王朋飞,杨思存,,陈英,王成宝,霍琳,姜万礼
(1.甘肃农业大学资源与环境学院,甘肃 兰州 730070,2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所,甘肃 兰州 730070)
基于典范对应分析的河西绿洲灌区土壤盐渍化特征
王朋飞1,杨思存1,2,陈英1,王成宝2,霍琳2,姜万礼2
(1.甘肃农业大学资源与环境学院,甘肃 兰州730070,2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所,甘肃 兰州730070)
【目的】 探讨河西绿洲灌区盐渍化土壤全盐(TS)、pH值与盐分离子的数量关系及其对盐碱地类型、分布的影响.【方法】 在河西绿洲灌区的甘州区和临泽县选择典型区域取样,运用常规统计学和典范对应分析方法,研究了土壤TS、pH值、盐分离子的剖面分布、数量关系和影响因子.【结果】 剖面中的阳离子以Ca2+和Na+为主,阴离子以SO42-为主,土壤pH介于8.55~8.63.不同土层内,K+与Mg2+、Ca2+与SO42-始终有较好的关联性,Na+与Cl-在0~20 cm和40~100 cm土层、SO42-与Na+在20~40 cm土层、K+与Na+在40~80 cm土层有较好的关联性.在0~100 cm全剖面上,pH的空间分布受HCO3-和Na+的影响较大,TS受SO42-、Cl-和Ca2+的影响较大.分层与全剖面的情况有所不同,0~20 cm土层内TS和pH的空间分布主要受控于SO42-含量,20~40 cm土层内受Cl-、Na+-、Ca2+和SO42-共同影响,40~60 cm和60~80 cm土层内K+是主要影响因素,80~100 cm土层内主要受控于K+和Mg2+含量.CCA第1排序轴反映了TS的变化情况,第2轴反映了pH的变化情况,第1轴特征值在0.57~0.74,解释方差在41.5%~52.4%;第2轴特征值在0.35~0.62,解释方差在36.2%~45.7%,TS是决定项目区盐碱地类型和分布的主要因素.【结论】 该区土壤为轻度至重度盐化,剖面土壤盐分呈“T”型分布,具有明显的表聚特征.
盐碱地;盐渍化特征;典范对应分析;河西绿洲灌区
河西走廊是甘肃最主要的农业商品生产基地,辖20个县(区)、15个国营农场,区域面积约2.74×105km2,占全省总土地面积的60%和总人口的17%.由于有祁连山的水源,形成了石羊河、黑河、疏勒河3条主要的内陆河,农田灌溉面积达到6.26×105hm2,占全省灌溉面积的54%,极大地改善了这一区域的农业生产条件,产生了良好的经济和社会效益.但由于干旱的气候条件和不合理的农事活动,使得各个灌区土壤盐渍化问题都比较突出[1-5].土壤盐渍化的发生和演变与人类大规模水土资源开发的方式和生产技术水平有着密切相关性,许多学者已经对河西绿洲灌区土壤盐渍化特征及其形成原因和影响因素做了研究[6-10],如封闭型的水文地质单元的汇水聚盐带地下水矿化度和土壤含盐量均呈逐年上升趋势,是灌区内土壤次生盐碱化形成的主要原因[11].但在环境因子方面,大都只是考虑了含盐量或pH值等单因子对土壤性质的影响,在研究方法上也大多采用多元线性回归、相关分析、因子分析和地统计学分析方法等来反映土壤—环境之间的关系,都无法直观地给出多变量间的相互作用关系.河西绿洲灌区土壤盐渍化类型、程度和盐分离子组成多样,利用地统计学研究盐渍化耕地空间变异会产生较大误差.而数量生态学中的典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)是一种非线性多元直接梯度分析方法,它将对应分析与多元回归相结合,在对应分析的迭代过程中,将每次得到的排序值均与环境因子进行多元线性回归,使之直接反映环境因子对排序结果的影响,被誉为当前研究植物分布与环境关系最有效的直接排序方法[12-14].近年来,国内学者已将其广泛应用于动植物分布与气候、海拔、地形等关系的研究[15-17].随着国际上重要的生态学软件CANOCO for Windows的推广,该方法在土壤-环境领域也逐步得到应用,在研究土壤性质与环境因子间定量关系方面取得了重要进展[18-22].本文通过在典型地区采样,采用典范对应分析方法,探讨了河西绿洲灌区盐渍化土壤全盐(TS)、pH值与盐分离子的数量关系及其对盐碱地类型、分布的影响,旨在为该地区盐碱地资源开发利用和生态环境建设提供可靠依据.
