大庆盐碱地立地质量评价_刘东兴
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对每块标准地分别测定土壤密度、毛管孔隙度、 pH 值、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾、阳离子代 换量、碱化度、交换性钠和水溶性总盐量 11 个指标。
测定时用四分法将待测土样分成 4 份, 每份土样重
复测定 3 次, 结果取其平均值作为该标准地的对比 测定值, 若单次数据严重偏离平均值, 则将其剔除。
通过初始提取的因子载荷矩阵( 表 1) , 可以用
100
中国水土保持科学
2009 年
图 1 公共因子碎石图 Fig. 1 Gravel map of public factor
各原始变量写出如下公因子( F1、F2、F3) 表达式: F1= 01855X 1+ 01748X 2- 01720X 3+ 01539X 4+ 01480X5+ 01164X 6- 01674X 7- 01412X 8+ 01445X 9- 01601X10- 01625X 11; F2= - 01216X 1- 01182X 2+ 01266X 3+ 01771X 401537X5- 01454X 6+ 01014X 7+ 01051X 8+ 01793X 9+ 01093X10- 01260X 11; F3= 01193X 1- 01062X 2+ 01334X 3+ 01289X 4+ 01554X5+ 01731X 6+ 01457X 7+ 01421X 8+ 01341X 9+ 01254X10- 01101X 11。
符合分析要求的共有 61 块标准地参与分析和计算。
土壤 pH 值采用盐浸法( 0101 mol/ L 氯化钙盐溶
液与土之比为 5B1) , 土壤有机质含量采用重铬酸钾 氧化法, 土壤水解氮采用碱解- 扩散法, 土壤有效磷
采用钼锑钪比色法( 015 mol/ L 碳酸氢钠浸提) , 土壤
速效钾采用中性 1mol/ L 醋酸氨浸提法, 土壤阳离子
征。然后将因子得分作为新变量, 用聚类分析法对 新变量进行分类。层级聚类分析采用的是欧氏距离
平方计算方法[ 13] , 2 个样本之间的欧氏距离平方是
各样本每个变量值之差的平方和, 即
k
E D =
( xi - y i) 2
i= 1
式中: D 为 2 个样本之间的欧式距离平方; k 为每个
样本有 k 个变量; xi 为第 1 个样本在第 i 个变量上 的取值; y i 为第 2 个样本在第 i 个变量上的取值。
代换量采用乙酸钠- 火焰光度法, 土壤交换性钠离子 采用乙酸铵- 火焰光度法, 土壤水溶性总盐量采用残 渣烘干- 质量法, 土壤密度采用环刀法[ 10- 11] 。
213 数据处理
采用 Excel 2003 对土壤各项指标分析数据进行
管理和运算。如数据标准化、测定值与含量换算、平
均数、标准差等统计量计算分析等。运用数理统计
大庆市位于松嫩平原腹地, 是我国重要的石油 城, 而松嫩平原是我国北方土壤盐渍化最严重的区 域之一, 盐渍化土地面积高达 28812 万 hm2, 占东北 地区盐渍土总面积的 3913% [ 1- 2] 。随着大庆市的经 济发展, 对土地的利用和开发也逐年增加, 尤其是城 市绿化和农林业生产的发展对土地的利用也越来越
多; 但由于缺乏对盐碱地立地条件和立地质量的了 解, 未能很好地做到适地适树、适地适草, 致使造林
成活率低, 牧草产量不高, 严重影响了当地农、林、牧 业的发展, 因此, 对大庆市周边苏打盐渍土的立地质 量进行科学评价, 为指导当地土地合理利用、植被恢 复、发展农、林、牧业生产和土壤改良等工作提供科 学依据就显得尤为重要。
第 3期
刘东兴等: 大庆盐碱地立地质量评价
99
尚未见报道。笔者在盐碱地植物群落样方和土壤取 样调查、分析的基础上, 采用因子分析和聚类分析方 法对大庆盐碱地立地进行分类, 评价立地质量。
1 研究区自然概况
研究区位于黑龙江省西部, 松嫩平原中部的大 庆市( E 124b13c~ 125b16c, N 45b46c~ 47b02c) , 大庆 市地形平坦, 地处北温带大陆性季风气候区, 受蒙古 内陆冷空气和海洋暖流季风的影响, 冬季寒冷有雪, 春秋季风多, 年平均温度 2~ 6 e 。该地区的年均降 水量 100~ 600 mm, 而年均蒸发量 1 200~ 1 800 mm, 远远大于年降水量。表土盐分 含量约为 0. 3% , 其 中阴离子以重碳酸根与碳酸根为主, 硫酸根次之, 氯 根最少; 阳离子以钠为主, 占阳离子总量的 70% 左 右; pH 值较高, 超过 9。