基于指示Kriging的土壤鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)與地下水環(huán)境分析

李仙岳 崔佳琪 史海濱 孫亞楠 馬紅雨 賈 飚

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院， 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院， 呼和浩特 010020)

0 引言

土壤鹽漬化是全球化的生態(tài)環(huán)境問題，是制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙[1-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球鹽漬化土壤面積達(dá)9.5億hm2，占陸地面積的7.26%。我國鹽漬化土壤分布廣泛，面積約為0.37億hm2，占全國可利用土地面積的4.88%，其中耕地鹽漬化面積達(dá)到0.09億hm2，占全國耕地面積的6.62%，主要集中在西北、華北、東北及沿海地區(qū)，其中陜、甘、寧、青、蒙、新的鹽漬土面積占全國鹽漬化土壤面積的69.03%[4]。內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是西北地區(qū)典型的鹽漬化灌區(qū)，輕度、中度和重度鹽漬化耕地分別占總面積的29.8%、17.2%和9.2%[5]，因此，土壤鹽漬化防治已成為該區(qū)農(nóng)業(yè)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的主要工作。地下水是鹽分傳輸、累積和排泄的主要載體，地下水礦化度和地下水埋深是影響土壤鹽漬化程度的最主要因素[6-9]，直接影響土壤鹽分的變化，即鹽隨水移是土壤中鹽分遷移的主要方式，水分的運(yùn)移帶動(dòng)了鹽分在土壤中的移動(dòng)和累積，當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮谂R界深度或地下水礦化度超出一定值時(shí)，地下水中的鹽分隨上升毛管水不斷遷移到作物根層和地表，此時(shí)土壤發(fā)生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)增大[10-12]。因此，研究土壤鹽漬化與地下水環(huán)境的關(guān)系、控制合理的地下水埋深是防治土壤鹽漬化的重要途徑[13]。

目前，關(guān)于土壤鹽漬化與地下水環(huán)境關(guān)系的研究較多，如常用土壤毛管水上升高度法[14]和野外調(diào)查統(tǒng)計(jì)法[15]研究特定觀測點(diǎn)或典型小區(qū)發(fā)生土壤鹽漬化時(shí)的地下水臨界深度。為研究大區(qū)域范圍內(nèi)土壤鹽漬化和地下水環(huán)境的關(guān)系，WANG等[16]應(yīng)用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS分析了北疆內(nèi)陸河流域綠洲土壤鹽漬化與地下水埋深和土地利用的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)灌溉區(qū)土壤鹽漬化累計(jì)面積大于非灌溉區(qū)，農(nóng)業(yè)灌溉用水導(dǎo)致淺埋地下水上升，從而間接導(dǎo)致土壤鹽漬化；周在明等[6]基于指示Kriging法對環(huán)渤海低平原區(qū)表層土壤、地下水埋深和地下水礦化度進(jìn)行了空間變異分析，發(fā)現(xiàn)地下水礦化度大于2 g/L、地下水埋深小于3 m及土壤含鹽量大于1 g/kg時(shí)的空間概率分布呈一致性。上述研究主要針對新疆內(nèi)陸河流域和環(huán)渤海低平原區(qū)，而河套灌區(qū)屬于沿黃流域，地下水環(huán)境受黃河來水和配水的影響非常大。徐英等[17]基于指示Kriging法分析了河套灌區(qū)解放閘灌域土壤鹽漬化與地下水埋深之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)區(qū)域尺度上土壤表層發(fā)生中度和輕度鹽漬化時(shí)地下水位臨界埋深分別為2.0 m和2.5 m，但僅考慮了地下水埋深，并未考慮地下水礦化度。以上研究均基于一個(gè)時(shí)期進(jìn)行討論，且僅定性比較二者的概率分布，而河套灌區(qū)由于受到氣候和灌溉等因素的影響，春灌前和生育期發(fā)生土壤鹽漬化時(shí)的地下水臨界埋深和礦化度差異明顯。故考慮灌水和非灌水期以及地下水埋深和礦化度等多因素過程，探索河套灌區(qū)地下水環(huán)境與土壤鹽漬化的關(guān)系，對進(jìn)一步揭示不同時(shí)期河套灌區(qū)土壤鹽漬化與地下水環(huán)境的定量關(guān)系具有重要意義。

