濱海鹽堿地土壤水鹽動(dòng)態(tài)研究

劉海濤，高彥花

（1.淮南師范學(xué)院生物工程學(xué)院，安徽 淮南 232038；2.資源與環(huán)境生物技術(shù)安徽普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮南 232038）

土壤水鹽動(dòng)態(tài)是指土壤水分和鹽分在空間中的分布隨時(shí)間的變化過(guò)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(fēng)氣候，一年內(nèi)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(qū)土壤中的水鹽運(yùn)移頻繁，積鹽與脫鹽現(xiàn)象不斷交替發(fā)生，加之該地區(qū)地下水為海水型地下水，礦化度較高，導(dǎo)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(tài)環(huán)境脆弱，已經(jīng)嚴(yán)重制約了農(nóng)林業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。因此，該地區(qū)鹽堿地的改良對(duì)土地資源的可持續(xù)利用和發(fā)展具有重要意義。本研究通過(guò)探究渤海灣地區(qū)鹽堿地土壤水鹽動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，以期為該地區(qū)鹽堿地的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)性科學(xué)數(shù)據(jù)。

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(yíng)4個(gè)地區(qū)作為采樣地，試驗(yàn)地土壤的鹽分離子狀況見表1。由表1可知4個(gè)地區(qū)由北向南含鹽量呈逐漸增加趨勢(shì)，代表了渤海灣地區(qū)不同鹽漬化程度的土壤。采樣地皆為未開墾的荒地，在每個(gè)地區(qū)隨機(jī)選取6個(gè)取樣點(diǎn)。采樣時(shí)間為每月下旬，選擇晴天并在48 h 內(nèi)迅速完成4個(gè)地區(qū)的取樣。采樣時(shí)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(nèi)，并在自封袋上標(biāo)注采樣地、土樣深度、采樣日期等信息。

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

1.2 測(cè)定方法

1.2.1 土壤含水量

烘干法測(cè)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(fù)3 次，取平均值。土壤含水量計(jì)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(jìn)行浸提[5]，分別測(cè)定各指標(biāo)。其中，電導(dǎo)率用DELTA-326 型電導(dǎo)率儀測(cè)定；K+、Na+、Ca2+、Mg2+使用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定；pH、Cl－、HCO3－使用水質(zhì)分析儀 (自動(dòng)滴定儀)測(cè)定；SO42－利用 EDTA 間接絡(luò)合滴定法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件作圖，SPSS16.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)土壤水分的垂直分布

圖1 研究區(qū)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(gè)地區(qū)中除東營(yíng) 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(qū)的土壤含水量均差異顯著 ((P﹤0.05)，且土壤含水量呈現(xiàn)隨土層深度增加而逐漸增加的趨勢(shì)。

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

如表2所示，4個(gè)地區(qū)不同土層含水量月變化幅度規(guī)律基本一致，表現(xiàn)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(qū)土壤總鹽量的垂直分布

4個(gè)地區(qū)土壤鹽分垂直分布規(guī)律各具特點(diǎn)。如圖2所示，唐海在3～10月份各土層土壤電導(dǎo)率差別相對(duì)不明顯。大港在3、4月份各層土壤電導(dǎo)率較接近，在 5、7～10月份 0～20 cm 土層土壤電導(dǎo)率顯著低于另外 3個(gè)土層(P﹤0.05)，在 6月份 60～80 cm土層電導(dǎo)率顯著高于另外3個(gè)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(dǎo)率與其余各層土壤電導(dǎo)率差異均達(dá)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(yuǎn)高于下層土壤；3～10月份間，20～40、40～60、60～80 cm 土層土壤電導(dǎo)率差異不明顯，含鹽量比較接近。東營(yíng)在 3～5月份和 8月份 0～20 cm土層土壤電導(dǎo)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(dǎo)率相差不大。綜上所述，黃驊土壤在各月份均出現(xiàn)較為明顯的表聚現(xiàn)象，東營(yíng)僅在個(gè)別月份表聚現(xiàn)象明顯。大港和唐海土壤鹽分的垂直分布相對(duì)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(qū)土壤電導(dǎo)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(dòng)態(tài)關(guān)系

