天山北麓蘇打鹽堿化土壤pH值測定中的影響因素分析

張芳，塔西甫拉提·特依拜，梁辰，依力亞斯江·努爾麥麥提

(1.新疆大學資源與環(huán)境科學學院，烏魯木齊 830046；2.新疆大學生態(tài)學博士后流動站，烏魯木齊 830046；3.教育部新疆綠洲生態(tài)重點實驗室，烏魯木齊 830046)

天山北麓蘇打鹽堿化土壤pH值測定中的影響因素分析

張芳1，2，3，塔西甫拉提·特依拜1，2，3，梁辰1，3，依力亞斯江·努爾麥麥提1，3

(1.新疆大學資源與環(huán)境科學學院，烏魯木齊 830046；2.新疆大學生態(tài)學博士后流動站，烏魯木齊 830046；3.教育部新疆綠洲生態(tài)重點實驗室，烏魯木齊 830046)

【目的】pH值是堿土診斷及分類的重要依據。測定天山北麓蘇打鹽堿化土壤pH值，并分析其影響因素，為鹽堿化土壤pH值測定的適應方法提供依據。【方法】采用電位法，對新疆天山北麓典型的碳酸鹽含量高、堿性強、鹽分類型復雜的蘇打鹽堿化土壤樣本，分別設置不同水土比(1∶1、2.5∶1、5∶1)和不同靜置時間(1、5、10、30和60 min)進行pH值測定?！窘Y果】①水土比對pH值測定影響較大，但堿性強弱并不是稀釋效應的決定性因素，含有較多CaCO3的氯化物鹽樣本稀釋效應最強，最大pH值增加量達0.57個單位，這種稀釋效應主要來自CaCO3與中性鈉鹽反應生成的蘇打水解。②水土比2.5∶1時，難溶鹽類的溶解基本達到穩(wěn)定；而1∶1水土比不適用于研究區(qū)鹽堿化土壤的pH值測定。③靜置時間對奇臺堿土pH值測定的影響小于艾比湖鹽土，靜置過程中大氣CO2溶解不影響pH值測定結果?！窘Y論】對于天山北麓鹽堿土，可設定為5∶1水土比，懸液充分攪拌后即進行pH值測定，其測定精度與實驗效率均較高。

