黃河三角洲墾利縣夏季土壤水鹽空間變異及土壤鹽分微域特征

王卓然，趙庚星，高明秀，常春艷，姜曙千，賈吉超，李　晉山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，泰安　271018

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黃河三角洲墾利縣夏季土壤水鹽空間變異及土壤鹽分微域特征

王卓然，趙庚星*，高明秀，常春艷，姜曙千，賈吉超，李晉
山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，泰安271018

摘要:黃河三角洲作為我國(guó)重要的后備土地資源區(qū)，土壤鹽漬化問(wèn)題突出，切實(shí)掌握季節(jié)性土壤水鹽狀況及其微域特征是該區(qū)土壤鹽漬化防控和土地資源高效利用的重要基礎(chǔ)。選擇黃河三角洲墾利縣，通過(guò)野外調(diào)查實(shí)測(cè)與室內(nèi)化驗(yàn)分析獲取土壤水鹽含量數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)分析、GIS空間插值、實(shí)地觀測(cè)與數(shù)據(jù)分析對(duì)比等方法，分析了研究區(qū)夏季土壤水鹽狀況及其微域變異規(guī)律。結(jié)果顯示:研究區(qū)夏季土壤水鹽含量總體較高，含鹽量以中度鹽漬化為主，隨著土層深度的增加含鹽量呈上升趨勢(shì)，且各層土壤含鹽量呈顯著正相關(guān)性;含鹽量較高的地區(qū)主要分布在該區(qū)東北部和中東部，含鹽量較低的地區(qū)主要分布在西南部和中部;土壤含鹽量從大到小的植被類型依次為光板地→堿蓬→高粱→蘆葦→茅草→水稻→棉花→玉米;土壤鹽分微域變化特征明顯，含鹽量受距路邊遠(yuǎn)近、不同耕作措施、地形部位、植被群落等因素影響較大，表現(xiàn)出微域規(guī)律性和復(fù)雜性。該研究基本摸清了研究區(qū)夏季時(shí)相的土壤水鹽狀況及其微域特征，為黃河三角洲農(nóng)作物栽培管理及土壤資源可持續(xù)利用提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞:墾利縣;夏季;土壤含鹽量;土壤含水量;空間變異;微域特征

王卓然，趙庚星，高明秀，常春艷，姜曙千，賈吉超，李晉.黃河三角洲墾利縣夏季土壤水鹽空間變異及土壤鹽分微域特征.生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，36(4): 1040-1049.

Wang Z R，Zhao G X，Gao M X，Chang C Y，Jiang S Q，Jia J C，Li J.Spatial variation of soil water and salt and microscopic variation of soil salinity in summer in typical area of the Yellow River Delta in Kenli County.Acta Ecologica Sinica，2016，36(4):1040-1049.

當(dāng)前，人類面臨嚴(yán)峻的人口、資源、環(huán)境危機(jī)，賴以生存和發(fā)展的土壤及土地資源的鹽堿退化問(wèn)題仍十分嚴(yán)重。根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織和世界糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鹽堿地面積為9913萬(wàn)hm2，主要分布在地勢(shì)低平，地下水位較高，半濕潤(rùn)、半干旱和干旱的內(nèi)陸及濱海地區(qū)，土壤的鹽堿化不僅會(huì)引起土壤板結(jié)、肥力下降，還造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失，威脅區(qū)域生態(tài)環(huán)境，因此，開(kāi)展鹽漬化土壤研究對(duì)鹽堿土地資源的改良利用意義重大。

黃河三角洲是我國(guó)乃至世界造陸速度最快的河口三角洲之一，具有豐富的自然資源，是我國(guó)重要的后備土地資源區(qū)，然而受河流、陸地、海洋等多種動(dòng)力系統(tǒng)的作用，鹽堿土面積大、分布廣，土地利用狀況變化頻繁，生態(tài)環(huán)境脆弱，制約該區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，如何合理利用和保護(hù)黃河三角洲土壤資源，成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)。