圖3 研究區(qū)土壤水鹽動(dòng)態(tài)關(guān)系(Fig.3 The dynamic relationship of soil water and salt in research area)

如圖3所示，4個(gè)地區(qū)土壤水分和鹽分之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系沒(méi)有一致的規(guī)律性。唐海土壤電導(dǎo)率和含水量年變化趨勢(shì)基本相反；大港土壤電導(dǎo)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(dòng)，在8～10月份含水量和電導(dǎo)率變化趨勢(shì)相反；黃驊土壤電導(dǎo)率和含水量的年變化趨勢(shì)基本一致；東營(yíng)土壤含水量在3～10月份基本穩(wěn)定無(wú)明顯變化，而電導(dǎo)率在3～5月份和8～10月份波動(dòng)較大。

3 結(jié)論與討論

4個(gè)地區(qū)由于降水、蒸發(fā)等氣候條件的差異及土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)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(gè)地區(qū)的土壤含水量在土壤剖面的垂直分布基本相同，均表現(xiàn)出隨土層深度的增加而增加；而東營(yíng)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(zhì)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(yíng)地處黃河入海口，其土壤為黃河泥沙淤積而成的沙質(zhì)土，保水控水能力差，水分在各層土壤下滲快，從而導(dǎo)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(dòng)幅度更大，這是由于表層土壤更易受到降水和蒸發(fā)的影響，降水時(shí)土壤含水量迅速升高，蒸發(fā)劇烈時(shí)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(huán)境對(duì)土壤的影響逐漸減小，因此土壤含水量變化幅度越來(lái)越小，這與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果是相似的[3,6-7]。

土壤中的水溶性鹽具有導(dǎo)電作用，其導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可以用電導(dǎo)率表示，在一定范圍內(nèi)，溶液的含鹽量和電導(dǎo)率呈正相關(guān)關(guān)系[8]。本研究中，4個(gè)地區(qū)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(dǎo)率值表征土壤含鹽量的高低。王耿明等[9]對(duì)松遼平原土壤鹽堿地進(jìn)行研究表明，研究區(qū)表層土壤含鹽量較高，鹽漬化程度嚴(yán)重。本研究亦發(fā)現(xiàn)黃驊和東營(yíng)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(yíng)和黃驊土壤鹽分含量本身較高，導(dǎo)致大多數(shù)植物難以生長(zhǎng)，地被植物稀疏，地表大部分裸露，土壤水分蒸發(fā)量大，鹽分在蒸發(fā)過(guò)程中隨毛管水不斷轉(zhuǎn)移至土壤表層所致。大港土壤含鹽量在5～10月份表現(xiàn)出上層低于下層，這可能由于該地區(qū)生長(zhǎng)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(zhǎng)發(fā)育期，白刺對(duì)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(wú)規(guī)律性。這可能是因?yàn)樵摰貫檎惩翃A層土壤，具有脫鹽困難、抑制返鹽的特點(diǎn)，使得土壤的鹽分垂直分布具有多樣性的特點(diǎn)[10]。

土壤鹽分變化和水分變化密切相關(guān)，土壤中的鹽分溶于水中，伴隨著水分的移動(dòng)而移動(dòng)，土壤水分運(yùn)移的變化直接導(dǎo)致了鹽分的運(yùn)移變化[11]。一般來(lái)說(shuō)，土壤鹽分含量與土壤水分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)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(xiàn)明顯的規(guī)律性，這說(shuō)明雖然鹽分隨水分的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)，但其它因素(降雨量、降雨強(qiáng)度、蒸發(fā)量、土壤質(zhì)地、地下水位、地下水礦化度)也會(huì)對(duì)土壤鹽分產(chǎn)生影響，鹽隨水運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中存在一定的復(fù)雜性[10-12]。