天山北麓；蘇打鹽堿化土壤；pH測定；水土比；靜置時間

0 引 言

【研究意義】土壤pH值表示土壤酸堿程度，它對土壤的許多化學反應、化學過程、養(yǎng)分利用等均有很大影響，是表征鹽堿土基本性質不可或缺的核心指標之一，是堿土診斷及分類的重要依據[1-2]。鹽堿化土壤中存在著劇烈的離子交換、沉淀溶解、水解等過程，pH值受到土壤內在性質和外部條件的復雜影響，因此，pH值也是土壤中最難準確測得的化學指標之一[1]。現有的測量規(guī)范和研究成果對堿性土壤的pH值測定方法給出了不同的建議。但是新疆鹽堿化土壤具有高鹽、強堿特征，其鹽分構成及堿度來源復雜，而不同類型鹽化、堿化土壤的物理、化學性質差異很大，因此，對新疆典型鹽堿化土壤pH值的測定中的影響因素進行比較分析，可提高對區(qū)域鹽堿化土壤理化性質的認識和相關研究中的針對性?！厩叭搜芯窟M展】由自然或人類活動引起的土壤鹽堿化是干旱地區(qū)主要的環(huán)境危害之一，新疆鹽化、堿化土壤面積達8.48×104km2，其中31%是農田[3-5]。近年來，針對新疆鹽堿土的分布、分級、形成因素、水鹽運移、遙感監(jiān)測及改良等多方面進行了大量研究[6-9]。新疆土壤鹽分類型復雜，鹽化、堿化土壤復區(qū)分布，北疆準噶爾盆地沿天山北麓由西(艾比湖流域)向東(奇臺-木壘)的廣闊沖積平原上，土壤具有從強鹽向強堿演變的特征[10]。pH值作為鹽堿化土壤性質研究中重要的核心指標，其測定方法也被重視。例如，pH值應在土壤膠體中致酸致堿離子充分釋放且懸濁液內部反應達到穩(wěn)定和平衡時測定，混合靜置時間、水土比等因素都可能影響pH值的測定結果，一般來說，水土比越大，pH值越高，即土壤懸液愈稀，測定的土壤pH值愈高，這一效應被稱作稀釋效應[11]。依據《土壤分析技術規(guī)范》[12]和《土壤理化分析》[13]可知：堿性土壤稀釋效應較大，建議堿性土壤采用1∶1水土比測定。有學者對河南封丘堿化土壤進行了pH值測定實驗，認為堿化土壤pH值稀釋效應明顯，主要原因是交換性鈉的解吸以及堿式碳酸鹽的溶解，考慮到CO2分壓的影響，建議堿化土壤以田間原位進行pH值測定較好[1，13]。目前，實驗室pH值測定最通用的方法是電位法，其測量精度較高，準確性在0.02左右[14-15]。【本研究切入點】國內通行的pH值測定方法主要有：全國農業(yè)技術推廣服務中心《土壤分析技術規(guī)范》、《土壤和土壤化學分析》、國家林業(yè)局《森林土壤pH值的測定》(LY/T1239-1999)、國家環(huán)境保護總局《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》(HJ/T66-2004)等[12,16-18]。其中，水土比、靜置時間都是土壤pH值測定中的關鍵因素，不同的標準及不同地區(qū)的學者在研究中設定不同[19-21]。選取天山北麓有代表性的鹽堿化土壤作為樣本，采用幾種實踐中常用的水土比和靜置時間進行實驗設計，對pH值測定過程中的影響因素及其產生的現象進行分析，確定適合該區(qū)域土壤特點的pH值測定方法?！緮M解決的關鍵問題】研究天山北麓典型鹽堿土的理化性質及其與區(qū)域成土因素間的關系，分析不同水土比和靜置時間對pH值測定結果的影響程度及稀釋效應的表現特征與原因，在靜置過程中，空氣中的CO2對測定結果的影響，找出天山北麓典型鹽堿化土壤pH值測定的適宜方法及田間pH值原位測量的可操作性。

1 材料與方法

1.1 材 料

實驗中使用的樣本共14個。其中7個樣本采集于準噶爾盆地西南緣的最低匯水中心艾比湖區(qū)域(樣品號Y1～Y7)，另外7個樣本采集于準噶爾盆地東南緣天山北麓奇臺綠洲細土平原的強堿化區(qū)域(樣品號J1～J7)，每個樣品采用梅花點采樣混合后，用四分法裝入采樣袋，采樣深度0～20 cm。

1.2 方 法

(1)土壤樣本在實驗室自然晾干后過2 mm篩，每個樣本以1∶1、2.5∶1和5∶1三種水土比配置土壤浸提液；對土壤懸液磁力攪拌3 min后，采用德國產WTW pH-3710型酸度計分別測定其不同靜置時間(1、5、10、30和60 min)下的pH值，測試誤差在0.005個單位以內。

(2)依據全國農業(yè)技術推廣服務中心《土壤分析技術規(guī)范》對水溶性鹽分進行測定，5∶1水土比，震蕩3 min后過濾，制成濾液。測定指標包括：含鹽量、八大離子。K+、Na+采用原子吸收分光光度法測定，HCO3-、CO32-采用雙指示劑-中和滴定法測定，Cl-采用硝酸銀滴定法滴定，Ca2+、Mg2+、SO42-采用EDTA滴定法測定，水溶性總鹽用烘干殘渣法測定。另外，采用氣量法測定了各樣本的碳酸鈣含量。