1.1研究区概况
研究区位于甘肃省张掖市甘州区和临泽县(N 38°54′ ~39°18′,E 99°57′~100°42′),位于河西走廊中部,南依祁连山,背靠合黎山和龙首山,并与巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠接壤,是张掖盆地的重要组成部分,我国第二大内陆河—黑河流经其中,是典型的绿洲农业和大型灌溉农业区.该区处在温带气候区和暖温带偏干旱荒漠气候交汇地带,甘州区海拔1 370~2 200 m,年均降水量129.0 mm,年均蒸发量2 047.9 mm,年均气温7.3 ℃,年日照时数3 085.1 h,无霜期153 d;临泽县海拔1 380~2 278 m,年均降水量113.4 mm,年均蒸发量2 341.0 mm,年均气温7.6 ℃,年日照时数2 965 h,无霜期178 d.该区地带性土壤为灌漠土和灰棕漠土,由于受干旱的气候条件、土壤母质含盐量高和不合理的耕作、灌溉、施肥措施等的共同影响,土壤盐渍化较为严重.甘州区总灌溉面积约5.09×104hm2,其中耕地盐渍化面积1.41×104hm2,占27.74%,该区地势相对平坦,土层较厚,质地均一,通层多为轻壤质,结构良好,盐渍化土地多处在低洼地带.临泽县总灌溉面积约1.97×104hm2,其中耕地盐渍化面积1.49×104hm2,占75.47%,该县为“两山夹一川”地形,土壤含盐受地形影响较大,由于地形相对封闭,地下水位高,导致土壤盐分向表层聚集,0~10 cm的土壤含盐量可达300 g/kg.从盐分类型来说,两区都以硫酸盐型和氯化物—硫酸盐型为主,盐分来源相对比较单一,盐分在土壤剖面中呈“T”型分布.仅就盐分类型和盐分离子而言,对作物危害程度并不严重,但由于土壤含盐量高,土壤溶液浓度过大,造成生理干旱威胁,致使农作物生长受抑制.从作物种植类型来说,也都是以制种玉米、蔬菜、小麦、葵花等为主,农田管理方式基本相似,在河西绿洲灌区有典型代表性.
1.2土样采集与分析
土壤样品采集于2012年秋季作物收获后,冬灌开始前进行(10月28~11月1日),此时的土壤盐分变化受灌水和冻融影响较小,相对比较稳定,基本上能反映河西绿洲灌区的耕地土壤盐渍化状况.样点的布局既涵盖了未经人为干扰的自然碱滩、耕作多年的轻度盐渍化耕地、中重度盐渍化耕地和弃耕盐碱荒地,又兼顾了耕地土壤盐渍化类型(硫酸盐型、氯化物-硫酸盐型、硫酸盐-氯化物型和镁质盐渍土)和程度(轻度、中度、重度)的差异.采样时用GPS记录每个样本点的位置,采用“S”形采样法在每个样点分0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm随机采取5个样本,将相同层次的土样充分混合后代表该样点土样.共采集样点70个,其中甘州区30个,临泽县40个,共采集土壤样品350个.采集的土样带回实验室后自然风干,磨碎、过2 mm筛后备用.样品室内分析阶段,70个采样点,每个采样点分为5个土层,在室内分析过程中于每个采样点的5个土层中随机挑选出1个土层设定1个平行,即每个采样点在实测时有6个样品.盐渍土按盐渍化程度分级标准为:轻度盐渍化土:2~5 g/kg;中度盐渍化土:5~7 g/kg;重度盐渍化土:7~10 g/kg.
土壤样品室内分析选取的指标为pH值和盐分离子,其中pH使用德国Sartorius公司pH电极(PB-10标准型酸度计)测定;离子组成的具体测定方法为:CO32-和HCO3-用双指示剂盐酸滴定法;Cl-用AgNO3滴定法;SO42-用EDTA间接滴定法;Ca2+、Mg2+用EDTA滴定法;K+、Na+用火焰光度法[23];全盐量(TS)采用加和法,即为8种盐分离子之和.
