淺談鹽漬化灌區(qū)土壤鹽分的時空變異特征與地下水埋深的關系

韋少友

（河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質勘查院河南鄭州450000）

淺談鹽漬化灌區(qū)土壤鹽分的時空變異特征與地下水埋深的關系

韋少友

（河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質勘查院河南鄭州450000）

隨著人類活動對全球環(huán)境變化影響的加劇和糧食需求的日益緊張以及耕地資源的日趨匱乏，土壤鹽漬化已嚴重影響了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在地下水埋深較淺的我國北方干旱半干旱鹽漬化灌區(qū)，由于傳統(tǒng)的灌溉農(nóng)業(yè)引起地下水水位的抬高，加之干旱的氣候條件，土壤水分和潛水強烈蒸發(fā)，土壤次生鹽漬化危害尤為突出。土壤鹽分的時空變異性與地下水埋深之間的關系在一定程度上反映了土壤耕作層內(nèi)的鹽漬化程度和狀態(tài)，掌握其變異性與分布規(guī)律對于指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高農(nóng)作物產(chǎn)量等具有十分重要的現(xiàn)實意義。

鹽漬化灌區(qū)土壤鹽分時空變異地下水埋深

1　研究區(qū)域概況

試驗區(qū)沙壕渠灌域位于內(nèi)蒙古河套灌區(qū)解放閘灌域中東部，屬黃濟渠灌域中游的分干渠灌排系統(tǒng)。近似為一狹長的三角形，南北平均長為15 km，東西平均寬約4．0 km，總控制面積4．93×103hm2，其中農(nóng)田灌溉面積3．47×103hm2。地處干旱、半荒漠草原地帶，冬季嚴寒少雪，夏季高溫干熱，降雨稀少、蒸發(fā)量大，無霜期短，土壤封凍期長，溫差大，為典型的大陸性氣候、季節(jié)性凍土地區(qū)。

2　數(shù)據(jù)來源

沙壕渠灌域在全灌域均勻布置了19眼長期地下水觀測井測定地下水埋深，并同時對該點的土壤進行分層取樣，為獲得更加精確的土壤鹽分分布，在整個灌域范圍內(nèi)加設30個土壤鹽分監(jiān)測點，每個點采用GPS定位。采樣時間為2009年的五水前(7月21日)、秋澆前(9月10日)和秋澆后(11月12日)3個時期(河套灌區(qū)全年共灌水八次)，土壤鹽分的采樣深度分別為0—20cm、20—40 cm、40—60 cm。地下水位埋深用皮尺測定，土壤鹽分EC值測定過程為:稱取過2 mm篩的風干土試樣50—100 g，按土水比1∶5配制土壤飽和浸提液，采用DDS-307型電導率儀測定土壤EC值。

3　結果與分析

3.1土壤鹽分的統(tǒng)計特征

按照經(jīng)典統(tǒng)計學方法分析，樣本的標準差對平均數(shù)的百分數(shù)為樣本的變異系數(shù)(Cv)，在某種程度上它可以反映樣本的變異程度，在土壤科學中，根據(jù)Cv值可以對土壤性質的變異程度進行分類: Cv值在0—15%為弱變異，16%—35%為中等變異，大于36%為強變異。Cv值對于估計結果可以提供一些預警信息，Cv值大于100%標識存在一些特別大的樣本值，他們對變量的估計有很大的影響。

通過對土壤鹽分的統(tǒng)計結果分析，沙壕渠灌域在不同灌溉時期和不同土壤深度的土壤鹽分Cv均大于36%，表現(xiàn)為強變異特征，尤其秋澆前和秋澆后表層0—20 cm土壤鹽分Cv大于100%，變異性最強，表明數(shù)據(jù)受較大土壤鹽分EC值的數(shù)據(jù)影響。從不同灌溉時期來看，就其平均水平而言，空間變異強度秋澆后最大，五水前最小，從不同土壤深度來看，隨著土壤深度的增大，土壤EC值的空間變異程度減小，這主要是受秋澆洗鹽影響，土壤鹽分降低，由于淋洗時間不一致、淋洗水量不均勻及鹽荒地干排鹽等原因，導致不均勻性進一步提高。同時表層土壤由于受人類活動影響大，因而其變異系數(shù)也最大。

