濰北地區(qū)表層土壤鹽分空間分布特征分析

姜 涵，周姣姣，潘 健，吳泉源

(山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，山東濟南 250014)

土壤屬性的空間分布特征是土壤污染治理、土地管理和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要依據(jù)。土壤本身是一個形態(tài)和過程都相當(dāng)復(fù)雜的自然綜合體，成土過程受不同的物理、化學(xué)、生物等因素的影響，使得土壤性質(zhì)具有高度的空間異質(zhì)性，近代以來人類活動的加劇進(jìn)一步增強了土壤特性的變異和不確定性[1]。土壤鹽分是重要的土壤屬性，受氣候、成土母質(zhì)、地形地貌、水資源、人為因素等的影響，具有復(fù)雜性和高度的時空變異性[2]。土壤鹽分過高會導(dǎo)致土壤鹽漬化，嚴(yán)重影響作物的生長，導(dǎo)致糧食減產(chǎn)進(jìn)而影響區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。土壤鹽分的空間變異狀態(tài)在一定程度上反映了土壤耕作層內(nèi)的土壤鹽漬化程度和狀態(tài)[3]。

以山東省濰坊市北部海(咸)水入侵區(qū)作為研究區(qū)，通過野外實地采集土壤樣本，在實驗室化驗土壤理化性質(zhì)，利用地理信息相關(guān)技術(shù)對濰坊北部地區(qū)土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行空間分布特征研究。通過研究發(fā)現(xiàn)濰坊北部地區(qū)表層土壤鹽分的空間分布情況，對指導(dǎo)研究區(qū)合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保護(hù)人類健康具有重要的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況濰坊市位于山東半島中部，北臨萊州灣。萊州灣地區(qū)現(xiàn)處于經(jīng)濟和人口均快速增長的階段，因此人類的活動會對環(huán)境造成極為明顯的影響[4]。萊州灣南岸地區(qū)以其獨特的地理位置、地質(zhì)環(huán)境演化背景和對氣候變化的敏感性，成為中國受人類活動和自然因素影響產(chǎn)生自然災(zāi)害最嚴(yán)重的地區(qū)[5]。濰坊北部地處渤海萊州灣南岸濱海平原地區(qū)，研究區(qū)經(jīng)緯度位置大致為118°38′～119°35′E，36°45′～37°20′N，該區(qū)域擁有豐富的地下鹵水資源，灘涂面積447 km2，鹽堿荒灘2 600 km2，地勢低平坡降小，是我國海(咸)水入侵最為典型和嚴(yán)重的地區(qū)。濱海地區(qū)由于海水入侵或者高礦化度地下水作用，受海水浸漬，生成濱海鹽土，隨著海水入侵的不斷加重，濱海區(qū)域土壤發(fā)育按照潮土、鹽化潮土到鹽土的順序不斷發(fā)展，鹽漬化程度日益加重[6]。萊州灣南岸海水入侵已經(jīng)對生態(tài)環(huán)境和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)甚至人體健康產(chǎn)生重大影響。

1.2數(shù)據(jù)采集與方法該次野外采樣的時間是2014年11月，主要的采樣點范圍是在濰坊北部海(咸)水入侵地區(qū)，考慮研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀、交通狀況，進(jìn)行格網(wǎng)布點，結(jié)合高清遙感影像圖和交通路線圖均勻布設(shè)了41個樣點，采樣路線大致沿著南北方向的縣道、鄉(xiāng)道以及主要河流南北向進(jìn)行(圖1)。在每個采樣區(qū)選取30 m×30 m 的樣方區(qū)，按照5點梅花采樣法，采集5個土樣，每個土樣的采樣深度為0～20 cm，并均勻混合成一個土壤樣品，按照4分法從混合樣品中選取500 g作為該樣點的土壤樣本。

土壤樣本帶回實驗室按照所記錄編號在避免陽光照射的條件下剔除明顯雜質(zhì)，進(jìn)行室內(nèi)自然風(fēng)干，將風(fēng)干后的土壤樣本用木棍將其壓碎，進(jìn)行土壤研磨，過1 mm篩，得到顆粒狀土壤樣本用于土樣的全鹽量、各類離子含量以及pH等理化性質(zhì)測定，測定的方法按照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[7]。

數(shù)據(jù)分析方面運用SPSS對鹽分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，運用GIS空間分析的方法將實地采樣獲取的鹽分?jǐn)?shù)據(jù)與土壤采樣點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入ARCGIS中，使用克里格插值對研究區(qū)土壤鹽分分布特征進(jìn)行研究。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤鹽分的描述性統(tǒng)計分析運用SPSS軟件對獲取的采樣點土壤鹽分進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到樣本土壤中8種離子的含量，結(jié)果見表1。

圖1 研究區(qū)范圍與采樣點分布Fig.1 Scope of study area and sampling sites distribution

離子Ion最小值Min∥g/kg最大值Max∥g/kg均值Mean∥g/kg標(biāo)準(zhǔn)差SD峰度Kurtosis偏度Skewness變異系數(shù)CV比例Proportion∥%K+0.003270.270330.0355560.04788514.4088253.44839051.34675226.501Na+0.018473.667210.3546900.73892212.2908093.47508162.083290664.854Ca2+0.014520.297260.0904860.0581106.0470752.27285500.642201716.545Mg2+0.011741.049930.0661730.16092537.3429726.00575282.431892512.100Cl-0.020037.644250.5128281.39770218.3336754.15142182.725481046.146SO2-40.011761.855450.2987140.35934513.0024933.52375111.202972626.879HCO-30.121920.704050.2993430.1312781.1280931.08204330.438553626.936CO2-30.000000.017980.0004390.00280841.0000006.40312426.40312420.039全鹽量Totalsaltcontent14.8422040.4263091.3492821.65822816.9564553.98658901.5958002—

各類離子的含量不同，分布狀況也不盡相同，各類離子與全鹽量之間存在的相關(guān)性，運用SPSS對土壤中各類離子含量與全鹽量做相關(guān)分析，結(jié)果見表2。

表2 各類離子與全鹽量的相關(guān)分析

注：** 相關(guān)性在0.01水平顯著，* 相關(guān)性在0.05水平顯著

Note：** stands for significant differences at 0.01 level，* stands for significant differences at 0.05 level

圖2 土壤表層鹽分空間分布Fig.2 Spatial distribution of soil surface salinity

3 結(jié)論與討論

(2)各類離子離散程度較高。空間分析表明，濰坊北部地區(qū)表層土壤鹽分的空間分布情況主要為：東北部沿海地區(qū)土壤鹽分含量較高，從東北向西南呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢，即受到海水入侵的影響由沿海向內(nèi)陸逐漸遞減。應(yīng)用GIS的空間插值方法，將研究區(qū)域內(nèi)分散的土壤采樣點位置數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行空間插值，并得到研究區(qū)域內(nèi)未檢測地區(qū)的數(shù)據(jù)，并可以分析研究區(qū)域的土壤鹽分空間分布情況，可以有效地提高區(qū)域內(nèi)土壤鹽分的監(jiān)測效率，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

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