黑河中游临泽绿洲农田土壤有机质时空变化特征

土壤有机质是表征土壤质量的一个重要指标，持续稳定的有机质含量是土壤维持生产能力的基础。土壤有机质的动态演变可以表征土地利用和管理水平。结合地理信息系统，运用地统计方法研究了黑河中游的临泽县绿洲农田20多年来土壤有机质含量的时空变化特征。结果表明：（1）1982年0～20cm耕层土壤有机质含量平均为12．78±4．38g／kg，2008年平均为13．76±4．02g／kg；从1982—2008年，有机质含量总体有所上升。（2）两个时期的土壤有机质的实验变异函数值与理论变异函数拟合均较好；克立格插值和不同时期的有机质空间分布图叠加运算表明，由于人为活动的影响，土壤有机质的结构性空间变化程度有所减弱。（3）临泽县土壤有机质含量和变化具有一定的区域性特点：南部的山前平原地区土壤有机质含量较高，呈现上升趋势；中部地势低下的区域土壤有机质相对较高，由于农田面积扩大，有机肥供应不足而下降显著；北部绿洲与戈壁交错带土壤有机质偏低。总体来看，临泽县土壤有机质含量有所上升，但局部地区的有机质发生了下降。为了防止局部区域土壤有机质下降引起土壤退化，应该采取加大有机肥投入和实施秸秆还田等措施。

河西走廊中段边缘绿洲农田土壤性状与团聚体特征

【目的】土壤团聚体组成及其稳定性与土壤质量、土壤侵蚀和农业可持续性有着密切联系。【方法】在甘肃河西走廊中段近几十年来开垦的边缘绿洲区4种土类中(砂质新成土、正常干旱土、旱耕人为土和干润雏形土)采集49个农田表层土样(0～10cm),用干筛和湿筛法分析土壤团聚体组成及其稳定性,并分析了与土壤团聚体形成有关的土壤物理、化学性状。【结果】除干润雏形土外,大部分土壤粒级组成以沙粒为主;土壤有机碳含量低,平均为(5.88±2.52)g·kg-1,4种土类中有机碳平均含量平均为4.75～10.51g·kg-1,以砂质新成土最低,干润雏形土最高;碳酸钙含量普遍较高,平均含量为84.7～164.8g·kg-1,随土壤粘粉粒和有机碳含量的增加而增加;不同土类>0.25mm的干团聚体平均变动在65.2%～94.6%,干团聚体组成以>5mm的大块状团聚体(土块)为主,平均重量粒径(DMWD)变动在3.2～5.5mm;>0.25mm的水稳性团聚体变动在23.8%～45.4%,团聚体破坏率(PAD)为52.4%～66.8%,团聚体组成和特征有利于抵抗土壤风蚀,但稳定性差,灌溉后易于分散、沉实板结、通透性差。土壤粘粉粒、有机碳、碳酸钙及铁铝氧化物均对团聚体的形成有显著作用,以土壤粘粒和细粉粒作用最大,有机碳和碳酸钙作用次之;但有机碳和碳酸钙对团聚体的稳定性较粘粉粒的影响更为明显。退耕种植多年生苜蓿后,土壤有机碳、团聚体数量及其稳定性显著增加。【结论】对生态脆弱的边缘绿洲区新垦土地,退耕还草或推行草粮轮作,是改善土壤结构、提高土壤肥力、减轻土壤风蚀的可持续土地利用的有效途径。

河西走廊中段绿洲退化土地退耕种植苜蓿的固碳效应

土地利用变化和耕作管理是人类影响陆地生态系统碳过程一个重要方面。对河西走廊中段张掖绿洲退化土地退耕种植苜蓿5a后土壤性状的分析表明,49个退耕苜蓿地土壤与相邻未退耕农田土壤配对样本的比较,退耕苜蓿地0～15cm土层土壤粒级组成和容重并未发生显著变化,但土壤pH平均提高了0.11个单位,电导率降低34.8%,土壤有机碳(SOC)和全氮(全N)含量较对照农田土壤平均提高18.5%和9.3%,活性有机碳(labileC)增加53.3%。SOC含量受海拔高度和土壤粒粉粒含量的影响,退耕后SOC和全N的增加幅度沙壤土高于粉壤土,而labileC的增加幅度沙壤土低于粉壤土。退耕苜蓿地0～15cm土层SOC和全N储量较农田土壤分别增加2.84Mghm-2和0.21Mghm-2,土壤C、N的固存率平均为0.57Mghm-2a-1和0.04Mghm-2a-1,表明退化土地由1年生作物向多年生牧草的转变有显著的固碳效应和潜力。活性有机碳的变化较总有机碳的变化更为显著,表明活性有机碳对土地利用变化的响应更为敏感。

