盐碱化弃耕地开垦前后土壤养分含量的变化*

程志博，周晓琴，费 茂，张凤华*

（石河子大学农学院，新疆 石河子 832000）

盐碱化弃耕地开垦前后土壤养分含量的变化*

程志博，周晓琴，费 茂，张凤华*

（石河子大学农学院，新疆 石河子 832000）

本研究采用田间定位试验，以玛纳斯河流域盐碱化弃耕地为研究对象，探究开垦前后土壤基本养分含量的变化。结果表明，弃耕地开垦后土壤有机碳较开垦前增加24.1%。土壤速效磷、碱解氮和速效钾平均含量开垦后较开垦前显著增加。从土层来看，开垦前后土层之间差异显著，均随土层加深呈现下降趋势。开垦后土壤全磷和全钾较开垦前显著增加，开垦前后土壤全磷平均含量分别为0.7mg/kg和0.8 mg/kg；全钾平均含量分别为22.9mg/kg和24.8mg/kg。土壤碳、氮、磷在整个土壤养分循环中是相互耦合的。

弃耕地；盐碱化；开垦；养分循环

盐碱地是重要的土地资源。新疆的土壤盐渍化问题尤为突出，土壤盐渍化一方面降低了土地利用率，影响绿洲生态的稳定性，甚至在一定程度上加速了干旱区荒漠化的发生。另一方面造成作物产量的降低，耕地面积的缩小，严重制约当地经济的发展[1]。新疆由于长期不合理的灌溉破坏了原有的水盐平衡，加之强烈的蒸发促使土地次生盐渍化的加剧，导致土地生产力下降，大面积农田被迫弃耕[2-3]。因此，盐碱化弃耕地的恢复就显得尤为重要。目前，盐碱地的治理主要包括物理、化学和生物3个方面[4]。植物改良土壤盐碱化的作用表现在植物覆盖地表，可以减少地表蒸发，减少盐分在地表的积累。种植根系发达的作物，不但可以改变盐碱地土壤养分状况，而且由于根系发达，可以有效增加土壤中微生物含量，在一定程度上可以改良土壤。本研究采用田间定位试验，以玛纳斯河流域盐碱化弃耕地为研究对象，探究开垦前后土壤基本养分含量的变化，为盐碱地的生物改良提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验点位于玛纳斯河流域冲积平原典型的盐渍化弃耕地，地理位置东经85°37′E，北纬44°33′N，海拔378m，为典型大陆性气候，干旱少雨，湿度小，蒸发量大，日照充足，≥10℃的活动积温达到3570～3729℃，年日照时数为2721～2818h，无霜期为168～171d，年平均降水量153mm，年平均蒸发量为2005mm，超过自然降水量的13倍，易发生土壤次生盐渍化弃耕现象，土质多系盐碱土、荒漠灰钙土，研究区自然植被以荒漠植被为主，植物种类单一稀疏、群落结构简单是地表植被的主要特征。

1.2 试验设计

试验点选择在新疆玛纳斯河流域中部冲积扇缘西古镇（2008—2010年，一四七团复垦盐渍化弃耕地0.19hm2），开垦前其植被主要有红柳、猪毛柴、盐爪爪、盐穗木、补血草等植被，覆盖率为50%～60%。试验点选择因盐渍化严重而弃耕的地作为样地，自2009年起于样地种植棉花作物。2014年7月分别选取复垦前和复垦后的样地进行采样，按照“S”形取样法，每块样地选取5个样点挖取土壤剖面，分别取0～5cm、5～10cm、10～20cm、20～40cm和40～60cm土层土样，带回实验室后分别将每层的5个土样混合。自然风干后，剔除粗根和小石块，磨碎过2mm筛测定相关指标。

1.3 测定项目

土壤基本理化性质的测定方法均来自 《土壤农化分析》[5]；土壤有机质采用重铬酸钾容量法——外加热法；土壤全磷采用NaOH熔融-钼锑抗比色法；土壤全钾采用NaOH熔融-火焰光度计法；碱解氮采用碱解扩撒法；土壤速效磷采用0.5mol/L碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；土壤速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度法；数据采用 Microsoft Excel、SPSS19.0统计分析软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 开垦前后土壤有机碳含量的变化

图1 复垦前后不同土层土壤有机碳含量的变化

土壤有机碳是土壤肥力的重要物质基础。盐碱化弃耕地开垦后土壤有机碳随土层的变化如图1所示。随土层的加深，土壤有机碳含量呈现下降趋势，并且土层之间差异显著，说明土层显著影响着有机碳的分布。开垦前后，土壤有机碳在0～5cm和10～20cm土层显著高于其它土层；开垦前后有机碳差异显著，开垦后显著高于开垦前。弃耕地开垦后土壤有机碳较开垦前增加24.1%。