研究区植被类型为 温带草 原, 自然植被属蒙古植物区系, 以草本植物占绝对优 势, 主要植物有星星草( Puccinellia tenuif lora ( Turcz. ) Scribn. et Merr ) 、羊 草 ( Leymus chinensis ( Trin. ) Tzvel) 、虎 尾 草 ( Chloris virgata Sw ) 、碱 蓬 ( Suaeda glauca ( Bunge) Bunge ) 、稗 草 ( Echinochloa crusgalli ( L. ) Beauv) 、芦苇( Phragmites australis ( Cav. ) Trin. ex Steud ) 、狗 娃 花 ( Heteropappus hispidus ( Thunb. ) Less) 、拂子茅 ( Calamagrostis epigeios ( Linn. ) Roth) 、 轴藜 ( Axyris amaranthoides Linn ) 、猪 毛 蒿 ( Artemisia scoparia Waldst. et Kit) 、蔓萎陵菜( Potentillaf lagellaris Willd) 、裂叶蒿( Artemisia tanacetif olia Linn) 、假苇拂子 茅( Calamagrostis pseudophragmites ( Hall. F. ) Koel ) 、 问荆 ( Equisetum arvense Linn ) 等 及 一 些 灌 木 和 半 灌木。
目前盐渍土研究主要集中在盐碱地的发生和演 化、苏打盐渍土的改良利用及综合治理等方面[ 3-9] 。 有关松嫩平原苏打盐渍地立地质量评价方面的研究
收稿日期: 2008-10- 10 修回日期: 2009- 03- 05 项目名称: 黑龙江省科技攻关 项目/ 盐碱地的植被恢复与配套技术研究0 ( GA02B601) 第一作者简介: 刘东兴( 1982) ) , 男, 硕士研究生。主要研究方向: 盐碱地改良。E-mail: LDX557@ 163. com 责任作者简介: 宫伟光( 1955 ) ) , 男, 教授。主要研究方向: 水土保持与荒漠化防治。E- mail: gwgubc@ 126. com
3 结果与分析
311 盐碱地立地分类 31111 因子分析 对所测定的 11 个土壤理化性质 指标进行因子分析, 提取公共因子。由图 1 可知, 公 共因子 1、2、3 之间的特征值之差值比较大, 而公共 因子 4、5、6、7、8、9、10、11 之间的特征值差值均比较 小, 而且只有公共因子 1、2、3 特征值大于 1; 故可以 初步得出保留前 3 个因子将能概括绝大部分信息。 经总方差分解得出, 用这 3 个因子代替 11 个原始变 量可以概括原变量所包含信息 711471% , 因此, 采用 前 3 个因子作为新变量。
软件包 SPSS 1110 中所提供的程序进行因子分析和 聚类分析[ 12] 。因子分析方法可以将测定的 11 个土
壤理化性质指标( 元素) 之间的相关性进行解析, 并 得到因子得分和新的因子变量。再用方差极大法旋
转因子轴对得到的新的因子变量进行解释, 可以进
一步说明影响原变量系统构成的主要因素和系统特
2 材料与方法
211 样地设置及土壤采集 根据研究区域植被类型、生长状况、分布特点和
地表盐碱斑块等差异, 选取典型地段共设置调查了 70 块标准地。在同一标准地内设置 3~ 4 个面积为 1 m @ 1m 的调查样方, 调查植物种类组成、群落数量 特征、地上生物量。同时在各标准地分别选取 3 个 采样点, 在 0~ 25 cm 土壤层取样, 制成混合土样, 风 干后剔出植物根系及石砾等杂物, 磨碎, 过筛, 放于 干燥器中, 用于土壤理化指标测定。 212 土壤性质测定方法
Evaluation of site quality for saline- alkali soil in Daqing
L iu Dongxing, Gong Weiguang
( Northeast Forestry Universit y, 150040, Harbin, China)
Abstract Based on the ecological relationship between saline- alkali soil properties and plants, plant community type and biomass associated with soil physico- chemical properties, including pH, soil organic matter, hydrolysable nitrogen, available phosphorus, available potassium, cation exchange capacity, exchangeable sodium and water- soluble salt contents were surveyed and analyzed. According to the soil physico- chemical propert ies and herbaceous plant biomass, site classif ication and evaluation for saline- alkali