周川，胡廣錄，鄧麗媛，李嘉楠

(1.蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730020)

黑河流域是我國西北地區(qū)第二大內(nèi)陸河流域，其中游地區(qū)為我國重要的商品糧生產(chǎn)基地.近年來，伴隨全球變暖和人類一些不合理的社會經(jīng)濟活動(如水資源匱乏、過渡開墾、放牧等)，使得該區(qū)域的水土資源高效利用矛盾日漸突出，黑河流域的生態(tài)環(huán)境亦出現(xiàn)不同程度的惡化跡象[1-3].事實上從20世紀(jì)70年代中期開始，在黑河流域就進(jìn)行了大量的研究工作，如流域水、土資源的數(shù)量和質(zhì)量以及其開發(fā)潛力等問題[4-6].專家學(xué)者們對于黑河中游地區(qū)的研究多集中在生態(tài)環(huán)境需水以及水土資源高效利用等方面，如李騫國等[7]基于生境質(zhì)量為綠洲劃定城鎮(zhèn)增長邊界；羅家順、胡廣錄等[8-9]對黑河中游的土壤水分狀況以及其與固沙植被的相互關(guān)系展開了系統(tǒng)的研究；孔君洽等[10]根據(jù)土地利用類型以及植被覆蓋變化對土壤碳儲量的影響作出了預(yù)測.也有部分學(xué)者對黑河中游地區(qū)生態(tài)植被的土壤養(yǎng)分狀況開展過研究，如孫特生等[11]針對荒漠綠洲梭梭根系土壤養(yǎng)分的富集情況進(jìn)行了探討；馬志敏等[12]對黑河荒漠綠洲地區(qū)的土地養(yǎng)分變化特征進(jìn)行了分析.但少有學(xué)者對黑河流域中游地區(qū)不同景觀類型的土壤養(yǎng)分以及土壤含水量情況進(jìn)行綜合分析研究.

土壤有機質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，是植物營養(yǎng)的主要來源之一，它能促進(jìn)植物的生長發(fā)育，改善土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)微生物和土壤生物的活動，提高土壤肥力和持水性能.土壤有機質(zhì)含量的高低直接表明了土壤肥力狀況，進(jìn)而反映土壤潛在生產(chǎn)力的大小[13].土壤水分對植物生長發(fā)育必不可少，尤其對于干旱區(qū)旱生植物來說，土壤含水量的多少顯得尤為重要，決定了旱生植物群落的演替動態(tài)和方向[14-15].黑河中游地區(qū)特殊的氣候和環(huán)境條件，孕育了特殊的土壤類型及不同的土壤質(zhì)地，加之特有的內(nèi)陸河水資源分布格局，形成了依水?dāng)U展的綠洲和其外圍的荒漠景觀，不同景觀類型的土壤有機質(zhì)和含水率條件是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植物分布及生長發(fā)育的限制因子.

本研究系統(tǒng)探究黑河中游地區(qū)不同景觀類型的土壤有機質(zhì)及土壤含水率分布特征以及他們之間的相互關(guān)系，旨在為黑河中游地區(qū)實施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和生態(tài)修復(fù)工程提供參考依據(jù).其創(chuàng)新點在于將各個景觀類型綜合探討，直觀表現(xiàn)各景觀類型土壤有機質(zhì)、土壤含水率的分布特征以及它們之間的相關(guān)關(guān)系.

