南疆鹽漬土飽和浸提液與土水比1 ∶5浸提液電導(dǎo)率換算關(guān)系

劉旭　遲春明

摘要：對南疆50份鹽漬土樣品的飽和浸提液電導(dǎo)率（ECe）、土水比1 ∶5浸提液電導(dǎo)率（EC1 ∶5）、陰離子濃度進(jìn)行測定與分析。結(jié)果表明：供試土壤鹽分類型主要為硫酸鹽-氯化物；ECe值與EC1 ∶5值間存在極顯著（P<0.01）的線性或冪函數(shù)關(guān)系，可由ECe=6.214×EC1 ∶5+1.011（r2=0.958）或ECe=7.474×EC0.8871 ∶5（r2=0.974）兩方程推算ECe值。使用上述兩方程及全鹽量-EC1 ∶5值關(guān)系方程換算后，獲得我國以全鹽量為指標(biāo)的硫酸鹽-氯化物型鹽漬土鹽害分級區(qū)間所對應(yīng)的ECe值區(qū)間范圍，其結(jié)果與歐美等國的以ECe值為指標(biāo)的土壤鹽害分級區(qū)間基本一致。

關(guān)鍵詞：南疆；鹽漬土；飽和浸提液；1 ∶5浸提液；電導(dǎo)率；換算

中圖分類號： S156.4；S151.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0289-03

收稿日期：2014-02-26

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：41161037）。

作者簡介：劉旭（1982—），女，碩士，講師，主要從事園林植物與鹽漬土環(huán)境研究。E-mail：jane4531171@126.com 。

通信作者：遲春明，博士，副教授，主要從事鹽漬土環(huán)境研究。E-mail：chichunming@126.com。土壤浸提液電導(dǎo)率（EC）是研究土壤鹽害程度的重要指標(biāo)。制備土壤浸提液常用的土水比例包括飽和、1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5、1 ∶10等[1-7]。由于水的稀釋作用，浸提液土水比越高，土壤化學(xué)指標(biāo)含量越低[8-11]。國外一般采用與田間實際水分狀況最為接近的飽和浸提液測定結(jié)果來描述鹽堿土的化學(xué)性質(zhì)。然而，土壤飽和浸提液制備存在飽和標(biāo)準(zhǔn)不易掌握、制備過程繁瑣、溶液量偏少、分析費用高等缺點[12-15]。其他土水比浸提液盡管其水分狀況與田間實際情況相距甚遠(yuǎn)，但是具有制備過程簡單、省時省力、節(jié)省經(jīng)費、溶液量充足等優(yōu)點，因而被廣泛采用[16-18]。不少學(xué)者采用1 ∶5土水比的方法制備土壤浸提液。石元春等[19]、李冬順等[20]、遲春明等[21]分別建立了黃淮海平原鹽漬土、華北黑龍港區(qū)鹽堿土、松嫩平原蘇打鹽漬土飽和浸提液EC（ECe）與1 ∶5浸提液EC（EC1 ∶5）相互換算的經(jīng)驗公式。由于各鹽漬土地區(qū)土壤含鹽量、鹽分組成、土壤質(zhì)地等因素存在差異，各鹽漬土地區(qū)ECe、EC1 ∶5的換算關(guān)系并不相同。因此，不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)佧}漬土實際情況建立本區(qū)域的EC換算方程。南疆土壤含鹽量高，鹽分組成中富含CaSO4、CaCO3等微溶性及難溶性鹽分[22-23]。大多數(shù)學(xué)者采用土水比1 ∶5浸提液分析南疆地區(qū)鹽漬土化學(xué)性質(zhì)，尚缺乏不同土水比浸提液間測定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的經(jīng)驗公式。本研究探討南疆地區(qū)鹽漬土ECe與EC1 ∶5的換算關(guān)系，旨在為開展鹽漬土研究提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1土樣采集及準(zhǔn)備

土壤取樣地點位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師五團、六團、十團、十二團以及新疆維吾爾族自治區(qū)沙雅縣，共5個剖面，每個剖面按20 cm間隔取樣，取樣深度200 cm，共50份土樣。取樣區(qū)內(nèi)土壤質(zhì)地主要為沙土、沙壤土。將土樣帶回室內(nèi)，自然風(fēng)干，粉碎，過2 mm篩。