soil of Daqing were made by using factor analysis and cluster analysis methods. The saline- alkali soil of Daqing was classified into five kinds of site types, namely, 1) High biomass saline- alkali soil with slight salinity; 2) High biomass saline- alkali soil with moderate salinity; 3) Moderate biomass saline- alkali soil with moderate salinity; 4) Low biomass saline- alkali soil with moderate salinity; and 5) High salinity saline- alkali soil. This provided scientific reference for restoring vegetat ion and improving the productivity of land resources. Key words saline- alkali soil; site classification; evaluat ion of site quality; Daqing
2009 年 6 月 7( 3) : 98- Baidu Nhomakorabea03
中国 水土 保持 科学 Science of Soil and Water Conservation
Vol. 7 No. 3 Jun. 2009
大庆盐碱地立地质量评价
刘东兴, 宫伟光
( 东北林 业大学, 150040, 哈尔滨)
摘要 根据盐碱地土壤性质与植物的生态关系, 调 查分析 植物群 落种类、生物 量与土 壤理化 性质( pH 值、有机质、 水解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量、交换性钠和水溶性总盐含量) 之间的相互关 系。利用多元 统计分析的 因子 分析和聚类分析方法, 以盐碱地土壤理化性 质为分类依据, 以地上草本植物群落 生物量为验 证标准, 进行立地 分类 和立地质量评价, 将大庆市盐碱地分为高生 物量轻度盐 碱地、高生物 量中度 盐碱地、中生 物量中度 盐碱地、低 生物 量中度盐碱地和重度盐碱地 5 种立地类型。研究结果可为恢复植被, 提高土地资源生产力 提供科学参考。 关键词 盐碱地; 立地分类; 立地质量评价; 大庆市
测定时用四分法将待测土样分成 4 份, 每份土样重
复测定 3 次, 结果取其平均值作为该标准地的对比 测定值, 若单次数据严重偏离平均值, 则将其剔除。
通过初始提取的因子载荷矩阵( 表 1) , 可以用
100
中国水土保持科学
2009 年
图 1 公共因子碎石图 Fig. 1 Gravel map of public factor
各原始变量写出如下公因子( F1、F2、F3) 表达式: F1= 01855X 1+ 01748X 2- 01720X 3+ 01539X 4+ 01480X5+ 01164X 6- 01674X 7- 01412X 8+ 01445X 9- 01601X10- 01625X 11; F2= - 01216X 1- 01182X 2+ 01266X 3+ 01771X 401537X5- 01454X 6+ 01014X 7+ 01051X 8+ 01793X 9+ 01093X10- 01260X 11; F3= 01193X 1- 01062X 2+ 01334X 3+ 01289X 4+ 01554X5+ 01731X 6+ 01457X 7+ 01421X 8+ 01341X 9+ 01254X10- 01101X 11。
符合分析要求的共有 61 块标准地参与分析和计算。
土壤 pH 值采用盐浸法( 0101 mol/ L 氯化钙盐溶
液与土之比为 5B1) , 土壤有机质含量采用重铬酸钾 氧化法, 土壤水解氮采用碱解- 扩散法, 土壤有效磷
采用钼锑钪比色法( 015 mol/ L 碳酸氢钠浸提) , 土壤
速效钾采用中性 1mol/ L 醋酸氨浸提法, 土壤阳离子
征。然后将因子得分作为新变量, 用聚类分析法对 新变量进行分类。层级聚类分析采用的是欧氏距离
平方计算方法[ 13] , 2 个样本之间的欧氏距离平方是
各样本每个变量值之差的平方和, 即
k
E D =
( xi - y i) 2
i= 1
式中: D 为 2 个样本之间的欧式距离平方; k 为每个
样本有 k 个变量; xi 为第 1 个样本在第 i 个变量上 的取值; y i 为第 2 个样本在第 i 个变量上的取值。
代换量采用乙酸钠- 火焰光度法, 土壤交换性钠离子 采用乙酸铵- 火焰光度法, 土壤水溶性总盐量采用残 渣烘干- 质量法, 土壤密度采用环刀法[ 10- 11] 。