本文以河套灌區(qū)永濟(jì)灌域?yàn)檠芯繀^(qū)，運(yùn)用指示Kriging法分析春灌前和生育期的土壤表層鹽分與地下水埋深、礦化度的空間概率分布規(guī)律，評價(jià)二者的空間分布關(guān)系并計(jì)算匹配率，確定不同時(shí)期灌域尺度上滿足土壤鹽漬化防治的地下水埋深和礦化度臨界值，以期為鹽漬化灌區(qū)土壤鹽漬化的防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

永濟(jì)灌域(40°36′～41°13′N，107°13′～107°42′E)位于內(nèi)蒙古河套灌區(qū)中游，現(xiàn)灌溉面積約1.122×105hm2，屬溫帶大陸性氣候，干旱少雨，日照時(shí)數(shù)長，蒸發(fā)強(qiáng)烈，年均氣溫8.9℃，年均降雨量135.2 mm，且多發(fā)生于生育期(4—9月)，年均蒸發(fā)量2 327.3 mm，屬于典型的鹽漬化灌域。灌域內(nèi)耕地多以砂壤土和壤砂土為主，灌溉作物包括糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，糧食作物以夏玉米和春小麥為主，經(jīng)濟(jì)作物包括向日葵、蔬菜、瓜果等，是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。灌域以引黃河水灌溉為主，每年約在4月中下旬開灌，以夏灌(4—9月)和秋澆(10—11月)為主，到11月中下旬秋澆結(jié)束，排泄方式以強(qiáng)烈的蒸騰蒸發(fā)為主，土壤鹽漬化成為制約灌域農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素。隨著節(jié)水改造工程的實(shí)施，灌域地下水埋深呈下降趨勢，地下水呈礦化趨勢，多年(1998—2017年)年均地下水埋深和礦化度分別為2.14 m和3.35 g/L，截至到2011年，永濟(jì)干渠、永剛分干渠、隆盛示范區(qū)東濟(jì)支渠和隆盛示范區(qū)西濟(jì)支渠共襯砌53.35 km，干渠和分干渠共整治9.72 km，干溝、分干溝和支溝共整治608.758 km，建筑物配套改造127座，節(jié)水效果明顯，引水量由1998—1999年的10.10億m3降至2000—2017年的8.65億m3，用水量減少，灌溉效率得到極大的提高。

1.2 樣品采集與處理

在研究區(qū)共布置51眼地下水觀測井，每眼井周圍均布置鹽分采樣點(diǎn)，土壤鹽分采樣點(diǎn)同時(shí)考慮覆蓋不同鹽漬化程度的土壤，土壤鹽分采樣點(diǎn)和地下水觀測井布置如圖1所示，共有68個(gè)土壤鹽分采樣點(diǎn)?？紤]到地下水對土壤返鹽的滯后效應(yīng)，于2019年4月中下旬(春灌前)和7月末(生育期)采集0～30 cm范圍內(nèi)土壤(每個(gè)采樣點(diǎn)3個(gè)重復(fù))，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干、研磨、過2 mm篩后，按1∶5土水質(zhì)量比配制浸提液，測定土壤含鹽量[18]；考慮到地下水對土壤返鹽影響具有一定滯后效應(yīng)[17]，于2019年3月末(春灌前)和7月初(生育期)用皮尺與測繩測定(每個(gè)觀測井重復(fù)觀測3次)地下水埋深并采集水樣，應(yīng)用電導(dǎo)率法計(jì)算地下水礦化度，用以探討春灌前和生育期土壤表層(0～30 cm)含鹽量與地下水環(huán)境(地下水埋深和地下水礦化度)之間的關(guān)系。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

指示 Kriging法(Indicator Kriging)是一種非參數(shù)估計(jì)方法[19-23]，不僅可以削弱有偏分布，還可以抑制特異值對變異函數(shù)穩(wěn)健性的影響，可用于估計(jì)滿足給定閾值的指示變量條件概率，繪制相應(yīng)的概率空間分布圖，或稱為風(fēng)險(xiǎn)分布圖。本文采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件 GS+7.0 確定不同閾值下土壤表層含鹽量、地下水埋深和地下水礦化度的變異函數(shù)模型，并將其模型參數(shù)輸入 ArcGIS 10.4 進(jìn)行指示Kriging插值估計(jì)，繪制不同閾值條件下土壤表層鹽分、地下水埋深和地下水礦化度的概率分布圖，并應(yīng)用GIS中的重疊面積提取模塊計(jì)算各指標(biāo)概率區(qū)面積比例構(gòu)成及不同閾值條件下土壤表層含鹽量與地下水埋深、礦化度概率空間分布圖的匹配率。