土壤水鹽狀況及其變異性研究是土壤科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，是土壤鹽漬化防控和鹽堿土資源利用的重要基礎(chǔ)。國(guó)外從20世紀(jì)60年代開(kāi)始就開(kāi)展了有關(guān)土壤水鹽狀況、pH等理化性狀及其空間變異的研究［1-8］。如Jahangard Mohammadi利用變異函數(shù)探討了不同深度土壤鹽分的空間變異性［9］;Bo?ko Milo?采用半方差分析探討了土壤水鹽含量等特性的空間變異［10］;Pankaj K.Pandey等通過(guò)數(shù)據(jù)插值研究了土壤含水量的時(shí)間變異性［11］;M.K.McLeod等研究了2004年印度洋大海嘯后土壤含鹽量的時(shí)空變異［12］。我國(guó)對(duì)鹽堿地進(jìn)行大規(guī)模的研究和開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)50年代，但其重點(diǎn)側(cè)重于鹽堿土的改良利用措施研究［13-18］。近年來(lái)，隨著空間信息技術(shù)的應(yīng)用，不少學(xué)者進(jìn)行了土壤水鹽空間變異的研究。如徐英等研究了黃河河套平原春季和秋季中小尺度在一維和二維空間中的土壤水鹽空間變異［19］;劉繼龍等研究了西北地區(qū)典型林地春季不同采樣時(shí)間和不同采樣面積下土壤含水率和電導(dǎo)率的空間異質(zhì)性［20］;貢璐等探究了塔里木河上游典型綠洲春季土壤表層和亞表層的土壤水鹽空間分異特征［21］;胡順軍等探討了渭干河灌區(qū)墾荒地秋季土壤電導(dǎo)率和重量含水率的空間變異性［22］;周在明等研究了環(huán)渤海低平原區(qū)春季土壤全鹽量及其鹽漬化程度的空間分布格局［23］?？傮w看，目前研究偏重于宏觀層面的土壤水鹽狀況分析，而對(duì)于微觀層面的鹽堿變異特征研究相對(duì)較少，且研究季節(jié)多為春季或秋季，缺少鹽堿地夏季土壤水鹽狀況的相關(guān)研究，而夏季由于水分豐富，水鹽變化更為頻繁、復(fù)雜和劇烈，因此需要深入的研究探索。

黃河三角洲作為我國(guó)濱海鹽堿地集中分布區(qū)，其土壤水鹽狀況得到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注，如范曉梅等研究了黃河三角洲土壤鹽漬化類型及其影響因素［24］;姚榮江等分析了黃河三角洲典型地塊不同深度土層鹽分含量特征及分布規(guī)律［25］;吳向東等分析了黃河三角洲濱海濕地生態(tài)區(qū)土壤含水量和含鹽量在垂直和水平方向上的變異特征［26］。但總體看，對(duì)于黃河三角洲濱海鹽堿土水鹽狀況的系統(tǒng)研究仍顯不足，難以滿足黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及當(dāng)前“渤海糧倉(cāng)”建設(shè)的需求，相關(guān)鹽堿土微域特征的系統(tǒng)研究有待展開(kāi)。

本文以黃河三角洲典型地區(qū)為例，采用2013年夏季野外調(diào)查與分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行土壤水鹽狀況的分析研究，旨在揭示研究區(qū)夏季土壤水鹽狀況及微域規(guī)律，為黃河三角洲地區(qū)鹽漬化土壤改良利用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

本研究選擇黃河三角洲墾利縣，該縣位于三角洲最下游入?？谔?，黃河自該縣西南至東北貫穿入海，地理位置為北緯37°24'—38°10'，東經(jīng)118°15'—119°19'，縣域呈西南、東北走向，南北縱距55.5km，東西橫距96.2km。地處暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬季干冷，夏季濕熱，降水量時(shí)空分布不均，主要集中在7—8月份，蒸降比年內(nèi)差異大，春季高達(dá)7.6。由于歷史上黃河尾閭段常左右擺動(dòng)，多次潰決、漫溢、泛濫等沖積、淤墊，造成了典型的三角洲地貌，地貌類型主要有海灘地、微斜平地和河灘高地，地勢(shì)自西南至東北呈扇形微傾斜。該縣地下水埋深淺且礦化度高，不能用于農(nóng)業(yè)灌溉和生活飲用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以種植業(yè)為主，主要作物為小麥和棉花，天然植被主要為耐鹽的茅草、蘆葦、檉柳和堿蓬等。由于地勢(shì)低平，排水不暢，再加上黃河水側(cè)滲和海水浸潤(rùn)頂托，土壤鹽漬化現(xiàn)象較為普遍，土壤類型以鹽化潮土和鹽土為主，鹽堿地面積大，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。