2 結果與分析

2.1 土壤樣本的鹽堿組分統(tǒng)計特征

鹽堿土綱是我國土壤分類系統(tǒng)(1992)中的12個土綱之一，下分鹽土和堿土兩個亞綱，包括各種鹽土、堿土及其他不同程度鹽化和堿化土壤[22-23]。依據土壤鹽分類型劃分方法[10]對土壤樣本的鹽分類型進行劃分。所有樣本一價陽離子Na+和K+與二價陽離子Ca2+和Mg2+的當量比值均>2，即所有樣本均為鈉質鹽堿土。Na+在陽離子中占絕對優(yōu)勢，除了樣本Y1、Y2、Y3中Na+占陽離子總量的比率在65%～85%外，其他樣本中該比率均在94%以上，特別是采集于奇臺強堿化土壤區(qū)域的7個樣本中，有6個樣本Na+在陽離子中所占比率超過98%。依據陰離子分布情況對鹽分類型進行劃分：陰離子Cl-與SO42-的當量比值>2為氯化物鹽；比值在1～2，屬硫酸鹽-氯化物；比值在0.2～1，屬氯化物-硫酸鹽。研究表明，供試樣本中包括了氯化物鹽、氯化物-硫酸鹽、硫酸鹽-氯化物鹽三種類型，這也代表了天山北麓鹽堿化土壤的普遍特征，即以氯化物鹽與硫酸鹽及其混合鹽堿化土壤為主。艾比湖土壤樣本中有4個屬于氯化物鹽，奇臺綠洲土壤樣本則以硫酸鹽-氯化物為主，氯化物鹽僅有1個。表1

所有樣本的HCO3-均高于0.05 mEq/100 g土，均屬于蘇打鹽堿土[22]。土壤中蘇打對植物的毒害性最強，其毒害作用是NaCl的5倍，是Na2SO4的10倍?！稓W洲鹽漬土》書中把蘇打鹽土作為1個亞類劃入堿土，稱為沒有B層結構的堿土；蘇聯(lián)土壤學家柯夫達把堿土、堿化土壤和蘇打鹽土等鹽漬土統(tǒng)稱為蘇打鹽化堿性土壤，我國把蘇打鹽土作為堿化鹽土的1個土屬[24]。相較于艾比湖土壤樣本，奇臺綠洲土壤樣本的蘇打化程度更為顯著。一般來說，蘇打鹽堿土常分布于湖緣、扇緣等地形低平部位，與硫酸鹽和氯化物鹽一起積聚。蘇打來源通常包括以下幾種方式[24]：①富含鈉長石的火成巖風化產物；②深層含蘇打地下水；③古湖沉積物(中生代含蘇打地層)再分配；④硫酸鹽的生物還原作用；⑤代換性鈉的水解；⑥中性鈉鹽與碳酸鈣的交換反應。對兩組樣本的鹽堿組分進行相關性分析，則艾比湖樣本的CaCO3含量與蘇打化程度指標HCO3-呈極顯著正相關，相關系數達0.907，由此可判斷在蘇打的6種來源方式中，艾比湖樣本除了前3種蘇打原生來源，中性NaCl鹽與CaCO3的交換反應對土壤中蘇打存在狀態(tài)的影響也很明顯；而從Na+離子在陽離子中的絕對優(yōu)勢來看，代換性鈉的水解對奇臺強堿化土壤中蘇打的存在則起著重要的作用。

不同成土條件下兩組樣本的鹽堿組分間關系的差異性。艾比湖樣本的含鹽量與Cl-、Na+、Mg2+呈極顯著正相關，與Cl-的相關系數達0.934，與SO42-呈顯著正相關。而奇臺樣本的含鹽量與CO32-、Na+呈極顯著正相關，與Na+的相關系數達0.999，與Cl-呈顯著正相關。這表明，艾比湖作為準噶爾盆地的低凹集水區(qū)，其周邊土壤屬于受地下水影響的活性鹽土，最易溶的氯化物鹽在土表廣泛分布，而準噶爾盆地東南緣的奇臺綠洲，由于持續(xù)幾十年高強度的農業(yè)開發(fā)，地下水位大幅下降，平原區(qū)土壤屬于殘余鹽堿化土壤，年均近200 mm的降水量使表層易溶鹽受到一定的淋濾作用，當土壤溶液中含有大量蘇打時或者季節(jié)性干旱使得積鹽脫鹽頻繁交替發(fā)生時，都促進了交換性鈉進入土壤膠體，使土壤發(fā)生堿化[23]。這也與前人研究結果一致，即鹽堿化主要歸因于鈉鹽時，若鹽分在土壤剖面中反復被淋濾，它會導致鈉質堿土的形成[25]。土壤膠體上代換性Na的水解及土壤中蘇打Na2CO3的水解都會導致土壤pH值升高。

