西迪地区灌溉和雨养农业土壤的理化特征
Bijendra库马尔1*, Anshumali1Kriti Shukla1阿斯玛·纳兹1和Chandravir Narayan1
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.9.3.52
Sidhi地区位于印度中央邦的东北边界，位于北部的印度河-恒河平原和南部的德干高原之间的过渡地区，以及中央邦最偏远的地区。对Sidhi地区周围20个雨育和灌溉农业土壤的复合样本进行了系统和全面的分析。土壤样品pH值在6.6 ~ 8之间变化较大，灌水土壤pH值较高。灌水土壤的土壤电蚀系数和土壤电蚀系数存在较大的空间差异。结果表明，物化参数之间的生物地球化学关系发生了变化。在雨养地区，高Si/Al和低Fe/Al表现出农业土壤的硅酸盐性质，原生硅酸盐的铁损失较小
农业;土壤质地;灌溉;雨养
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张建军，张建军，张建军，等。土壤化学特征及其对土壤生态系统的影响，生态学报，2014;9 (3)DOI: 10.3969 / j.i ssn . 1001 - 1001http://dx.doi.org/10.12944/CWE.9.3.52
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张建军，张建军，张建军，等。农田土壤理化特性研究进展[j] .环境科学进展，2014;9(3)。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=7624
介绍
西迪区位于印度中央邦的东北边界，位于北部的印度-恒河平原和南部的德干高原之间的过渡地区，以及中央邦最偏远的地区。土壤是自然界重要而宝贵的资源之一。所有生物都直接或间接地依赖土壤来满足日常需要，95%的人类食物来自地球。为拥有健康和肥沃的土壤制定计划对人类的生存至关重要。土壤是由不同厚度的矿物成分层(土层)组成的自然体，其形态、物理、化学和矿物学特征与母质不同。土壤是由破碎的岩石颗粒组成的，这些岩石经过风化和侵蚀等化学和机械过程的改变。土壤具有复杂的功能，对人类和其他生物都是有益的。它起到过滤、缓冲、储存和转化系统的作用，从而保护全球生态系统免受环境污染物的不利影响。自工业革命开始以来，社会对环境的忽视导致了土壤和水资源的严重污染(Ramaswamy et al.， 2007)。土壤的形成既是一个建设性的过程，也是一个破坏性的过程。, 2012) the predominant destructive process are physical and chemical breaking down of materials, plants and animal structures which result in the partial loss of more soluble and volatile products. Soil types are a major factor in determining what types of plants will grow. The nature of soil primarily depend upon its continued change under the effect of physical factors like the parent material, time, the climate, the organic activity in it etc. (Solanki and Chavda, 2012). Although all physico-chemical properties are involved in soil functioning, bio chemical properties tend to react most rapidly to get change in the external environment (Nannipieriet al, 1990; Trasar-Cepeda et al, 2008). The soils of the study area comprised of Mollisol, Alfisols, Entisols, Inceptisols and Vertisol with alluvial, red and black soil types. The quality of parent material prevents the transformation of smectite to kaolin, helps in the retention of adequate amount of smectite and provides a continuous supply of bases (Ca2 +形成mollisol所需的离子。灌区土壤为深至中深黑土;雨养土壤以红壤土为主。在发展中国家，灌溉地区的作物产量始终高于雨养地区(Hussain和Hanjra, 2004年)。全球约17%的农业用地被灌溉，贡献了约40%的世界谷物作物产量(WCD, 2000)。在印度，大约48.3%的耕地面积得到了适当的灌溉，农业总产量达到2.344亿吨，而雨养土地约占总净播种面积的60%，其作物占粮食作物的48%。灌溉和现代农业实践以改变土壤特征为代价确保作物生产，主要是在干旱和半干旱地区(Assis et al.， 2010)。本研究的目的是对旱作土壤和灌溉土壤进行系统、全面的分析。这种类型的研究以前没有在研究地区进行过，因此这项研究可能对农民有用。有关农业土壤中某些元素的信息也可能有用。