1.2土壤浸提液制備

參照美國鹽土實驗室的方法[1]制備飽和浸提液。取250 g 土樣，放入500 mL塑料杯中，緩慢加入無CO2的蒸餾水，邊加水邊攪拌，同時不斷在實驗臺上振蕩塑料杯，直至土壤完全飽和。飽和泥漿的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：反射光線時泥漿發(fā)亮；傾斜塑料杯時泥漿稍微流動。飽和泥漿靜止16 h，然后用布氏漏斗抽濾，得到飽和浸提液。參照美國鹽土實驗室的方法[1]制備土水比1 ∶5浸提液。 取10 g土樣置于200 mL錐形瓶內(nèi)，加50 mL無CO2的蒸餾水。在往復(fù)式振蕩機上振蕩15 min（150～180次/min），靜置1 h，再振蕩5 min，然后用布氏漏斗抽濾，得到浸提液。

1.3土壤飽和含水量與浸提液EC值測定

采用烘干法測定土壤飽和含水量，首先稱取鋁盒質(zhì)量（w1），然后取少量制備好的飽和泥漿放入鋁盒后稱質(zhì)量（w2），最后放入烘箱105 ℃烘干至恒質(zhì)量（w3）。計算得到土壤飽和含水量（ws，g/kg），計算公式如下：

ws=w2-w3w3-w1。（1）

式中，ws為土壤飽和含水量，g/kg。

1.4土水比1 ∶5浸提液陰離子測定

采用DDS-307型電導(dǎo)率儀測定土壤飽和浸提液與1 ∶5浸提液的EC值。為了確定土壤鹽分類型，對1 ∶5浸提液的陰離子進(jìn)行測定。采用雙指示劑-中和滴定法測定CO2-3、HCO-3，采用硝酸銀滴定法測定Cl-，采用EDTA間接滴定法測定SO2-4[24-25]。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 12.0軟件統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。應(yīng)用AVOVA進(jìn)行顯著性檢驗、方差分析。應(yīng)用Regression中的Linear、Nonlinear程序進(jìn)行回歸分析。

2結(jié)果與分析

2.1供試土樣基本理化性質(zhì)

從表1可以看出，ECe值明顯高于EC1 ∶5值。ECe最大值與最小值分別為34.31、0.75 mS/cm，EC1 ∶5的變化區(qū)間為010～5.47 mS/cm。ECe值、EC1 ∶5值的變異系數(shù)分別為 89.76%、81.37%，說明該區(qū)土壤鹽度變化很大。土壤飽和含水量的變化幅度為199.27～560.27 g/kg，平均值為 352.24 g/kg。土壤中不含碳酸鹽，而且重碳酸鹽含量遠(yuǎn)低于硫酸鹽、氯化物，同時，SO2-4的含量/Cl-的含量>1。因此，供試土樣的鹽分類型為硫酸鹽-氯化物型。表1土壤基本理化性質(zhì)

參數(shù)ECe值endprint

（mS/cm）EC1 ∶5值

（mS/cm）ws（g/kg）陰離子含量（mmol/L）CO2-3HCO-3SO2-4Cl-均值13.682.04352.2400.6212.426.89最小值34.310.10199.2700.180.560.31最大值0.755.47560.2701.3733.6418.73變異系數(shù) 89.76%81.37%23.39%0%24.32%34.57% 35.68%注：陰離子含量為飽和含水量下的測定值。

2.2土壤飽和浸提液與1 ∶5浸提液電導(dǎo)率關(guān)系方程

由圖1可見，ECe值與EC1 ∶5值間存在極顯著（r=0.979，P<0.01）的正相關(guān)關(guān)系。ECe值與EC1 ∶5值間可進(jìn)行線性、冪函數(shù)擬合，其擬合方程分別為：

ECe=6.214EC1 ∶5+1.011（n=50，r2=0.958）；（2）

ECe=7.474EC0.8871 ∶5（n=50，r2=0.974）。（3）

經(jīng)檢驗方程（2）、（3）均具有極顯著統(tǒng)計學(xué)意義（P<001）。

2.3飽和浸提液與1 ∶5浸提液間電導(dǎo)率換算方程驗證

為了驗證方程（2）、（3）的準(zhǔn)確性，將50份土樣的ECe實測值分別與根據(jù)方程（2）與方程（3）獲得的計算值進(jìn)行比較。t檢驗結(jié)果表明，50份土樣ECe的實測平均值為 13.68 mS/cm，方程（2）得到的平均值為13.50 mS/cm，方程（3）得到的平均值為 13.55 mS/cm。實測值的平均數(shù)與各方程計算值的平均數(shù)之間不存在顯著差異（P>0.05），即可以認(rèn)為實測值與計算值來源于同一樣本。另外，將實測值與方程（2）、（3）獲得的計算值進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明：方程（2）的計算值與實測值間差異極顯著（r2=0.958，P<0.01）（圖2-A）；方程（3）的計算值與實測值間差異極顯著（r2=0.958，P<0.01）（圖2-B）。理論上，如果計算值與實測值相等，那么回歸直線的斜率應(yīng)該為1，常數(shù)項應(yīng)該為0，決定系數(shù)（r2）應(yīng)該為1。圖2-A中，決定系數(shù)（r2）同為0.958，但斜率0949比0.944更接近1，常數(shù)項0.573比0.581更接近0。因此，方程（3）的預(yù)測效果好于方程（2），方程（3）可以用于飽和浸提液與1 ∶5浸提液間電導(dǎo)率的換算。