2 結(jié)果與分析

2.1 統(tǒng)計(jì)特征值分析

由表1可知，研究區(qū)春灌前和生育期土壤表層含鹽量均值分別為3.95、3.62 g/kg，變異系數(shù)分別為133%和158%，屬于中度鹽漬土，地下水埋深均值分別為2.75、2.22 m，變異系數(shù)分別為37%和56%，地下水礦化度均值分別為3.43、4.00 g/L，變異系數(shù)分別為110%和115%，屬于微咸水。從不同指標(biāo)來看，地下水埋深屬于中等變異性，地下水礦化度和土壤表層含鹽量屬于強(qiáng)變異性，可能由于研究區(qū)范圍較大，地勢差異、土地耕種方式差異和人為排灌等因素的共同作用，導(dǎo)致土壤表層含鹽量和地下水礦化度變異性較大。從不同時(shí)期來看，受耕作措施、灌溉制度和降雨等人為因素和氣象因素的影響，生育期各指標(biāo)變異性比春灌前較大。

表1 土壤表層含鹽量、地下水埋深和地下水礦化度統(tǒng)計(jì)特征值

2.2 指示變異函數(shù)模型構(gòu)建

根據(jù)輕度(含鹽量2.0 g/kg)和中度(含鹽量3.0 g/kg)鹽漬化土壤的劃分標(biāo)準(zhǔn)確定土壤表層含鹽量閾值。結(jié)合類似灌域相關(guān)研究[12,14]和永濟(jì)灌域?qū)嶋H地下水埋深情況，選取1.8、2.2、2.6、3.0 m作為地下水埋深的閾值。根據(jù)地下水礦化度的劃分標(biāo)準(zhǔn)[24-26]，分別選取2.0、2.5、3.0 g/L作為地下水礦化度的閾值。本文中，當(dāng)土壤表層含鹽量大于等于閾值(2.0、3.0 g/kg)和地下水礦化度大于等于閾值(2.0、2.5、3.0 g/L)時(shí)，指示變換值為 1，否則為 0，當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮诘扔陂撝?1.8、2.2、2.6、3.0 m)時(shí)，指示變換值為1，否則為0。

對指示變換后的土壤表層含鹽量、地下水埋深和礦化度進(jìn)行半變異函數(shù)分析，由表2可知，各變量指示變異函數(shù)均可用球狀模型擬合，變程在6.47～15.51 km之間；不同閾值下各區(qū)域變量塊金值較小，說明在本研究尺度上由采樣誤差等引起的變異不大[6]。塊金值與基臺值百分比均在25%～75%之間，呈中等程度的空間自相關(guān)性，即其變異是結(jié)構(gòu)性因素(氣候、地形、水文地質(zhì)條件等非人為因素)和隨機(jī)性因素(灌溉制度、地下水利用等人為活動(dòng))共同作用的結(jié)果。將變異函數(shù)模型參數(shù)輸入GIS 10.4進(jìn)行指示Kriging插值，繪制各變量滿足相應(yīng)閾值的概率空間分布圖并計(jì)算不同概率的面積占比及不同變量之間有相同概率的面積匹配率，顏色由淺色到深色表示大于等于(小于等于)閾值的概率越大(圖2、3、4)，以概率50%為分界線，大于50%為高概率區(qū)，反之為低概率區(qū)。

