渭干河-库车河三角洲绿洲土壤盐渍化动态分析及防治措施

[目的]新疆渭干河-库车河三角洲绿洲农业生产资源丰富,但遭受着土壤盐渍化的严重威胁.进行盐渍地时空动态变化特征分析及提出盐渍地防治措施,可以为区域农业及经济的可持续发展提供科学借鉴.[方法]采用基于知识决策树分类法构建模型提取研究区1989、2001和2007年盐渍化土壤专题信息,使用动态度模型分析研究区土壤盐渍化的动态变化.[结果]渭-库绿洲在1989～2007年,盐渍地总面积增加了192.76 km2.1989～2007年间盐渍地总面积的动态度达到0.232;.[结论]近20年间研究区土壤盐渍化呈现不断扩展的趋势,盐渍化危害程度加深.结合渭-库绿洲灌区的发展现状和区域特点,提出了水利工程、农业、生物和化学等方面的土壤盐渍化治理改良措施.     

渭干河-库车河三角洲绿洲植棉土壤的粒度分布特征

[目的]为了评价棉花长期连作土壤的物理性质即属性.[方法]利用棉花长期连作区试验,研究不同连作区棉田土壤粒度特征以及不同土壤层粒度特征的动态变化.[结果]库车县土壤多以细粉沙-中粉沙-极细粉沙-黏土为主的颗粒组成,属黏质壤土;沙雅县土壤多以粉沙-粗粉沙-细粉沙-极细粉沙为主的颗粒组成,属沙质壤土;新和县土壤多以中粉沙-粗粉沙-极细沙-细粉沙质地为主的颗粒组成,属粉沙质壤土.[结论]不同土壤剖面质地的粒度参数（X）、σ、SK与KG值与值存在差异,反映不同样地及不同土壤层的粒度特征.这为当地农业因地制宜发展提供了一定的理论基础.     

渭干河-库车河三角洲绿洲棉花种植面积时空变化特征分析

利用研究区棉花种植面积和产量相关统计数据,探究研究区棉花种植面积和产量的时空变化特征及单产和面积作用对棉花产量的影响。研究结果表明：(1) 近62年来,研究区的棉花种植面积、棉花产量和单产均呈上升趋势,而且表现出明显的阶段性和波动性,1949—1985年间增长缓慢,1986—2011年增长迅速。(2) 就棉花总产波动来看, 单产的作用占42.04%,面积作用占50.96%,在1949—1985年间单产增加对棉花总产量提高的贡献较大,在1986—2011年间棉花种植面积扩大对棉花总产量提高的贡献较大。(3) 1985年前棉花种植面积较稳定,波动不大,主要靠挤占粮食作物面积来扩大,1986年之后棉花种植面积扩大迅速,主要途径为开荒造地。(4) 棉花市场价格的波动、生产成本的上升、产量的徘徊、生产环境的恶化和品种等直接影响着研究区棉花生产的竞争力和棉农增收。     

渭干河-库车河三角洲绿洲农田表层土壤粒度特征分析

通过野外采样和室内实验相结合,对渭干河-库车河三角洲绿洲农田表层土壤的粒度变化规律及其影响因素进行了深入分析。结果表明:1研究区农田表层土壤机械组成以粉粒和砂粒为主,土壤质地较轻,粘粒和砂粒含量属于弱至中等变异强度;2就各土地利用类型而言,粘粒含量果林地最高,混合作物地最低;粉粒含量混合作物地最高,棉花地最低;砂粒含量棉花地最高,谷物地最低;3各连作年限棉田而言,粘粒含量连作15年棉田最高,连作20年棉田最低;粉粒含量连作15年棉田最高,连作25年棉田最低;砂粒含量连作25年棉田最高,连作15年棉田最低;4从总体上来讲,渭干河、库车河、塔里木河冲洪积物交汇处粘粒和粉粒含量较高,而砂粒含量较低,由绿洲中心往外,以粘粒和粉粒含量逐渐降低,而砂粒含量逐渐增加;5土壤母质属性、地貌地形、气象气候等结构性因素是控制研究区农田表层土壤粒径变异的主要因素,人类的农业生产活动等随机性因素加剧了农田表层土壤粒径的结构变化。     