2　研究數(shù)據(jù)與方法

2.1樣品采集

首先根據(jù)研究區(qū)土地利用、土壤、地貌和植被類型等因素布設(shè)代表性采樣樣方，進(jìn)而在樣方內(nèi)選擇樣點(diǎn)測(cè)量土壤含水量和含鹽量，并采集土樣。同時(shí)，選擇典型地塊，設(shè)計(jì)不同的調(diào)查方案，如棉田離路邊遠(yuǎn)近、覆膜棉田膜內(nèi)外、玉米田內(nèi)微地形、裸地內(nèi)不同微地形部位、同地塊不同植被群落等情況，測(cè)量土壤含鹽量。在墾利縣除沿海灘涂外的縣域內(nèi)共布設(shè)30個(gè)樣方，獲得108組土壤表層含水量和不同深度土層土壤含鹽量數(shù)據(jù)，采集81份土樣，并記錄各樣點(diǎn)土地利用類型、植被類型和長(zhǎng)勢(shì)、鹽堿程度等信息。野外調(diào)查采用EC110便攜式鹽分計(jì)測(cè)定0—15cm、15—30cm、30—45cm、45—60cm土層土壤電導(dǎo)率(已對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行了溫度校正)，采用T系列土壤水分溫度速測(cè)儀測(cè)定0—15cm土壤表層的水分含量。采用五點(diǎn)取樣法采集0—15cm的土壤表層樣品，各采樣點(diǎn)的實(shí)地坐標(biāo)采用手持GPS定位儀測(cè)定。采樣日期為2013年8月14—16日。

2.2樣品化驗(yàn)分析

(1)土壤表層含水量

采用烘干法測(cè)定土壤表層質(zhì)量含水量，環(huán)刀法測(cè)定土樣的容重，進(jìn)而計(jì)算其容積含水量。將室內(nèi)化驗(yàn)與野外實(shí)測(cè)得到的兩組土壤表層含水量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，構(gòu)建模型:Wo=0.9112 Wi+0.2418，n=81，R2= 0.9894，呈極顯著線性關(guān)系。式中Wo為室內(nèi)化驗(yàn)土壤表層含水量(%)，Wi為野外實(shí)測(cè)土壤表層含水量(%)，并以此對(duì)全部野外含水量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，使用校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。

(2)土壤含鹽量

將采集的土壤帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干，磨碎、過(guò)2mm篩。所有的土樣均配制成水土比為5∶1的浸提液，振蕩5min，靜置半小時(shí)，采用烘干法測(cè)定土壤含鹽量。同時(shí)，采用EC110便攜式鹽分計(jì)測(cè)定土壤浸提液的電導(dǎo)率，建立土壤浸提液電導(dǎo)率和含鹽量(%)(St)之間的關(guān)系方程St=0.0004ECi+0.0237，n=81，R2=0.9739。在此基礎(chǔ)上，以土壤浸提液電導(dǎo)率對(duì)野外電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，進(jìn)而得到野外實(shí)測(cè)土壤電導(dǎo)率(ECo)與含鹽量(%)(St)之間的關(guān)系方程St=0.000218ECo+0.0727，n=81，R2=0.9387，并以此對(duì)全部野外電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，使用校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。

2.3研究方法

采用SPSS和Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，利用ARCGIS軟件空間分析模塊中的反距離加權(quán)(Inverse Distance Weighted)插值方法進(jìn)行土壤水鹽含量空間插值處理，并利用MAPGIS軟件繪制其分布圖。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析土壤水鹽含量的描述性統(tǒng)計(jì)特征，以及不同土地利用類型、植被類型的土壤水鹽狀況。通過(guò)實(shí)地觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析對(duì)比研究土壤微域變異規(guī)律。

3　結(jié)果與分析

3.1研究區(qū)土壤水鹽狀況的統(tǒng)計(jì)分析

據(jù)相關(guān)的土壤鹽漬化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［27］，將墾利縣土壤含鹽量分為5級(jí):＜0.1%，屬于非鹽漬化土;0.1%—0.2%，屬于輕度鹽漬化土;0.2%—0.4%，屬于中度鹽漬化土;0.4%—0.6%，屬于重度鹽漬化土;＞0.6%，則屬于鹽土。