材料与方法
研究区域
Sidhi地区位于印度中央邦的东北边界(北纬22ÌŠ 47.5′和24ÌŠ 42.10′之间，东纬81ÌŠ 18.40′和82ÌŠ 48.30′之间)，位于北部的印度-恒河平原和南部的德干高原之间的过渡地区(图1)。地理特征是低山，广阔的高原和Son河谷，这是冈瓦纳岩石的储藏库。从地形上看，该地区可分为三个带，温德哈扬山或凯莫尔山脉，冈瓦纳带和太古宙带。高岭石、高岭石、一水硬铝石、三水铝石、钠长石、硬粒岩等粘土矿物是由黑石质变质沉积物局部风化作用产生的(Mehrotra et al.， 1979)。该地区平均海拔为MSL以上311 m。该地区的气候是热带季风型，有炎热干燥的夏季(3 - 6月)，季风(7 - 9月)和冬季(11月- 2月)三个明显的季节。年平均降雨量在1000-1200毫米之间，高峰在7月和8月。全区总人口112万，人口密度110人/公里2(人口普查,2011)。Sidhi地区的土地总面积为10,536公里2其中森林面积占40%。农业用地占47%，但只有17%(66,800公顷)的农业用地保证灌溉供应，其余农业用地(413500公顷)依赖雨灌，每年只生产一种作物(NRAA, 2012)。主要的灌溉水源是管井(26,500公顷)、运河(12,800公顷)和水井(11000公顷)以及其他水源(16,500公顷)。这片土地大部分是起伏的地形，往往有陡峭的坡度，不适合耕种;沿着主要河流的山谷，如圣子河和戈帕德河都有肥沃的土壤。在Kharif季节种植水稻、玉米、大麦、鸽子豆和黄麻，Rabi季节种植小麦、芥菜和扁豆。天然植被包括热带干燥落叶林。
实地调查及样本收集
二十个土壤样本(0-20厘米深度)收集从农田(表1)培养现代工具和技术在儿子和Gopad河流的流域,旱作和传统技术,丘陵和森林地区(图1)。在每个字段,选择一块1公顷和五个土芯内径(5厘米)0-20厘米深度随机抽样从5分(北、南、东、西部和中部)和混合得到混合样品。采样时间为夏季旱季(2013年6月)。所有土壤样品均保存在酸清洗的HDPE瓶中，使用便携式冰箱冷冻，以尽量减少生物地球化学变化，并运往实验室进行分析处理。所有土样均风干，用木棍压碎，挑出砾石和残体。
实验室分析
分别在1:2.5和1:5土水比(w/v)下测定pH和电导率(EC) (Allison and Moodie, 1965);采用Core法(Blake, 1965)分析容重(BD);持水能力(WHC)是通过将新鲜土壤与水以1:2的比例保持过夜来确定的(Harding和Ross (1964);采用Walkley和Black重铬酸盐氧化法测定土壤有机碳和有机质含量(Nelson and Sommers, 1982);乙酸铵法测定阳离子交换容量。总碳(TC)和总氮(TN)由元素分析仪(Thermo Flash 2000)分析。元素(Al, Fe, Ca, Mg, Mn和P)由ICP-OES (Leeman Profile Plus)分析。粒度分析采用新德里尼赫鲁大学的Microtrac S3500分析仪进行。为了评估各种理化参数之间的潜在关系，使用“社会科学统计软件包(SPSS)， version-10.0”进行因子分析。采用“主成分分析法”和“变量旋转法”分别提取因子和推导因子
结果与讨论
表1为Sidhi地区农业土壤理化参数测定结果。土壤样品pH值在6.6 ~ 8之间变化较大，灌水土壤pH值较高。灌水土壤的土壤电蚀系数和土壤电蚀系数存在较大的空间差异。土壤有机碳和土壤有机质存在显著的空间差异。元素浓度低于地壳平均值。土样粒度分析显示砂、粉土和粘土的粒度分布多样，其中粉土占主导地位。在灌溉和雨养农业土壤中，容重没有变化趋势，均有较高的容重。在灌溉系统中，更大的土壤体积密度可能是由于更大的车轮交通(Carter et.， 1998)和土壤总有机碳和土壤团聚体减少(Celik, 2005)的综合影响，这是由于反复的锯切和收获事件(Li et al.， 2007)。TC和TN的平均值分别为1.25%和0.18%。碳氮比为1.08 ~ 14.46。
Pearson相关分析显示CEC与粉土、SOC、SOM呈正相关，粉土与Si、SOC、SOM、Ca、Mg呈正相关。这表明CEC是由土壤的无机和有机组成决定的(表2)。Al和Fe、Al和Mg、Al和Mn、Fe和Mg、Fe和Mn之间的正相关关系表明它们的来源相似，并且在高风化土壤中阳离子交换反应受Al、Fe和Mn的氢氧化物主导。
