博斯腾湖湿地土壤特性空间变化规律研究

热西地汗·依斯热丁， 迪丽努尔·阿吉,2， 曼孜然·吐尔逊

(1.新疆师范大学地理科学与旅游学院,新疆乌鲁木齐 830054;2.新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室,新疆乌鲁木齐 830054)



博斯腾湖湿地土壤特性空间变化规律研究

热西地汗·依斯热丁1， 迪丽努尔·阿吉1,2， 曼孜然·吐尔逊1

(1.新疆师范大学地理科学与旅游学院,新疆乌鲁木齐 830054;2.新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室,新疆乌鲁木齐 830054)

以博斯腾湖湿地为研究对象，按照湿地的实际情况和受人类活动的影响程度等因素，将研究区分为黄水沟区、河口、大湖区、小湖区4个不同区域。根据现场野外调查的数据，对博斯腾湖湿地4个不同区域土壤的含水量、电导率和温度特性的空间变化规律进行了分析和研究。研究结果表明，①在水平方向上，博斯腾湖湿地土壤含水量平均为36%，各区域的相差不显著；土壤电导率在黄水沟区和小湖区的变化较为明显；土壤温度在黄水沟区最高，小湖区为最低。②在垂直方向上，博斯腾湖湿地小湖区表层土壤和20 cm处土壤的含水量最高，而4个区域20 cm处土壤的含水量基本相差不大；黄水沟区20和40 cm处土壤的电导率显著高于河口；黄水沟区土壤表层的温度明显高于20和40 cm处土壤的温度，而小湖区土壤温度则随着深度的增加而升高，表层土壤温度由高到低的顺序依次为黄水沟区>河口>大湖区>小湖区，而4个区域20和40 cm处土壤温度变化较小。③最后调查结果表明，人类活动对博斯腾湖湿地土壤电导率的影响最为强烈。

博斯腾湖湿地；土壤特性；空间变化；人类活动

土壤为作物根系的生长提供物理空间和各种物质资源，其中水、空气、温度及盐分等特性对根的生长和发育有着很大的影响。因此，为了作物根系有一个良好的生长环境，了解土壤特性是极其重要的。人们早就认识到土壤是一个时空变异连续体，田间实测结果表明，土壤特性在不同空间位置上存在明显的差异，即土壤特性的空间变异性[1]。土壤特性的空间变异是造成作物产量甚至作物品质变异的重要因素。因此在干旱荒漠生态系统中，尤其是在博斯腾湖湿地，了解土壤特性的空间变异性对保护湿地生态环境和提高农业生产效率等方面具有重要的意义。

1 研究区域和方法

1.1 研究区概况博斯腾湖位于巴音郭楞蒙古自治州境内，地理位置(41°56′～ 42°14′ N，86°40′ ～87°56′ E)，主要入湖河流包括开都河、黄水沟、清水河等，其中开都河是唯一能经常补给博斯腾湖水量的河流。根据湖区水域分布情况，博斯腾湖分为大、小湖区。湖区周围生长着茂密的芦苇，是我国重要的芦苇生产基地。这里还有大量的野生动植物，可以说是一个天然的自然资源宝库。然而，近年来博斯腾湖的生态环境受到了严重破坏，引起了众多专家学者的关注。资料表明，除了每年有近1.0×108m3含盐农田肥水外，每年还有500万m3未经处理的生活污水和2 000万m3污水以各种形式排入博斯腾湖[2]。这些生态问题对博斯腾湖湿地的农业生产也带来了重大的经济损失。

1.2 数据来源该研究利用GPS定位技术和土壤三参数速测仪(HW-WET-3 英国)，于2013年11月8～12日对博斯腾湖湿地进行了全面调查。选择条件允许的典型土壤样点共10个，获取了土壤表层，20、40 cm等不同深度土壤的含水量、电导率和温度3个实测数据。采样点分布如图1所示。

根据地形、水域面积等实际情况，将博斯腾湖湿地分为黄水沟区(A1、A2、A3)、河口(B1、B2、B3)、大湖区(B1、B2、B3、C1、C2)、小湖区(C2、D1、D2)4个不同区域(图1)，对4个区域土壤的含水量、电导率及温度等指标在垂直与水平方向上的变化规律进行了对比分析与讨论。其中B1、B2、B3点是共属于河口和大湖区，C2点是共属于大湖区和小湖区，因此在数据计算中虽然被重复使用，但是不影响土壤特性数据的精度。