1 研究區(qū)域概況與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于河西走廊張掖市臨澤縣北部的河流-綠洲-荒漠過渡區(qū)域，地理位置為N 39°20′52″～39°22′01″，E 100°09′12″～100°09′22″.該區(qū)域氣候類型屬于溫帶大陸性荒漠氣候，年平均氣溫8.9 ℃，≥0 ℃的活動積溫3 544.6 ℃，≥10 ℃的活動積溫3 092.4 ℃，無霜期平均152 d,年平均降水量約117 mm，降水多集中在6～9月，約占全年降水量的70%～80%，年平均蒸發(fā)量2 390 mm以上，空氣相對濕度可達(dá)46%.在該區(qū)域選取4個不同的景觀類型，即河岸林、農(nóng)田、荒漠-綠洲過渡帶和荒漠景觀.河岸林景觀采樣點在黑河邊上，表層土壤為壤土，深層土壤為砂質(zhì)土壤，多含砂礫石，該景觀的植被主要以人工種植的楊柳樹為主；農(nóng)田景觀為人工開發(fā)的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)域，該景觀土壤類型為典型的綠洲耕作土壤，主要農(nóng)作物類型是玉米、小麥等；荒漠-綠洲過渡帶景觀土壤類型為灰棕漠土，代表植被有泡泡刺、沙拐棗、梭梭等；荒漠景觀土壤類型為風(fēng)砂土，植被多為一年生的草本植物，如沙蓬等.四類不同景觀屬于同一研究區(qū)，可認(rèn)為區(qū)域的日照強度、氣候環(huán)境等基本相同.

1.2 研究方法

以河岸林、農(nóng)田、荒漠-綠洲過渡帶和荒漠4個景觀類型為研究對象，分析探討各景觀類型垂直方向0～100 cm土層范圍內(nèi)土壤有機質(zhì)與土壤含水量的變化特征.采樣時間為2019年5～10月.該時間段內(nèi)的累計降水量為114 mm，占一年總降雨量的90.47%.5～10月的最高氣溫為32.60 ℃，最低氣溫為7.92 ℃，平均氣溫為18.58 ℃.5～10月的最大日蒸發(fā)量為14.4 mm，最小日蒸發(fā)量為0 mm，日平均蒸發(fā)量為8.46 mm.采樣方式為：在河岸林景觀選取3個平行的采樣點，在農(nóng)田、荒漠-綠洲過渡帶以及荒漠景觀選取6個平行的采樣點，并用GPS進(jìn)行定位，利用Φ=5 cm土鉆采樣，采樣土層分別為0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm.將每個采樣點不同土層的土壤樣品裝入密封袋帶回實驗室后立即進(jìn)行測定.用SX-5-12型箱式電阻爐測定土壤有機質(zhì)含量.測定時，從每個樣品袋里稱取3份土樣，每份土樣各1 g，分裝在3個坩堝中，稱取坩堝和土樣的總質(zhì)量后，放到SX-5-12中灼燒8 h，然后稱取灼燒后的坩堝和樣品的總質(zhì)量，灼燒前與灼燒后的質(zhì)量差即為一個土樣的土壤有機質(zhì)含量.實驗結(jié)束后取平行樣品的平均值即為該采樣點的土壤有機質(zhì)含量.

土壤含水率測定采用烘干法，測定時先稱取鋁盒的質(zhì)量m，然后將每個樣品袋的土樣取出分裝在3個土壤盒中，再稱取鋁盒和土樣的總質(zhì)量m1，將裝有土樣的鋁盒放進(jìn)烘箱烘12 h后，取出稱取烘干后的鋁盒和土壤總質(zhì)量m2，烘干前與烘干后的質(zhì)量差即為土壤水分質(zhì)量.將土壤水分質(zhì)量除以干土壤質(zhì)量即得該土樣的土壤含水率，同一土層所有平行樣品土樣的平均值即為該土層的土壤含水率.土壤含水率計算如下：

ω=(m1-m2)/(m1-m)

式中：ω為土壤質(zhì)量含水率，%；m為鋁盒質(zhì)量，g；m1為初始質(zhì)量，g；m2為烘干后的質(zhì)量，g.

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Origin 2018繪制土壤有機質(zhì)與土壤含水率變化圖，并分析不同景觀類型土壤有機質(zhì)在垂直方向上的變化，再運用Origin 2018分析土壤有機質(zhì)隨土壤含水量的變化特征.

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機質(zhì)垂向上的分布特征

黑河中游地區(qū)河岸林、農(nóng)田、荒漠-綠洲過渡帶和荒漠4個景觀類型的土壤有機質(zhì)隨土層深度的變化趨勢，如圖1所示.