干旱区绿洲土壤盐渍化动态变化及其影响因子分析研究—以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

[目的]土地盐渍化是干旱、半干旱地区由于人类不合理的开发土地资源活动和脆弱的生态环境相互影响而引起的土地退化问题,它严重威胁着干旱区绿洲生态环境的稳定性,约束着社会经济的可持续发展.因此,监测盐渍地的分布范围及其盐渍化程度,分析其成因对绿洲生态环境和社会经济可持续发展有着重要的意义.[方法]以塔里木盆地北缘盐渍地普遍发育区域渭干河-库车河三角洲绿洲为例,利用 1989年TM,2001年ETM +和2007年ALOS 3个时期的遥感影像数据,在野外调查的基础上,采用监督分类方法,进行了盐渍地动态变化分析研究.[结果]1989～2007年的19 a中,重度盐渍地面积从1 177.78 km2增加到1 192.33 km2,中度盐渍地面积增加了1 353.25 km2,轻度盐渍地面积减少了3.40;,总盐渍地面积呈增加趋势,增加面积为981.30 km2.[结论]盐渍化影响因子中人为因素占主导地位.对水和土地资源需求的增加以及不合理利用导致了该区域生态环境的恶化,进一步加重了盐渍化问题.     

新疆渭干河——库车河三角洲绿洲土地覆被变化及驱动力分析

[目的]监测渭库绿洲1989,2001和2007年的土地覆被变化情况,进而分析土地覆被变化数量和结构及其驱动力.[方法]选择盐渍化比较严重的渭干河-库车河三角绿洲(简称渭库绿洲)地区为研究区域,从土地覆被/覆被变化的角度出发,结合当地的遥感和地理信息数据,利用遥感技术,对渭库绿洲1989,2001和2007年的土地覆被变化进行了监测.[结果]各土地覆被类型从数量和结构上都发生了较大变化.[结论]近十几年来随着研究区域经济的发展,人口的增加,用地需求量增加使得土地资源大规模开发进而使林地等自然覆被减少,农业用地增加.开垦后由于灌溉不科学,盐渍化加重,因而土地盐溃化成了该地区目前绿洲农业生产发展的最大问题之一[1].     

基于景观格局的新疆渭干河-库车河三角洲绿洲的生态风险评价

【目的】评价新疆渭干河-库车河三角洲绿洲生态风险,对绿洲生态环境保护与管理提供参考。【方法】以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,利用1989,2001,2007,2013年4个时期遥感图像作为数据源,将研究区分为耕地、林地、草地、水体、盐碱地、未利用地及其他6种景观类型,计算各类型景观格局指数及生态风险指数,将研究区划分为低、较低、中等、较高、高生态风险区,之后采用地统计学的半方差法对研究区生态风险空间变化特征进行分析。【结果】1989-2013年,耕地和盐碱地面积呈增加趋势,而其他景观类型面积均有所减少。1989年,研究区低、较低、高风险区域面积所占比例较高,分别为20.7%,28.1%,20.7%,而2001,2007,2013年研究区以低、较低风险区面积所占比例较高,二者之和分别为55.3%,49.6%,71.8%。【结论】1989-2013年,渭干河-库车河三角洲绿洲的景观类型没有变化,但各类型景观面积都有变化,绿洲的生态风险程度总体上呈现降低的趋势。     

渭干河—库车河三角洲绿洲土地利用/覆盖结构变化及荒漠化响应

利用渭干河—库车河三角洲绿洲1989—2007年的遥感数据,采用ENVI4.5遥感影像处理系统对研究区3个时期的数据进行处理,同时使用ARCGIS统计分析和计算,最终得到研究区土地利用/覆盖动态变化规律,并建立数据模型,探讨其荒漠化响应趋势。研究结果表明:在人类有意识的干扰下,进行科学的生态环境建设,将有利于合理的土地利用格局的形成和对土地荒漠化的遏制。     

