前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的土地利用類型的土壤特性改變，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

0引言   不同土地利用引起的土壤特性的變化各不相同．有關土地利用變化引起的土地覆被及土壤特性等方面的變化一直是眾多學者研究的熱點．例如，在地表植被［1］、植物凋落物和殘余量［2］、土地管理措施［3］、土壤性質［4－7］、地表反射率［8］、土壤微生物活動［9］及土壤養分［10－11］等方面的變化研究均取得顯著成果．同時，土地利用變化還可引起生物多樣性［12］、地表徑流和侵蝕［13］、土壤環境［14－16］等生態過程［17］的變化．合理的土地利用可以改善土壤結構，增強土壤對外界環境變化的抵抗力［18］，反之將會導致土壤質量下降［19－20］，并導致土地沙漠化．古爾班通古特沙漠與綠洲交錯帶不僅土壤鹽漬化嚴重，而且面臨沙漠化的威脅．其植被群落結構簡單，生態環境十分脆弱．隨著人類活動干擾強度的增大，資源與環境之間的矛盾日益突出，土地利用變化必然對該區土壤特性產生重大的影響．我國土地利用變化對土壤特性的影響研究大多集中在典型巖溶區［10］、自然保護區［21］、低山丘陵區［22］和集約化農業區［23］等．而有關土地利用在干旱區的研究主要表現在綠洲［11，24－25］和典型流域［26］方面．因此，開展綠洲－沙漠交錯帶土地利用變化對土壤特性的影響研究具有重要意義．本文對比研究了綠洲－沙漠交錯帶不同土地利用類型對土壤機械組成、總鹽和土壤養分等土壤特性的影響，并對其進行了土壤退化評價和養分評價．可為合理的利用土地資源、規劃經營管理方式及土地評價和恢復等提供理論基礎，對于土壤鹽漬化的防治、改良、有效利用和沙漠化的防治，具有科學實踐意義和生態價值．   1研究區概況   研究區位于古爾班通古特沙漠與奇臺縣綠洲的交錯帶．古爾班通古特沙漠位于新疆北部準噶爾盆地腹地，是我國面積最大的固定和半固定沙漠，地處44°11′～46°20′N和84°31′～90°00′E之間，面積約4．88×104km2．其年平均降水量不超過150mm，且主要集中在春季．年平均蒸發潛力較高，在2000mm以上，年均溫為6～10℃．奇臺縣位于天山北麓，準噶爾盆地東南緣，地處89°13′～91°22′E，43°25′～49°29′N，全縣面積1．93×104km2．農區年平均氣溫為4．7℃，7月份極端最高氣溫43℃，1月份極端氣溫為－42．6℃．年平均降水量為176mm，蒸發潛力2141mm，無霜期平均156d，年日照時數2840～3230h．   2材料與方法   2008年10月，在古爾班通古特沙漠與奇臺縣綠洲交錯帶8種土地利用類型土壤選擇樣地分別為：荒草地（花花柴Kareliniacaspic、蘆葦Phrag－mitesaustralis及豬毛菜Salsolacollina為主，A1）、天然灌木林地（檉柳TamarixchinensisLour為主，A2）、無植被生長的鹽堿地（A3）、種植3a的生態防護林地（沙棗樹Elaeagnusangustifolia為主要建群種，A4）、耕種3a（B1）、5a（B2）、10a（B3）的農田及耕種5a的菜園地（B4）．按“S”型采樣法，挖取深度為40cm的土壤剖面，按0～20cm和20～40cm土層取樣．每種樣地，分別從不同的地塊上挖取6個土壤剖面，每樣重復3次，每層共取樣18個．采集的土樣在實驗室內自然風干，分散，過1mm篩，按水土比5∶1配置土壤浸提液．用殘渣烘干法測定可溶性總鹽含量；用數字式酸度計測定pH值；用K2Cr2O7容量法測定有機質含量；用半微量開氏法測定全氮；用硫酸－高氯酸消煮－鉬銻抗比色法測定全磷；用堿解－擴散法測定堿解氮；用碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法測定速效磷；用1mol•L－1乙酸銨浸提－火焰光度法速效鉀；采用雙指示劑－中和滴定法測定CO2－3和HCO－3；采用硝酸銀滴定法測定Cl－；采用源自吸收分光光度法測定Ca2＋和Mg2＋；采用火焰光度法測定K＋和Na＋；采用硫酸鋇質量法測定SO2－4．