3.2土壤鹽分半方差函數(shù)的結構分析

半方差函數(shù)是地質統(tǒng)計學解釋土壤特性空間變異結構的理論基礎。C0表示塊金效應，C0+C1表示基臺值，滯后距表示參數(shù)的空間變異特性，如某變量觀測值之間的距離大于該值時，則說明他們之間相互獨立，若小于該值時，則說明他們之間存在一定的相關關系;各土壤特性參數(shù)的空間相關性可根據(jù)塊金值與基臺值之比C0/ (C0+C1)來劃分，該比值高，說明由隨機部分一起的空間變異性程度較大，相反則由結構性因素引起的空間變異性程度較大。當C0/( C0+C1)＜25%，變量具有強烈的空間相關性;C0/(C0+C1)在25%—75%之間，變量具有中等的空間相關性，而當C0/(C0+C1)在25%—75%之間，變量空間相關性很弱。

3.3地下水埋深對土壤鹽漬化的影響

研究表明土壤鹽分含量和土壤鹽漬化狀況受地下水位及地下水礦化度的控制和影響最大，地下水埋深是土壤發(fā)生鹽漬化的一個決定性條件。土壤鹽分與地下水埋深有著緊密的聯(lián)系，地下水位埋深愈淺，蒸發(fā)量越大，土壤積鹽越嚴重，地下水位埋深較深的區(qū)域土壤鹽分含量低。這說明沙壕渠灌域地下水埋深狀況制約著土壤含鹽量，“鹽隨水來，鹽隨水去”，土壤鹽分主要通過潛水蒸發(fā)由地下水帶至土壤耕層。地下水位較淺，即使地下水鹽分含量較少，由于蒸發(fā)進入土壤中的水分較多也會攜帶較多的鹽分，使土壤積鹽。因此，只有將地下水控制在不致因蒸發(fā)而使土壤積鹽的深度，土壤才不會發(fā)生鹽漬化。

4　結論

（1）沙壕渠灌域在不同灌溉時期和不同土壤深度的土壤鹽分表現(xiàn)為強變異特征，Cv均大于36%，由于受到秋澆淋洗不均勻的影響，秋澆后土壤鹽分EC值的空間變異強度最大，表層土壤由于受人類活動影響大，變異系數(shù)也最大，隨著土壤深度的增大，土壤EC值的空間變異程度減小。

（2）從空間自相關性來看，各灌水時期和不同土壤深度土壤EC值的C0/(C0+C1)在25%—75%之間，表明土壤EC值均為中等強度的空間自相關性，土壤鹽分空間變異性由上層到下層逐漸減小，從變程來看，隨著土壤深度的增大，土壤鹽分空間自相關尺度逐漸減小，空間相關性減弱，表層土壤的空間分布格局連續(xù)且均勻。

（3）五水前0—40 cm土壤EC值空間分布呈條帶狀，秋澆前不同層次土壤鹽分含量的空間分布規(guī)律相似，從南到北含鹽量呈增大的趨勢，秋澆后灌域土壤含鹽量的高值區(qū)在西北部或東北部，0—20 cm土壤鹽分在灌域中西部達到最大值，20—60 cm土壤鹽分在灌域中部達到最大值。由于土壤鹽分在秋澆灌水過程中向下游轉移，在溝渠出口兩側形成了土壤EC的高值區(qū)域。區(qū)域地下水埋深南深北淺，由于引水量的加大，秋澆對地下水的補給作用十分明顯，地下水埋深達到年內(nèi)最小值灌域平均約0．75 m。

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-110-1