甘肃九甸峡移民区土壤养分分布特征

曹诗瑜1，郭全恩1，南丽丽2，王海军，王乐光

(1.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； 2.甘肃农业大学 草业学院，甘肃 兰州730070；3.甘肃省瓜州县农业科技服务中心，甘肃 瓜州 736100)

0 引 言

随着人口的日益增长，对耕地后备资源的利用越来越受到政府和科研部门的重视。九甸峡水利枢纽工程是甘肃省省委、省政府实施西部大开发战略，加快少数民族贫困地区经济发展的一项标志性工程，也是甘肃省水利建设史上移民任务最重、移民规模最大的大型引水与发电相结合的水利枢纽工程，是从根本上解决甘肃省中部地区11县、280多万人饮水及灌溉问题的民心工程、德政工程和扶贫工程。甘肃省瓜州县广至藏族乡为九甸峡水利枢纽及引洮供水工程移民安置而新建农业综合开发移民乡，集中安置引洮工程九甸峡库区的外迁移民[1]。移民涉及定西市和甘南州的卓尼、临潭和岷县3个县的7个乡(镇)，23个行政村委会，异地搬迁安置在瓜州县广至藏族乡。

目前，对九甸峡移民区水资源[2-4]、资源承载力[5]、土地利用[6]及农业产业发展[7]的研究均有所报道，但对新垦区土壤养分调查评价还鲜见报道。由于该区土壤是山前洪积—冲积扇下部，是古老的冲积平原、沙丘及剥蚀高原中的低平洼地边缘，地面因风蚀影响，顺风方向形成破碎的风蚀低地和“雅丹”土墙。土地平整以后，土壤养分贫瘠，土壤板结伴随的盐渍化现象较为严重。这对作物种植有一定难度，但在该区开展土壤改良研究尤为重要，而土壤改良前首先要弄清该研究区的土壤养分状况。为此，本研究以全国第二次土壤普查养分分级标准作为养分丰缺依据，采用网格法采样，结合各养分指标的频数分布和克里格最近邻点插值方法，对九甸峡移民区的土壤养分分布特征开展研究，研究结果有望为移民区的土壤管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区地处甘肃省瓜州县广至藏族乡(95°31′20″E～95°33′54″E,40°25′3″N～40°27′19″N)，属于暖温带大陆性干旱气候。境内风蚀及荒漠化极其严重，农业生产完全靠祁连山雪水，需灌溉才能种植，属于无灌溉即无农业的极端干旱地区。全年日照总时数3 360 h，≥10 ℃的积温为3 661.5 ℃，年均气温8.8 ℃，气温年平均日较差16.1 ℃，年较差35.3 ℃，极端最高气温42.8 ℃，极端最低气温-29.1 ℃；年均降水量45.7 mm，年蒸发量3 140.6 mm，年相对湿度39%～41%，无霜期138～146 d。地势东高西低，海拔1 060～1 075 m。研究区土壤类型主要为灰棕漠土。开垦区土地约400 hm2，土地平整后处于未利用状态。

1.2 土壤采集

利用GPS定位技术，以500 m为间隔采用“网格法”在垦区取样，以各个网的中心为圆心、10 m为半径的范围内采集5钻土壤(0～30 cm)组成代表该点的混合样本，共采集56个土壤样本。

1.3 测定项目及方法

土壤养分的测定均采用常规的方法[8-10]，土壤有机质的测定采用重铬酸钾氧化法，土壤全氮的测定采用凯氏定氮法，碱解氮的测定采用碱解扩散法；全磷采用HClO4-H2SO4法，721型分光光度计测定，速效磷采用碳酸钠提取—钼锑抗比色，紫外分光光度计法测定；全钾采用NaOH熔融，6400型火焰光度计测定，速效钾采用乙酸铵提取，火焰光度法测定；全盐采用DDS—11A型电导仪测定；pH土水比为1∶2.5采用PHS-25数显pH计测定。

1.4 数据分析及评价方法

土壤养分频数分布采用SPSS 20.0软件做图，土壤养分空间分布采用Surfer 8.0软件作图(最近邻点局部插值的方法)。根据全国第二次土壤普查技术规程规定的养分分级标准[11](表1)和盐渍化程度分级[12](表2)，对九甸峡移民区土地养分状况评价。

表1 土壤养分含量分级标准Table 1 Standard for soil nutrient classification

表2 盐化度的分级Table 2 Salinity classification

2 结果与分析

2.1 九甸峡移民区土壤养分描述性统计

频数分布能反映样本在总体中的分布情况[13]。对九甸峡移民区土壤养分含量进行统计分析(图1)可以看出，不同养分指标的变异规律，它们的频数分布大致呈对称或不完全对称的单峰分布。其中，碱解氮和全钾的含量接近正态分布，有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾、盐分的含量是正偏(不对称，右偏)，且具有比正态分布曲线更尖峭的峰态，而pH呈现负偏(左偏)。同时，土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、盐分和pH的平均值依次为6.64 g·kg-1、0.47 g·kg-1、88.2 mg·kg-1、0.20 g·kg-1、1.87 mg·kg-1、18.8 g·kg-1、185 mg·kg-1、7.27 g·kg-1和8.21，且从变异系数来看，除pH的变异系数小于10%，属于弱变异，其余各指标均属中等变异(10%

