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玛纳斯绿洲地处西北干旱区,降水稀少,属于典型大陆性气候。近几十年来由于人口的增加和农业的发展,导致该区域的生态环境日益脆弱。本文以玛纳斯绿洲土壤水分、盐分及有机质为研究对象,通过在研究区内布设样点,采集土样,室内理化性质,研究了土壤水分、盐分及有机质的相互关系及其空间变异特征,绘制了土壤水分、盐分及有机质的空间分布图,探讨了土壤水分、盐分及有机质与坡向、土地覆被类型的关系。通过分析得到了以下结论:
⑴各层土壤水分数据均符合正态分布,土壤水分的均值介于14.077%~21.546%之间。0~10cm,10~20cm,20~30cm和30~50cm土层的土壤水分半方差模型为指数模型,50~70cm层为高斯模型,受结构性和随机性因素的影响,具有中度程度的相关性。土壤水分低值区基本位于绿洲农业发达地区。在不同坡向下,各层的土壤含水量随着土壤深度增加而增加。玉米地的土壤含水量最高。
⑵土壤盐分、八大离子、pH、EC的所有数据均不符合正态分布。无论是农田还是盐碱地,SO42在八大离子中的含量均是最高,其所占的比例分别为39.39%~44.08%,44.27%~58.23%。非盐化土、轻度盐化土均分布在研究区的西北部和西南部,二者的分布面积随土壤深度增加而减少。重度盐化土在研究区中部分布广泛。中度盐化土的面积在总面积中所占的比例最大。盐土区在0~10cm、10~20cm、20~30cm层主要分布在冲积平原靠近沙漠的地带,30cm以下各层则分布在研究区中部。盐土的分布面积随着土壤深度的加深逐渐增加。硫酸盐主要积聚在表层,特别是在0~10cm土层,其面积达到2348.11km2。氯化物-硫酸盐、硫酸盐-氯化物、氯化物的面积随着土壤深度的增加而逐渐增大。坡向对土壤盐分的影响较小。棉花地、玉米地、苜蓿地的土壤盐分范围在0~4之间,属于非盐化土和轻度盐化土。小麦地土壤盐分在3~8之间为轻度、中度盐化土。
⑶由盐分变量的相关性分析可知,无论是在农田还是盐碱地,盐分与Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+均达到极显著正相关,且相关系数较高。由主成分分析结果可知,第一主成分反映了土壤的盐渍化水平,第二主成分代表了碱化特征对土壤积盐的影响。
⑷土壤有机质的均值变化范围在7.48g/kg~11.33g/kg之间,各层土壤有机质数据经对数转换后符合正态分布。土壤有机质在0~10 cm,10~20 cm土层均符合指数模型,20~30cm土层符合球状模型,30~50cm土层符合线性模型。块金值/基台值范围在0.299~0.698之间,表现为中等程度的空间自相关性。土壤有机质与土壤水分的空间分布格局相似,有机质含量南部高,中部较低。但研究区土壤有机质的含量普遍偏低。阴坡的土壤有机质含量大于阳坡。棉花地、小麦地、玉米地、苜蓿地的土壤有机质含量均随着土壤深度的增加而减小。
⑸由土壤水分、盐分及有机质的相关性分析可知,除0~10cm层盐土的土壤盐分与水分相关性显著外,土壤水分与盐分相关性并不显著。土壤有机质与土壤水分为极显著正相关关系(p<0.01),与土壤盐分为极显著负相关关系(p<0.01)。