宁夏扬黄灌区土壤质量变化与综合评价

发布时间：2019-11-15 17:22

【摘要】：针对荒漠草原现代绿洲化过程中扬黄灌区土壤资源的可持续利用问题,以灌区农田土壤熟化-退化交互格局与土壤质量动态的关系为切入,采用时空互代的方法,开展不同时间尺度土壤熟化过程暨不同时间尺度土壤肥力质量动态变化、土壤退化过程暨土壤颗粒组成与盐分离子的分布特征及其对应关系、以及土壤质量早期变化综合评价等方面的研究,分析并整体把握扬黄灌区土壤质量演变的规律与机制,为维护灌区土壤健康和粮食安全提供理论依据。获得的主要研究结果如下：(1)扬黄灌区土壤熟化过程——不同时间尺度上土壤肥力质量的动态变化采用空间换时间的方法,研究了宁夏中部固海(1978-)、盐环定(1988-)和红寺堡(1998-)扬黄灌区不同尺度上土壤有机碳含量、组分及其化学稳定性的变化规律,并在季节尺度上通过固定监测的方法研究了主要土壤速效养分的变化特征及其内在联系。结果表明：代尺度上(15-35 a,10a为最小单位),随开发年限的延长,依次以0-40 cm土壤活性有机碳垂直分布格局(15a)10-20 cm土壤活性有机碳含量(25 a)、10-40 cm土壤总有机碳含量(35 a)的显著变化为标志,灌区土壤有机碳表现出一种渐进式演变格局。在此过程中,表层0-10cm土壤有机碳含量与组成、0-40 cm分层土壤有机碳化学稳定性维持不变。年尺度上(0-12 a,3 a为最小单位),耕作层土壤总有机碳、活性有机碳含量在0-12 a间表现出先增加后下降的波动变化格局,而有机碳化学稳定性除第3a大幅下降外,基本保持稳定。就扬黄灌区土壤有机碳的变化格局而言,其相对快速而不稳定的变化主要体现在较小的年尺度上；不同灌区尺度上土壤总有机碳和活性有机碳含量则以一种相对平缓、渐进的方式不断推进其演变进程,直到35 a左右才开始出现显著增长。而有机碳化学稳定性则表现出与时间尺度无关的不变性。在季尺度上,以速效氮和有效磷为代表,在作物吸收利用、水分运移和田间管理等因素的综合作用下,两者间表现出较为复杂的时空分布关系,其中铵态氮表现出与作物生长较为一致的变化周期,磷元素的相对不足,可能是作物生长周期内主要的土壤质量限制因素。(2)扬黄灌区土壤退化过程——土壤颗粒组成与盐分离子的分布特征及其对应关系研究区的土壤质地以沙壤土为主,细砂粒、粉粒和粘粒系颗粒组成的主要成分。开垦明显改变了土壤质地的垂直分布格局,种植方式与种植年限对土壤质地也有明显影响。过渡利用情况下,玉米地存在一定的沙化风险。整体而言,沙化玉米地盐分离子含量最低,未利用地盐分离子含量最高,枸杞地显著高于玉米地。未利用地盐分离子的表聚性最为突出,枸杞地灌溉脱盐的效果比较明显。随种植年限的延长,各种盐分离子的含量表现出一定的下降趋势,并以移动性较强的氯离子、钠离子和硫酸根离子为主。土壤环境质量以不同程度的盐化为主,碱化特征不明显。基于土壤颗粒组成和盐分离子组成的RAD分析,0-10 cm和20～40 cm土层,影响土壤盐分离子含量及其变化的6个粒径参数中,0～0.002 mm和0.002～0.02 mm粒径沙粒含量均对土壤盐分离子响应有显著性解释(P=0.002),它们的解释量占所有土壤粒径参数解释量分别为63.64%,33.77%和69.12%,27.94%。60～80 cm土层,0.02-0.05mm粒径沙粒含量对土壤盐分离子响应有显著性解释(P=0.004),其解释量占所有土壤粒径参数解释量的81.08%,但是这一土层的总解释量仅为37%,这可能是因为这一土层的土壤盐分离子含量及其变化受到其他生态因子的影响更强烈,需要更近一步的研究。(3)扬黄灌区土壤质量早期变化的综合评价以12个直接变量和3个间接变量为土壤质量评价指标体系,采用土壤质量指数法,对宁夏红寺堡扬黄灌区绿洲农田土壤质量早期动态变化进行了综合评价与分析。研究表明,灌区早期土壤质量的变化是以土壤肥力质量的持续改善和土壤盐分离子环境质量的波动为主要特征,但不同指标在土壤质量变化中的贡献不尽相同,相互关系也较为复杂。其中土壤总有机碳、活性有机碳、阳离子交换量、钙磷比、粉粒和粘粒含量呈显著的增长趋势,而可溶性总盐、砂粒下降趋势明显,其他变量则表现出波动变化或相对稳定的格局。主成份分析把12个土壤变量归为土壤肥力和土壤离子环境两个主成份,在此基础上构建的土壤质量指数0-9 a间的变化呈现出典型的S型增长曲线格局,其中钙磷比、CEC、总有机碳的动态与土壤质量指数变化最为相似。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S158.1

【参考文献】