P/Al和Fe/Al之间的正统计关系(图2)表明，自生铁氧氢氧化合物具有很高的吸附磷到其表面的能力(Likjlema, 1980)。因此，自生氧化铁的沉淀和积累导致P/Al和Fe/Al的相应增加，似乎是解释农业土壤中观测到的全球变率的主要过程。这反映了背景成分中磷酸盐浓度的增加与相同背景材料中铁含量的增加有关。
结论
理化参数在种植方式、灌溉方式、机械化耕作、土壤质地等方面存在空间差异。粉壤土的结构和地球化学比值表明，灌溉土中黏土矿物占主导地位。低Si/Al比和高Fe/Al比表明双季制下农业土壤具有高流动性或非硅酸盐性质。元素浓度低于地壳平均值。在灌溉系统中，较大的土壤容重可能是由于较大的车轮交通的综合影响。Pearson相关分析表明，土壤总有机碳和土壤团聚体与粉土、有机碳和土壤有机质呈显著正相关，粉土与Si、有机碳、土壤有机质、Ca和Mg呈显著正相关。由此可以推断，土壤的有机和无机成分决定了土壤的土壤承载力。
确认
这组作者感谢印度政府人力资源发展部资助了这项研究工作。我们还感谢丹巴德印度矿业学院环境科学与工程系为开展实地监测和实验室分析提供了后勤支助。
参考文献
西迪区位于印度中央邦的东北边界，位于北部的印度-恒河平原和南部的德干高原之间的过渡地区，以及中央邦最偏远的地区。土壤是自然界重要而宝贵的资源之一。所有生物都直接或间接地依赖土壤来满足日常需要，95%的人类食物来自地球。为拥有健康和肥沃的土壤制定计划对人类的生存至关重要。土壤是由不同厚度的矿物成分层(土层)组成的自然体，其形态、物理、化学和矿物学特征与母质不同。土壤是由破碎的岩石颗粒组成的，这些岩石经过风化和侵蚀等化学和机械过程的改变。土壤具有复杂的功能，对人类和其他生物都是有益的。它起到过滤、缓冲、储存和转化系统的作用，从而保护全球生态系统免受环境污染物的不利影响。自工业革命开始以来，社会对环境的忽视导致了土壤和水资源的严重污染(Ramaswamy et al.， 2007)。土壤的形成既是一个建设性的过程，也是一个破坏性的过程。, 2012) the predominant destructive process are physical and chemical breaking down of materials, plants and animal structures which result in the partial loss of more soluble and volatile products. Soil types are a major factor in determining what types of plants will grow. The nature of soil primarily depend upon its continued change under the effect of physical factors like the parent material, time, the climate, the organic activity in it etc. (Solanki and Chavda, 2012). Although all physico-chemical properties are involved in soil functioning, bio chemical properties tend to react most rapidly to get change in the external environment (Nannipieriet al, 1990; Trasar-Cepeda et al, 2008). The soils of the study area comprised of Mollisol, Alfisols, Entisols, Inceptisols and Vertisol with alluvial, red and black soil types. The quality of parent material prevents the transformation of smectite to kaolin, helps in the retention of adequate amount of smectite and provides a continuous supply of bases (Ca2 +形成mollisol所需的离子。灌区土壤为深至中深黑土;雨养土壤以红壤土为主。在发展中国家，灌溉地区的作物产量始终高于雨养地区(Hussain和Hanjra, 2004年)。全球约17%的农业用地被灌溉，贡献了约40%的世界谷物作物产量(WCD, 2000)。在印度，大约48.3%的耕地面积得到了适当的灌溉，农业总产量达到2.344亿吨，而雨养土地约占总净播种面积的60%，其作物占粮食作物的48%。灌溉和现代农业实践以改变土壤特征为代价确保作物生产，主要是在干旱和半干旱地区(Assis et al.， 2010)。本研究的目的是对旱作土壤和灌溉土壤进行系统、全面的分析。这种类型的研究以前没有在研究地区进行过，因此这项研究可能对农民有用。有关农业土壤中某些元素的信息也可能有用。