2.2 开垦前后土壤速效养分含量的变化

速效养分指当季作物能够直接利用的养分，其含量高低是衡量土壤养分供给能力的重要指标。整体来看，土壤速效磷平均含量开垦后较开垦前显著增加79.9%（图2）。从土层来看，开垦前后土层之间差异显著，均随土层加深呈现下降趋势。0～5cm和10～20cm土层土壤速效磷含量均显著高于其它土层。从水平方向来看，40～60cm土层土壤速效磷差异不显著，分别为2.3mg/kg和2.0mg/kg，但显著低于其它土层。由图3可知，开垦前后土壤碱解氮平均含量分别为10.7mg/kg和32.1mg/kg，开垦前后土壤碱解氮含量随土层的变化与速效磷的分布相类似。开垦前后不同土层土壤速效钾含量的变化如图4所示，开垦前后土壤速效钾含量差异显著，平均含量分别为268.3mg/kg和336.5mg/kg。从土层来看，开垦前0～5cm土层速效钾含量显著高于其它土层，5～40cm土层差异不显著；开垦后0～10cm土层速效钾含量显著高于其它土层，10～40cm土层差异不显著。

图2 开垦前后不同土层土壤速效磷含量的变化

图3 开垦前后不同土层土壤碱解氮含量的变化

表1 土壤养分之间的相关系数

图4 开垦前后不同土层土壤速效钾含量的变化

2.3 开垦前后土壤全量养分含量的变化

图5 开垦前后不同土层土壤全磷和全钾含量的变化

图6 开垦前后不同土层土壤全钾含量的变化

土壤全量养分状况决定着土壤潜在供应养分的能力，是气候、地形、植被及土壤因素等自然条件的综合反映。整体来看，开垦后土壤全磷和全钾较开垦前显著增加，开垦前后土壤全磷平均含量分别为0.7 mg/kg和0.8mg/kg；全钾平均含量分别为22.9mg/kg和24.8mg/kg。从土层来看，开垦前5～10cm土层土壤全磷显著高于其它土层，且土层之间差异显著。开垦后0～5cm土层显著高于其他土层，5～20cm土层差异不显著。土壤全钾含量随土层的变化差异不显著。

2.4 土壤养分之间的相关性

通过相关分析可知（表1），土壤有机碳与速效磷、碱解氮、速效钾和全磷呈显著或极显著相关关系；速效磷与碱解氮和全磷呈极显著正相关关系；土壤碱解氮与速效钾、全磷和全钾呈显著或极显著正相关关系；速效钾与全磷、碱解氮呈显著相关关系。

3 小结与讨论

本研究发现，盐碱化弃耕地通过种植植被复垦，土壤有机碳含量显著提高，这主要是由于开垦前，弃耕地上的植物群落结构单一，有机物的输入有限，开垦后植物的枯枝落叶、根系、动物及微生物残体，大大增加了土壤中有机碳含量。开垦后土壤中速效磷、碱解氮、速效钾、全磷和全钾含量均显著增加。其中土壤中速效钾和全钾的含量较高，这与研究区域的土壤化学背景有关。通过相关分析可以看出，土壤有机碳与速效磷、碱解氮和全磷呈极显著相关关系，说明土壤磷素和氮素在碳素的累积与存储中起到重要作用。全磷与速效磷、碱解氮以及速效钾之间显著相关。土壤全钾除与碱解氮呈极显著相关关系外，与其它养分之间相关性不显著，这主要是由于土壤钾素易受成土母质影响，在研究区整体含量较高，因此与其他养分相关性不显著。以上结论可以看出，土壤碳、氮、磷在整个土壤养分循环中是相互耦合的，这与王静雅[6]的研究一致。总之，开垦后较开垦前盐碱化弃耕地的养分状况得到了一定的改善。

[1]刘易，王新勇，赵振勇，等.施用改良剂后盐渍化土壤养分和棉花产量变化[J].中国农学通报，2014，30（12）：253.

[2]EynardA，SchumacherTE，LindstromMJ，etal.Effectsof agriculturalmanagementsystemsonsoilorganiccarbonin aggregatesofUstollsandUsterts.SoilandTillageResarch，2005，81（2）：253-263.

[3]FanH，Pan X D，ZhangF H，etal.Evaluation ofsoil environmentaftersalinesoilreclamationofXinjiangOasis. AgronomyJournal，2008，100（2）：471-476.

[4]朱虹，祖元刚，王文杰，等.盐碱地的植被恢复与盐碱地改良方法的评述[J].吉林林业科技，2007，36（5）：14-27.

[5]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[6]王静娅，张凤华.干旱区典型盐生植被群落土壤养分特征[J].水土保持学报，2014，28（5）：235-241.

2016—03—11

国家自然科学基金（31360320）、教育部科学技术项目（213039A）和国家科技支撑项目（2014BAC14B03）的共同资助。

*通讯作者：张凤华（1970-），女，博士生导师，教授，主要从事绿洲农业生态与环境研究。E-mail：zfh2000@126.com。