河岸林景觀5、8、9月份土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢，而6、7月份呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢，10月呈現(xiàn)增大-減小-增大-減小的變化趨勢.5～10月份土壤有機質(zhì)含量最大值皆出現(xiàn)在10～20 cm土層，分別為0.047、0.051、0.053、0.058、0.064、0.066 g.

農(nóng)田景觀土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加都呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢，最大值皆出現(xiàn)在10～20 cm土層，5～10月土壤有機質(zhì)含量最大值分別為0.067、0.051、0.043、0.044、0.043、0.062 g.

圖1 不同景觀類型的土壤有機質(zhì)隨土層深度變化Figure 1 Soil organic matter in different landscape types varies with soil depth

荒漠-綠洲過渡帶景觀5月份土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢，6月份呈現(xiàn)減小-增大-減小的變化趨勢，7、8、9、10月份均呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢.5、6、7、8、10月份土壤有機質(zhì)含量最大值皆出現(xiàn)在40～60 cm土層，分別為0.037、0.034、0.033、0.025、0.022 g，9月份土壤有機質(zhì)含量最大值出現(xiàn)在20～40 cm土層，為0.028 g.

荒漠景觀5、6、9、10月份土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢，7、8月份呈現(xiàn)增大-減小-增大-減小的變化趨勢.5、6、9月份土壤有機質(zhì)含量最大值出現(xiàn)在40～60 cm土層，分別為0.012、0.015、0.015 g，7、8月份土壤有機質(zhì)含量最大值出現(xiàn)在60～80 cm土層，分別為0.015、0.015 g，10月份土壤有機質(zhì)含量最大值出現(xiàn)在10～20 cm處，為0.018 g.

由此可見，4個景觀類型的土壤有機質(zhì)含量總體上隨土層深度的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，但荒漠-綠洲過渡帶和荒漠景觀的土壤有機質(zhì)含量相對于河岸林和農(nóng)田景觀而言整體上偏小，且呈現(xiàn)出最大值土層下移的現(xiàn)象.

2.2 土壤含水率變化特征

黑河中游地區(qū)河岸林、農(nóng)田、荒漠-綠洲過渡帶和荒漠4個景觀類型的土壤含水率隨土層深度的變化趨勢，如圖2所示.

河岸林景觀5、6、7月份土壤含水率隨土層深度呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢；8月份土壤含水率呈現(xiàn)增大-減小-增大-減小的變化趨勢；9、10月份呈現(xiàn)減小-增大-減小-增大的變化趨勢.5、6、7、8、9、10月份土壤含水率最大值都出現(xiàn)在20～40 cm土層，分別為28.872%、27.748%、15.785%、24.962%、24.855%、23.317%.

農(nóng)田景觀6、7、8、9、10月份土壤含水率隨土層深度呈現(xiàn)減小-增大的變化趨勢；5月份呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢.5月份土壤含水率最大值出現(xiàn)在10～20 cm土層，為16.826%；6、7、8、10月份土壤含水率最大值都出現(xiàn)在0～10 cm土層，分別為19.037%、15.607%、15.907%、16.600%；9月份土壤含水率最大值出現(xiàn)在80～100 cm土層，為17.643%.

圖2 不同景觀類型的土壤含水率隨土層深度變化Figure 2 The soil moisture content of different landscape types varies with soil depth

荒漠-綠洲過渡帶景觀5、8、10月份土壤含水率隨土層深度呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢；7、9月份呈現(xiàn)增大-減小的趨勢；6月呈現(xiàn)減小-增大-減小-增大的趨勢.5、6、7、8、9月份土壤含水率最大值出現(xiàn)在40～60 cm土層；分別為3.752%、2.789%、3.474%、2.624%、2.841%；10月土壤含水率最大值出現(xiàn)在80～100 cm土層，為2.532%.

