濱海鹽堿地土壤水鹽動態研究

劉海濤，高彥花

（1.淮南師范學院生物工程學院，安徽 淮南 232038；2.資源與環境生物技術安徽普通高校重點實驗室，安徽 淮南 232038）

土壤水鹽動態是指土壤水分和鹽分在空間中的分布隨時間的變化過程[1-2]。渤海灣位于渤海西部，貫穿天津、河北省唐山、滄州和山東省黃河口，屬于典型的大陸性季風氣候，一年內降水量分布不均，主要集中在夏季，并且降水量的年際變化也較大[3]。該地區土壤中的水鹽運移頻繁，積鹽與脫鹽現象不斷交替發生，加之該地區地下水為海水型地下水，礦化度較高，導致其土壤鹽分含量較高且難于治理[4]。由于鹽堿地面積大，植被覆蓋率低，生態環境脆弱，已經嚴重制約了農林業的生產發展。因此，該地區鹽堿地的改良對土地資源的可持續利用和發展具有重要意義。本研究通過探究渤海灣地區鹽堿地土壤水鹽動態變化規律，以期為該地區鹽堿地的開發利用提供基礎性科學數據。

1 研究方法

1.1 采樣方法

選取渤海灣北岸的河北唐海、中段的天津大港和河北黃驊、南岸的山東東營4個地區作為采樣地，試驗地土壤的鹽分離子狀況見表1。由表1可知4個地區由北向南含鹽量呈逐漸增加趨勢，代表了渤海灣地區不同鹽漬化程度的土壤。采樣地皆為未開墾的荒地，在每個地區隨機選取6個取樣點。采樣時間為每月下旬，選擇晴天并在48 h 內迅速完成4個地區的取樣。采樣時使用土鉆鉆取80 cm深土壤，分層取 0～20、20～40、40～60、60～80 cm 土層土樣。將每層土樣迅速裝入自封袋內，并在自封袋上標注采樣地、土樣深度、采樣日期等信息。

表1 研究區土壤離子含量（Tab.1 The content of soil ions in research area）

1.2 測定方法

1.2.1 土壤含水量

烘干法測定土壤含水量。取20 g 土壤于鋁盒中，置烘箱中105 ℃下烘至恒重稱量。重復3 次，取平均值。土壤含水量計算公式如下：土壤含水量(%)

1.2.2 土壤鹽分

土壤樣品按5:1 的水土比進行浸提[5]，分別測定各指標。其中，電導率用DELTA-326 型電導率儀測定；K+、Na+、Ca2+、Mg2+使用原子吸收分光光度計測定；pH、Cl－、HCO3－使用水質分析儀 (自動滴定儀)測定；SO42－利用 EDTA 間接絡合滴定法測定。

1.3 數據處理

采用Excel 2007 軟件作圖，SPSS16.0 統計分析軟件進行數據處理與分析。

2 結果與分析

2.1 研究區土壤水分的垂直分布

圖1 研究區土壤含水量垂直分布（Fig.1 The vertical distribution of soil water content in research area）

如圖1所示，4個地區中除東營 5、7～8月份和唐海3～4月份各層土壤含水量差異不顯著 (P﹥0.05)，其余月份及地區的土壤含水量均差異顯著 ((P﹤0.05)，且土壤含水量呈現隨土層深度增加而逐漸增加的趨勢。

表2 研究區土壤含水量各月份間變異系數（Tab.2 The coefficient of variation of soil water content between months in research area）

如表2所示，4個地區不同土層含水量月變化幅度規律基本一致，表現為表層0～20 cm 含水量在不同月份變化幅度最大，20～40 cm 土層含水量變化幅度次之，40～60 cm 和 60～80 cm 土層含水量變化幅度較為平緩。

2.2 研究區土壤總鹽量的垂直分布

4個地區土壤鹽分垂直分布規律各具特點。如圖2所示，唐海在3～10月份各土層土壤電導率差別相對不明顯。大港在3、4月份各層土壤電導率較接近，在 5、7～10月份 0～20 cm 土層土壤電導率顯著低于另外 3個土層(P﹤0.05)，在 6月份 60～80 cm土層電導率顯著高于另外3個土層(P﹤0.05)。黃驊除 5、6月份外的其余各月份，0～20 cm 土層土壤電導率與其余各層土壤電導率差異均達到顯著水平(P﹤0.05)，尤其在 3月份和 8月份，0～20 cm 土層土壤含鹽量遠高于下層土壤；3～10月份間，20～40、40～60、60～80 cm 土層土壤電導率差異不明顯，含鹽量比較接近。東營在 3～5月份和 8月份 0～20 cm土層土壤電導率顯著高于其余各土層(P﹤0.05)，在6～7、9、10月份各土層土壤電導率相差不大。綜上所述，黃驊土壤在各月份均出現較為明顯的表聚現象，東營僅在個別月份表聚現象明顯。大港和唐海土壤鹽分的垂直分布相對均勻，但大港在6～10月份下層土壤鹽分含量高于上層土壤。