新疆绿洲棉花长期连作对土壤理化性状与土壤酶活性的影响

 【目的】评价棉花长期连作对土壤理化和生物性状的影响。【方法】利用棉花长期连作定点微区试验,研究不同连作年限棉田土壤物理、化学性状和土壤酶活性动态变化。【结果】随着连作年限增加,棉田土壤容重下降,连作5、10、15和20年土壤有机质含量分别比种植1年的增加10.56%、18.09%、37.34%和55.64%,土壤含盐量呈上升趋势,连作5、10、15和20年含盐量分别是连作1年的122%、132%、124%和146%。随着连作年限增加土壤碱解氮含量增加,土壤有效钾含量呈下降的趋势,连作10、15和20年的土壤有效钾含量分别是连作1年的60.4%、35.9%和39.8%;有效磷含量在连作5年达到最大值,比连作1年增加25.2%,随后开始下降,连作10、15和20年之间变化幅度较小。土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶和中性磷酸酶活性随着连作年限增加呈先下降后上升趋势,连作5年和10年土壤酶活性降低,连作10年以后又升高,土壤过氧化物酶活性随着连作时间延长而增加。【结论】在新疆绿洲棉区,棉花长期连作和秸秆还田后,土壤物理性状改善,土壤含盐量逐渐增加,有次生盐渍化倾向,土壤中氮、磷、钾比例失调。棉花连作5～10年,土壤酶活性较低,连作障碍较明显。     

新疆渭干河—库车河三角洲绿洲耕地时空变化特征分析

【目的】耕地资源的变化特征是土地利用与土地覆被变化研究的重要内容,也是关系到耕地安全与粮食安全的重大问题。新疆作为中国农业用地较多和后备耕地资源较大的省区,在中国耕地资源保护和持续利用中具有突出地位。渭库绿洲是新疆最典型的荒漠绿洲区,是阿克苏地区最大的灌溉区及新疆重要的产棉区之一,深入了解该绿洲耕地分布及其变化过程,对指导该绿洲农业发展,保障生态安全至关重要。【方法】本研究以遥感资料为数据源,选取动态度、区位指数和板块密度等地理计量模型揭示渭库绿洲近21 a来耕地的时空变化特征,分析其变化的主要原因。【结果】(1)近21a年渭库绿洲耕地发生了显著的时空变化。耕地面积从1994年的2 488km2增加到2015年的3 931 km2,研究期间增加了1 443 km2,耕地面积的比例从17%上升到26%,年均变化量68.71km2,年均变化率2.7%;耕地扩展中心逐渐由绿洲中上游转移到下游,并延伸到绿洲外围,主要表现以耕地为主的农业用地和建设用地为主的非农业用地增加,以及盐渍地和水域大面积减少;(2)从区位指数来看,各县的区位指数存在一定的差异,其中新和县的耕地区位指数均排在第一位,耕地聚集程度远高于全区平均和其他地区,沙雅县的耕地区位指数位于第二,聚集程度也高于全区平均值,库车县的耕地区位指数最小。【结论】经过近21 a的耕地扩展,耕地景观由已杂乱破碎斑块逐渐连接成片,耕地景观的优势进一步增加。降水和径流的增加为渭库绿洲耕地扩展提供了相对有利的气候条件,水利建设与人口增长是影响该绿洲耕地面积变化的主要原因。本研究提出的分析方法能快速、客观反映区域耕地格局的动态变化过程和差异特征,为耕地时空变化研究提供了一种新思路。     