荒漠景觀5、6、7、8、9、10月份土壤含水率呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢.5、9月份土壤含水率最大值都出現(xiàn)在10～20 cm土層，分別為3.368%、3.786%；6、7、8、10月份土壤含水率最大值出現(xiàn)咱80～100 cm土層，分別為3.103%、2.594%、3.998%、1.675%.

由此可見，河岸林景觀土壤含水率隨土層深度增加總體上呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢；農(nóng)田景觀總體上呈現(xiàn)減小-增大的變化趨勢；荒漠-綠洲過渡帶景觀總體上呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢；荒漠景觀總體上呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢.荒漠-綠洲過渡帶景觀和荒漠景觀土壤含水率明顯低于河岸林景觀和農(nóng)田景觀.

2.3 土壤有機質(zhì)與土壤水分的相關(guān)關(guān)系

為了探討不同景觀類型的土壤有機質(zhì)與土壤水分之間的相關(guān)關(guān)系，用Origin 2018擬合出土壤有機質(zhì)含量與土壤含水量的關(guān)系曲線.從圖3可以看出，河岸林景觀和荒漠景觀不同土層的土壤有機質(zhì)含量均隨著土壤含水率的增大而減小，而農(nóng)田景觀和荒漠-綠洲過渡帶景觀不同土層的土壤有機質(zhì)含量均隨著土壤含水率的增大而增大.擬合曲線表明，河岸林景觀各土層的土壤有機質(zhì)與土壤含水率均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中0～10 cm土層的負(fù)相關(guān)程度最高，R2=0.919，除60～80 cm、80～100 cm土層外均呈曲線相關(guān)關(guān)系.農(nóng)田景觀各土層的土壤有機質(zhì)與土壤含水率均呈正相關(guān)關(guān)系，其中10～20 cm土層的正相關(guān)程度最高，R2=0.959，除60～80 cm土層外均呈曲線相關(guān)關(guān)系.荒漠-綠洲過渡帶景觀各土層的土壤有機質(zhì)與土壤含水率均呈正相關(guān)關(guān)系，其中20～40 cm土層的正相關(guān)程度最高，R2=0.871，除60～80 cm土層外均呈曲線相關(guān)關(guān)系.荒漠景觀各土層的土壤有機質(zhì)與土壤含水率均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中10～20 cm土層的負(fù)相關(guān)程度最高，R2=0.767，且各土層土壤有機質(zhì)與土壤含水率均呈曲線相關(guān)關(guān)系.

3 討論

土壤有機質(zhì)含量是反映土壤肥力高低的主要指標(biāo).有機質(zhì)對土壤肥力影響較大，對于增加土壤團聚體、改善土壤結(jié)構(gòu)都有直接的作用.土壤含水率是農(nóng)

圖3 各景觀類型不同土層的土壤有機質(zhì)含量與土壤含水率關(guān)系Figure 3 Relationship between soil organic matter content and soil moisture content in different soil layers of various landscape types

業(yè)生產(chǎn)和植物生長分布的主要限制因子之一，土壤含水率的大小直接決定了當(dāng)?shù)刂参镱愋偷倪x擇.研究干旱區(qū)不同景觀類型的土壤有機質(zhì)以及土壤含水率的變化特征對干旱區(qū)合理的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)以及防風(fēng)固沙植物選擇具有重要的意義.