1.3数据处理
数据统计分析采用Microsoft Excel 2003和SAS 8.0软件;典范对应分析(CCA )采用国际标准通用软件CANOCO for Windows进行,先用软件包中的WcanoImp程序将盐分离子和全盐量、pH数据分别生成名为spe.dta和env.dta的文件,应用Canoco for Windows 4.5进行运算,将生成的数据文件spe-env.cdw在Canodraw for Windows中作图,排序结果用双序图表示[13].
2.1土壤盐分剖面分布特征
从图1-A和表1可以看出,0~100 cm各土层土壤全盐量的平均值均在3.0 g/kg以上,表明研究区各层土壤均呈现盐化状态.并且从研究所采70个采样点的1 m土体全盐质量分数来看最大值为18.162 g/kg,最小值为0.834 g/kg,均值为4.038 g/kg,由此可以看出研究区土壤存在着不同程度的盐化,并且在从全盐量在整个剖面中的分布状况来看,各土层全盐量分布态势与整个土体的分布态势基本一致,但是随着深度的加深,各样本间差距在逐渐缩小.研究区剖面土壤盐分具有明显的表聚特征,呈“T”型分布.0~20 cm土层土壤全盐量的平均值为7.831 g/kg,明显高于其他土层,是盐分的积累层,为重度盐渍化.20~40、40~60、60~80 cm土层的土壤全盐量明显下降,分别为5.390、4.440、4.155 g/kg,均呈中度盐渍化.80~100 cm土层土壤全盐量的平均值只有3.127 g/kg,为轻度盐渍化.
图1 土壤含盐量及其在剖面中的分布特征Fig.1 Soil salt content and vertical variation in soil profile表1 土壤全盐量各层分布特征Tab.1 Various soil entire salt quantity distributed characteristics
(g·kg-1)
变异系数是反映变异离散程度的重要指标,在一定程度上解释了变量的空间分布特性.从图1-B可以看出,研究区剖面土壤全盐量的变异系数都比较高,介于64%~131%,表明土壤含盐量具有较强的变异性,说明河西绿洲灌区盐渍化耕地的土壤含盐量分布不均匀,空间异质性较强.从变异系数的剖面垂直分布来看,0~20 cm土层的变异系数明显高于其他土层,这主要是因为该层为耕作层,更容易受微地形、耕作、灌溉、施肥等的影响而发生剧烈变化.40~80 cm土层的变异系数相差不大,说明外在因素的干扰作用进一步减弱,促进了这几层土壤介质的均匀性,使得含盐量的水平分布相对比较均匀.80~100 cm土层的变异系数最小,一方面是受另一方面地下水参与了盐分的重新分配,地下水盐分组成的稳定性,使得底层土壤含盐量的分布更加均匀且趋于稳定.
2.2土壤pH剖面分布特征
从图2-A中可以看出,研究区各层土壤pH的平均值均高于8.5,表明土壤盐化特征明显,且有碱化趋势;从pH值在土壤剖面中的分布态势来看,虽有从上层向下层递增的趋势,但总体变化不大,其中0~20 cm土层最低,为8.55;80~100 cm土层最高,也只有8.63;其他土层介于8.56~8.61.
从图2-B可以看出,研究区剖面土壤pH的变异系数都不高,介于2.86%~3.61%,说明土壤pH的变异性很小,空间分布很均匀.从变异系数的剖面垂直分布来看,0~20 cm和20~40 cm土层最低,这可能是由于这两层是施肥层和作物根系密集分布层,施肥、灌水和根系分泌物都对pH产生了影响.60~80 cm和80~100 cm土层最高,可能是盐分离子淋溶至该层时发生了碱化,但碱化程度受盐分离子淋溶量和地下水盐分离子组成的影响较大,因此变异性也相对较大.