渭-库河绿洲植棉土壤有机质及盐分之间的相关性分析

[目的]为了实现提高施肥的精度,减少浪费和保护农业资源和环境质量。[方法]在野外取样、GPS定位、样品分析的基础上,获取土壤样品的理化性质等监测数据。在SPSS和GS+的支持下,运用统计分析、相关分析等方法,以渭-库河绿洲植棉土研究对象,分析耕层土壤有机质现状及其与盐分之间的相关特性。[结果]渭-库河绿洲植棉土有机质平均含量为15.81~17.65 g/kg,盐分为3.17~3.42 g/kg;有机质的变异系数介于13.87%~16.19%,盐分的变异系数介于57.10%~61.99%;有机质与盐分离子在各个土层中相关特征不一,其在中层土壤中与Mg2+具有显著性负相关;空间自相关分析表明,有机质的空间结构优于全盐,且二者不论在哪个土层,各自的空间相关性差异不大。[结论]研究区植棉土壤不同土层有机质含量在表层、中层、底层其变异系数依次为16.19%、13.87%、14.28%,表层有机质变异强度最大,底层次之,中层有机质变异最小。盐离子在各个土层变异系数有差异,没有明显特征规律。有机质与HCO3-、Cl-、SO2-4、Ca2+、K++Na+等盐离子在表层、中层均具有不同程度的相关特征,但相关性不明显。在表层、中层、底层土壤中有机质含量依次为8.58%、6.29%、6.09%,具有递减趋势特征;盐分在土壤表层、中层、底层的含量依次为3.32、3.42、3.21 g/k,各土层盐分的含量相差甚小,与土壤层次的相关性不明显。有机质的分维数大小排列为中层底层表层。不同土壤层级中全盐的空间分维数依次是底层表层中层。     

长期秸秆还田和施用有机肥对连作棉田土壤化学性质及微生物数量的影响

为探究棉花秸秆还田和施用有机肥对连作棉田土壤化学性质和微生物数量的影响,采用长期定位试验的方法,设置了氮磷化肥+秸秆清茬(NP)、氮磷化肥+秸秆还田(NPS)、氮磷化肥+有机肥(NPM)及氮磷化肥+秸秆还田+有机肥(NPSM)等4个处理,对不同处理在棉花不同生育期对土壤的化学性质和微生物数量的影响,并对两者之间的关系进行了探究。结果表明: 棉花秸秆还田和施用有机肥均可降低土壤pH,其中NPSM 相比NP在各生育期分别显著降低了3.41%、1.86%、3.19%、2.60%;棉花秸秆还田和施用有机肥均可提高土壤的养分含量,其中NPSM比 NP在各生育期对土壤中碱解氮含量显著增加140.63%~229.17%,速效钾含量显著增加35.86%~60.54%,有效磷含量显著增加146.92%~483.34%,有机质含量显著增加28.06%~63.07%。秸秆还田和施用有机肥均可增加土壤细菌、真菌、放线菌、固氮菌和氨化细菌的数量,NPSM相比NP明显增加了土壤中细菌、真菌、放线菌、氨化细菌和固氮菌的数量,其中细菌的数量在不同时期增加了119.28%~177.21%;真菌数量增加了156.64%~233.42%;放线菌数量增加了107.40%~158.66%;固氮菌数量增加了95.23%~155.53%;氨化细菌数量增加了279.39%~357.29%,均达到显著性差异水平(P<0.05)。因此,秸秆还田配施有机肥后可显著改善土壤性质,增加土壤养分含量及微生物数量,从而达到优化土壤结构、提升土壤肥力的目的。     