3.1 土壤有機質(zhì)垂向變化特征

圖1結(jié)果表明，在植被較為豐富的河岸林景觀土壤有機質(zhì)隨土層深度的增加基本呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢，這可能是由該景觀類型的植被類型以及土壤結(jié)構(gòu)造成的.黑河中游地區(qū)河岸林的植被類型是以檉柳為主的灌木和夾雜人工種植的楊柳，表層多覆蓋草本植物[14-15]，根系密集范圍在10～40 cm土層，理論上該區(qū)域的土壤有機質(zhì)含量較高[16]，但隨著表層水分下滲作用，表層的土壤有機質(zhì)容易隨水流下滲富集到根系區(qū)[17]，這便導(dǎo)致河岸林景觀土壤有機質(zhì)最大值出現(xiàn)在土壤質(zhì)地相對良好且植被根系相對發(fā)達(dá)的10～40 cm土層.然而，河岸林景觀在40 cm左右土層，土壤類型就從壤土向砂礫石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，砂礫石結(jié)構(gòu)的土層植物根系難以對土壤有機質(zhì)起到保持作用，土壤有機質(zhì)容易隨著水流下滲而流失，加之河水側(cè)滲，使得富集在20～40 cm土層根系處的土壤有機質(zhì)流失嚴(yán)重，而10～20 cm土層的土壤類型為壤土，植被根系相對發(fā)達(dá)，對土壤有機質(zhì)能夠起到很好的保持作用，因此河岸林景觀10～20 cm土層的土壤有機質(zhì)含量最大.

在農(nóng)田景觀，土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢.農(nóng)田景觀的采樣點位于臨澤縣平川鎮(zhèn)，屬于較早耕墾的農(nóng)田.土壤為風(fēng)沙土和灰棕漠土，土壤有機碳和全氮含量較低[18]，該采樣區(qū)主要農(nóng)作物為玉米，農(nóng)田作物生長離不開有機肥[19-20].相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2004年以后，臨澤縣農(nóng)田以種植玉米為主，尤其大力發(fā)展制種玉米，對玉米田投入的尿素達(dá)363.64 kg/hm2、投入的硫酸復(fù)合鉀肥達(dá)227.27 kg/hm2.玉米田大量使用化肥使得表層土壤的有機質(zhì)顯著提高，加之干旱區(qū)玉米根系主要集中在10～20 cm[21]，這就使得10～20 cm耕作層的土壤有機質(zhì)含量最大，犁底層之下的各層土壤有機質(zhì)含量逐漸減小.

在荒漠-綠洲過渡帶景觀，土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢，土壤有機質(zhì)的最大值出現(xiàn)在40～60 cm土層深度.該景觀取樣點附近主要灌木植物為梭梭、沙拐棗、泡泡刺，間有一年生的草本植物沙蓬等.該景觀土壤質(zhì)地以粗粒質(zhì)的砂壤土為主，土壤中有機質(zhì)含量稀少，植物為了得到更多的養(yǎng)分和水分，生長發(fā)育的超旱生植物根系都相對發(fā)達(dá)[22].根據(jù)前人研究，該區(qū)域生長的梭梭根系多位于40～60 cm土層深度[23-25].該土層中植物根系的分泌物、腐根以及微生物和動物的排泄物含量相對較高，富集了較多的有機質(zhì)成分，因此，該土層的土壤有機質(zhì)含量相對較高.

荒漠景觀的土壤有機質(zhì)含量隨土層深度的增加呈現(xiàn)先增大-減小的趨勢，最大值基本出現(xiàn)在20～40 cm土層.荒漠區(qū)土壤為風(fēng)沙土，植物類型稀少且大都是一年生草本植物，呈集群分布，生長發(fā)育狀況與季節(jié)及年內(nèi)降水量關(guān)系較大，植物主根系最大延伸深度在20～40 cm土層，土壤有機質(zhì)受草本植物根系分布的影響，則主要集中在這個土層范圍.

3.2 土壤含水率變化特征

圖2研究結(jié)果表明，河岸林景觀土壤含水率隨土層深度的增加基本呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化趨勢，土壤含水率最大值基本出現(xiàn)在20～40 cm土層，這可能是由采樣點土壤類型決定的.河岸林景觀40 cm以下土壤結(jié)構(gòu)基本為砂礫石結(jié)構(gòu)，持水能力較弱.所以土壤含水率最大值基本位于20～40 cm土層.而且深層土層土壤含水率有明顯增大的趨勢，一方面可能是受到地下水水位抬升的影響，另一方面可能是來源于河水側(cè)滲的影響[26].由于取樣點位于黑河岸邊不遠(yuǎn)處，根據(jù)采樣時的GPS定位數(shù)據(jù)，采樣點地面高程為1 384.0 m，黑河5～10月份的內(nèi)水位基本為1 382.5～1 383.2 m.7～9月降水相對集中，黑河水位較高，河水容易側(cè)滲，增加了黑河邊河岸林帶深層土壤的含水量.

