塔里木盆地典型鹽漬土土壤成分分析

柴學(xué)平 楊趙平

摘要 [目的]研究塔里木盆地鹽漬土成分信息。[方法]跨塔里木盆地選取11處土壤鹽堿化極度嚴(yán)重的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域重復(fù)采集5份土樣，共計(jì)采集55份土壤，測(cè)量土壤中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-和SO42- 這8種離子的含量。[結(jié)果]每個(gè)區(qū)域內(nèi)的5份土壤的鹽成分信息一致，11個(gè)區(qū)域的土壤陰離子以Cl-居多，占85.70%～97.90%，SO42- 在9個(gè)區(qū)域占比在5.00%以下，只有6個(gè)區(qū)域檢出HCO3-，但占比少（0.49%～4.85%），CO32-僅在一個(gè)區(qū)域檢測(cè)到，且含量占比極低（0.19%）；陽(yáng)離子以Na+為主，占比47.13%～95.50%，K+次之，占比1.92%～42.13%，這2種離子占陽(yáng)離子總數(shù)的90%以上，Ca2+和Mg2+占比很少。[結(jié)論]塔里木盆地的鹽漬土組分在數(shù)百公里間隔的空間分布上具有較高的一致性，陰離子以Cl-為主，陽(yáng)離子以Na+和K+為主，與北疆及我國(guó)東部地區(qū)的鹽漬土成分信息明顯不同。

關(guān)鍵詞 鹽漬土；成分信息；塔里木盆地

中圖分類號(hào) S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）08-0183-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.08.048

Abstract [Objective] The research aimed to study the composition of saline soil in the Tarim Basin.[Method]Eleven salinesoil sites were sampled optionally in Tarim Basin，and five soil samples were collected in each site for a total of 55 soil samples.Eight ion contents，including K+，Na+，Ca2+，Mg2+，HCO3-，CO32-，Cl- and SO42-，were measured for each soil sample.[Result]The salt ion composition of five samples in the same site was consistent.The soil anions in 11 sites were mostly Cl-，accounting for 85.70%-97.90%，and the anion SO42- accounted for less than 5.00% in nine sites.The anion HCO3- had a small proportion （0.49%-4.85%） in six sites，and the anion only appeared in one site，with a quite low content （0.19%）.The cation was mainly Na+ （47.13%-95.50%），and K+ was the second （1.92%-42.13%） in eleven sites.The two ions account for more than 90% of the total number of cations.The anion of Ca2+ and Mg2+ accounted for a small proportion.[Conclusion]The saline soil components in Tarim Basin had a high consistency in the spatial distribution of hundreds of kilometers.The anions are mainly Cl- and the cations are mainly Na+ and K+.It was different form the ion composition of saline soil in Northern Xinjiang and the eastern areas in China.

Key words Saline soil；Composition information；Tarim Basin

土壤是人類社會(huì)生存發(fā)展中極其重要的自然資源，其數(shù)量和質(zhì)量對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展有著直接的關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)代科技社會(huì)中，人類利用各種先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)可以提高開墾更多的耕地，提高土壤肥力，產(chǎn)出更多的產(chǎn)品支撐社會(huì)的發(fā)展。但是土壤鹽漬化是一種典型常見(jiàn)的土壤被破壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤生產(chǎn)力降低。我國(guó)土壤鹽漬化的原因主要是兩類：東部沿海地區(qū)海咸水入侵以及區(qū)域蒸發(fā)量大于降雨量[1-6]。

在新疆，特別是南疆環(huán)塔里木盆地農(nóng)業(yè)區(qū)，降雨量極少，平均年降雨量為平原區(qū)10～80 mm、山區(qū)250～500 mm[2]。地下水補(bǔ)充主要是由于河流流水滲透，蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降雨量，這造成了蒸發(fā)水分將土壤深處的鹽堿成分大量地帶到地表，使地表鹽堿化日趨嚴(yán)重[7-10]。對(duì)土壤的鹽漬化水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)及治理，是科學(xué)界的一大難題?，F(xiàn)有的觀測(cè)技術(shù)基本上能夠識(shí)別出區(qū)域內(nèi)是否有鹽堿分布，但是卻無(wú)法快速識(shí)別具體的鹽堿種類及含量。目前定量化測(cè)試手段主要有光譜檢測(cè)、化學(xué)分析、物理分析等方法[11-15]，但是這些方法都要依托于對(duì)研究區(qū)域鹽堿成分的了解。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，對(duì)于塔里木盆地土壤鹽堿成分的報(bào)道非常少見(jiàn)，所以在大范圍內(nèi)檢測(cè)塔里木盆地區(qū)域鹽堿成分的空間分布差異就很有必要。筆者在塔里木盆地西側(cè)南疆阿克蘇地區(qū)、克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃荨⒖κ驳貐^(qū)、和田地區(qū)等四地州進(jìn)行土壤采樣，獲得區(qū)域鹽分組成信息，以期為其他的鹽堿土壤研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 土樣采集與處理