按美國制土壤分類標準分析土壤顆粒組成．分析測定由中國科學院新疆生態與地理研究所土壤理化分析實驗室的專業人員完成．土壤有機碳含量源自于土壤有機質含量，其計算方法如下［27］：OM（％）＝C（％）×1．724（1）則，C（％）＝OM（％）×0．58（2）式中：OM為土壤有機質（％）；C為土壤有機碳（％）．   本文運用單因素方差分析、F檢驗法、綜合指數法、聚類分析及相關分析等方法進行分析土地利用變化對土壤特性的影響．所有圖表的繪制及數據的分析在Excel2003、DPS8．01及SPSS13．0軟件上進行．利用綜合指數的計算形式，定量地對某現象進行綜合評價的方法，稱為綜合指數法（syntheticin－dex）．綜合指數I較為復雜，沒有統一的表達形式，一般根據實際問題確定計算模式，并可表示為各個指標的相加或相乘，如取相加，則有［28］：I＝1n∑m1y或I＝∑ki＝1∏lj＝1yij（3）式中：I為綜合指數；y為個體指數；m為指標數；n為分組數；k為指標類別數；l為各類內的指標數．   3結果與分析   3．1土壤理化性質及鹽分特征   綠洲－沙漠交錯帶各土地利用類型土壤（0～40cm土層）主要組成為極細砂（表1），其平均含量在63％～66％之間變化；其次為細砂，含量遠低于前者，大體在19％～22％之間波動．按粒度的平均值衡量，土壤質地上層（0～20cm）和下層（20～40cm）沒有顯著差異．按照美國制土壤分類標準，屬于砂土．土壤pH值＞8．0．據土壤肥力分類標準［29］，有機質平均含量在24～32g•kg－1之間，屬于2～3級，為中上水平，有利于作物生長，但全磷含量（0．71～0．85g•kg－1）較低．上層土壤養分（除全鉀外）均高于下層土壤，而且除有機質和全鉀外上層和下層土壤養分元素均具有P＜0．05信度水平的顯著性差異．按照土壤鹽漬化分類標準，屬于強鹽漬土［30］．上層土壤鹽分及其離子含量普遍大于下層土壤，但其含量不具有顯著性的差異．#p#分頁標題#e#   3．2土地利用變化對土壤機械組成的影響   不同的土地利用類型的上層、下層土壤的粉砂含量均具有顯著性差異（表2），而極細砂和細砂的差異性不顯著．上層土壤機械組成的變異系數均小于下層．同時，各土地利用系統上層土壤的粉砂和極細砂含量基本高于下層土壤，可能是由于上層土壤易受到外界自然因素（如風蝕、動物活動及植物根系等）和人為因素（如放牧、耕種等）的影響．受人類干擾活動較強的耕種3a及以上的農田和菜園地較無人類耕種活動的荒草地、鹽堿地、天然灌木林地和人類干擾活動較弱的3a防護林地粉砂和極細砂（0～40cm土層）的平均增加率分別為31．59％和9．50％，而且粉砂含量以人類耕種時間較長、干擾強度較大的10a地最高；而細砂表現出與之相反的分布態勢，平均減少率為17．60％．這反映出人類活動干擾的時間與強度對土壤機械組成的影響．   3．3土地利用變化對土壤養分和pH值的影響   3．3．1土壤養分和pH值的統計特征   土地利用變化對土壤養分（有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀）和土壤pH值的變化有著較大的影響（表3）．而且，不同土地利用系統的上層和下層土壤的有機質、全氮、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀和上層土壤的全磷和pH值均具有顯著的差異性土壤pH值在無人類耕作活動干擾的荒草地、天然灌木林地和鹽堿地（＞8．34）明顯高于有人類活動干擾的土地利用類型（＜8．33）．其中，鹽堿地pH值最高（＞8．5），堿性較強．在有人類活動干擾的土地利用類型中，多年生防護林地、5a菜園地和10a農田地的土壤pH值明顯低于耕種時間（≤5a）較短的一年生作物農田，一方面與植被特性有關；另一方面與人類活動干擾的時間、強度及管理方式（如：有機肥施用量、灌溉量等）有關．