農(nóng)田景觀土壤含水率隨土層深度增加基本呈現(xiàn)減小-增大的變化趨勢，土壤含水率最大值基本出現(xiàn)在0～10 cm土層.采樣區(qū)農(nóng)田景觀的農(nóng)作物類型主要是玉米，屬于灌溉農(nóng)業(yè)，灌溉方式主要為漫灌[27].由于作物各個生育期的特點不同，對水分的需求亦有差異，按需灌溉是為了保證作物在全生育期的正常需水要求[28].當(dāng)?shù)貧夂蚋珊?，蒸發(fā)劇烈，有限的降水不能滿足作物生長需要，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會在玉米成長到臘熟期之前進(jìn)行定期灌水，以確保作物正常生長.因此，表層(0～20 cm)土壤含水率較高.季節(jié)間農(nóng)田的灌溉量不同，各土層的土壤含水量亦不同.但部分月份深層80～100 cm土層的土壤含水量最高，如9月份，這可能與當(dāng)月農(nóng)田灌溉和降雨有關(guān).9月份是玉米即將成熟的階段，由于此月的取樣時間是在灌水后不久，水分下滲到深層土壤，由此導(dǎo)致9月份深層土壤含水率抬高.然而當(dāng)?shù)卣舭l(fā)強烈，淺層(20～60 cm)和表層(0～20 cm)土壤水分易蒸發(fā)，因而導(dǎo)致深層土壤水分含量最大.根據(jù)當(dāng)年的降雨觀測數(shù)據(jù)顯示，該地區(qū)9月份降雨量在一年中的占比較大，占全年降水量的20.47%，大多數(shù)屬于短歷時的降雨，表層土壤水分能得到一定的補給，導(dǎo)致表層土壤水分含量略大于淺層(10～40 cm)土壤水分含量.降雨的相對集中也可能導(dǎo)致區(qū)域地下水位在一段時間內(nèi)的抬升[29-30]，進(jìn)而導(dǎo)致底層較深土層的土壤含水率略微升高[31].

荒漠-綠洲過渡帶景觀土壤含水率隨土層深度增加基本呈現(xiàn)增大-減小-增大的趨勢，且各土層月際間存在較大差異，但土壤含水率最大值出現(xiàn)在40～60 cm土層，這可能是由當(dāng)?shù)刂脖环植继攸c引起的.荒漠綠洲過渡帶多為超旱生植被，梭梭、沙拐棗、泡泡刺等呈混雜的斑塊狀格局，植物根系多位于40～60 cm土層[23-25]，植物根系通過吸收深層土壤中的水分來滿足自身生長需要，因而使得植物根系區(qū)水分相對充足，外加植物根系具有固結(jié)土壤的作用，使得根系區(qū)的土壤持水能力更強[32-34].而深層(80～100 cm土層)土壤含水率出現(xiàn)小幅度的增加，可能是荒漠植物所具有的水力提升作用引起的[31].

荒漠景觀土壤含水率基本呈現(xiàn)增大-減小-增大的趨勢，土壤含水率最大值基本出現(xiàn)在80～100 cm土層.主要是因為荒漠景觀土壤為風(fēng)沙土，土壤持水能力很弱[35]，土壤水分多為地下水補充，深層(80～100 cm土層)土壤含水量通常較高.部分月份(9月份)表層土壤含水率最高，這可能與前期降水有關(guān)，導(dǎo)致該時間段表層土壤含水量較高.