2.3土壤盐分离子分布特征
2.3.1阳离子分布特征从土壤剖面中阳离子分布态势来看(图3-A),各土层中Ca2+离子含量最高,占阳离子总量的比例在31.28%~48.09%;其次是Na+,占阳离子总量的比例在25.11%~35.18%;再次是Mg2+,占阳离子总量的比例在21.22%~26.50%;K+含量最低,只占阳离子总量的5.57% ~7.04%.从阳离子在土壤剖面中的分布来看,K+含量在各土层中的差异不大,在垂直剖面上的分布比较稳定;Na+、Ca2+、Mg2+含量在剖面中的分布态势与全盐分布态势基本一致,都是0~20 cm土层最高,越往下层越低.
图2 土壤pH及其在剖面中的分布特征Fig.2 Soil pH and vertical variation in soil profile
图3 土壤主要阳离子含量及其在剖面中的分布特征Fig.3 Major cations and vertical variation in soil profile
从土壤剖面中阳离子含量的变异系数来看(图3-B),各离子的变异强度都比较大,Ca2+的变异系数介于112.28%~166.28%,呈上层和下层低、中层高的趋势,峰值出现在60~80 cm土层.Na+、Mg2+、K+的变异系数都呈现出从上层到下层递减的趋势,其中Na+的变异系数介于87.07%~215.14%,K+的变异系数介于98.86%~173.95%,Mg2+的变异系数介于68.75% ~ 186.02%,60~80 cm与20~40 cm土层相近,略高于40~60 cm和80~100 cm土层.
2.3.2阴离子分布特征从土壤剖面中阴离子的分布态势来看(图4-A),河西绿洲灌区盐渍化耕地土壤中没有CO32-,SO42-在各土层的阴离子总量中占据了绝对的优势,所占比例均超过了70%,是研究区的最重要的阴离子.从SO42-的剖面中的分布态势来看,与全盐量和Ca2+、Mg2+、Na+的分布态势相似,都呈现出从上层到下层递减的趋势,其中0~20 cm土层最高,达到了86.19%,80~100 cm土层最低,为70.88%.HCO3-是研究区土壤中另一重要的阴离子,占阴离子总量的7.60%~20.00%,其在剖面中的分布态势与土壤pH的分布态势基本一致,都是从上层向下层递增,0~20 cm土层最低,80~100 cm土层最高.研究区土壤中的Cl-含量较低,只占到了阴离子总量的6.21%~9.12%,在剖面中的分布态势与土壤pH和HCO3-相类似,都是从上层向下层递增.
从阴离子含量的变异系数来看(图4-B),SO42-的变异强度最大,介于84.37%~139.54%,最大值出现在0~20 cm,土层最小值出现在80~100 cm土层,但60~80 cm高于20~40、40~60、80~100 cm土层.HCO3-的变异强度次之,介于61.01%~129.86%,最大值出现在0~20 cm土层,有随土层加深而减小的趋势.HCO3-的变异强度最小,只有20~40 cm土层达到了99.84%,其他土层都维持在30%左右.
图4 土壤主要阴离子及其在剖面中的分布特征Fig.4 Major anions and vertical variation in soil profile
2.4土壤盐渍化特征的典范对应分析
土壤全盐(TS)和pH值是判断土壤盐碱化程度的重要指标,它们既是盐碱地分类的重要依据,也是盐碱地改良利用过程中反映土壤质量变化的重要指标[24],但上述研究结果并不能直观地反映出土壤全盐、pH与盐分离子之间的数量关系.研究区土壤全盐量在剖面中的分布态势与Ca2+、Mg2+、Na+和SO42-含量相似,说明土壤全盐量与这4种离子含量之间可能有较好的关联性.土壤pH在剖面中的分布态势与HCO3-和Cl-相似,说明土壤pH与这4种离子含量之间可能有较大的相关性.为了将尽可能多的盐分指标结合在一起,更好地反映河西绿洲灌区盐渍化耕地剖面土壤盐分组成之间的相互关系,本研究采用典范式对应分析法(CCA),将研究区盐渍土的表征指标TS和pH作为研究对象,将土壤中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、SO42-、Cl-和HCO3-作为环境变量,对0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm土层土壤盐分因子之间的关系进行了深入典范对应分析.