由上可知，新疆天山北麓鹽堿化土壤類型多樣，富含CaCO3，鹽堿組分復雜多變，各種成土因素差異明顯，各種鹽類相互作用，都可能會對pH值的測定帶來一定的影響。表2

2.2 水土比與靜置時間對pH值測定的影響

研究表明，奇臺綠洲土壤樣本pH值均大于10，可歸于堿土類；艾比湖區(qū)域土壤樣本pH值基本位于8.5～9.5，呈中度堿化狀態(tài)。表3

2.2.1 水土比對pH值測定的影響

土壤懸液是一個由多種離子、多種礦物組成的復雜體系，水土比影響到離子濃度，進而影響離子活度，影響溶液平衡過程。水土比從1∶1變化到2.5∶1時，所有樣本在不同靜置時間上測定的pH明顯增大，奇臺樣本pH值平均增加約0.13個單位，艾比湖樣本pH值平均增加約0.25個單位。這種規(guī)律符合對稀釋作用機理的解釋，即水土比加大后，H+濃度降低，會使pH向堿性方向移動。研究表明，稀釋效應在氯化物鹽樣本中尤其明顯，艾比湖的4個氯化物鹽樣本及奇臺的1個氯化物鹽樣本的水土比從1∶1變化到2.5∶1時，pH值的增加均超過了0.2個單位，最大pH值增加量為0.57個單位。對相關文獻[13]中關于堿性土壤稀釋效應較大，建議堿性土壤采用1∶1水土比測定的觀點，可作進一步商榷：奇臺樣本堿性較艾比湖樣本強，但稀釋效應反而較之為弱，可見堿性強弱不是稀釋效應的決定性因素。而且，樣本Y1、Y2、Y3的水溶性Ca2+含量均在2 g/L以上(5∶1水土比)，其余樣本即使CaCO3含量很高，其水溶性Ca2+的含量也很低，說明這些高含量的水溶性Ca2+不是來自CaCO3溶解，而CaCl2易于Na2CO3和Na2SO4起反應成為CaCO3和CaSO4，其在土壤中很難以固態(tài)結晶存在，因此較高的水溶性Ca2+也不是來自CaCl2溶解。CaSO4在20℃時可有g/L的溶解度[24]，結合樣本Y1、Y2、Y3具有較高的SO42-含量進行分析，這3個樣本的水溶性Ca2+應該主要來自CaSO4的溶解，當水土比為1∶1時，這些樣本的CaSO4則難以充分溶解。因此，可以進一步將稀釋效應解釋為：①由于新疆鹽堿土的各類鹽分含量較高，1∶1水土比時，土壤中的有些鹽類無法充分溶解；②當懸液中的水增多至2.5∶1水土比，懸液中電解質遭到稀釋，會促進H+將土壤膠體吸附的潛性堿Na+離子交換進入懸液，從而使OH-增加，導致pH值升高；③這5個氯化物鹽樣本CaCO3含量較高，均超過100 g/kg。CaCO3屬于強堿弱酸鹽，與中性的NaCl鹽或Na2SO4鹽反應都會生成蘇打Na2CO3，蘇打水解也會使pH值升高。表1，表3

稀釋效應并不遵循線性規(guī)律，當水土比從2.5∶1變化到5∶1時，pH值總體仍表現出增加趨勢，奇臺樣本pH值平均增加約0.04個單位，艾比湖樣本pH值平均增加約0.09個單位，但增加量并不大，艾比湖的3個Na+占陽離子比率較小樣本的pH值反而略有減小，這可能是：①難溶鹽類的溶解在水土比2.5∶1時就可以基本達到穩(wěn)定；②樣本中鹽分類型多樣，各鹽類在土壤溶液中相互作用，相互影響。例如，土壤溶液中的NaCl會提高石膏(CaSO4·H2O)的溶解度，降低Na2CO3和Na2SO4的溶解度，而溶液中的Na2SO4和MgSO4等又可以提高CaCO3的溶解度，NaCl和CaCl2也存在消長關系，等等。雖然，鹽堿化土壤溶液中存在著復雜的化學、物理化學及生物化學過程，但就各樣本的水土比從2.5∶1變化到5∶1時的pH值變化量均未>0.1個單位而言，其結果并不影響土壤酸堿性的判斷精度，因此可以認為采用2.5∶1或5∶1的水土比對研究區(qū)鹽堿土進行pH值測定均穩(wěn)定可靠，而1∶1水土比對土壤鹽分溶解不充分，土壤膠體中致酸致堿離子不能充分釋放，不適合進行天山北麓鹽堿土的pH值測定。另外，稀釋效應大小不完全取決于堿性強弱，樣本的鹽分類型及CaCO3含量與稀釋效應關聯(lián)性更為明顯。