荒草地、鹽堿地、防護林地和3a農田地有機質（表層＞35g•kg－1）、全氮（表層＞2．6g•kg－1）及堿解氮（表層＞125g•kg－1）的分布狀況較為一致，且含量較高．荒草地和鹽堿地反映了研究區土壤養分的背景值．因此，在養分循環尚未開始，人類活動干擾時間較短的防護林地和3a農田地的有機質和全氮含量高，僅是在土壤養分背景值較高條件下的延續．而后隨著耕作時間的延長，對土壤養分的消耗進一步加大，5a農田地及菜園地有機質、全氮及堿解氮含量降低．但隨著耕作時間的進一步加長，養分循環系統的功能逐步完善，10a地農田有機質、全氮及堿解氮含量逐漸升高．全磷在天然灌木林地和鹽堿地含量明顯高于其他土地利用類型，但其他土地利用類型的全磷含量相差不大．而全鉀的分布則相反，并且在農田中，隨著耕作時間的加長，全鉀含量逐漸增加．菜園地的全鉀含量最高，這與其有機肥施用量高有關．速效磷和速效鉀在鹽堿地和灌木林地含量最高，荒草地和防護林地次之，農田及菜園地含量較低．但菜園地速效磷含量明顯高于其他農田．   3．3．2不同土地利用系統的土壤養分評價   為進一步明確土地利用變化對土壤養分的影響，特引入土壤養分指數．所謂土壤養分指數，是以土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀等土壤養分監測數據計算出的無量綱相對數，用來反映土壤養分的綜合狀況．利用綜合指數法［28］，對各土地利用系統的土壤養分進行綜合評價，進而求出其土壤養分指數（圖1）．不同土地利用系統的土壤養分指數高低變化依次為：鹽堿地＞生態防護林地＞荒草地＞天然灌木林地＞10a農田地＞5a菜園地＞3a農田地＞5a農田地．首先，采用歐式距離法將各土地利用類型的土壤養分指數聚類分析成4類（圖2），然后依據土壤養分指數大小依次將各土地利用類型的土壤養分類別劃分為4個等級：1級為鹽堿地，屬于最高等級；2級為生態防護林地、荒草地和天然灌木林地；3級為10a農田、5a菜園地和3a農田地；4級為5a農田地，屬于最低等級．由于鹽堿地無任何植被生長，并沒有產生新的養分循環系統，而它的土壤養分等級最高，說明研究區在1970年代次生鹽漬化發生之前土質肥沃，較適合作物生長．養分等級為二級的生態防護林地、荒草地和天然灌木林地均源自于鹽堿地，且受人類活動影響少，故其延續了高養分背景值的特點．有人類耕作活動干擾的土地利用類型，在新的養分循環系統的功能較低（≤5a）時［31］，耕作時間越長，對背景值養分的消耗量越大，養分等級就越低．因此，3a農田地的養分等級高于5a農田地．但隨著耕作時間的延長（＞5a），新的養分循環系統的功能不斷加強，土壤養分的等級逐漸提高．所以，10a農田地的土壤養分等級高于5a農田地．另外，由于菜園地的耕作、管理方式不同，土壤養分等級高于與其耕作時間相同的農田地．   3．4土地利用變化對土壤鹽分的影響   土地利用變化對土壤總鹽含量及其離子組成的影響顯著（表4）．而且，各土地利用類型的上層和下層土壤總鹽及離子（HCO－3、Cl－、SO2－4、Ca2＋、Mg2＋、K＋和Na＋）含量均具有顯著的差異性．未受人類活動影響的各土地利用類型（鹽堿地、荒草地和天然灌木林地）上層總鹽含量明顯高于下層，且上下兩層總鹽含量較高（＞26g•kg－1）；而有人類活動干擾的各土地利用系統，上層總鹽含量低于下層，且總鹽含量較低（農田、菜園地小于2．5g•kg－1，生態防護林地小于18g•kg－1）．表明人類活動對土壤鹽分的空間分布有著重要影響．在有人類活動干擾的土地利用系統中，人類活動干擾強度大的農田，隨著耕作時間的延長，其總鹽含量逐漸減少．另外，人類對5a菜園地特殊的耕作方式，使其總鹽含量低于農田（≤10a）．說明人類活動干擾時間越長、強度越大，土壤含鹽量越小，這與他人的研究結論一致［25，32］．生態防護林地總鹽含量最高，這是因為人類僅對其進行每年1～2次的灌溉，洗鹽量小，并未有深翻犁地等活動，對其干擾時間和強度較小．從變異系數來看，Cl－、SO2－4、Mg2＋和Na＋的變異性（CV＞1．