圖2 研究區土壤電導率垂直分布（Fig.2 The vertical distribution of soil electrical conduction in research area）

2.3 土壤水分和鹽分的動態關系

圖3 研究區土壤水鹽動態關系(Fig.3 The dynamic relationship of soil water and salt in research area)

如圖3所示，4個地區土壤水分和鹽分之間的動態關系沒有一致的規律性。唐海土壤電導率和含水量年變化趨勢基本相反；大港土壤電導率在3～8月份變化幅度很小，而含水量在此期間有較大波動，在8～10月份含水量和電導率變化趨勢相反；黃驊土壤電導率和含水量的年變化趨勢基本一致；東營土壤含水量在3～10月份基本穩定無明顯變化，而電導率在3～5月份和8～10月份波動較大。

3 結論與討論

4個地區由于降水、蒸發等氣候條件的差異及土壤質地、結構的不同，其土壤含水量在垂直方向的分布差別較大。唐海、大港、黃驊3個地區的土壤含水量在土壤剖面的垂直分布基本相同，均表現出隨土層深度的增加而增加；而東營土壤含水量的垂直分布較均勻。究其原因，可能是由于唐海、大港和黃驊的地理位置較近，影響土壤含水量的氣候、土壤質地等因素較為相似，因此土壤含水量的垂直分布也相近；東營地處黃河入海口，其土壤為黃河泥沙淤積而成的沙質土，保水控水能力差，水分在各層土壤下滲快，從而導致各層土壤含水量相差不大。本研究中表層土壤較下層土壤不同月份間的波動幅度更大，這是由于表層土壤更易受到降水和蒸發的影響，降水時土壤含水量迅速升高，蒸發劇烈時含水量又快速下降，因此月變化幅度較大；而隨土層深度的加深，外界環境對土壤的影響逐漸減小，因此土壤含水量變化幅度越來越小，這與大多數學者的研究結果是相似的[3,6-7]。

土壤中的水溶性鹽具有導電作用，其導電能力的強弱可以用電導率表示，在一定范圍內，溶液的含鹽量和電導率呈正相關關系[8]。本研究中，4個地區的土壤鹽分主要以NaCl 為主，其它離子比例相近，因此，可用土壤浸出液電導率值表征土壤含鹽量的高低。王耿明等[9]對松遼平原土壤鹽堿地進行研究表明，研究區表層土壤含鹽量較高，鹽漬化程度嚴重。本研究亦發現黃驊和東營鹽堿地表層土壤含鹽量較高，土壤中鹽分呈表聚性特征。這可能是由于東營和黃驊土壤鹽分含量本身較高，導致大多數植物難以生長，地被植物稀疏，地表大部分裸露，土壤水分蒸發量大，鹽分在蒸發過程中隨毛管水不斷轉移至土壤表層所致。大港土壤含鹽量在5～10月份表現出上層低于下層，這可能由于該地區生長了一些野生白刺(Nitraria tangutorum?Bor.)，白刺是一種吸鹽植物，而5～10月份恰好是白刺的生長發育期，白刺對鹽分的吸收降低了土壤上層的鹽分含量。唐海土壤鹽分垂直分布狀況較特別，有的月份上層土壤含鹽量高，有的月份下層土壤含鹽量高，有的月份則基本相同，無規律性。這可能是因為該地為粘土夾層土壤，具有脫鹽困難、抑制返鹽的特點，使得土壤的鹽分垂直分布具有多樣性的特點[10]。

土壤鹽分變化和水分變化密切相關，土壤中的鹽分溶于水中，伴隨著水分的移動而移動，土壤水分運移的變化直接導致了鹽分的運移變化[11]。一般來說，土壤鹽分含量與土壤水分含量呈負相關關系[1,6]。在本研究中土壤含鹽量與含水量的月變化之間并未呈現明顯的規律性，這說明雖然鹽分隨水分的運動而移動，但其它因素(降雨量、降雨強度、蒸發量、土壤質地、地下水位、地下水礦化度)也會對土壤鹽分產生影響，鹽隨水運動的過程中存在一定的復雜性[10-12]。