2.2.2 靜置時間對pH值測定的影響

為了觀察水土比一定的條件下不同靜置時間對pH值測定的影響，用各樣本在每一種水土比浸提液中5種不同靜置時間(1、5、10、30和60 min)下所測得的5個pH值中的最大值減去最小值，作為pH最大變化量ΔpH。研究表明，水土比為1∶1時的艾比湖樣本中，有6個樣本的ΔpH超過或接近0.1個pH單位，最大變化量約0.18；水土比為2.5∶1時，ΔpH超過0.1的樣本僅為1個；水土比為5∶1時，沒有樣本的ΔpH超過0.1。在奇臺堿土樣本中，水土比為1∶1時，有2個樣本的ΔpH超過0.1個pH單位，最大變化量約0.14；水土比為2.5∶1時，ΔpH超過0.1的樣本僅1個；水土比為5∶1時，沒有樣本的ΔpH超過0.1。由此可知：①靜置時間對奇臺堿土pH值測定的影響小于艾比湖鹽土；②水土比為1∶1時進行pH值測定，其結果受靜置時間影響較大，水土比為5∶1時影響最??；③靜置時間長短對鹽土、堿土pH值測定的影響要明顯小于水土比不同對pH值測定的影響，如果采用5∶1水土比的話，靜置時間不同測得的結果對土壤堿性程度判斷基本上沒有影響，因此，在懸液充分攪拌后即可進行測定，以提高實驗效率。圖1

在確定pH值測定的靜置時間時總會考慮懸液在靜置過程中吸收空氣中的CO2對結果的影響，因為CO2極易溶于水，其1 atm、0℃時在水中的溶解度為1.713 cm3/cm3，溶入CO2后會導致水的酸化[26]。靜置60 min后測定的pH值與靜置1 min即測的pH值的差，研究表明，艾比湖樣本中，當水土比為1∶1時，其ΔpH(60 min～1 min)均為正值，即靜置60 min后，pH值是增加的，并且增加量基本等于圖1中最大變化量。2.5∶1水土比時，ΔpH(60 min～1 min)明顯縮小，盡管有3個樣本靜置60 min后ΔpH(60 min～1 min)為負，但最大下降幅度僅為0.04個pH單位，7個樣本的波動范圍約為0.1～-0.04。當水土比為5∶1時，波動范圍在0.04～-0.07，pH值隨靜置時間增加而降低的程度與2.5∶1水土比相比并沒有明顯改變。奇臺樣本中，不同水土比測定時，均有4個樣本的ΔpH(60 min～1 min)為負，但變化幅度并不大，除了水土比為1∶1時ΔpH(60 min～1 min)波動范圍在0.09～-0.08外，其余條件下ΔpH(60 min～1 min)波動范圍基本位于±0.05之間，可見隨著靜置時間的增加，不同水土比的浸提液均未出現明顯酸化現象。圖2

圖1 不同靜置時間下pH值最大變化量

Fig.1 The maximum variation of pH in different standing time

圖2 靜置60 min后pH值變化量

Fig.2 The variation of pH after standing time in 60 minutes

3 討 論

土壤是一個非常復雜的三相開放系統(tǒng)，不同的土壤類型，其pH值測定過程和影響因素也不同。出于對稀釋效應的考慮，目前相關文獻對于堿化土壤pH值測定大多給出了宜采用1∶1水土比的建議[1,13-14]，這可能是由于其測試的土壤樣本與天山北麓鹽堿土不同，易溶鹽含量很低，多數樣本的含鹽量不足1 g/kg[1]，鹽類溶解對pH值測定影響較小。