玛纳斯河流域长期连作棉田土壤重金属剖面分布特征分析

以新疆玛纳斯河流域长期连作棉田土壤为材料,对长期连作棉花土壤As、Cd、Cr、Ni、Cu和Pb的含量和剖面分布特征进行研究,旨在为该地区合理施肥和棉田土壤环境质量保护提供理论依据。选取研究区荒地和连作棉花5、10、20、30 a的土壤,分5层采集1 m土壤样品(每层20 cm),分析土壤重金属As、Cd、Cr、Ni、Cu和Pb的含量和垂直分布特征,并对土壤重金属的来源进行了解析。结果表明:研究区棉田和荒地土壤重金属As、Cd、Cr、Ni、Cu和Pb含量均未超过国家土壤环境质量二级标准,Cr、Ni、Cu、Cd和As的含量明显高于新疆土壤背景值,除Pb元素外,棉田其他5种重金属含量均显著高于荒地;变异系数棉田大于荒地,Cd的变异系数最大为0.46。棉田和荒地土壤剖面重金属含量都表现出表层略高于底层,随着连作年限的增加,土壤重金属含量显著增加且表现出更为明显的表层富集趋势,对比荒地和连作30 a的各层土壤,Cr、Cu、Ni、Pb、As和Cd含量增加幅度分别在36.68%~102.81%、43.31%~74.33%、21.85%~64.95%、2.12%~18.94%、23.03%~45.68%和167.50%~269.19%之间,总体来看,棉田土壤重金属在1 m土体中均表现出不同程度的累积。棉田土壤重金属含量相关性分析表明,土壤P素含量与棉田土壤中As、Cd、Cr、Cu和Ni呈极显著和显著相关,其相关系数分别为0.622、0.689、0.611、0.513和0.560,棉田因子载荷矩阵第一主成分As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和P具有较大的载荷,分别为-0.875、-0.952、-0.868、-0.907、-0.964、-0.635和-0.864,累积贡献率达到了85.46%,说明化学磷肥的长期大量施入,是棉田土壤重金属含量累积的主要原因。     

连作植烟土壤中酚酸物质与土壤因子的关系分析

为初步探明连作土壤中酚酸类物质与土壤主要因子的相互关系,以同一植烟区域不同种植年限土壤(1、6、8、14、16 a)为对象,分析不同连作年限植烟土壤酚酸类物质的种类、含量,以及土壤理化性状和酶活性的变化,在相关性分析的基础上,利用逐步回归模型,探讨酚酸类物质与土壤理化性状和酶活性的相互关系。结果表明,连作导致土壤中酚酸类物质积累、植烟土壤酸化和养分失衡。逐步回归分析表明:间苯三酚对pH存在抑制作用,肉桂酸对过氧化氢酶活性存在促进作用,阔马酸对脲酶活性存在抑制作用;间苯三酚、阔马酸和酚酸类物质总量均受到脲酶的抑制作用,对羟基苯甲酸和肉桂酸分别受过氧化氢酶的抑制和促进作用;阿魏酸受脲酶、过氧化氢酶的抑制作用和蔗糖酶的促进作用;间苯三酚、对羟基苯甲酸和酚酸类物质总含量均受土壤pH的抑制作用。     

不同熏蒸方式对连作桃园土壤的影响

在位于杭州市余杭区的某连作10年的桃园,使用生物熏蒸和化学熏蒸方式对桃园土壤进行消毒,其中,生物熏蒸分别以茭白秸秆、鸡粪砻糠为材料,化学熏蒸以棉隆为材料,于旺盛生长季,测定处理前后土壤微生物群落、土壤酶活性和土壤基础理化性质的变化,探究不同熏蒸消毒方式对桃园连作土壤的影响。结果表明,化学熏蒸显著(P<0.05)降低了镰孢菌属(Fusarium)等有害菌的相对丰度,并显著(P<0.05)降低了真菌、细菌群落的多样性、丰富度和均匀度;而生物熏蒸则显著(P<0.05)提升了镰孢菌属的相对丰度,并显著(P<0.05)降低了真菌、细菌的多样性和细菌丰富度、真菌均匀度。此外,2种生物熏蒸显著(P<0.05)提高了青霉属(Penicillium)、毛壳菌属(Chaetomium)等有益菌类的相对丰度,而化学熏蒸对沙蜥属(Saitozyma)、毛壳菌属等有益真菌存在显著(P<0.05)抑制作用。生物熏蒸显著(P<0.05)提高了土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,茭白秸秆熏蒸还显著(P<0.05)提高了土壤酸性磷酸酶活性,而鸡粪砻糠熏蒸却显著(P<0.05)降低了土壤酸性磷酸酶活性;化学熏蒸显著(P<0.05)降低了土壤脲酶、过氧化氢酶活性和酸性磷酸酶活性。茭白秸秆熏蒸后,土壤有机质和氮磷钾等养分含量显著(P<0.05)提高,且缓解了土壤酸化;鸡粪砻糠处理后,土壤交换性镁、钙含量显著(P<0.05)升高;棉隆熏蒸后,土壤氮磷钾养分含量显著(P<0.05)下降。综上,适当的生物熏蒸有利于改善土壤微生物群落结构,提高土壤养分;化学熏蒸有利于抑制土壤有害菌生长,但不利于土壤酶活性的发挥,及土壤养分的转化和积累。     