3結(jié)論與討論

南疆鹽漬土ECe值與EC1 ∶5值間存在極顯著的線性或冪函數(shù)關(guān)系，可由EC1 ∶5推算ECe。以往關(guān)于黃淮海平原、華北地區(qū)以及松嫩平原鹽漬土相關(guān)研究中，EC1 ∶5與ECe間均是線性關(guān)系，本研究結(jié)果與此略有差異，這可能是由各研究區(qū)域鹽分種類、pH值、土壤質(zhì)地等不同導(dǎo)致的。本研究供試土壤為硫酸鹽-氯化物型鹽漬土，松嫩平原地區(qū)主要為蘇打鹽漬土，黃淮海平原與華北地區(qū)主要為氯化物型鹽漬土。研究表明，由EC1 ∶5值推算ECe值時，較輕質(zhì)地土壤的換算系數(shù)要高于較重質(zhì)地的土壤，pH值較高土壤的換算系數(shù)低于pH值較低的土壤。目前，國際上通常采用ECe值作為判斷土壤鹽漬化程度的指標(biāo)。歐美國家將ECe值為 4.00 mS/cm 作為判斷土壤開始發(fā)生鹽害的閾值，將ECe值為 8.00 mS/cm 作為農(nóng)作物開始受到中度鹽害的判斷指標(biāo)，將ECe值為 16.00 mS/cm 作為判斷農(nóng)作物生長發(fā)育完全停止（死亡）的鹽害指標(biāo)，即土壤鹽害分為輕度（4～8 mS/cm）、中度（8～16 mS/cm）、重度（>16 mS/cm）3級。我國根據(jù)農(nóng)作物生長發(fā)育情況將土壤鹽化分為4級，并且采用土壤全鹽量作為分級指標(biāo)。南疆鹽漬土地區(qū)可以采用方程St=4.0×EC1 ∶5來換算上述St區(qū)間對應(yīng)的EC1 ∶5范圍（表2），使用方程（2）或方程（3）可以計算出ECe值對應(yīng)的分級區(qū)間（表2）。表2硫酸鹽-氯化物型鹽漬土鹽害分級

作物生長情況鹽漬化程度全鹽量

（g/kg）EC1 ∶5值

（mS/cm）ECe值（mS/cm）方程（2）方程（3）稍受抑制（減產(chǎn)10%～20%）輕度鹽化2～30.50～0.754.07～5.604.04～5.79中度抑制（減產(chǎn)20%～50%）中度鹽化3～60.75～1.505.60～10.205.79～10.71嚴(yán)重抑制（減產(chǎn)50%～80%）重度鹽化6～101.50～2.5010.20～16.3210.71～16.85死亡極度鹽化>10>2.50>16.32>16.85

由表2可以看出，經(jīng)方程（2）或方程（3）換算后，南疆地區(qū)硫酸鹽-氯化物型鹽漬土發(fā)生鹽害的閾值（ECe值為 4.07 mS/cm 或4.04 mS/cm）與歐美國家的閾值（ECe值為400 mS/cm）指標(biāo)非常接近。作物死亡時的鹽度值（ECe值為16.32 mS/cm或 16.85 mS/cm）略高于歐美國家的判斷標(biāo)準(zhǔn)（ECe 值為16.00 mS/cm），但相差并不大；同時，中度鹽化土壤的ECe值范圍為5.60～10.20 mS/cm 或5.79～10.71 mS/cm，平均值為 7.9 mS/cm或8.25 mS/cm。因此，如果將硫酸鹽-氯化物型鹽漬土的鹽害等級也分為輕、中、重3級，其對應(yīng)的ECe范圍大致可以設(shè)定為4.00～8.00、8.00～1600（17.00）、>16.00（17.00） mS/cm，其取值區(qū)間與歐美等國基本一致。因此，就南疆地區(qū)硫酸鹽-氯化物型鹽漬土而言，采用方程（2）或方程（3）推算ECe值，進(jìn)而與國外相關(guān)研究進(jìn)行比較分析是可行的。

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