研究在靜置過程中未觀察到受大氣中CO2溶解造成明顯的pH值下降，對其原因作以下討論：①大氣中CO2在懸液中的溶解度受氣壓、懸液溫度與懸液中CO2濃度的影響，但實驗室測定環(huán)境屬于常溫常壓條件，可避免懸液由于溫度和壓強變化引起的CO2溶解度的變化；②土壤懸液并非純水，其配制時即存在以分子狀態(tài)溶解于水的游離CO2，其來源包括土壤懸液中的礦物鹽類，微生物分解等，但所有樣本懸液均屬于高鹽、中-強堿性溶液，且樣本測定前經過了干燥處理，即使懸液中有極端環(huán)境微生物存在，其對CO2的影響應該也是可以忽略的。

4 結 論

4.1 新疆天山北麓鹽堿化土壤主要以氯化物鹽與硫酸鹽及其混合鹽類為主，呈明顯蘇打堿化特征。在pH值測定過程中稀釋效應明顯，但堿性強弱不是稀釋效應的決定性因素，土壤的鹽分類型及CaCO3含量與稀釋效應關聯(lián)性更大。

4.2 靜置時間對奇臺堿土pH值測定的影響小于艾比湖鹽土。由于土壤懸液并非純水，配制時即存在以分子狀態(tài)溶解于水的游離CO2，因此，靜置過程中大氣CO2溶解對pH值測定的影響不大。

4.3 難溶鹽類的溶解在水土比2.5∶1時基本達到穩(wěn)定，而1∶1水土比對土壤鹽分溶解不充分，土壤膠體中致酸致堿離子不能充分釋放，不適合用于高含鹽量堿化土壤的pH值測定。對于天山北麓鹽堿土，可設定為5∶1水土比，懸液充分攪拌后即進行pH值測定，其測定精度與實驗效率均較高。

References)

[1] 王慎強，俞仁培.影響堿化土壤pH測定的主要因素[J].土壤通報，1994，25(6)：252-255.

WANG Shen-qiang, YU Ren-pei. (1994). The Main Influencing factors of pH Value Determination of Alkalized soil [J].ChineseJournalofSoilScience, 25(6):252-255. (in Chinese)

[2] 丁昌璞，徐仁扣.土壤的氧化還原過程及其研究法[M].北京：科學出版社，2011.

DING Chang-pu, XU Ren-kou. (2011).Oxidation-ReductionProcessesofSoilsandTheirResearchMethods[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[3] Metternicht, G. I., & Zinck, J. A. (2003). Remote sensing of soil salinity: potentials and constraints.RemoteSensingofEnvironment, 85(1):1-20.

[4] Ding, J., & Yu, D. (2014). Monitoring and evaluating spatial variability of soil salinity in dry and wet seasons in the werigan-kuqa oasis, china, using remote sensing and electromagnetic induction instruments.Geoderma, (235-236):316-322.

[5] WANG, CHEN, Geping, & Qifei. (2015). Mapping of regional soil salinities in xinjiang and strategies for ame- lioration and management.ChineseGeographicalScience, 25(3):321-336.

[6] 阿依古麗·達嘎爾別克，艾比布拉·伊馬木，大森圭佑，等.不同洗鹽法對鹽堿化土壤改良效果研究[J].新疆農業(yè)科學，2015，52(3)：477-482.

Ayiguli Dagaerbieke, Aibibula Yimamu, Omori Keisuke, et al. (2015). Effects of Different Salt Leaching Methods on Improving Saline-alkali Soil [J].XinjiangAgriculturalSciences, 52(3):477-482. (in Chinese)

[7] 張芳，熊黑鋼，安放舟，等.基于鹽(堿)生植被蓋度的土壤堿化分級[J].土壤學報，2012，49(4)：665-671.

ZHANG Fang, XIONG Hei-gang, AN Fang-zhou, et al. (2012). Classification of soil alkalization based on halophyte coverage [J].ActaPedologicaSinica,49(4):665-671.(in Chinese)

[8] 羅毅.干旱區(qū)綠洲滴灌對土壤鹽堿化的長期影響[J].中國科學：地球科學，2014，44(8)：1 679-1 688.