3.1.1土壤表層水鹽含量描述性統(tǒng)計(jì)分析

表1為研究區(qū)土壤表層含鹽量和含水量描述性統(tǒng)計(jì)，可以看出，土壤含鹽量的平均值為0.49%，中位數(shù)為0.27%，二者有較大差異，且平均值大于中位數(shù)，說(shuō)明含鹽量呈左偏態(tài)分布，因此采用中位數(shù)說(shuō)明墾利縣的總體含鹽量水平較為適宜，屬于中度鹽漬化水平。從變異程度看，含鹽量的最大值是最小值的24.75倍，變異系數(shù)為1.15，根據(jù)變異系數(shù)的劃分等級(jí):CV＜0.1為弱變異性，0.1＜CV＜1為中等變異性，CV＞1為強(qiáng)變異性，則土壤含鹽量屬于強(qiáng)變異性，在水平方向上具有很強(qiáng)的變異程度。

表1　土壤表層水鹽描述性統(tǒng)計(jì)特征Table1　Statistics characteristics of soil salinity and moisture in the top layer

土壤含水量平均值為42.32%，中位數(shù)為43.52%，二者差距不明顯，最小值為30.86%，說(shuō)明研究區(qū)雨季土壤含水量均處于較高水平。從變異程度來(lái)看，含水量的最大值是最小值的1.80倍，變異系數(shù)為0.12，屬于中等變異性。

3.1.2不同深度土壤含鹽量描述性統(tǒng)計(jì)分析

表2　不同深度土層土壤含鹽量描述性統(tǒng)計(jì)特征Table2　Statistics characteristics of soil salinity at different depths

表2為不同深度土層土壤含鹽量狀況，可以看出，0—15cm、15—30cm、30—45cm、45—60cm土層深度土壤含鹽量的平均值分別為0.49%、0.55%、0.61%、0.66%，中位數(shù)分別為0.27%、0.31%、0.37%、0.39%，隨著土層深度的增加，土壤含鹽量呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。從變異系數(shù)看，各土層深度土壤含鹽量的變異系數(shù)分別為1.15、1.05、1.02、1.00，均達(dá)到強(qiáng)變異性，但隨著土層深度的增加，變異系數(shù)則不斷減小，說(shuō)明土壤各層含鹽量在水平方向上有較強(qiáng)的變異性，但隨土層深度的增加變異性逐漸趨弱。

3.1.3不同深度土層土壤含鹽量相關(guān)性分析

表3為不同深度土層土壤含鹽量的相關(guān)系數(shù)，可以看出，不同土層兩兩之間相關(guān)系數(shù)均接近或大于0.80，呈顯著的正相關(guān)性。其中30—45cm土層與45—60cm土層土壤含鹽量的相關(guān)系數(shù)(0.958)大于15—30cm與30—45cm土層土壤含鹽量的相關(guān)系數(shù)(0.954)又大于0—15cm與15—30cm土層土壤含鹽量的相關(guān)系數(shù)(0.929)，顯示隨著土層深度的增加，相鄰?fù)翆拥南嚓P(guān)性逐漸增強(qiáng)，且相鄰?fù)翆又g相互影響程度大于對(duì)隔層土層的影響。

3.2研究區(qū)土壤水鹽狀況空間分析

3.2.1土壤水分空間分布狀況

圖1為墾利縣土壤含水量空間分布圖，可以看出，墾利縣土壤含水量總體很高，均大于30%，其中土壤含水量超過(guò)40%的區(qū)域占總面積的27.11%，分布在墾利縣西南部、東部和東北部，含水量在30%—40%的區(qū)域占總面積的72.89%，集中分布在縣域中部和中南部。反映夏季降雨充足，又受低地勢(shì)及淺地下水埋深條件的影響，使得墾利縣土壤含水量總體較高。

圖1　表層土壤含水量Fig.1Spatial distribution of surface soil moisture

3.2.2土壤鹽分空間分布狀況

圖2為墾利縣0—15cm、15—30cm、30—45cm和45—60cm土層土壤含鹽量空間分布圖，可以看出，各層土壤含鹽量自西南向東北有逐步升高的明顯變化趨勢(shì)。根據(jù)不同含鹽量的土壤鹽漬化程度分級(jí)(表4)，各層含鹽量大于0.6%的鹽土程度區(qū)域主要分布在縣域東北部和中東部;含鹽量0.4%—0.6%的重度鹽漬化主要分布在中部和東南部;含鹽量0.2%—0.4%的中度鹽漬化主要分布在縣域西南部和中西部;含鹽量0.1%—0.2%的輕度鹽漬化的則零星分布于地勢(shì)較高的局部地區(qū)。從不同土層土壤含鹽量分布圖的比較可以看出，隨著土層深度的增加，其鹽漬化程度自東北向西南演進(jìn)的趨勢(shì)愈發(fā)明顯，輕度鹽漬化面積不斷萎縮，鹽土和重度鹽漬化面積逐漸擴(kuò)大。