不同连作年限对大豆根际土壤养分的影响

为改善重迎茬对大豆产生的障碍.对不同连作年限大豆根际土壤的养分状况进行了测定.明确了连作对大豆根际土壤养分的影响,为通过营养补充手段改善重迎茬危害提供了依据.研究结果表明,连作处理根际土壤pH随连作年限增长呈下降趋势,各连作大豆根际土壤中氮、磷、钾、镁、锌、硼、钼、有机质等养分含量均低于正茬,不同连作年限对大豆根际土壤中铁、钙、锰含量的影响未表现出线形规律.     

轮作连作荞麦田主要微生物类群及土壤酶活性变化

为探明荞麦不同连作和轮作模式对土壤环境的影响,在连续4年定位试验基础上,通过平板涂布计数法和比色法,研究隔年作、轮作和连作荞麦生育期间土壤微生物数量、酶活性与土壤肥力的变化。结果表明:土壤微生物总数随着荞麦生育进程的推进而增加,尤其是荞麦连作田土壤微生物——细菌,开花期至灌浆期增长显著,并于灌浆期达到轮作细菌数的4.3倍。土壤酶活性连作总体偏高,脲酶、碱性磷酸酶表现尤为明显,均高于隔年作和轮作,且达到1%极显著水平。连作土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶活性与细菌呈显著正相关;脲酶、过氧化氢酶活性则与土壤微生物数量之间无显著相关关系。由此,荞麦短期连作下表现出的B/F[(细菌+放线菌)/真菌]比值更大,土壤脲酶、碱性磷酸酶活性更强,说明短期连作较利于荞麦田土壤理化性质的改善。     

芽孢杆菌菌剂对淮安红椒连作土壤养分和酶活性的影响

在分析淮安红椒连作10年大棚土壤养分含量和土壤酶活性基础上,研究了早春和秋延迟红椒施用芽孢杆菌菌剂后连作土壤中有机质、有效养分和酶活性的变化,探讨了芽孢杆菌菌剂在修复淮安红椒连作障碍方面的可行性及其作用机理。结果表明,红椒连作土壤中的有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量显著升高,脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化物酶及脱氢酶活性显著降低,过氧化氢酶活性显著升高;每亩施用200~400 g芽孢杆菌菌剂能够显著促进红椒对土壤有机质和有效养分的吸收和利用,降低土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,能够显著改善根际土壤微生态,提高土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化物酶和脱氢酶活性,降低过氧化氢酶活性;芽孢杆菌菌剂能够显著缓解淮安红椒的连作障碍。     

黄河三角洲滨海棉田土壤盐分特征研究

采用相关分析和主成分分析方法对黄河三角洲棉田试验区土壤盐分特征进行研究,结果表明,试验区土壤为中度盐渍化,且盐分呈现一定的表聚现象;土壤各层盐基离子中,阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主,这两种离子对棉花生长的毒害作用尤为突出;土壤盐分含量与Na⁺、SO₄^2-、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺、NO₃^2-、HCO₃^2-离子含量均呈极显著正相关;Na⁺、Cl^- 及SO₄^2-是影响试验区棉田盐渍化的主要特征因子。本研究结果可为黄河三角洲地区盐渍化土地科学管理和农业可持续发展提供理论基础和实践依据。