LUO Yi. (2014). The Long Term Impacts of Drip Irrigation on Soil Salinity in Agricultural Land of Oasis in Arid Region of Northwest China [J].ScientiaSincaTerrae, 44(8):1,679-1,688. (in Chinese)

[9] 李義玲，喬木，吳世新，等.基于3S技術的新疆綠洲耕地鹽漬化現狀調查及治理對策研究[J].新疆農業(yè)科學，2008，45(4)：642-649.

LI Yi-ling, QIAO Mu, WU Shi-xin, et al. (2008). A Study on Status Investigation and Control Countermeasures of Salinizationof Cultivated Land in Xinjiang Oasis based on 3S Technology [J].XinjiangAgriculturalSciences, 45(4):642-649. (in Chinese)

[10] 中國科學院新疆綜合考察隊，中國科學院土壤研究所.新疆土壤地理[M].北京：科學出版社，1965.

Xinjiang Comprehensive Fields Party of Academy of Sciences, Institute of Soil Science of CAS. (1965).XinjiangSoilGeography[M].Beijing: Science Press. (in Chinese)

[11] Kelley W. P. 鹽堿土[M]. 黃震華譯. 北京：科學出版社.1959.

Kelley W. P. (1959). Translated by HUANG Zhen-hua.Saline-alkaliSoil[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[12] 全國農業(yè)技術推廣服務中心.土壤分析技術規(guī)范[M].北京：中國農業(yè)出版社，2006.

The National Agro-Tech Extension and Service Center (2006).SoilAnalysisTechnicalSpecifications[M]. Beijing: Chinese Agriculture Press. (in Chinese)

[13] 中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上?？茖W技術出版社，1978.

Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences. (1978).AnalysisofSoilPhysico-chemicalProperties[M]. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press. (in Chinese)

[14] 鮑士旦.土壤農化分析[M]. 第3版. 北京：中國農業(yè)出版社，1997.

BAO Shi-dan. (1997).SoilAgricultureChemistryAnalysis[M]. 3rd Edition. Beijing: Chinese Agriculture Press.(in Chinese)

[15] 劉光崧.土壤理化分析與剖面描述[M].北京：中國標準出版社，1996.

LIU Guang-song. (1996).AnalysisofSoilPhysico-chemicalPropertiesandSoilProfileDescription[M]. Beijing: Standards Press of China. (in Chinese)

[16] 《土壤和土壤化學分析》編寫組.土壤和土壤化學分析[M].上海：上海人民出版社，1977.

Writing Group for Soil and Analysis of Soil Chemical Properties. (1977).SoilandAnalysisofSoilChemicalProperties[M]. Shanghai: Shanghai People's Publishing House. (in Chinese)

[17] LY/T1239-1999. 森林土壤pH值的測定[S].

LY/T1239-1999. The pH Measurement of Forest Soil [S]. (in Chinese)

[18] HJ/T66-2004. 土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范[S].

HJ/T66-2004.TechnicalSpecificationsforSoilEnvironmentMonitoring[S]. (in Chinese)

[19] 李述剛，余其立，王周瓊.荒漠堿化土壤水解性堿度的探討[J].土壤學報，1982，19(3)：311-314.

LI Shu-gang, YU Qi-li, WANG Zhou-qiong. (1982). The Discussion of Hydrolytic Alkalinity of Desert-alkaline Soil [J].ActaPedologicaSinica, 19(3):311-314.(in Chinese)

[20] 畢桂英，馬新民.影響石灰性土壤pH值測定因素的探討[J].水土保持通報，1998，18(7)：24-27.

BI Gui-ying, MA Xin-min. (1998). The Influencing Factors of pH Value Determination of Calcareous Soil [J].BulletinofSoilandWaterConservation, 18(7):24-27. (in Chinese)

[21] 常直海.土壤普查中常規(guī)分析項目和方法[J].新疆農業(yè)科學，1979，(2)：31-32.

CHANG Zhi-hai. (1979). The Item and Method of Routine Analysis in General Survey of Soil [J].XinjiangAgriculturalSciences, (2):31-32. (in Chinese)

[22] 王遵親.中國鹽漬土[M].北京：科學出版社，1993.

WANG Zun-qin. (1993).Salt-affectedSoilsofChina[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[23] 海春興，陳健飛.土壤地理學[M].北京：科學出版社，2010.