就研究对象在各土层的受控因子而言,与全剖面情况有所不同.0~20 cm土层SO42-的箭头连线最长,说明SO42-对TS和pH的空间分布影响较大;20~40 cm土层Cl-的箭头连线最长,其次是Na+、Ca2+和SO42-,说明这4种离子的影响较大;40~60 cm和60~80 cm土层都是K+的箭头连线最长,其次是Na+和Mg2+,说明土壤TS和pH的分布已受到K+和Mg2+的影响;80~100 cm土层K+和Mg2+的箭头连线最长,说明泥质胶结砂层中的Mg2+和土壤母质中丰富的K+都对土壤TS和pH的分布产生了影响.
从不同盐分离子箭头连线之间的夹角来看,K+与Mg2+、Ca2+与SO42-之间始终较小,说明它们之间具有较好的关联性,且在各土层内均呈正相关.Na+与Cl-之间的夹角在0~20 cm和40~100 cm土层都很小,且越往下层夹角越小,说明它们之间有很好的关联性,越往下层关联度越强,但在20~40 cm土层,Na+与Cl-之间的夹角>90°,说明它们在该层呈负相关;而SO42-与Na+之间的夹角正好与Cl-相反,20~40 cm土层<90°,其他土层均>90°,说明它们之间主要是负相关;K+与Na+之间的夹角也有类似情况,在0~40 cm和80~100 cm土层>90°,40~80 cm土层<90°,这可能一方面与作物根系对盐分离子的吸收有关,另一方面也与地表蒸发、水盐运移等过程有关.
图5 各土层土壤盐分的CCA二维排序图Fig.5 Two-dimensional ordination diagram of canonical correspondence analysis of salts in various soil layers
2.4.2土壤盐分离子组成对盐碱化参数的影响程度分析从表1和图5可以看出,不同土层环境因子(盐分离子)前2个排序轴的相关系数均为0,表明前2个排序轴是完全垂直的;研究对象(盐渍化参数)前2个排序轴的相关系数绝对值均小于0.03,表明这2个排序轴也近乎完全垂直,且前2个排序轴的累积方差贡献率都在80%以上,说明对各层土壤盐渍化参数和环境因子进行的CCA排序结果是可信的.但由于河西绿洲灌区土壤盐渍化类型、程度和盐分离子组成的复杂性,导致不同土层TS、pH、盐分离子与前2个CCA排序轴的相关系数、特征值和解释方差的变化存在着较大差异.HCO3-在整个0~100 cm土层都与第1排序轴的相关性较大;Cl-在0~20 cm和40~100 cm土层与第1排序轴的相关性较大,在20~40 cm土层与第2排序轴的相关性较大;SO42-在20~100 cm土层与第1排序轴的相关性较大,在0~20 cm土层与第2排序轴的相关性较大;Ca2+和Mg2+都在0~40、60~80 cm土层与第1排序轴的相关性较大,在40~60、80~100 cm土层与第2排序轴的相关性较大;K+在0~40 cm和60~100 cm土层与第1排序轴的相关性较大,在40~60 cm土层与第2排序轴的相关性较大;Na+在0~20 cm和40~80 cm土层与第1排序轴的相关性较大,在20~40 cm和80~100 cm土层与第2排序轴的相关性较大.
总体来看,CCA第1排序轴反映了TS的变化情况,第2轴反映了pH的变化情况,第1轴特征值在0.57~0.74,解释方差在41.5%~52.4%;第2轴特征值在0.35~0.62,解释方差在36.2%~45.7%,说明盐分离子对TS的影响要大于pH,是决定河西绿洲灌区盐碱地类型和分布的主要因素.
表2 各土层TS、pH、盐分离子与研究对象前2个CCA排序轴的相关系数、特征值和解释方差Tab.2 Correlation coefficients,eigenvalues,cumulative percentage variance for TS,pH,salt ions between axis1 and axis2 of CCA in various soil layers
SPX1:土壤属性排序轴Ⅰ;SPX2:土壤属性排序轴Ⅱ;*表示显著差异(P<0.05),**表示极显著差异(P<0.01).