表2 研究區(qū)土壤表層含鹽量、地下水埋深和礦化度指示變異函數(shù)理論模型

2.3 土壤表層鹽分與地下水環(huán)境的概率空間分布特征

圖2a和圖2b為春灌前土壤易發(fā)生輕度鹽漬化以上(含鹽量大于等于2.0 g/kg)和中度鹽漬化以上(含鹽量大于等于3.0 g/kg)的空間概率分布圖，結(jié)合表3可知，研究區(qū)49%的區(qū)域?yàn)橥寥腊l(fā)生輕度鹽漬化的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(概率在50%以上)且主要分布在研究區(qū)的東南和西北部，對比圖1可知，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)多分布在排水干溝和總排水干渠附近；23%的區(qū)域?yàn)榘l(fā)生中度鹽漬化的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，且均包含在輕度鹽漬化高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)；生育期較春灌前(圖3c、3d)，土壤發(fā)生輕度鹽漬化和中度鹽漬化的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)縮至32%和12%，縮小了17、11個(gè)百分點(diǎn)，研究區(qū)西北和東南部仍是高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中地帶。圖3a～3d為春灌前不同閾值地下水埋深的概率分布，圖中顏色越深，表明該處地下水埋深小于等于該閾值的概率越大，當(dāng)閾值為1.8 m時(shí)，僅21%的區(qū)域?yàn)楦吒怕蕝^(qū)且主要分布在北部和東南端部；當(dāng)閾值為2.2 m時(shí)，高概率區(qū)在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)大，35%的區(qū)域?yàn)楦吒怕蕝^(qū)；當(dāng)閾值為2.6 m時(shí)，西部地區(qū)由低概率區(qū)過渡為高概率區(qū)，高概率區(qū)面積比例增至63%；當(dāng)閾值為3.0 m時(shí)，僅24%的區(qū)域?yàn)榈透怕蕝^(qū)且主要集中分布于北端部、南部及西部邊緣地區(qū)。生育期不同閾值下的地下水埋深高概率區(qū)呈擴(kuò)大趨勢(圖3e～3h)，較春灌前分別擴(kuò)至44%、59%、79%和88%，其中閾值為1.8 m和2.2 m時(shí)，面積擴(kuò)大了23、24個(gè)百分點(diǎn)，閾值為2.6 m和3.0 m時(shí)擴(kuò)大了16、12個(gè)百分點(diǎn)，當(dāng)閾值為3.0 m時(shí)，整個(gè)研究區(qū)中北部均為高概率區(qū)，小閾值的高概率區(qū)包含在大閾值的高概率區(qū)，其分布區(qū)域隨閾值的增大而逐漸擴(kuò)大。圖4a～4c為春灌前不同閾值下地下水礦化度的概率分布，圖中顏色越深，表明該處地下水礦化度大于等于該閾值的概率越大，地下水礦化度閾值為2.0、2.5、3.0 g/L時(shí)高概率區(qū)面積比例分別為47%、35%和17%，且中部和北部地區(qū)是高概率集中分布區(qū)，低概率區(qū)主要集中于研究區(qū)中偏北和西南腹部，大閾值的高概率區(qū)包含在小閾值的高概率區(qū)，其分布區(qū)域隨閾值的增大逐漸縮?。欢?，不同閾值下的地下水礦化度高概率區(qū)分別擴(kuò)至58%、43%和30%，較春灌前分別擴(kuò)大了11、8、13個(gè)百分點(diǎn)，低概率區(qū)仍主要集中于中偏北和西南腹部。

表3 研究區(qū)不同閾值條件下各指標(biāo)概率區(qū)面積比例構(gòu)成

春灌前與生育期3個(gè)指標(biāo)的空間概率分布變化主要由于春季返鹽激烈，土壤表層鹽分積聚量大[27]，而生育期多次灌水(夏灌到秋灌間一般灌6次水)使得土壤中部分鹽分淋洗到地下水中[28]，地下水埋深變淺，同時(shí)，強(qiáng)烈的蒸發(fā)使地下水各離子組分濃縮，溶質(zhì)濃度變大[29]，所以進(jìn)入7月(生育期內(nèi)的灌溉后期)后，淺埋地下水高概率區(qū)擴(kuò)大，土壤鹽漬化高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)縮小，地下水礦化高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)擴(kuò)大。

2.4 土壤表層鹽分與地下水環(huán)境的概率空間分布關(guān)系

對比圖2和圖3可知，春灌前地下水埋深小于等于2.6 m時(shí)的概率空間分布與土壤表層含鹽量大于等于2.0 g/kg的概率空間分布有較大相似性，地下水埋深小于等于2.6 m的高概率區(qū)幾乎覆蓋輕度鹽漬化的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，且二者匹配率最高，為69%(圖5a)；地下水埋深小于等于2.2 m時(shí)的概率空間分布與土壤表層含鹽量大于等于3.0 g/kg的概率空間分布具有較高的相似度，地下水埋深小于等于2.2 m的高概率區(qū)基本覆蓋中度鹽漬化的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，二者匹配率高達(dá)74%。生育期，地下水埋深小于等于2.2 m時(shí)的概率空間分布與土壤表層含鹽量大于等于2.0 g/kg的概率空間分布匹配率最高，為62%；地下水埋深小于等于1.8 m時(shí)的概率空間分布與土壤表層含鹽量大于等于3.0 g/kg的概率空間分布具有較高的相似度，匹配率為63%。因此，可判定春灌前土壤表層發(fā)生輕度鹽漬化的地下水埋深臨界值為2.6 m，發(fā)生中度鹽漬化的地下水埋深臨界值為2.2 m；生育期，土壤表層發(fā)生輕度鹽漬化的地下水埋深臨界值為2.2 m，發(fā)生中度鹽漬化的地下水埋深臨界值為1.8 m。