根据土壤养分分级标准(表1)和盐化度分级标准(表2)，对其频数分布分析，土壤有机质含量在10.0 g·kg-1以上的样点仅占7.1%(缺)，在6～10.0 g·kg-1之间的占50.0%(较缺)，小于6 g·kg-1的占42.9%(极缺)。全氮含量在0.75 g·kg-1以上的样点仅占1.8%(缺)，在0.50～0.75 g·kg-1之间的占35.7%(较缺)，小于0.50 g·kg-1的占62.5%(极缺)。全磷含量在0.4～0.8 g·kg-1之间的样点仅占1.8%(缺)，其余98.2%的样点含量小于0.4 g·kg-1，属于极缺的范畴。全钾含量在12.0～18.0 g·kg-1之间的样点占28.6%(缺)，在18.0～24.0 g·kg-1之间的样点占71.4%(中等)。碱解氮含量大于150 mg·kg-1的样点仅占1.8%(丰富)，在120～150 mg·kg-1之间的占10.7%(较丰富)，在90～120 mg·kg-1之间的占32.1%(中等)，在60～90 mg·kg-1之间的占35.7%(缺)，在30～60 mg·kg-1之间的占19.6%(较缺)。速效磷含量在5～10 mg·kg-1之间的占3.6%(缺)，在3.0～5.0 mg·kg-1之间的占14.3%(较缺)，小于3.0 mg·kg-1占82.1%(极缺)。速效钾含量大于200 mg·kg-1的样点占30.3%(丰富)，在150～200 mg·kg-1之间的占16.1%(较丰富)，在100～150 mg·kg-1之间的占33.9%(中等)，在50～100 mg·kg-1之间的占11.6%(缺)。盐分含量在1.0～3.0 g·kg-1之间的占3.6%(轻度盐化)，在3.0～6.0 g·kg-1之间的占39.3%(中度盐化)，在6.0～9.0 g·kg-1之间的占41.1%(重度盐化)，大于9.0 g·kg-1的占16.1%(盐土)。pH在7.0～8.0之间的样点占7.1%，在8.0～8.5之间的占83.9%，在8.5～9.0之间的占7.1%。

图1 研究区土壤养分频数分布Fig.1 Frequency distribution of soil nutrients in the study area

2.2 九甸峡移民区土壤养分空间分布特征

Kriging插值图能够直观清晰地反映出研究区土壤养分的分布特征(图2)。九甸峡移民区土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、全盐及pH总体上均呈网状斑块化分布，高值区主要分布在东北地区，西南地区土壤养分含量较低，以有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、pH斑块最大，变化缓和；碱解氮、速效钾和盐分的空间连续性较差，破碎化程度高，在小尺度上形成强烈的变异，这可能与漠境区域植被类型成斑块状分布有关。

图2 研究区土壤养分的空间分布特征Fig.2 Spatial distribution of soil nutrients in the study area

3 讨 论

土壤养分是自然因素和人为因素共同作用的结果，是土壤肥力的重要组成部分，对土壤生态系统结构与功能有着重要影响[14]。在自然因素中，土壤养分的含量主要受母质、气候、生物、地形和时间等5大成土因素的影响。在人为因素中，土地利用方式是人类干预土壤肥力最直接、最重要的活动[15]，通过改变土壤的水热条件、土壤养分总量等因素来影响土壤养分的迁移变化，从而导致土壤肥力的变化[16]。九甸峡移民区是新垦耕地，采样前只是对土地进行了平整，所以人为干预较少，因此，土壤养分含量主要受自然因素影响。由于该区域土壤是山前洪积—冲积扇下部，离山渐远，洪积物的颗粒随之变细；此外，由于山洪是周期性的，每次的大小不尽相同，堆积下来的物质也不一样，导致不同区域土壤养分出现差异。另外，该区域风力较强，风将土壤颗粒搬运，由风力强的地方搬运到风力弱的地方沉积下来，往往形成灌丛“肥岛效应”，导致土壤养分的空间变异。本研究发现，九甸峡移民区的土壤有机质、氮及磷含量普遍较缺乏，土壤亟需培肥，且研究区96.4%的土壤速效磷低于5 mg·kg-1，说明土壤供磷能力较低，施用磷肥可以协调氮、磷比例失衡，同时对作物也有一定的增产效果。钾在该区域比较丰富，因此，培肥过程中可以少施或不施用钾肥。研究区绝大部分地块土壤盐分处于中度和重度盐化水平，这是由于土壤发育在山前平原砾石质洪积—冲积物上，土壤母质含盐高所致。另外，该区土壤基本上没有或很少有草原土壤那样明显的腐殖质层，而是以漠境地区特有的砾质化、弱铁质化、碳酸钙表聚及石膏和盐分的聚集等为该类土壤形成的主要特点，土壤板结不透水层较多。

4 结 论

(1)甘肃省九甸峡移民区土壤碱解氮和全钾的含量接近正态分布，土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾及盐分的含量是正偏(不对称，右偏)，且具有比正态分布曲线更尖峭的峰态，而pH呈现负偏(左偏)。从变异系数来看，除pH的变异系数小于10%，属于弱变异，其余各指标均属中等变异(10%

(2)甘肃省九甸峡移民区内92.9%的土壤有机质处于较缺的范畴，98.2%的土壤全氮、全磷处于较缺和极缺的范畴，28.6%的土壤全钾处于缺的范畴，19.6%的土壤碱解氮较缺，82.1%的土壤速效磷处于极缺范畴，11.6%的土壤速效钾处于缺的范畴，中度以上盐渍化土壤占96.4%。因此，甘肃省九甸峡移民区土壤养分普遍较缺，伴随着土壤盐渍化的威胁，开垦后应大量增施有机肥，加大氮磷肥的用量，种植耐盐碱的作物，从而提高土地的利用效率。