圖2　墾利縣不同深度土層土壤含鹽量空間分布圖Fig.2Spatial distribution of soil salinity at different depths in Kenli County

從表4的不同深度土層土壤含鹽量空間分布面積及比例可以看出，墾利縣各層土壤鹽漬化程度差異明顯。各層土壤輕度鹽漬化程度所占的比例均很小，不足1.5%。由0—15cm土層至45—60cm土層，中度鹽漬化土壤所占的比例由43.37%逐步減少至30.19%，重度鹽漬化土壤面積比例則由25.21%逐漸減少至19.84%，同時(shí)，鹽土面積比例由30.16%增加至49.02%。說(shuō)明隨著土層深度的增加，土壤中、重度鹽漬化程度的面積比例逐漸減少，鹽土的面積比例逐漸增加，土壤總體鹽漬化程度逐漸加重。

3.3不同土地利用方式和植被類型的土壤水鹽狀況分析

表5為研究區(qū)不同土地利用方式和主要植被類型的土壤水鹽含量狀況，可以看出，不同利用方式/類型的土壤含鹽量差異明顯，而土壤含水量除水稻外差異較小。耕地的土壤含鹽量平均值為0.32%，屬于中度鹽漬化，而荒地的土壤含鹽量平均值1.41%，屬于鹽土。耕地的土壤含水量平均43.08%小于荒地的土壤含水量的44.24%，差異較小。

表4　不同深度土層土壤含鹽量空間分布面積比例Table4　Area ratio of spatial distribution of soil salinity at different depths

表5　不同利用方式/植被類型土壤水鹽含量統(tǒng)計(jì)Table5　Statistics characteristics of soil salinity and moisture of different utilization/vegetation types

總體看，土壤含鹽量從大到小的植被類型為光板地→堿蓬→高粱→蘆葦→茅草→水稻→棉花→玉米，自然植被的土壤含鹽水平明顯高于栽培作物。在農(nóng)作物中，高粱表現(xiàn)了很強(qiáng)的耐鹽性，土壤含鹽量平均達(dá)0.54%;水稻田的土壤含鹽量平均為0.33%，其范圍為0.18%—0.70%，土壤含鹽量較高，不適宜旱作且能保證充分灌溉水源的地塊可以選擇種植水稻;棉田土壤含鹽量平均為0.32%，其范圍為0.12%—0.90%，與稻田接近。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，棉花是研究區(qū)種植面積最廣的農(nóng)作物，有較好的耐鹽性，在土壤含鹽量較高、適宜耕作而不能充分保障灌溉水源的地塊多種植棉花。玉米的土壤含鹽量最小，耐鹽最差，平均值為0.25%，其范圍為0.20%—0.40%。在自然植被中，生長(zhǎng)堿蓬的土壤含鹽量平均值為1.89%，明顯高于蘆葦和茅草，顯示了其作為鹽生指示植物的可行性。就土壤鹽漬化程度而言，生長(zhǎng)茅草的地塊具有經(jīng)整理后種植棉花或水稻的可能性。光板地的土壤含鹽量最高，達(dá)2.45%，表面積鹽現(xiàn)象明顯，因此，有植被覆蓋的土壤相對(duì)于裸露的光板地則含鹽量顯著下降。