南疆四地州所具面積非常大，農(nóng)業(yè)區(qū)域分布非常廣。此次土樣采集由于經(jīng)費(fèi)時(shí)間等限制，不可能將取樣數(shù)目設(shè)置的非常大。研究目標(biāo)是確定土壤鹽堿組分種類及其占比，所以需要尋找到在種類上有代表性的地點(diǎn)進(jìn)行采樣。在環(huán)塔里木盆地的戈壁上，發(fā)生降雨時(shí)，地表的鹽殼使水分很難滲透進(jìn)土壤下層，多在地表流動(dòng)而在地勢(shì)較低處匯成許多較大的水坑，這些水坑中的積水是周邊幾平方公里范圍內(nèi)的流水匯集而來(lái)，雨水匯集的過(guò)程中，會(huì)溶解地表鹽分，所以其中的鹽堿成分能代表周圍很大范圍的土壤可溶鹽分信息。每年9—10月份之后，由于降雨量降低[16]，水坑中的水分蒸發(fā)殆盡，在坑底留下較厚的結(jié)晶層。

根據(jù)這一分析，2016年10月進(jìn)行了土樣采集，在塔里木盆地西側(cè)四地州共確定了11個(gè)采樣點(diǎn)，其中戈壁灘干涸水坑9個(gè)、農(nóng)田排堿渠周邊2個(gè)，具體位置見(jiàn)表1。每個(gè)樣點(diǎn)中，采用五點(diǎn)交叉取樣法，以樣點(diǎn)正中心為第一個(gè)采樣位置，沿東南西北4個(gè)方向間隔50 m再采樣4處，采樣深度0～20 cm，每個(gè)土樣1 kg左右。采集回來(lái)的土樣，放置在通風(fēng)干燥處，使其自然風(fēng)干。然后破碎，剔除石子等雜物，使用碾缽碾碎，用1 mm篩子過(guò)濾后放入自封袋預(yù)備后期檢測(cè)。

1.2 土壤鹽分指標(biāo)測(cè)定

每一份樣品稱取50 g，與250 g蒸餾水混合，浸泡振動(dòng)后使土壤中鹽分完全充分溶解。對(duì)水溶液進(jìn)行可溶性鹽的測(cè)定，共測(cè)定8種離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-。其中CO32-和 HCO3-采用雙指示劑中和法測(cè)定； Cl-采用 AgNO3 滴定法測(cè)定； SO42-采用 EDTA 間接滴定法測(cè)定； Ca2+和Mg2+采用 EDTA 絡(luò)合滴定法測(cè)定； Na+和 K+采用火焰光度計(jì)法測(cè)定[14-15]。每一個(gè)采樣點(diǎn)的5份數(shù)據(jù)取平均值，可得離子含量的質(zhì)量比例信息（g/kg）。為了更好地分析其中的鹽分組成，將質(zhì)量含量換算成摩爾含量（mol/kg）。

2 結(jié)果與分析

由于測(cè)定的土樣含有地表結(jié)晶鹽層，所以測(cè)定結(jié)果中鹽含量數(shù)值比較大。塔里木盆地11個(gè)區(qū)域的鹽漬土陰離子中（圖1），Cl-占絕對(duì)多數(shù)，含量為0.233 8～1.225 0 mol/kg；CO32-僅在9號(hào)區(qū)域檢測(cè)到，且含量很低（0.030 0 mol/kg），其余區(qū)域檢測(cè)值均為0。在偏堿性土壤中，CO32-大多與Mg2+ 、Ca2+等離子結(jié)合成不溶于水的鹽，所以在水分蒸發(fā)后形成的結(jié)晶鹽層中未檢測(cè)到。在其余的2種陰離子中，在6個(gè)區(qū)域HCO3-可檢出但含量極少，含量在0.005 7～0.017 2 mol/kg，還有5個(gè)區(qū)域沒(méi)有檢出，所以HCO3-基本上可以忽略不計(jì)；SO42-稍多，含量在0.017 5～0.033 5 mol/kg，但無(wú)法與Cl-相比，含量比Cl-少一個(gè)數(shù)量級(jí)。從數(shù)據(jù)中可以看出，在不同地區(qū)的鹽堿土壤中，SO42-含量變化不大。