HAI Chun-xing, CHEN Jian-fei. (2010).SoilGeography[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[24] 黎立群.鹽漬土基本知識[M].北京：科學出版社，1986.

LI Li-qun. (1986).TheElementaryKnowledgeofSalineSoil[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[25] Rengasamy, P. (2006). World salinization with emphasis on australia.JournalofExperimentalBotany, 57(5):1,017-1,023.

[26] 朱岳年，吳新年.二氧化碳地質研究[M].蘭州：蘭州大學出版社，1994.

ZHU Yue-nian, WU Xin-nian. (1994).TheGeologicResearchofCarbonDioxide[M].Lanzhou: Lanzhou University Press. (in Chinese)

Fund project:Supported by NSFC (41261049，41130531)and China Postdoctoral Fund (2013M532100)

The Affecting Factors in pH Measurement of Sodic Soil in the Northern Piedmont of Tianshan Mountains

ZHANG Fang1,2,3, Tashpolat Tiyip1,2,3, LIANG Chen1,3, Ilyas Nurmuhammat1,3

(1.CollegeofResources&EnvironmentScience,XinjiangUniversity,Urumqi830046.China;2.PostdoctoralStationofEcology,XinjiangUniversity,Urumqi830046.China;3.KeyLaboratoryofOasisEcology(XinjiangUniversity)MinistryofEducation,Urumqi830046.China)

【Objective】 pH is one of the most important criteria in alkaline soil identification and classification. This study aims to provide an appropriate method to measure the pH of sodic soil in the northern piedmont of Tianshan Mountains and analyze the factors that may affect the measurement.【Method】The sodic soil widely distributed in the northern piedmont of Tianshan Mountains in Xinjiang contains a high concentration of salt and alkalinity. The pH measurement experiments using different water/soil ratios(1∶1, 2.5∶1, 5∶1)and standing times (1 min, 5 min, 10 min, 30 min, 60 min) have been performed on soil samples that are typical in the area.【Result】The results show that water/soil ratio had significant impact on the determination of the sodic soil pH value, and evidently there was a dilutive effect. However, the soil alkalization degree was not a dominant factor of dilution effect. Chloride salt soil samples with a higher proportion of CaCO3had the strongest dilution effect, and the maximum pH increment was 0.57 units. The dilution effect was mainly related to the hydrolysis effect of soda which was produced from the chemical reaction of CaCO3with neutral sodium salt. The dissolution of insoluble carbonates was stabilized when water/soil ratio was 2.5∶1. The 1∶1 water/soil ratio was not suitable for the pH measurement for sodic soil because of the incomplete dissolution of salt and desorption of the acidic ionic and alkaline ion from soil colloids. Standing time of soil suspension showed weaker impact on pH value determination than that of water/soil ratio. In addition, standing time had weaker impact on the high alkaline degree soil samples from Qitai area than the saline soil samples from Ebinur Lake area. No evident pH decline phenomena occurred in the standing process because of the dissolution of CO2from the air during the soil suspension. After standing time reaching 60 minutes, the pH value fluctuated between +0.04 and -0.07 without affecting the judgment on the soil alkaline degree. The in situ alkaline soil pH measurement had great uncertainties caused by the testing environmental change and artificial factors.【Conclusion】Therefore, the pH measurement in laboratory is still an appropriate method in the study to monitor the soda salt-sodic soil widely distributed in the northern piedmont of Tianshan Mountains in Xinjiang. The water/soil ratio should be set to 5∶1, and then the pH value can be measured directly after the soil suspension is fully completed. By doing so, the measurement can not only reach a high accuracy, but it can significantly increase the experiment efficiency.

the northern piedmont of Tianshan Mountains; sodic soil; pH measurement; water/soil ratio; standing time

2016-08-15

國家自然科學基金項目(41261049，41130531)；中國博士后基金面上資助項目(2013M532100)

張芳(1969-)，女，山東人，副教授，博士，研究方向為干旱區(qū)土壤鹽堿化，(E-mail)zhangf602@163.com

塔西甫拉提·特依拜(1958-)，男，新疆人，教授，博士生導師，研究方向為干旱區(qū)環(huán)境與遙感應用，(E-mail)tash@xju.edu.cn

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.12.022

S153.4

：A

：1001-4330(2016)12-2328-11