213 数据处理
采用 Excel 2003 对土壤各项指标分析数据进行
管理和运算。如数据标准化、测定值与含量换算、平
均数、标准差等统计量计算分析等。运用数理统计
大庆市位于松嫩平原腹地, 是我国重要的石油 城, 而松嫩平原是我国北方土壤盐渍化最严重的区 域之一, 盐渍化土地面积高达 28812 万 hm2, 占东北 地区盐渍土总面积的 3913% [ 1- 2] 。随着大庆市的经 济发展, 对土地的利用和开发也逐年增加, 尤其是城 市绿化和农林业生产的发展对土地的利用也越来越
多; 但由于缺乏对盐碱地立地条件和立地质量的了 解, 未能很好地做到适地适树、适地适草, 致使造林
成活率低, 牧草产量不高, 严重影响了当地农、林、牧 业的发展, 因此, 对大庆市周边苏打盐渍土的立地质 量进行科学评价, 为指导当地土地合理利用、植被恢 复、发展农、林、牧业生产和土壤改良等工作提供科 学依据就显得尤为重要。
第 3期
刘东兴等: 大庆盐碱地立地质量评价
99
尚未见报道。笔者在盐碱地植物群落样方和土壤取 样调查、分析的基础上, 采用因子分析和聚类分析方 法对大庆盐碱地立地进行分类, 评价立地质量。
1 研究区自然概况
研究区位于黑龙江省西部, 松嫩平原中部的大 庆市( E 124b13c~ 125b16c, N 45b46c~ 47b02c) , 大庆 市地形平坦, 地处北温带大陆性季风气候区, 受蒙古 内陆冷空气和海洋暖流季风的影响, 冬季寒冷有雪, 春秋季风多, 年平均温度 2~ 6 e 。该地区的年均降 水量 100~ 600 mm, 而年均蒸发量 1 200~ 1 800 mm, 远远大于年降水量。表土盐分 含量约为 0. 3% , 其 中阴离子以重碳酸根与碳酸根为主, 硫酸根次之, 氯 根最少; 阳离子以钠为主, 占阳离子总量的 70% 左 右; pH 值较高, 超过 9。研究区植被类型为 温带草 原, 自然植被属蒙古植物区系, 以草本植物占绝对优 势, 主要植物有星星草( Puccinellia tenuif lora ( Turcz. ) Scribn. et Merr ) 、羊 草 ( Leymus chinensis ( Trin. ) Tzvel) 、虎 尾 草 ( Chloris virgata Sw ) 、碱 蓬 ( Suaeda glauca ( Bunge) Bunge ) 、稗 草 ( Echinochloa crusgalli ( L. ) Beauv) 、芦苇( Phragmites australis ( Cav. ) Trin. ex Steud ) 、狗 娃 花 ( Heteropappus hispidus ( Thunb. ) Less) 、拂子茅 ( Calamagrostis epigeios ( Linn. ) Roth) 、 轴藜 ( Axyris amaranthoides Linn ) 、猪 毛 蒿 ( Artemisia scoparia Waldst. et Kit) 、蔓萎陵菜( Potentillaf lagellaris Willd) 、裂叶蒿( Artemisia tanacetif olia Linn) 、假苇拂子 茅( Calamagrostis pseudophragmites ( Hall. F. ) Koel ) 、 问荆 ( Equisetum arvense Linn ) 等 及 一 些 灌 木 和 半 灌木。
目前盐渍土研究主要集中在盐碱地的发生和演 化、苏打盐渍土的改良利用及综合治理等方面[ 3-9] 。 有关松嫩平原苏打盐渍地立地质量评价方面的研究
收稿日期: 2008-10- 10 修回日期: 2009- 03- 05 项目名称: 黑龙江省科技攻关 项目/ 盐碱地的植被恢复与配套技术研究0 ( GA02B601) 第一作者简介: 刘东兴( 1982) ) , 男, 硕士研究生。主要研究方向: 盐碱地改良。E-mail: LDX557@ 163. com 责任作者简介: 宫伟光( 1955 ) ) , 男, 教授。主要研究方向: 水土保持与荒漠化防治。E- mail: gwgubc@ 126. com
3 结果与分析
311 盐碱地立地分类 31111 因子分析 对所测定的 11 个土壤理化性质 指标进行因子分析, 提取公共因子。由图 1 可知, 公 共因子 1、2、3 之间的特征值之差值比较大, 而公共 因子 4、5、6、7、8、9、10、11 之间的特征值差值均比较 小, 而且只有公共因子 1、2、3 特征值大于 1; 故可以 初步得出保留前 3 个因子将能概括绝大部分信息。 经总方差分解得出, 用这 3 个因子代替 11 个原始变 量可以概括原变量所包含信息 711471% , 因此, 采用 前 3 个因子作为新变量。
软件包 SPSS 1110 中所提供的程序进行因子分析和 聚类分析[ 12] 。因子分析方法可以将测定的 11 个土