對比圖2和圖4可知，春灌前地下水礦化度大于等于2.0 g/L時(shí)的概率空間分布，與土壤表層含鹽量大于等于2.0 g/kg(輕度鹽漬化)的概率空間分布匹配率最高，為61%(圖5b)；地下水礦化度大于等于2.5 g/L時(shí)的概率空間分布與土壤表層含鹽量大于等于3.0 g/kg(中度鹽漬化)的概率空間分布具有較高的相似度，二者匹配率為60%。而生育期，地下水礦化度大于等于2.5 g/L時(shí)的概率空間分布與土壤表層含鹽量大于等于2.0 g/kg的概率空間分布匹配率最高，為59%；地下水礦化度大于等于3.0 g/L時(shí)的概率空間分布與土壤表層含鹽量大于等于3.0 g/kg的概率空間分布具有較高的相似度，地下水礦化度大于等于3.0 g/L的高概率區(qū)基本覆蓋中度鹽漬化的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，二者匹配率高達(dá)64%?？梢?，春灌前土壤發(fā)生輕度鹽漬化時(shí)的臨界地下水礦化度為2.0 g/L，發(fā)生中度鹽漬化時(shí)的臨界地下水礦化度為2.5 g/L；生育期土壤發(fā)生輕度鹽漬化時(shí)的臨界地下水礦化度為2.5 g/L，發(fā)生中度鹽漬化時(shí)的臨界地下水礦化度為3.0 g/L。

對比春灌前和生育期各指標(biāo)之間的匹配率可知，春灌前各指標(biāo)匹配率優(yōu)于生育期，因?yàn)樯谕寥利}漬化受人為因素(種植結(jié)構(gòu)、灌溉制度、耕作措施等)影響更大，導(dǎo)致生育期地下水環(huán)境對土壤鹽漬化的影響不如春灌前明顯；同時(shí)，土壤表層含鹽量與地下水埋深的概率空間分布匹配率明顯優(yōu)于土壤表層含鹽量與地下水礦化度的匹配率，地下水埋深對于土壤鹽漬化的影響明顯大于地下水礦化度，其原因?yàn)榈叵滤械柠}分主要通過上升毛管水不斷遷移到作物根層和地表，因此，埋深較淺時(shí)，地下水中的鹽分更易導(dǎo)致土壤鹽漬化。

3 討論

當(dāng)?shù)叵滤裆钶^淺時(shí)，地下水中的鹽分易于隨上升毛管水遷移到作物根層，蒸發(fā)后鹽分表聚，易于產(chǎn)生次生鹽漬化，特別是當(dāng)?shù)叵滤械牡V化度較大時(shí)，越易發(fā)生次生鹽漬化。通過河套灌區(qū)地下水與土壤鹽漬化關(guān)系的研究表明(表4)，河套灌區(qū)地下水埋深和土壤鹽漬化密切相關(guān)，臨界地下水埋深范圍在1.5～2.7 m之間。目前更多的研究主要通過小區(qū)試驗(yàn)建立土壤和地下水臨界埋深的關(guān)系，孔繁瑞等[30]和張義強(qiáng)等[31]利用測坑法和田間試驗(yàn)得出生育期適宜作物(葵花和玉米)生長的地下水埋深，分別為2.0 m左右和2.0～2.5 m，本研究在生育期防治輕度和中度鹽漬化土壤時(shí)的臨界地下水埋深分別為1.8 m和2.2 m，結(jié)果較相近；楊會峰等[32]通過數(shù)值模擬對全年不同時(shí)期的臨界地下水埋深進(jìn)行了研究，在春灌前臨界地下水埋深較深，生育期較淺，總體趨勢與本研究一致，且本研究的臨界地下水埋深數(shù)值在該研究范圍內(nèi)。這些小區(qū)尺度的研究基本沒有考慮不同區(qū)域土壤質(zhì)地和灌溉、排水、降雨的差異，故從區(qū)域尺度進(jìn)行探索防治土壤鹽漬化的臨界地下水埋深更具有實(shí)際意義。徐英等[23]在區(qū)域尺度上通過指示Kriging法得出解放閘灌域防治輕度和中度鹽漬化土壤的臨界地下水埋深分別為2.0 m和2.5 m，與本文研究的結(jié)果相似，但略低0.1～0.2 m，這主要由于解放閘灌域輕度以上鹽漬化土占耕地的面積小于永濟(jì)灌域[5]，因此，土壤更易發(fā)生鹽漬化，另外該研究沒有考慮地下水礦化度的影響。故總體上本研究得到的臨界地下水埋深與目前相關(guān)研究結(jié)論相似，且把地下水埋深和礦化度進(jìn)行綜合考慮，可見應(yīng)用指示Kriging法研究灌域或區(qū)域尺度上地下水臨界埋深和礦化度是可行的。