1.3 研究方法使用arcGIS9.3系统软件绘制出研究区域的采样点分布图，并对博斯腾湖湿地土壤的含水量、电导率、温度等特性数据，和静、和硕、焉耆、博湖4个县1971～2010年的人口数据和1971～2007年的耕地面积数据，运用Microsoft Excel绘制出土壤特性与人类活动影响的变化趋势图。

2 博斯腾湖湿地土壤特性空间变化规律

2.1 土壤含水量的空间变化规律土壤水是植物吸收水分的主要来源，土壤水的来源是降水和灌溉[3]。由图2可知，博斯腾湖湿地黄水沟区不同深度土壤的含水量变化不大；河口20 cm土壤处的含水量最高，表层土壤的含水量最低；大湖区40 cm处土壤的含水量最高，表层和20 cm处土壤的含水量基本一致；小湖区表层土壤含水量最低，而20和40 cm处土壤含水量基本一致，均比表层土壤含水量高。总体上说，博斯腾湖湿地不同区域土壤在垂直方向上的含水量变化不大。在水平方向上，小湖区表层土壤和40 cm处土壤的含水量最高，河口土壤的表层含水量最低，而采样的4个区域20 cm处土壤的含水量基本相差不大。

2.2 土壤电导率的空间变化规律土壤的电导率和盐分呈正相关，也就是土壤电导率的数值能反映土壤盐分的高低，土壤盐分的高低是土壤盐渍化度的指标之一。土壤盐渍化是目前威胁西北干旱区农业的重大环境问题，因此土壤电导率的研究对农业区的生产活动有着极其重要的作用[4]。

据图3可知，博斯腾湖湿地黄水沟区表层的电导率是最高的，随着土壤深度的增加，土壤电导率减小，笔者认为，博斯腾湖黄水沟区属于开都河流域，该区域受人类活动的影响比较强，近年来的大规模农田开垦、农业上大量使用化肥、工业用水的处理不合理等原因导致了土壤电导率的增加；博斯腾湖入湖口的土壤电导率较低，在垂直方向上没有明显的变化，原因是该区域是入湖水量集中区，径流量大，人类活动的影响也不明显，所以电导率的变化也小；在大湖区，表层的电导率最低，随着深度增加，电导率有所增大；在小湖区，土壤表层的平均电导率达到769 mS/m，与20和40 cm处土壤的电导率相比，差异显著。博斯腾湖湿地土壤电导率在垂直方向上，黄水沟区和小湖区的变化最为明显，河口和大湖区的土壤电导率在垂直方向上基本保持一致。在水平方向上，黄水沟区和小湖区表层土壤的电导率最高，均显著高于河口和大湖区表层土壤的电导率；大湖区和小湖区20和40 cm处土壤的电导率相差不大，电导率均值低于黄水沟区；在径流集中的河口，土壤电导率还是最低，黄水沟区20和40 cm处土壤的电导率显著高于河口。

2.3 土壤温度的空间变化规律土壤的温度在一定范围内直接影响农业生产的产量，土壤温度越高，作物的生长发育越快。作物必须在适宜的土壤温度范围内才会萌发、生长，所以土壤温度的研究对当地的农业生产具有重要的意义。

由图4可知，博斯腾湖湿地黄水沟区土壤表层的温度最高，达到11 ℃以上，高于20和40 cm处土壤的温度；河口不同深度的土壤温度差别不大，表层土壤温度比20和40 cm处土壤温度略高；大湖区不同深度土壤的温度基本上无明显变化；小湖区土壤温度变化规律则与其他区域相反，随着深度的增加，土壤温度变高，40 cm处的土壤温度高于表层土壤和20 cm处的温度。不同的季节也对土壤温度有着重要影响，该次调查时间是秋季。在水平方向上，表层土壤温度黄水沟区>河口>大湖区>小湖区；而4个区域20和40 cm处土壤温度变化较小。

3 人类活动对博斯腾湖湿地土壤特性变化的影响

3.1 人口变化对博斯腾湖湿地土壤特性变化的影响自建国以来，我国的经济文化不断地发展，医疗卫生条件明显改善，人口也开始急剧增加。博斯腾湖流域总人口1949年不到10万人，2010年已接近了50万人(图5)，增长了400%。为了解决人口的粮食问题，人们一方面采取扩大耕地面积的措施，这种做法虽然在近期内对缓解粮食不足的问题起到了一定的作用，但是由于破坏了生态平衡，引起了一系列的生态问题。人类任意排放的大量的废水和固体废物等导致了土壤的化学污染和湿地淡水资源的减少，影响了土壤含水量与含盐量等特性的变化。