壤理化性质指标( 元素) 之间的相关性进行解析, 并 得到因子得分和新的因子变量。再用方差极大法旋
转因子轴对得到的新的因子变量进行解释, 可以进
一步说明影响原变量系统构成的主要因素和系统特
2 材料与方法
211 样地设置及土壤采集 根据研究区域植被类型、生长状况、分布特点和
地表盐碱斑块等差异, 选取典型地段共设置调查了 70 块标准地。在同一标准地内设置 3~ 4 个面积为 1 m @ 1m 的调查样方, 调查植物种类组成、群落数量 特征、地上生物量。同时在各标准地分别选取 3 个 采样点, 在 0~ 25 cm 土壤层取样, 制成混合土样, 风 干后剔出植物根系及石砾等杂物, 磨碎, 过筛, 放于 干燥器中, 用于土壤理化指标测定。 212 土壤性质测定方法
Evaluation of site quality for saline- alkali soil in Daqing
L iu Dongxing, Gong Weiguang
( Northeast Forestry Universit y, 150040, Harbin, China)
Abstract Based on the ecological relationship between saline- alkali soil properties and plants, plant community type and biomass associated with soil physico- chemical properties, including pH, soil organic matter, hydrolysable nitrogen, available phosphorus, available potassium, cation exchange capacity, exchangeable sodium and water- soluble salt contents were surveyed and analyzed. According to the soil physico- chemical propert ies and herbaceous plant biomass, site classif ication and evaluation for saline- alkali soil of Daqing were made by using factor analysis and cluster analysis methods. The saline- alkali soil of Daqing was classified into five kinds of site types, namely, 1) High biomass saline- alkali soil with slight salinity; 2) High biomass saline- alkali soil with moderate salinity; 3) Moderate biomass saline- alkali soil with moderate salinity; 4) Low biomass saline- alkali soil with moderate salinity; and 5) High salinity saline- alkali soil. This provided scientific reference for restoring vegetat ion and improving the productivity of land resources. Key words saline- alkali soil; site classification; evaluat ion of site quality; Daqing
2009 年 6 月 7( 3) : 98- Baidu Nhomakorabea03
中国 水土 保持 科学 Science of Soil and Water Conservation
Vol. 7 No. 3 Jun. 2009
大庆盐碱地立地质量评价
刘东兴, 宫伟光
( 东北林 业大学, 150040, 哈尔滨)
摘要 根据盐碱地土壤性质与植物的生态关系, 调 查分析 植物群 落种类、生物 量与土 壤理化 性质( pH 值、有机质、 水解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量、交换性钠和水溶性总盐含量) 之间的相互关 系。利用多元 统计分析的 因子 分析和聚类分析方法, 以盐碱地土壤理化性 质为分类依据, 以地上草本植物群落 生物量为验 证标准, 进行立地 分类 和立地质量评价, 将大庆市盐碱地分为高生 物量轻度盐 碱地、高生物 量中度 盐碱地、中生 物量中度 盐碱地、低 生物 量中度盐碱地和重度盐碱地 5 种立地类型。研究结果可为恢复植被, 提高土地资源生产力 提供科学参考。 关键词 盐碱地; 立地分类; 立地质量评价; 大庆市