3.3 土壤有機質(zhì)與土壤水分相關(guān)關(guān)系

農(nóng)田和荒漠-綠洲過渡帶景觀土壤有機質(zhì)的含量隨土壤含水率的增加而增加，這與張宏偉、張克海等[36-37]的研究結(jié)果一致.土壤有機質(zhì)不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu)和持水能力，改善土壤的水力性質(zhì)，還可以有效促進(jìn)土壤團聚體的形成，并增強土壤團聚體的穩(wěn)定性.所以，提高土壤有機質(zhì)含量可以有效提升土壤含水量.且根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，適量增加土壤有機質(zhì)可以改善土壤含水量，促進(jìn)植物生長[38-39].而在河岸林景觀和荒漠景觀，土壤有機質(zhì)隨土壤含水率的增加而增加.這是因為在河岸林和荒漠景觀，由于特殊的地理位置及受其他因素的影響，土壤含水率對土壤有機質(zhì)的影響受到限制.如河岸林景觀土壤結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，表層是壤土，深層土壤則是沙質(zhì)土壤，有些地方深層土壤由砂礫石構(gòu)成，所以，在河岸林景觀，土層越深，土質(zhì)越疏松，河水側(cè)滲現(xiàn)象嚴(yán)重，土壤有機質(zhì)淋溶損失較大[40]，因而深層的土壤有機質(zhì)含量相對稀少.荒漠景觀地表裸露嚴(yán)重，蒸發(fā)量巨大，土壤含水量非常稀少，但在深層，受上覆砂層保護，土壤水分不易蒸散損失，且容易得到深層地下水分的補充，土壤含水量相對較大.這可能就是河岸林景觀和荒漠景觀土壤有機質(zhì)與土壤含水量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系的主要原因.

4 結(jié)論

通過對河西走廊臨澤縣北部的綠洲-荒漠區(qū)域不同景觀類型的土壤有機質(zhì)和土壤水分進(jìn)行采樣分析，探明了該區(qū)域不同景觀類型的土壤有機質(zhì)和土壤水分變化特征及其相互關(guān)系.河岸林、農(nóng)田、荒漠-綠洲過渡帶和荒漠景觀的土壤有機質(zhì)含量基本上隨土層深度增加均呈現(xiàn)增大-減小的變化趨勢，但各土層的土壤有機質(zhì)在季節(jié)間存在差異，這可能與降水、植物生長發(fā)育以及灌溉等農(nóng)事活動有關(guān).各景觀類型的土壤含水率除農(nóng)田景觀隨土層深度增加呈現(xiàn)減小-增大的變化趨勢外，其他景觀類型則是隨土層深度增加呈現(xiàn)出不同程度的增大-減小-增大的變化趨勢，且各土層的土壤含水率季節(jié)間存在顯著差異，這可能與氣候變化(降水、蒸發(fā)等)、植被覆蓋、灌溉、地下水變幅等因素有關(guān).對比分析各景觀類型的土壤有機質(zhì)與土壤水分之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田景觀和荒漠-綠洲過渡帶景觀各土層的土壤有機質(zhì)含量與土壤含水率呈正相關(guān)性，其中農(nóng)田景觀10～20 cm土層的正相關(guān)程度最高(R2=0.959)，荒漠-綠洲過渡帶景觀20～40 cm土層的正相關(guān)程度最高(R2=0.871)；而河岸林景觀和荒漠景觀各土層的土壤有機質(zhì)含量與土壤含水率呈負(fù)相關(guān)性，其中河岸林景觀0～10 cm土層的負(fù)相關(guān)程度最高(R2=0.919)，荒漠景觀10～20 cm土層的負(fù)相關(guān)程度最高(R2=0.767).

土壤有機質(zhì)與土壤水分的相互作用及耦合能很好地改善土壤質(zhì)地和土壤理化性狀.因此，根據(jù)黑河中游不同景觀類型的土壤有機質(zhì)和土壤水分變化特征及其相互關(guān)系，合理利用區(qū)域內(nèi)不同景觀類型的水土資源，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)配生態(tài)植被需水量，提高防風(fēng)固沙植被的成活率，對于維持綠洲安全穩(wěn)定和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義.