不同种植年限压砂地土壤盐分变化规律研究

赵文举，唐学芬，范严伟，张继义

(兰州理工大学 能源与动力工程学院， 甘肃 兰州 730050)

土壤表层压砂作为一种古老的覆盖制度，在我国已有300多年的历史[1-2]。压砂地是旱区劳动人民为了克服恶劣的自然环境，利用河湖沉积或沟壑冲积产生的卵石、砾石和粗细砂混合体，在土壤表面铺设10～20 cm厚的砂石覆盖层，以蓄水保墒、隔热保温、保持土壤肥力、抑制杂草滋生、减轻病虫危害、协调土壤水肥热气状况而创造出的一种以砂石覆盖和免耕为核心的保护性耕作模式[3-5]。大量研究表明，压砂地能有效协调和改善土壤水、热、气、肥等状况，达到土壤和作物之间的生理协调，可有效提高降水利用效率，活化土壤潜在肥力，改善土壤的透水性、蓄水能力及通气性，增加土壤的缓冲性等，为作物生长创造较好的环境条件，最终提高作物产量等[6-9]。由于砂砾层切断了土壤的毛细管，减少了土壤水分蒸发，导致土壤盐分不能上移，这样就有效地控制了土壤盐渍化[10]。

干旱少雨的西北旱区通过砂石覆盖来提高天然降水利用率，增加农业经济效益，防止土壤盐渍化，进一步发挥生态经济效益是值得积极探索的课题，加之压砂地生态农业促进了农业经济结构调整和优化，实现了恢复和改善自然生态与稳定农业生产的有效统一，故研究砂石覆盖在盐碱地改良和绿洲荒漠过渡带植被恢复等方面具有重大意义。为此，我们基于野外大田试验，选取不同种植年限、不同土层深度的压砂地为研究对象，以裸地为对比，探讨了不同种植年限压砂地土壤盐分的运移规律，以期为西北旱区土壤盐渍化防治提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于景泰县兰州理工大学实验基地附近。景泰县位于甘肃省中部，河西走廊东端，甘、内蒙古、宁三省(区)交界处，黄土高原与腾格里沙漠的过渡地带。土壤类型主要为洪积灰棕荒漠土和灰钙土。景泰县地处季风区与非季风区过渡地带，县境内气候呈现出明显的大陆性气候特征，年均降水量185 mm， 7—9月降水量占全年降水量的61.4%，年均蒸发量3 038 mm，是降水量的16倍。光热资源丰富，年日照时数约为2 725 h，日照百分率62%，年平均太阳辐射约617.8 kJ/cm2，≥0 ℃的活动积温3 614.8 ℃，≥1 0 ℃的有效积温3 038 ℃，无霜期141 d，年均温度8.2 ℃，极端最高气温36.6 ℃，极端最低气温-27.3 ℃。

1.2 试验方法

采用野外实地试验，根据压砂地地理条件、土地利用方式的不同，依托地形，在水平方向上运用二维矩形取样与典型块取样相结合的方法，区分典型点、例外点和边界点，在垂直方向上运用单一分层取样和叠加分层取样相结合的方法，选择具有典型代表性的样地，进行样地土壤的调查和测定。

压砂地的划分以种植年限为基准：新压砂地种植年限为5～10年，中压砂地种植年限为25～30年。

土壤取土范围：从地表依次向下，第Ⅰ层0—10 cm、第Ⅱ层10—20 cm、第Ⅲ层20—30 cm、第Ⅳ层30—50 cm。

测试方法：采用电导仪法进行测定，以裸地(无植被覆盖)为对照组。

1.3 压砂地的砂石颗粒级配

不同种植年限压砂地砂石颗粒级配见表1。

表1 压砂地砂石颗粒级配

2 结果与分析

2.1 不同种植年限压砂地的含盐量分析

土壤表层压砂可减小地表产流、抑制土壤蒸发、防止土壤次生盐渍化、改善土壤理化性质。裸地、新压砂地、中压砂地各土层含盐量变化如图1所示。

图1 不同种植年限压砂地各土层电导率变化趋势

由图1可得，裸地、新压砂地、中压砂地各土层的电导率都随土层深度的增加而增加，各土层电导率与土层深度呈指数正相关，相关系数变化范围0.948 6～0.964 7。就裸地而言，电导率随土层深度增加幅度较大，每一层较前一层分别增加了84%、16%和28%；新压砂地电导率随土层深度增加趋近平缓, 增加率分别为10%、23%和44%；中压砂地各土层电导率变化幅度不大，每层较前一层只增加了5%。土壤表层压砂对土壤表层的盐分聚积具有较强的抑制作用，从而影响土壤盐分的迁移。随着土层深度的增加，表层压砂的作用减弱，对土壤盐分转移的抑制作用也减弱，所以随着土壤深度的增加，土壤盐分反而增加。

裸地和不同种植年限压砂地在相同土层内电导率变化趋势为：裸地>新压砂地>中压砂地。随种植年限的增加，压砂地土壤结构发生改变，对土壤盐分转移的抑制作用加强，所以土壤电导率随之减小。

2.2 不同种植年限压砂地各土层含盐量分析

通过比较裸地和不同种植年限压砂地各土层电导率(图2)，可得出随着种植年限的增加，压砂地土壤盐分明显下降，各层均低于裸地，这与许强等的研究是一致的[11]。

图2 不同种植年限压砂地不同土层平均电导率比较

2.3 不同种植年限压砂地平均电导率分析

裸地与不同种植年限压砂地土壤平均电导率见表2。

表2 各地类平均电导率 ms/cm

表2说明，从裸地演变到中压砂地的过程就是压砂地土壤结构发生改变的过程，就是说随种植年限的增加，土壤表面压砂有抑制盐分聚积作用，从而导致土壤盐分降低、电导率下降。

3 结论与讨论

通过野外大田试验，探讨了压砂地土壤盐分的变化规律，可得出以下结论：

(1)新压砂地、中压砂地与裸地的电导率随着土壤土层深度的增加而增加，各土层平均电导率排序为裸地>新压砂地>中压砂地。随着土层深度增加裸地呈现出明显的增加趋势，而中压砂地和新压砂地的增加相对平缓。土壤表层压砂对土壤表层的盐分聚积具有较强的抑制作用，从而抑制了土壤盐分的转移，可有效防止土壤盐渍化。

(2)各类压砂地与裸地土壤盐分综合相比，裸地>新压砂地>中压砂地。随着压砂地种植年限的增加，压砂地土壤结构发生演变，压砂地土壤盐分明显下降；土壤表层压砂使土壤盐分转移能力下降，从而导致土壤盐分降低。

(3)压砂厚度对各土层电导率或土壤盐分的影响有待进一步研究。

[参考文献]

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