由圖2可知，陽(yáng)離子中Na+含量最高，為0.381～0.816 mol/kg；其次是K+，含量為0.013～0.507 mol/kg，K+含量差異很大，最高含量0.507 mol/kg出現(xiàn)在昆玉市，最低的0.013 mol/kg出現(xiàn)在阿拉爾墾區(qū)；除昆玉市2個(gè)采樣區(qū)域（0.089、0.079 mol/kg）外，其余9個(gè)采樣區(qū)域Mg2+ 含量在0.002～0.021 mol/kg，遠(yuǎn)小于 K+、Na+ 這2種離子；在大多數(shù)區(qū)域中Ca2+含量遠(yuǎn)少于Na+、K+，為0.014～0.095 mol/kg。

為了能夠反映出不同地區(qū)鹽堿土壤成分對(duì)比，分別計(jì)算陰離子中各離子的占比，以及陽(yáng)離子中4種離子的占比，見(jiàn)表2。將獲得的鹽漬土中各離子含量按照《巖土工程勘察規(guī)范》分類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鹽漬土進(jìn)行分類[17]。根據(jù)規(guī)范要求計(jì)算所有樣品的C（Cl-）/2C（SO42-）的值，其中C（Cl-）與C（SO42-）為2種離子在100 g土中所含毫摩爾數(shù)。經(jīng)計(jì)算，11個(gè)區(qū)域鹽漬土的C（Cl-）/2C（SO42-）比值分別為14.57、10.65、20.07、20.68、13.88、9.75、10.84、4.54、3.60、23.43和15.31，可見(jiàn)該比值在所有樣品中均遠(yuǎn)大于2，根據(jù)規(guī)范，所有樣品全部都屬于氯鹽漬土。

由上述數(shù)據(jù)可知，排除8、9號(hào)區(qū)域（昆玉市）異常外，各樣地中Cl-占陰離子比重均超過(guò)90%，SO42-在所有區(qū)域中均有檢出，但含量很少，均在5%以下。陽(yáng)離子中，K+、Na+含量有較大起伏，但是總體Na+含量高于K+，兩者共同占陽(yáng)離子總量的90%左右。在不同區(qū)域中，Ca2+占比起伏較大，但多數(shù)含量在5%以下。

除去8、9號(hào)樣品（昆玉市）外，其他區(qū)域中Mg2+含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他陽(yáng)離子。昆玉市這2個(gè)樣品在Cl-占比、Mg2+含量2個(gè)方面均出現(xiàn)反常情況，經(jīng)分析初步判斷為工業(yè)污染所致。在這2個(gè)采樣點(diǎn)5 km范圍內(nèi)有一座大型的水泥廠以及與之配套的廠用發(fā)電機(jī)組，其排放的污染物應(yīng)該是導(dǎo)致2個(gè)采樣點(diǎn)Mg2+含量異常的原因。這2個(gè)樣點(diǎn)之間離子含量也存在較大差異，原因應(yīng)該是取樣點(diǎn)選取時(shí)樣地8就在大型的排堿渠旁邊，其離子含量會(huì)受到水流影響；樣地9遠(yuǎn)離任何流水，其沉積的鹽分基本保持不變。

由以上分析可知，雖然各個(gè)土壤樣品采集地點(diǎn)相隔數(shù)百公里，但是鹽堿土壤中主要的鹽成分具有較高的一致性，含量最高的均為Na鹽，第二位的是K鹽；還有一些極少的鈣鹽，陰離子部分基本為Cl-，還有極少量的SO42-；其他成分基本可以忽略不計(jì)。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)南疆四地州塔里木盆地西側(cè)11個(gè)典型鹽堿土采樣點(diǎn)的土樣K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-這8個(gè)離子含量測(cè)試，獲得了這些地區(qū)鹽堿成分種類信息。塔里木盆地鹽堿土壤中主要可溶性成分為NaCl和KCl以及極少量的Ca鹽；Na+、K+占陽(yáng)離子總數(shù)90%以上；Cl-在陰離子中占比95%以上。大多數(shù)地區(qū)土壤呈弱堿性，也有少數(shù)為弱酸性。土壤中硫酸鹽含量極低，這一點(diǎn)與內(nèi)地大多數(shù)鹽堿區(qū)域具有較多的硫酸鹽情況有很大不同[18-22]。在進(jìn)行南疆鹽堿土成分定量化檢測(cè)方面的研究中，應(yīng)該可以以NaCl和KCl為主。此次研究采樣土壤為自然土壤，與經(jīng)常進(jìn)行施肥、排堿操作的耕作土壤應(yīng)該會(huì)存在較大差異。

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