鹽漬土中土壤電導(dǎo)率測(cè)定值的影響因素研究

呂桂軍，袁巧麗，劉小剛

(1.河南省小流域生態(tài)水利工程技術(shù)研究中心，河南 開(kāi)封 475004；2.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 開(kāi)封 475004；3.開(kāi)封市水生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心,河南 開(kāi)封 475004；4.昆明理工大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品學(xué)院，昆明 650500)

0 引 言

土壤含鹽量是表征土壤鹽分狀況的主要參數(shù)之一，也是確定土壤鹽漬化程度的一個(gè)主要指標(biāo)[1]。分析土壤水溶性鹽分含量對(duì)了解土壤的性質(zhì)及擬定鹽漬土改良措施具有十分重要的意義[2]。土壤電導(dǎo)率、土壤浸提液電導(dǎo)率、土壤含鹽量是目前人們研究土壤鹽漬化程度常用的幾個(gè)描述指標(biāo)[3-6]。其中，土壤電導(dǎo)率法具有不擾動(dòng)原狀土、設(shè)備操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)快速等優(yōu)點(diǎn)，然而土壤電導(dǎo)率的測(cè)定值受到多種因素的影響，較難準(zhǔn)確地反映土壤含鹽量情況。因此，如何用土壤電導(dǎo)率更加準(zhǔn)確地反映土壤鹽分狀況一直是土壤鹽漬化問(wèn)題研究的重點(diǎn)。以往研究結(jié)果表明,土壤電導(dǎo)率這一指標(biāo)本身包含了反映土壤品質(zhì)和物理性質(zhì)的多項(xiàng)信息[7]。例如, 鹽堿土類型、土壤含鹽量、含水率、有機(jī)質(zhì)含量、土壤密度、質(zhì)地結(jié)構(gòu)和孔隙率等都能不同程度地影響土壤電導(dǎo)率的改變。以上諸因素中鹽堿土類型、土壤含鹽量、土壤含水率、土壤密度對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響明顯大于其他各因素[8-12]。本文采用甘肅省民勤縣雙茨科鄉(xiāng)裕民村的鹽土對(duì)土壤含鹽量、體積含水率、密度與土壤電導(dǎo)率間的相互影響做了相關(guān)測(cè)定和定量分析，以期對(duì)田間土壤鹽分快速測(cè)定及其判斷標(biāo)準(zhǔn)提出更多理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 供試土樣

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及測(cè)定內(nèi)容

試驗(yàn)用含鹽量為0.85%的土樣測(cè)定土壤密度和體積含水率對(duì)土壤電導(dǎo)率值的影響。用含鹽量分別為0.52%、0.64%、2.36%、3.17%的土樣測(cè)定土壤含鹽量和體積含水率對(duì)土壤電導(dǎo)率值的影響。供試土樣調(diào)配好后分別按相應(yīng)的密度和體積含水率裝入長(zhǎng)、寬、高為30 cm×30 cm×15 cm的厚壁有機(jī)玻璃容器內(nèi)以供測(cè)定土壤電導(dǎo)率值。土壤電導(dǎo)率值采用英國(guó)WET公司的土壤三參數(shù)(土壤體積含水率、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。在使用土壤三參數(shù)測(cè)定儀前，應(yīng)先用研磨布清潔儀器的金屬探針表面，以防影響其測(cè)量的精度。若金屬探頭表面有油脂類物質(zhì)，需先用99%純度的酒精棉球進(jìn)行清潔，再用研磨布擦拭一遍。測(cè)定土壤電導(dǎo)率值時(shí)儀器的金屬探針垂直插入濕潤(rùn)的土壤至少4～5 cm，并將土壤與探針金屬表面完全均勻接觸，響應(yīng)時(shí)間大約10～20 s，儀器所顯示的數(shù)字，即為實(shí)際測(cè)量值。由于土壤的密度會(huì)直接影響測(cè)量精度，因此每次在3個(gè)不同的位置進(jìn)行測(cè)量，以其平均值作為最后實(shí)測(cè)值。試驗(yàn)儀器如圖1、圖2所示。

圖1 土壤三參數(shù)測(cè)定儀Fig.1 Soil three parameter tester

圖2 有機(jī)玻璃土箱(單位：cm)Fig.2 Organic glass soil box

2 結(jié)果與分析

2.1 相同含鹽量下土壤體積含水率和密度對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

此部分試驗(yàn)采用含鹽量為0.85%的鹽土。土壤密度分別設(shè)置為1.3、1.35、1.4 g/cm33種水平。土壤體積含水率分別設(shè)置為5%、10%、15%、20%、25% 5種水平。精確配置好土樣后，土箱分3層進(jìn)行裝土，并達(dá)到規(guī)定的土壤密度。試驗(yàn)結(jié)果如圖3、表1、表2所示。

圖3 不同土壤密度下土壤體積含水率與土壤電導(dǎo)率關(guān)系曲線Fig.3 Relationship between soil volume moisture content and soil conductivity under different soil densities

表1 不同土壤密度和體積含水率交互作用下的土壤電導(dǎo)率值Tab.1 Soil conductivity under the interaction of different soil density and soil volume moisture content

圖3結(jié)果表明不同土壤密度下的土壤體積含水率與土壤電導(dǎo)率都存在顯著的正線性相關(guān)關(guān)系。由于圖3中三條直線未重合，這說(shuō)明土壤密度是導(dǎo)致土壤電導(dǎo)率差異的因素之一。

表2 不同土壤密度和體積含水率交互作用下的土壤電導(dǎo)率值雙因素方差分析Tab.2 Two factor variance analysis of soil conductivity under the interaction of different soil density and soil volume moisture content