材料与方法
研究区域
Sidhi地区位于印度中央邦的东北边界(北纬22ÌŠ 47.5′和24ÌŠ 42.10′之间，东纬81ÌŠ 18.40′和82ÌŠ 48.30′之间)，位于北部的印度-恒河平原和南部的德干高原之间的过渡地区(图1)。地理特征是低山，广阔的高原和Son河谷，这是冈瓦纳岩石的储藏库。从地形上看，该地区可分为三个带，温德哈扬山或凯莫尔山脉，冈瓦纳带和太古宙带。高岭石、高岭石、一水硬铝石、三水铝石、钠长石、硬粒岩等粘土矿物是由黑石质变质沉积物局部风化作用产生的(Mehrotra et al.， 1979)。该地区平均海拔为MSL以上311 m。该地区的气候是热带季风型，有炎热干燥的夏季(3 - 6月)，季风(7 - 9月)和冬季(11月- 2月)三个明显的季节。年平均降雨量在1000-1200毫米之间，高峰在7月和8月。全区总人口112万，人口密度110人/公里2(人口普查,2011)。Sidhi地区的土地总面积为10,536公里2其中森林面积占40%。农业用地占47%，但只有17%(66,800公顷)的农业用地保证灌溉供应，其余农业用地(413500公顷)依赖雨灌，每年只生产一种作物(NRAA, 2012)。主要的灌溉水源是管井(26,500公顷)、运河(12,800公顷)和水井(11000公顷)以及其他水源(16,500公顷)。这片土地大部分是起伏的地形，往往有陡峭的坡度，不适合耕种;沿着主要河流的山谷，如圣子河和戈帕德河都有肥沃的土壤。在Kharif季节种植水稻、玉米、大麦、鸽子豆和黄麻，Rabi季节种植小麦、芥菜和扁豆。天然植被包括热带干燥落叶林。
实地调查及样本收集
二十个土壤样本(0-20厘米深度)收集从农田(表1)培养现代工具和技术在儿子和Gopad河流的流域,旱作和传统技术,丘陵和森林地区(图1)。在每个字段,选择一块1公顷和五个土芯内径(5厘米)0-20厘米深度随机抽样从5分(北、南、东、西部和中部)和混合得到混合样品。采样时间为夏季旱季(2013年6月)。所有土壤样品均保存在酸清洗的HDPE瓶中，使用便携式冰箱冷冻，以尽量减少生物地球化学变化，并运往实验室进行分析处理。所有土样均风干，用木棍压碎，挑出砾石和残体。
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图1:显示采样地点的研究区域地图 点击此处查看图 |
实验室分析
分别在1:2.5和1:5土水比(w/v)下测定pH和电导率(EC) (Allison and Moodie, 1965);采用Core法(Blake, 1965)分析容重(BD);持水能力(WHC)是通过将新鲜土壤与水以1:2的比例保持过夜来确定的(Harding和Ross (1964);采用Walkley和Black重铬酸盐氧化法测定土壤有机碳和有机质含量(Nelson and Sommers, 1982);乙酸铵法测定阳离子交换容量。总碳(TC)和总氮(TN)由元素分析仪(Thermo Flash 2000)分析。元素(Al, Fe, Ca, Mg, Mn和P)由ICP-OES (Leeman Profile Plus)分析。粒度分析采用新德里尼赫鲁大学的Microtrac S3500分析仪进行。为了评估各种理化参数之间的潜在关系，使用“社会科学统计软件包(SPSS)， version-10.0”进行因子分析。采用“主成分分析法”和“变量旋转法”分别提取因子和推导因子
结果与讨论
表1为Sidhi地区农业土壤理化参数测定结果。土壤样品pH值在6.6 ~ 8之间变化较大，灌水土壤pH值较高。灌水土壤的土壤电蚀系数和土壤电蚀系数存在较大的空间差异。土壤有机碳和土壤有机质存在显著的空间差异。元素浓度低于地壳平均值。土样粒度分析显示砂、粉土和粘土的粒度分布多样，其中粉土占主导地位。在灌溉和雨养农业土壤中，容重没有变化趋势，均有较高的容重。在灌溉系统中，更大的土壤体积密度可能是由于更大的车轮交通(Carter et.， 1998)和土壤总有机碳和土壤团聚体减少(Celik, 2005)的综合影响，这是由于反复的锯切和收获事件(Li et al.， 2007)。TC和TN的平均值分别为1.25%和0.18%。碳氮比为1.08 ~ 14.46。
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表1:农业土壤理化参数 点击这里查看表格 |
Pearson相关分析显示CEC与粉土、SOC、SOM呈正相关，粉土与Si、SOC、SOM、Ca、Mg呈正相关。这表明CEC是由土壤的无机和有机组成决定的(表2)。Al和Fe、Al和Mg、Al和Mn、Fe和Mg、Fe和Mn之间的正相关关系表明它们的来源相似，并且在高风化土壤中阳离子交换反应受Al、Fe和Mn的氢氧化物主导。