研究区土样间盐化程度不一,呈轻度到重度的盐化,且各层土壤均呈盐化状态,表层的盐化程度最高,随深度增加盐化程度呈下降趋势.剖面土壤盐分具有明显的表聚特征,呈“T”型分布.剖面中的阳离子以Ca2+为主,离子含量最高,占各土层阳离子总量的31.28%~48.09%,其次是Na+,占25.11%~35.18%;阴离子以SO42-为主,占各土层阴离子总量的70%以上,其次是HCO3-,占7.60%~20.00%.各层土壤pH的平均值介于8.55~8.63.
典范对应分析结果表明,K+与Mg2+、Ca2+与SO42-在各土层内始终有较好的关联性;Na+与Cl-在0~20 cm和40~100 cm土层的关联性较好,SO42-与Na+正好与其相反,在20~40 cm土层的关联性较好;K+与Na+在40~80 cm土层的关联性较好.在0~100 cm全剖面上,土壤pH的空间分布受HCO3-和Na+含量的影响较大,土壤含盐量受SO42-、Cl-和Ca2+含量的影响较大,是决定河西绿洲灌区盐碱地类型和分布的主要因素.
各土层的影响因素与全剖面有所不同,0~20 cm土层内土壤含盐量和pH的空间分布主要受控于SO42-含量,20~40 cm土层内受Cl-、Na+、Ca2+和SO42-共同影响,40~60 cm和60~80 cm土层内K+是主要影响因素,80~100 cm土层内主要受控于K+和Mg2+含量.
典范对应分析通过箭头连线的长短、所处的象限、箭头之间的夹角以及与角符号间距离的远近等,在CCA二维排序图上可以直观地给出各盐分离子之间以及土壤TS、pH值与盐分离子之间的关系,并通过各土层TS、pH、盐分离子与研究对象前2个CCA排序轴的相关系数、特征值和解释方差等,来确定不同土层的主控因子和影响河西绿洲灌区盐碱地类型和分布的主要因素,是一种更加科学的区域盐碱地特征及改良利用情况评价方法.
[1]甘肃农村年鉴编委会.甘肃农村2010年鉴[M].北京:中国统计出版社,2011
[2]甘肃省土壤普查办公室.甘肃土壤[M].北京:中国农业出版社,1993
[3]王生荣,曾凡江.河西走廊绿洲农业土地综合利用探析[J].干旱区研究,2010,27(2):176-181
[4]杨玉婷,石培基,潘竟虎.干旱内陆河流域土地利用程度差异分析[J].干旱区资源与环境,2012,26(2):102-107
[5]任建华.黑河流域水资源开发对生态环境的影响[J].水土保持通报,2005,25(4):94-96
[6]马传明,靳孟贵.西北地区盐渍化土地开发中存在问题及防治对策[J].水文,2007,27(1):78-81
[7]樊自立,马英杰,马映军.中国西部地区的盐渍土及其改良利用[J].干旱区研究,2001,18(3):1-6
[8]姚兴荣.河西走廊平原区盐渍化分布特征[J].甘肃农业,2008(11):67-69
[9]尉元明,朱丽霞,乔艳君.河西走廊农灌区耕作土壤次生盐渍化成因与防治对策[J].干旱气象,2004,22(1):21-25
[10]王燕,赵哈林,潘成臣.土地利用方式对盐渍化农田土壤理化特性的影响[J].干旱区资源与环境,2014,28(2):149-155
[11]徐存东,冯起,翟禄新,等.干旱区扬水灌溉对灌区地下水盐演化的影响[J].甘肃农业大学学报,2010,45(4):119-124
[12]鲁春霞,于云江,关有志.甘肃省土壤盐渍化及其对生态环境的损害评估[J].自然灾害学报,2001,10(1):99-102
[13]张金屯.数量生态学[M].北京:科学出版社,2004
[14]Leps J,Smilauer P.Multivariate analysis of ecological data using CANOCO[M].London:Cambridge University Press,2003
[15]郝占庆,郭水良.长白山北坡草本植物分布与环境关系的典范对应分析[J].生态学报,2003,23(10):2000-2008
[16]李强,杨莲芳,吴璟,等.西苕溪EPT昆虫群落分布与环境因子的典范对应分析[J].生态学报,2006,26(11):3817-3825
[17]贺强,崔保山,赵欣胜,等.黄河河口盐沼植被分布、多样性与土壤化学因子的相关关系[J].生态学报,2009,29(2):676-687
[18]张伟,陈洪松,王克林,等.喀斯特峰丛洼地土壤养分空间分异特征及影响因子分析[J].中国农业科学,2006,39(9):1828-1835
[19]左小安,赵学勇,赵哈林,等.科尔沁沙质草地群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系[J].环境科学,2007,28(5):945-951
[20]赵秀芳,杨劲松,姚荣江.基于典范对应分析的苏北滩涂土壤春季盐渍化特征研究[J].土壤学报,2010,47(3):422-428
[21]韩桂红,塔西甫拉提·特依拜,买买提沙吾提,等.基于典范对应分析的干旱区春季盐渍化特征研究[J].土壤学报,2012,49(4):681-686
[22]李秀启,高云芳,董贯仓,等.基于典范对应分析的黄河三角洲滨海盐渍区土壤特征和芦苇湿地恢复研究[J].湿地科学与管理,2011,7(4):39-43
[23]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,1999
[24]王遵亲,祝寿泉,俞仁培,等.中国盐渍土[M].北京:科学出版社,1993
[25]Ter Braak C J F.Canonical correspondence analysis:A new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis[J].Ecology,1986,67(5):1167-1179
[26]Mench M,Bes C.Assessment of eco-toxicity of top soils from a wood treatment site[J].Pedosphere,2009,19(2):143-155
(责任编辑李辛)