對(duì)表1不同土壤密度和土壤體積含水率交互作用下的土壤電導(dǎo)率值進(jìn)行無(wú)重復(fù)雙因素方差分析，分析結(jié)果如表2所示。表2中行、列的F統(tǒng)計(jì)量都大于顯著F值，說(shuō)明土壤體積含水率和土壤密度都對(duì)土壤電導(dǎo)率有顯著的影響。又因?yàn)樾械腇值遠(yuǎn)大于其顯著F值，這說(shuō)明土壤體積含水率是影響土壤電導(dǎo)率的主要因素，土壤密度是影響土壤電導(dǎo)率的次要因素。

以上分析說(shuō)明，在分析不同時(shí)期田間土壤含鹽量變動(dòng)情況時(shí)，應(yīng)綜合考慮田間土壤密度和含水率對(duì)土壤電導(dǎo)率值的影響，即田間含水率和土壤密度基本相同的情況下測(cè)定的土壤電導(dǎo)率值才有比較意義。

2.2 相同土壤密度下體積含水率和含鹽量對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

此部分試驗(yàn)采用的鹽漬土壤密度為1.35 g/cm3，鹽土采用人工配制的含鹽量分別為0.52%、0.64%、2.36%、3.17%的4種供試土樣。土壤體積含水率分別設(shè)置為15%、20%、25% 3種水平。精確配置好土樣后土箱分3層進(jìn)行裝土，并達(dá)到規(guī)定的土壤密度。試驗(yàn)結(jié)果如圖4、表3、表4所示。

圖4 不同土壤體積含水率下土壤含鹽量和土壤電導(dǎo)率關(guān)系曲線Fig.4 Relationship between soil salt content and soil conductivity under different soil volume moisture content

圖4結(jié)果表明不同土壤體積含水率下土壤含鹽量與土壤電導(dǎo)率都存在顯著的正線性相關(guān)關(guān)系。由于圖4中三條直線未重合，這說(shuō)明體積含水率是導(dǎo)致土壤電導(dǎo)率差異的因素之一。圖4中還可以看出，土壤鹽分含量較低的情況下不同體積含水率的土壤電導(dǎo)率值差異較小，隨著土壤鹽分含量的增加，不同體積含水率的土壤電導(dǎo)率值差距迅速增大，這說(shuō)明不同體積含水率下土壤鹽分含量變化對(duì)土壤電導(dǎo)率的變化起主要作用。對(duì)表3不同土壤含鹽量和體積含水率交互作用下的土壤電導(dǎo)率值進(jìn)行無(wú)重復(fù)雙因素方差分析，結(jié)果如表4所示。表4中行的F統(tǒng)計(jì)量小于顯著F值，這說(shuō)明在體積含水率和含鹽量對(duì)土壤電導(dǎo)率交互作用中，體積含水率變化對(duì)土壤電導(dǎo)率沒(méi)有顯著影響。表4中列的F統(tǒng)計(jì)量大于顯著F值，這說(shuō)明在土壤體積含水率和含鹽量對(duì)土壤電導(dǎo)率交互作用中，土壤含鹽量對(duì)土壤電導(dǎo)率有顯著的影響。

表3 不同土壤含鹽量和體積含水率交互作用下的土壤電導(dǎo)率值Tab.3 Soil conductivity under the interaction of different soil salt content and soil volume moisture content

表4 不同土壤含鹽量和體積含水率交互作用下的土壤電導(dǎo)率值雙因素方差分析Tab.4 Two factor variance analysis of soil conductivity under the interaction of different soil salt content and soil volume water content

以上分析說(shuō)明，在鹽漬土壤中，體積含水率和含鹽量對(duì)土壤電導(dǎo)率都有影響，但體積含水率變化對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響不顯著，含鹽量變化對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響顯著，即在體積含水率和含鹽量?jī)烧吖餐饔孟聦?duì)土壤電導(dǎo)率變化起決定性作用的是土壤含鹽量。因此，從試驗(yàn)結(jié)果看在鹽漬土壤中忽略含水率影響，通過(guò)測(cè)量土壤電導(dǎo)率估計(jì)土壤鹽分變化的做法是可行的。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)鹽漬土壤中，不同土壤密度下的土壤體積含水率與土壤電導(dǎo)率都存在顯著的正線性相關(guān)關(guān)系。土壤體積含水率和密度都對(duì)土壤電導(dǎo)率有顯著的影響。其中，體積含水率是影響土壤電導(dǎo)率的主要因素，密度是影響土壤電導(dǎo)率的次要因素。在分析不同時(shí)期田間土壤含鹽量變動(dòng)情況時(shí)，應(yīng)綜合考慮田間土壤密度和體積含水率對(duì)土壤電導(dǎo)率值的影響，即田間土壤體積含水率和密度基本相同的情況下測(cè)定的土壤電導(dǎo)率值才有比較意義。

(2)鹽漬土壤中，土壤體積含水率和含鹽量對(duì)土壤電導(dǎo)率都有影響，但體積含水率變化對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響不顯著，含鹽量變化對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響顯著。

由(1)(2)可知，在鹽漬土中對(duì)土壤電 導(dǎo)率值影響的程度為土壤含鹽量>土壤體積含水率>土壤密度。因此，在鹽漬土壤中忽略土壤體積含水率和密度小幅度變化對(duì)土壤電導(dǎo)率測(cè)定值的影響，通過(guò)土壤電導(dǎo)率判斷土壤鹽漬化程度及變化趨勢(shì)的做法是可行的。