3.4研究區(qū)土壤鹽分微域特征分析

3.4.1棉田離路邊遠(yuǎn)近土壤含鹽量變化特征

研究區(qū)由于地勢(shì)低平，一般道路會(huì)高于田面，由于夏季雨水沖刷，則形成由道路至田間地勢(shì)降低的微地形差異。圖3為離路邊間隔2m的棉田觀測(cè)樣點(diǎn)分布及土壤含鹽量數(shù)據(jù)，可以看出，路邊①號(hào)點(diǎn)土壤含鹽量為1.26%，土壤鹽漬化程度最重，稀疏生長(zhǎng)著蘆葦?shù)戎脖?距離路邊2m的②號(hào)點(diǎn)土壤含鹽量為0.90%，鹽漬化程度也較高，蘆葦、茅草等自然植被長(zhǎng)勢(shì)良好;距離路邊4m的③號(hào)點(diǎn)土壤含鹽量為0.65%，鹽化程度仍較重，但已有棉花生長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)較差;離路邊6m的④號(hào)點(diǎn)土壤含鹽量0.48%，鹽化程度漸輕，棉花長(zhǎng)勢(shì)漸好;離路邊8m的⑤號(hào)點(diǎn)已處棉田里部，土壤含鹽量為0.30%，鹽化程度明顯減輕，棉花長(zhǎng)勢(shì)較好。由此可見(jiàn)，從路邊向棉田土壤含鹽量呈遞減趨勢(shì)，棉花長(zhǎng)勢(shì)也越來(lái)越好。說(shuō)明由道路至田間，隨著地勢(shì)逐漸降低，減弱了土壤的毛細(xì)作用，從而使表層土壤含鹽量逐漸降低。另外，路邊地塊更容易受到車輛碾壓、澆灌習(xí)慣等人為因素干擾，又缺乏管理，使得作物長(zhǎng)勢(shì)一般較差。

圖3　棉田離路邊遠(yuǎn)近土壤含鹽量變化Fig.3Soil salinity changes of different distance from the roadside to cotton field

3.4.2覆膜棉田膜內(nèi)外土壤鹽分變化特征

研究區(qū)棉花種植普遍采用雙行起壟覆膜栽培方式，一般壟面膜內(nèi)小行50—60cm，壟間膜外大行100cm左右。圖4為覆膜棉田膜內(nèi)外樣點(diǎn)分布及土壤含鹽量情況，自左至右樣點(diǎn)分別為①膜外壟溝、②壟肩、③棉花根部、④壟面凸和⑤壟面凹?？梢钥闯?，覆膜棉花膜內(nèi)外土壤含鹽量存在明顯差異，由大到小依次為:膜外0.33%→壟肩0.27%→壟面凸0.22%→壟面凹0.15%→棉花根部0.13%。膜內(nèi)的土壤含鹽量均低于膜外壟溝，膜內(nèi)凸起部分的土壤含鹽量高于凹陷部分，其中棉花栽植行處于膜內(nèi)較低位置，土壤含鹽量最低。說(shuō)明壟面由于地勢(shì)的抬高及薄膜的覆蓋抑蒸作用降低了土壤的含鹽量，而膜內(nèi)凸起部位由于土壤水鹽毛細(xì)作用，易使土表鹽分集聚而含鹽量較高，膜內(nèi)凹陷部位則由于地勢(shì)的降低使土表含鹽量有所降低，棉花根部則由于根系活動(dòng)和較低的地勢(shì)使土壤含鹽量更低。

圖4　覆膜棉田膜內(nèi)外土壤含鹽量變化Fig.4Soil salinity changes of inner and outer membranes in coated cotton field

3.4.3玉米田內(nèi)土壤鹽分的微地形變化特征

圖5為玉米田內(nèi)微地形影響下的土壤含鹽量變化情況，其中部位①為積水洼地底部，②為坡面，③為坡頂部高地。可以看出，洼地底部土壤含鹽量較低，為0.20%，但由于低洼積水，嚴(yán)重抑制了玉米的生長(zhǎng)。坡面土壤含鹽量為0.40%，含鹽量較高，玉米長(zhǎng)勢(shì)稍差。坡頂部高地部位土壤含鹽量為0.35%，土壤含鹽量稍低，無(wú)澇漬影響，玉米長(zhǎng)勢(shì)良好。

圖5　玉米田內(nèi)土壤鹽分的微地形變化Fig.5Soil salinity changes of micro-topography in corn field

