-09B)资助

蒲小剑(1990-)，男，甘肃天水人，在读研究生。 E-mail：puxiaojian_2013@163.com 吴建平为通讯作者。

S 153.6

A

1009-5500(2015)06-0059-07