Characteritics of soil salinization based on canonical correspondence analysis method in the Hexi oasis irrigation district of Gansu Province
WANG Peng-fei1,YANG Si-cun1,2,CHEN Ying1,WANG Cheng-bao2,HUO Lin2,JIANG Wan-li2
(1.College of Resources and Environment,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Institute of Soil,Fertilizer and Water-saving Agriculture,Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China)
【Objective】 To study the quantitative relationship between distribution of TS,pH value and salt ion in soil profile in the Hexi oasis irrigation district,and the effects of them on types and distribution of saline-alkali soil.【Method】 The soil samples were collected from the typical area of Ganzhou District and Linze County in the Hexi oasis irrigation district,conventional statistics and canonical correspondence analysis were used to research the distribution of TS,pH and salt ion in soil profile,quantitative relationship among them and impacting factors.【Result】 The cation and anion in soil profile were Ca2+,Na+and SO42-respectively,with pH value varying between 8.55 and 8.63.K+and Mg2+,Ca2+and SO42-were well correlated in all soil layers,the correlation between Na+and Cl-in the layers 0~20 cm and 40~100 cm,SO42-and Na+in 20~ 40 cm soil layer,K+and Na+in 40~ 80 cm soil layer were all well linked.In 0~100 cm soil profile,the spatial distribution of pH was mainly controlled by HCO3-and Na+,TS was mainly controlled by SO42-,Cl-and Ca2+,respectively.In different soil layers,The spatial distribution of pH,TS and salt ion were different from that in the whole soil profile,the distribution of pH and TS were mainly controlled by SO42-in 0~20 cm soil layer,by Cl-、Na+、Ca2+and SO42-together in 20~40 cm layer,by K+in 40~60 cm and 60~80 cm layers,by K+and Mg2+in 80~100 cm soil layer.Axis1 and axis 2 of CCA reflected the changes of TS and pH value,respectively.The eigenvalues and cumulative percentage varied from 0.57 to 0.74 and 41.5% to 52.4% of axis 1,respectively,and they varied from 0.35 to 0.62 and 36.2% to 45.7% of axis 2 correspondingly.TS was the main factor determining the type and distribution of saline-alkali land in the Hexi oasis irrigation district.【Conclusion】 The soils in the region were lightly to severely salinized,the salt content showed T-shaped distribution pattern and obviously accumulated in surface soil.
saline-alkali land;salinization characteristics;canonical correspondence analysis;Hexi oasis irrigation district
王朋飞(1988-),男,硕士研究生,主要从事盐碱地改良利用研究.E-mail:seet168@163.com
杨思存,男,副研究员,主要从事土壤养分管理与盐碱地改良利用研究.E-mail:yangsicun@sina.com
国家自然科学基金项目(41261072);公益性行业(农业)科研专项(200903001).
2015-04-17;
2015-05-07
S 156.4+1
A
1003-4315(2016)04-0092-09