3.4.4裸地內(nèi)不同微地形部位的土壤含鹽量變化特征

無(wú)植被覆蓋的裸地則可更好反映不同微地形部位的土壤鹽分變化特征。圖6為研究區(qū)內(nèi)一洼坡地與其上崗丘相連的復(fù)雜微地貌類型，最底部為①積水水面，由此往上依次為②洼地底、③洼坡、④洼坡頂、⑤崗丘底、⑥崗丘坡和⑦崗丘頂?？梢钥闯?，不同的微地形部位其土壤含鹽量差異明顯，在土表裸露的較強(qiáng)蒸發(fā)狀態(tài)下，土壤鹽分隨地形部位抬升呈總體升高趨勢(shì)。水坑中水的含鹽量較高，為0.48%，與土壤鹽分的溶解、水體不斷蒸發(fā)有直接原因。由洼坡底向上到崗坡頂，土壤含鹽量分別為:0.17%、0.19%、－0.39%、0.58%、0.59%、0.47%，隨著地勢(shì)的升高，土壤含鹽量逐漸上升，在崗丘坡處達(dá)到最高值，而受土壤毛管水最高上升強(qiáng)度影響，最高頂部位的土壤含鹽量略有下降。

圖6　裸地內(nèi)不同微地形部位土壤含鹽量變化Fig.6　Soil salinity changes of different parts in the microtopography of bare ground

3.4.5同地塊不同植被群落的土壤含鹽量變化特征

圖7為同地塊不同植被群落的土壤含鹽量變化情況，可以看出，即使是同一地塊，不同植物類型其土壤含鹽量也存在明顯的差異。圖7(a)為耕地地塊，相鄰種植玉米和棉花，但由于不同覆蓋和管理方式的差異，玉米的土壤含鹽量(0.21%)小于棉花(0.26%)。圖7(b)為相鄰伴生的蘆葦和堿蓬群落，其土壤含鹽量分別為0.45%和2.56%，差異極為顯著。圖7(c)為光板地中的堿蓬群落，其中堿蓬土壤含鹽量為2.12%，而光板地為2.97%，相差較大，顯示了地表植被覆蓋的影響。這一方面說(shuō)明微觀局面上土壤含鹽量復(fù)雜的空間變異性，另一方面，也說(shuō)明可以通過(guò)生長(zhǎng)的植被種類來(lái)粗略估計(jì)土壤的含鹽量水平。

4　結(jié)論

(1)研究區(qū)夏季土壤含鹽量和含水量總體較高，含鹽量以中度鹽漬化為主，屬于強(qiáng)變異性，土壤含水量均高于30%，屬于中等變異。各層土壤含鹽量較高的地區(qū)主要分布該區(qū)東北部和中東部，而含鹽量較低的地區(qū)主要分布在西南部和中部，土壤各層含鹽量呈顯著的正相關(guān)。隨著土層深度的增加，各層土壤含鹽量的相關(guān)性呈上升趨勢(shì)，土壤鹽漬化程度自西南向東北演進(jìn)的趨勢(shì)增強(qiáng)。

(2)不同土地利用方式和植被類型與土壤水鹽狀況關(guān)系明顯，耕地的土壤含鹽量明顯低于荒地。土壤含鹽量從大到小的植被類型依次為光板地→堿蓬→高粱→蘆葦→茅草→水稻→棉花→玉米。

(3)夏季鹽堿土壤鹽分表現(xiàn)出微域特征的復(fù)雜性和規(guī)律性。從路邊向棉田土壤含鹽量呈遞減趨勢(shì)，棉花長(zhǎng)勢(shì)趨好;覆膜棉田由膜外至膜內(nèi)土壤含鹽量由大到小依次為:膜外→壟肩→壟面凸→壟面凹→棉花根部;玉米田受微地形影響，洼底鹽少而易澇，不利玉米生長(zhǎng)，坡頂高地鹽中而無(wú)澇，玉米長(zhǎng)勢(shì)良好;裸地土壤鹽分隨地形部位凸起呈總體升高趨勢(shì);同地塊不同植物群落的土壤含鹽量差異明顯。

圖7　同地塊不同植被群落的土壤含鹽量變化Fig.7Soil salinity changes of different vegetation communities in the same plots

5　討論

(1)研究區(qū)夏季各層土壤含鹽量均呈由西南至東北逐漸升高的趨勢(shì)，反映了黃河、渤海對(duì)土壤鹽漬化格局的影響，體現(xiàn)了濱海鹽漬土含鹽高、通體重的特點(diǎn)。該結(jié)果與相關(guān)研究結(jié)論相同［25，28］，說(shuō)明土壤鹽漬化的區(qū)域性宏觀規(guī)律較為穩(wěn)定，不同季節(jié)呈現(xiàn)相同的空間規(guī)律。