绿洲灌区小麦水分生产率在不同尺度上的变化

水分生产率是衡量农业生产水平和农业用水科学性与合理性的综合指标。文章根据民乐县洪水河灌区1995-2006 年的气象、灌溉用水量、灌溉面积、作物产量资料,从田间、斗渠、干渠、灌区4个不同尺度分析了小麦灌溉水分生产率年份间的变化情况。结果表明:不同尺度上平均灌溉水分生产率不同,田间尺度为1.414 kg/m3,斗渠尺度为1.013 kg/m3, 干渠尺度为1.089 kg/m3,灌区尺度为0.894 kg/m3,并且不同尺度上的灌溉水分生产率在年份间的差异也比较大。2001 年洪水河灌区实施了节水灌溉工程,不同尺度上的平均灌溉水分生产率在2001-2006年较1995-2000年有所提高,田间、斗渠、干渠、灌区分别提高了7.9%、19.4%、16.5%、7.4%,说明目前斗渠、干渠尺度上节水力度大,节水效益明显, 而灌区尺度还有较大的节水潜力,应成为未来农业节水研究的重点。

黑河中游荒漠草地地上和地下生物量的分配格局

草地生态系统中地上和地下生物量的分配方式对于研究生态系统碳储量和碳循环有着重要的意义。为了解黑河中游荒漠草地的地上和地下生物量分配格局,从群落和个体两个水平对黑河中游的地上和地下生物量进行了调查。结果表明:群落水平上地上生物量介于3.2–559.2g·m–2之间,地下生物量介于3.3–188.2g·m–2之间,个体水平上地上生物量介于6.1–489.0g·株–1之间,地下生物量介于2.4–244.2g·株–1之间,群落水平上的根冠比(R/S)为0.10–2.49,个体水平上为0.07–1.55,地下生物量均小于地上生物量,群落水平上R/S值大于个体水平。群落和个体水平地上和地下生物量的拟合斜率分别为1.1001和0.9913,与1没有显著差异,说明地上与地下生物量呈等速生长关系。群落和个体水平土壤表层0–20cm和0–30cm的根系生物量分别占全部根系生物量的89.81%、96.95%和81.42%、93.62%,表明地下生物量主要集中在0–20cm和0–30cm土壤表层。

民勤地下水水化学特征和矿化度的时空变化

为了遏制民勤生态环境恶化的趋势,促进石羊河流域经济社会的可持续发展,当地政府2001年和2006年分别开始实施了关井压田节水措施和石羊河下游放水工程.以此为背景,于2008年采集65个民勤地下水水样,对地下水中的主要离子含量进行测试分析,利用传统的统计学分析方法研究了地下水的水化学特征.结果表明,民勤地下水中SO42-、Cl-、HCO3-、CO32-、Na+、Mg2+、Ca2+和K+浓度分别为(921±1 042)(、241±211)(、282±123)、(4.7±11.7)(、468±599)、(156±166)(、142±89)和(17.6±34.5)mg/L,沿地下水水流方向,它们的浓度均呈现增加的趋势.2008年民勤地下水矿化度为(2.2±1.9)g/L;地下水的类型主要属于SO42--Cl--Na+-Mg2+型水.地下水中NO3-的平均浓度为(8.1±9.9)mg/L,有1.54%的水样中硝态氮含量超过了国家一级饮用水标准.结合2002年和2005年同期的矿化度资料,利用地统计学方法,对民勤2002年以来矿化度的时空变异规律进行了研究.矿化度的Kringing插值结果表明,在空间分布上,矿化度呈从南到北逐渐升高的格局;在时间变化上,对南部区域,2005年矿化度较2002年有所上升,2008年较2005年有所下降;北部区域变化情况则相反.单一的节水措施对地下水没有明显改善作用,石羊河放水加大了红崖山水库的储水量,对民勤地下水有较好的改善作用.

黑河中游绿洲农田土壤速效养分的时空变化特征

2008年,对黑河中游临泽县1982年第二次土壤普查时有详细取样记录的287个样点进行了取样,测定了耕层土壤(0-20cm)中碱解氮、速效磷和速效钾含量,分析20多年来土壤速效养分的时空变化。比较2个时期土壤养分含量,碱解氮、速效磷和速效钾平均含量分别增加了5.5、22.4和42.0mg·kg-1;配对样本T-检验结果表明,2008年土壤速效养分含量比1982年有显著提高,尤其是速效磷增加了225.6%,土壤缺磷已不再是临泽农业生产中的主要限制因子。两个时期速效养分的Kriging插值图叠加结果表明,3种速效养分的空间分布特征发生了不同程度的变化,具有明显的地域性特点。速效磷和速效钾的空间异质性显著增加,变程分别从1982年的21.96km和80.34km减小到2008年的2.46km和2.13km。人为活动对土壤性质的影响不断提高,使得土壤的空间异质性增加。研究结果可为临泽县以及黑河中游绿洲农田土壤质量的综合研究和管理决策提供依据。