3.2 耕地面积的变化对土壤特性变化的影响20世纪50年代以来，博斯腾湖湿地耕地面积也大量增加，由1958年的3.24×104hm2增加到90年代初的10.40×104hm2，2008年又猛增到了25.00×104hm2(图6)。引水量从1949年初期的1.5×108m3增加到2000年的19.3×108m3。伴随着耕地面积的不断扩大，农药、化肥、农膜等农用化学物质使用量增加，导致了污染物在土壤中大量残留，直接影响了土壤生态系统的结构和功能。据统计，博斯腾湖流域农业面源污染产生的TN、TP和COD的总量分别为5.86万、1.55万、10.06万t，95%的污染物来自畜禽养殖活动和化肥的使用[5]。

4 结论

(1)在垂直方向上，小湖区表层土壤和20 cm处土壤的含水量最高，入湖口土壤的表层含水量最低，而4个区域20 cm处土壤的含水量基本相差不大；在水平方向上平均为36%，各区域相差不显著。

(2)博斯腾湖湿地垂直方向上的土壤电导率在黄水沟区和小湖区的变化表现得最为明显，入湖口和大湖区的土壤电导率在垂直方向上变化不大；在水平方向上，黄水沟区和小湖区表层土壤的电导率最高，大湖区和小湖区20和40 cm处土壤的电导率相差不大，而黄水沟区20和40 cm处土壤的电导率显著高于入湖口。

(3)博斯腾湖湖湿地黄水沟区土壤表层的温度高于20和40 cm处土壤的温度，入湖口表层土壤温度比20和40 cm处土壤温度略高，小湖区土壤温度变化规律则与其他区域相反，随着深度的增加，土壤温度变高；在水平方向上，表层土壤温度黄水沟区>入湖口>大湖区>小湖区，而4个区域20和40 cm处土壤温度变化较小。

(4)焉耆盆地人口的剧增、耕地面积的不断扩大等人类活动对博斯腾湖湿地土壤电导率的影响最为强烈。

[1] 刘继龙，马孝义，张振华，等.土壤水盐空间异质性及尺度效应的多种分形[J].农业工程学报，2010(1)：81-86.

[2] 刘愿英，张学真，柳富民，等. 人类活动对博斯腾湖水环境变化影响分析[J].陕西农业科学，2008(3):66-72.

[3] 雷志栋，杨诗秀，谢森传，等.土壤水动力学[M].北京：清华大学出版社，1988.

[4] 谭芫，王亚俊，宁建忠，等.新疆博斯腾湖水生态环境变化分析[J].干旱区研究，2004(3):7-12.

[5] 赛·巴雅尔图,陈敏鹏,冯丽.博斯腾湖流域农业面源污染现状分析[J].水资源保护，2012(3)：25-29.

Spatial Variation of Soil Properties in Bosten Lake Wetlands

REXIDIHAN Yisireding1, DILINUER Aji1,2, MANZIRAN Tuerxun1

(1.Geographic Sciences and Tourism College of Xinjiang Normal University, Urumqi, Xinjiang 830054; 2. Laboratory of Xinjiang Arid Zone Lakes Environment and Resources, Urumqi, Xinjiang 830054)

With Bosten Lake Wetlands as study object, in accordance with the actual situation and the extent of the impact of wetlands by human activity factor, the study area is divided into Huangshuigou District, Hekou, Dahu District and Xiaohu District. According to data of the field survey, soil moisture, spatial variation of conductivity and temperature characteristics were analyzed and studied. The results showed that:①In the horizontal direction, the average amount of soil moisture is 36%, the difference is not significant in the regions; changes of soil electrical conductivity in Huangshuigou Region and Xiaohu District are obvious, soil temperature is the highest in Huangshuigou Region, and the lowest in Xiaohu Region.② In the vertical direction: the moisture content is the highest in surface and 20 cm soil in Xiaohu region; soil conductivity of 20 and 40 cm soil in Huangshuigou region is significant higher than that in Hekou region; temperature of surface soil in Huangshuigou District is obviously higher than that in 20 and 40 cm, while Xiaohu District soil temperature increases with soil depth increasing; ③The impact of human activities on soil conductivity is the most strongly.

Bosten Lake Wetland; Soil characteristics; Spatial variation; Human activities

自治区自然科学基金项目(2014211A048)。

热西地汗·依斯热丁(1987- )，女，维吾尔族，新疆吐鲁番人，硕士研究生，研究方向：自然资源开发与规划。

2014-11-25

S 152

A

0517-6611(2015)01-209-03