(2)不同土壤含鹽環(huán)境對(duì)應(yīng)不同的植物類型，顯示了土壤－植被系統(tǒng)的相互作用，此與已有的相關(guān)研究結(jié)果相同［29-30］。說(shuō)明不同植物與鹽化程度有較好的選擇適應(yīng)性，這也為通過(guò)土地利用和植被類型間接判斷土壤鹽漬化狀況提供了可能。

(3)夏季鹽漬土微域特征變化明顯，主要是受雨水淋洗、微地形部位、不同植物群落等自然因素，以及不同的耕作制度、耕作習(xí)慣、管理方式等人為因素的影響。通過(guò)研究，摸清其變化特征，理清相應(yīng)的影響因素，進(jìn)而采取針對(duì)性措施，可為防止良田鹽堿化和中低產(chǎn)田改造提供有益依據(jù)。

(4)相對(duì)于其他季節(jié)，夏季由于降雨較多、植被覆蓋差異較大，土壤水鹽運(yùn)動(dòng)劇烈且復(fù)雜，由于降水和蒸發(fā)強(qiáng)度的不同、地形凸凹程度的差異以及植被覆蓋度的高低，研究區(qū)微域特征在不同的區(qū)位、不同時(shí)間有可能表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，需要繼續(xù)進(jìn)行定位、長(zhǎng)期的深入、系統(tǒng)研究。

(5)黃河三角洲地區(qū)獨(dú)特的地表水與地下水、地形地貌、土壤類型等條件，決定了該區(qū)土壤水鹽運(yùn)動(dòng)的活躍性。目前針對(duì)該區(qū)鹽堿土夏季土壤水鹽狀況的研究相對(duì)缺乏，尚需更多的關(guān)注。后續(xù)將結(jié)合對(duì)該區(qū)其他季節(jié)的研究結(jié)果，開(kāi)展不同時(shí)空尺度、不同季節(jié)土壤水鹽規(guī)律的進(jìn)一步研究。

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Spatial variation of soil water and salt and microscopic variation of soil salinity in summer in typical area of the Yellow River Delta in Kenli County

WANG Zhuoran，ZHAO Gengxing*，GAO Mingxiu，CHANG Chunyan，JIANG Shuqian，JIA Jichao，LI Jin
College of Resources and Environment，Shandong Agricultural University，National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，Tai'an 271018，China

Abstract:The Yellow River Delta is an important reserve of land resources，in which soil salinization is a problem.Grasping the seasonal status of soil water and salt，as well as their microscopic features，is an important foundation for prevention，control，and use of soil salinization.For this study，Kenli County of the Yellow River Delta was selected.Soil water and salt content data were obtained via field survey and lab experiments.The status of soil water and salt，as well as their microscopic features，were analyzed using methods such as statistics，GIS interpolation，and contrasting field observations with data analysis.Our results showed that the general salt content in the study area was mainly moderate.The salt content increased from the soil surface to underground layers，and the correlation coefficients of salt content between different soil layers(0—15 cm，15—30 cm，30—45 cm and 45—60cm)were significantly positively correlated.The areas with high soil salinity were mainly distributed in northeastern and eastern Kenli County，while the areas with lower soil salinity were mainly distributed in the southwestern and central parts of the county.The order from high-to-low salinity of different vegetation types was as follows:naked land→Suaeda glauca→Sorghum→Reed→Couch grass→Paddy→Cotton→book=1041,ebook=153Maize.Microscopic variation of soil salinity was obviously different in different parts of one plot in a paddy field，it varied with distance from the roadside to a cotton field，whether covered with plastic film，at different heights with the microtopography of bare ground or with different vegetation communities in the same plots.This study provided preliminary delineation of soil water and salt status，as well as their microscopic features，for summer in the study area，and provided a scientific basis for crop cultivation and management，as well as sustainable soil resource utilization in the Yellow River Delta.

Key Words:Kenli County;summer season;soil salt content;soil water content;spatial variation;microscopic variation

*通訊作者

Corresponding author.E-mail:zhaogx@sdau.edu.cn

收稿日期:2014-06-23;網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015-07-09

基金項(xiàng)目:國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題(2013BAD05B06-5);國(guó)家自然科學(xué)基金(41271235);山東省自主創(chuàng)新專項(xiàng)(2012CX90202)

DOI:10.5846/stxb201406231296