西北干旱区金塔绿洲土壤盐分离子分布特征及原因分析

摘要

在干旱区，绿洲是人类生产和生活的主要场所，也是农牧业生产、村落和城镇建设的依托，同时也是对人类影响最大的区域。在西部大开发中，绿洲的开发与利用占据着重要地位，其中，绿洲土壤资源则是绿洲农业可持续发展的基础。然而，随着绿洲的发展和壮大，一些地区的绿洲生态环境出现了严重的问题，诸如土壤退化、土地荒漠化、土壤盐渍化及其带来的植被退化和物种灭绝等现实问题，导致人类生产生活受到极大影响，同时也严重危及到绿洲的稳定性。因此，开展对绿洲土地资源利用变化及绿洲土壤系统稳定性的研究，对干旱区农业可持续发展具有至关重要的指导意义。
　　金塔绿洲是我国干旱区一个非常典型的人工绿洲，也是我国西部国土资源开发整治的示范区之一。本文针对金塔绿洲农业区日益严重的生态环境问题，综合考虑干旱区绿洲与荒漠交错带的地理环境特征，结合前人的研究理论和研究成果，以金塔绿洲2006年的土壤采样数据为基础，选取反映土壤盐分特征的10个要素，即 pH值、电导率、总盐分、Ca2+，Na+，Mg2+，K+，SO42-，Cl-，HCO3-，采用数理统计学和地统计学原理，着重对土壤盐分离子的空间分布特征及其形成原因进行分析，从而初步探讨绿洲土壤系统的稳定性与可持续发展。研究结果如下:
　　(1)统计分析表明:金塔绿洲土壤表层各盐分离子中，阳离子以Na+为主，阴离子则以Cl-和SO42-为主，这三类离子占总盐分含量的80.36％，占绝对优势。表明金塔绿洲土壤中的盐类物质主要是NaCl和Na2SO4，即该区主要是氯化物-硫酸型盐类土壤。从变异系数上来看，除 HCO3-的变异系数为25％，为中等变异外，其它各盐分离子的变异系数都高于100％，说明研究区土壤各盐分具有强的空间变异性，反映了研究区盐分所受影响因素的复杂性。非农用地土壤总盐分的含量远远高于农用地土壤总盐分的含量。绿洲区主要为非盐渍土，但盐土和盐渍化土占相当大的比例。从pH值来看，pH值的空间变化很小，分布相对均匀；全区土壤样本 pH值变化范围在7.31-8。50之间，其平均值为7.86，表明研究区土壤主要为弱碱性土；非农用地 pH值平均值较农业用地小，表明农用地受人为因素的影响比较显著。
　　(2)半方差函数分析表明:盐分各要素的半方差分析的变程在11000m~81400m之间。总盐分及各组成离子块金值与基台值的比值在27％—50.1％之间，均表现出中等强度的空间相关性，受随机性因素影响程度大；其中，Ca2+的块金值与基台值的比值为27％，空间自相关作用较强。其中，pH值的块金值与基台值之比小于25％，影响其分布的结构性因素很强，它们的变化主要由结构因素控制，样点之间的空间自相关作用强。
　　(3)表层土壤总盐分及其各离子组成含量的Kriging插值图反映出:研究区大部分盐分离子的空间分布具有高度的相似性，均呈现由中南部向西北和东北方向递增的趋势，其低值主要集中在绿洲中南部的金塔县城附近，高值主要分布在西北的西坝乡及东北部的大庄子乡附近；西坝乡和大庄子乡两个地区，总盐分含量较高，这一区域存在着不同程度的盐渍化现象。沿东西灌区方向，从上游向下游含盐量逐步增高，土壤含盐量最高的部位多为水流不能漫流、地势又相对低洼的地方，如小型湖盆边缘、荒滩地和林地等。pH值的空间分布特征为从东南向西北和东北逐渐降低，pH值与总盐分的空间变化趋势大致成负相关性。
　　(4)土壤盐分的垂直分布特征:三个样点的土壤总盐分含量总体上都随着深度的增加而减少，变幅在0.5-4.5 g/kg之间，反映了表层土壤盐分的含量明显高于下层，盐分由土壤下层向土壤表层聚集的特征；三个样点的土壤 pH值在整个剖面不同深度上，都大于7，大致在7-8。2之间，其值都随着土壤深度的增加而减少。
　　(5)金塔绿洲土壤盐分离子空间分布特征的形成的主要原因有自然因素和人为因素两个方面。自然因素方面包括:干旱的气候与封闭的盆地地形；土壤类型与土壤质地区域差异；地下水的调控作用；植被的积盐作用；人为因素方面包括:土地利用方式的不同，作物种植结构多样，人类不合理的灌溉，土地资源的不合理利用等。这些因素相互作用，共同影响着区域土壤盐分各要素的空间分异。
　　本文通过采用常规统计学和地统计学相结合的方法，对金塔绿洲有限的土壤采样数据进行土壤盐分离子的空间分布特征及其成因进行研究，并且就研究结果做了进一步分析，最后提出了关于加强绿洲土壤资源保护与可持续利用的几点建议，以期能为绿洲土壤系统的稳定性及绿洲农业可持续发展提供一定的参考。

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中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容与研究方法

1.4 技术路线

2 数据获取与数据处理

2.1 土壤采样

2.2 样品测定

2.3 数据处理

3 研究区概况

3.1 自然环境概况

3.2 社会经济概况

4 土壤盐分离子的空间分布特征及原因分析

4.1 数据统计分析与正态分布检验

4.2 土壤盐分离子半方差分析及插值模型选择

4.3 土壤盐分离子空间分布特征

4.4 土壤盐分离子空间分布特征的形成原因

5 结论、建议与研究展望

5.1 结论

5.2 建议

5.3 不足

5.4 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