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表2:Pearson相关分析 物理化学参数 点击这里查看表格 |
P/Al和Fe/Al之间的正统计关系(图2)表明，自生铁氧氢氧化合物具有很高的吸附磷到其表面的能力(Likjlema, 1980)。因此，自生氧化铁的沉淀和积累导致P/Al和Fe/Al的相应增加，似乎是解释农业土壤中观测到的全球变率的主要过程。这反映了背景成分中磷酸盐浓度的增加与相同背景材料中铁含量的增加有关。
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图2:线性关系 P/Al*1000与Fe/Al之间 点击此处查看图 |
结论
理化参数在种植方式、灌溉方式、机械化耕作、土壤质地等方面存在空间差异。粉壤土的结构和地球化学比值表明，灌溉土中黏土矿物占主导地位。低Si/Al比和高Fe/Al比表明双季制下农业土壤具有高流动性或非硅酸盐性质。元素浓度低于地壳平均值。在灌溉系统中，较大的土壤容重可能是由于较大的车轮交通的综合影响。Pearson相关分析表明，土壤总有机碳和土壤团聚体与粉土、有机碳和土壤有机质呈显著正相关，粉土与Si、有机碳、土壤有机质、Ca和Mg呈显著正相关。由此可以推断，土壤的有机和无机成分决定了土壤的土壤承载力。
确认
这组作者感谢印度政府人力资源发展部资助了这项研究工作。我们还感谢丹巴德印度矿业学院环境科学与工程系为开展实地监测和实验室分析提供了后勤支助。
参考文献
- 阿西斯，C. P.， Oliveira, T. S.， Nbrega Dantas, J. A.， Mendonca, E.巴西东北部半干旱区灌溉农业生态系统有机质和磷组分。农业生态系统与环境，138,74-82 (2010)
- Carter, M. R.， Greorich, E. G.， Angers, D. A.， Donald, R. G.和Bolinder, M. A.。加拿大东部邻近耕地和森林土壤中有机碳和氮的储存，有机碳组分。土壤与耕作研究47,253-261 (1998)
- 《土壤分析方法中的容重》。农学，c.a.布莱克，(编)9(11):374-390(1965)。
- 李建军，李建军。土地利用对土耳其南地中海高原土壤有机质和物理性质的影响。土壤与耕作研究83,270-277 (2005)
- 印度人口普查，临时人口总数，印度政府内政部(2011)。
- 王晓明，王晓明。土壤可矿化态氮在低温贮藏中的影响。j .科学。粮食农业，15:829-834(1964)。
- 灌溉与扶贫:对经验证据的回顾。灌溉排水，53(2004):1-15。
- 李晓光，李凤明，李泽荣，詹志勇，辛格。高寒草地土壤物理性质及其对有机碳库的影响。植物学报，39(2007)。
- 正磷酸盐与铁和铝氢氧化物的相互作用。环境科学与技术14,537-541 (1980)
- 国家雨区管理局(NRAA)优先考虑印度的雨区。研究报告4，印度政府规划委员会，新德里(2012)
- Nannipieri, P. Ceccanti, B. Grego, S.土壤生物活性的生态学意义。土壤生物化学，Vol.6 Marcel Dekker，纽约，293-355 (1990):
- Nelson, d.w.和Sommers, l.e.总碳，有机碳和有机质。见:Page Miller, a.l. Keeney, R.H.(主编)，土壤分析方法。第2部分。2nd编辑。美国农学学会-美国土壤科学学会，麦迪逊，WI, Pp. 539-580(1982)。
- 彭建峰，王宝忠，宋永华，袁鹏，刘忠，刘忠。污水稳定池表层沉积物对磷的吸附与释放。生态工程31,92-97 (2007)
- 李建军，李建军，李建军，李建军，李建军，土壤重金属含量与土壤质量的关系，中国科学院学报。转速。化学。common . 2(1)，: 76-79 (2012)
- 琼忠，德辉，李德奎。土地覆被变化对科尔沁沙地东南部土壤磷组分的影响。土壤圈18(6)，741-74 (2008)
- Ramaswamy, V.， V. M. Cresence, J. S. Rejitha, M. U. Lekshmi, K. S. Dharsana, S. P. Prasad和H. M. Vijila。李斯特菌流行病学与发病机制综述。微生物学、免疫学与感染杂志[40](2007): 4-13。
- Solanki, H。A.和Chavda, N. H.古吉拉特邦Bhavnagar (Gujarat)维多利亚公园保护区森林土壤季节变化的理化分析。生命科学通报，8，(2012):62-68
- Trasar-Cepeda, C.， Leirós, M. C.， gi - sotres, F.，农业和森林土壤中水解酶的活性。它们作为土壤质量指标的一些意义。水土保持学报，2009,44 (4):564 - 564 (2008)
- 世界水坝委员会(WCD):水坝与发展:一个新的决策框架。伦敦，英国:Earthscan出版社(2000)