0）最大，為強變異性．Ca2＋和K＋離子（CV＜1．0）次之，為中等（偏強）變異性．HCO－3離子（CV＜0．35）的變異性最小，為中等（偏弱）變異性．#p#分頁標題#e#   3．5土壤鹽分與其組成離子相關性分析   為進一步了解土地利用變化過程中，土壤鹽分與其組成離子之間的變化關系，分別對其進行了相關分析．土壤總鹽與Cl－、SO2－4、Ca2＋、Mg2＋、K＋和Na＋離子均呈極顯著正相關性，而僅與HCO－3離子呈顯著負相關性（表5）．而HCO－3易發生水解反應，其含量越高，堿性越強．表明土壤總鹽與堿性呈反比．另外，HCO－3與Cl－、SO2－4、Ca2＋和Na＋離子均呈顯著負相關性，而與Mg2＋和K＋離子相關性較差．Cl－與SO2－4、Ca2＋、K＋和Na＋離子（極顯著正相關）的相關性要好于與Mg2＋離子（顯著正相關）的相關性．SO2－4與其他陽離子（Ca2＋、Mg2＋、K＋和Na＋）均呈現極顯著正相關性．陽離子（Ca2＋、Mg2＋、K＋和Na＋）之間，除Ca2＋與Mg2＋、Mg2＋與K＋離子呈顯著正相關外，其他兩兩之間均呈極顯著正相關性．   3．6不同土地利用類型的退化評價   為了定量描述土地利用變化引起的土壤退化程度，本文引進了土壤退化指數［33］．土壤退化指數的計算首先是以某種土地利用類型作為基準，假設其他的土地利用類型都是由作為基準的土地類型轉變而來的；然后計算土壤各個屬性在其他土地利用類型與基準土地利用類型之間的差異（以百分數％表示），最后將各個屬性的差異求和平均，從而得到各土地利用類型的土壤退化指數．具體公式如下［22］：式中：DI為土壤退化指數；p1′，p2′，…，pn′為基準土地利用類型下土壤屬性1，屬性2，…屬性n的值；p1，p2，…，pn為其他土地利用類型下土壤屬性值；n為選擇的土壤屬性數．土壤退化指數可以為正數也可以為負數，負數表明土壤退化，正數表明土壤不僅沒有退化，而且質量還有所提高．本文以無植被生長的鹽堿地作為基準的土地利用類型，其上層土壤屬性為基準值進行計算各土地利用類型的土壤退化指數．選擇的土壤屬性包括土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀．研究區5a農田地的土壤退化指數（－30．58％）最低（圖3），表明其退化程度最高，且與鹽堿地相比退化程度顯著（通過P＜0．05水平下顯著性檢驗）．而其他各土地利用類型的土壤退化指數均大于－21％，且與鹽堿地相比退化不顯著．另外，受人類活動干擾強度較小的荒草地、天然灌木林地和生態防護林地的退化指數明顯高于人類活動干擾強度大的農田和菜園地．一方面表明農田退化速率高于耕種相同時間的菜園地；另一方面說明人類活動干擾的強度與土壤退化密切相關．   4結論   （1）研究區土壤主要由極細砂和細砂組成，其含量在不同土地利用類型下的差異性不顯著，但粉砂含量的差異性顯著（P＜0．05）．各土地利用類型的粉砂和極細砂含量與土層深度成反比，與人類活動干擾的時間、強度成正比．而細砂的分布規律與之相反．（2）土地利用類型對土壤養分和pH值的影響顯著．不同土地利用類型的土壤養分指數由大到小依次為：鹽堿地＞生態防護林地＞荒草地＞天然灌木林地＞10a農田＞5a菜園地＞3a農田＞5a農田．有人類活動干擾的土地利用類型的土壤pH值（＜8．33）明顯低于無人類活動干擾的土壤（＞8．34）．（3）人類活動對土壤鹽分的干擾，主要表現在空間和時間序列中．無人類活動干擾的土地利用類型的上層（0～20cm）土壤含鹽量高于下層（20～40cm），且含量（上、下層平均為35．60g•kg－1、25．93g•kg－1）高；而有人類活動干擾的土壤鹽分分布規律相反．（4）土地利用變化的過程中，土壤鹽分與Cl－、SO2－4、Ca2＋、Mg2＋、K＋和Na＋離子均呈極顯著正相關性，而與HCO－3離子呈顯著負相關性．除HCO－3與Mg2＋、K＋相關性較差外，其他各離子之間相關性均較好．（5）與鹽堿地相比，5a農田地退化顯著（通過P＜0．05水平下顯著性檢驗），而其他土地利用類型退化不顯著．