表4 河套灌區(qū)防治土壤鹽漬化/適宜作物生長的臨界地下水埋深和礦化度

春灌前較生育期發(fā)生土壤鹽漬化時(shí)的臨界埋深大[32]，臨界礦化度小，主要由于春灌前土壤處于融凍期，返鹽激烈且不能及時(shí)脫鹽[33]，鹽分表聚加重，土壤表層含鹽量大，更易發(fā)生土壤鹽漬化，因此當(dāng)?shù)叵滤裆钚∮诘扔?.2 m或地下水礦化度大于等于2.5 g/L時(shí)，土壤易發(fā)生中度鹽漬化。而生育期，多次引黃灌溉的同時(shí)，降雨也多集中于此時(shí)期[29]，鹽隨水走，土壤表層鹽分部分被淋洗至地下水中，土壤表層鹽分變少，便不易發(fā)生土壤鹽漬化，即發(fā)生鹽漬化時(shí)的埋深臨界值減小，礦化度臨界值增大。同時(shí)，本文中春灌前土壤鹽漬化與地下水環(huán)境概率分布的匹配率大于生育期，主要由于研究區(qū)春灌前降雨稀少，蒸發(fā)量也較小，無引黃水量，地下水受到較少的外界因素(氣象因素和人為因素)干擾，而降雨、引水和強(qiáng)烈的蒸騰蒸發(fā)多集中于生育期[28]，這個(gè)時(shí)期種植結(jié)構(gòu)及一系列耕作措施也會使土壤鹽分變異性增大，因此，春灌前地下水環(huán)境對土壤鹽漬化的影響更強(qiáng)烈。

4 結(jié)論

(1)河套灌區(qū)永濟(jì)灌域春灌前和生育期地下水埋深的變異系數(shù)分別為37%和56%，屬中等變異性，土壤表層含鹽量和地下水礦化度變異系數(shù)分別為133%、158%和110%、115%，屬強(qiáng)變異性，且生育期各指標(biāo)變異系數(shù)相比春灌前較大；土壤表層含鹽量、地下水埋深和地下水礦化度的指示變異函數(shù)理論模型均為球狀模型，且不同閾值條件下，各變量呈中等強(qiáng)度的空間自相關(guān)性。

(2)春灌前，永濟(jì)灌域49%的區(qū)域?yàn)橥寥利}漬化(輕度鹽漬化)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，35%的區(qū)域?yàn)闇\埋地下水(埋深小于等于2.2 m)高概率區(qū)，17%的區(qū)域?yàn)榈叵滤V化(礦化度大于等于3.0 g/L)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；生育期，32%的區(qū)域?yàn)橥寥利}漬化(輕度鹽漬化)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，59%的區(qū)域?yàn)闇\埋地下水(埋深小于等于2.2 m)高概率區(qū)，30%的區(qū)域?yàn)榈叵滤V化(礦化度大于等于3.0 g/L)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。春灌前較生育期土壤表層鹽漬化高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)擴(kuò)大，淺埋地下水高概率區(qū)縮小，地下水礦化高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)縮小。

(3)春灌前，永濟(jì)灌域土壤表層發(fā)生輕度、中度鹽漬化時(shí)的地下水臨界埋深分別為2.6、2.2 m，發(fā)生輕度、中度鹽漬化時(shí)的地下水臨界礦化度分別為2.0、2.5 g/L；生育期，土壤表層發(fā)生輕度、中度鹽漬化時(shí)的地下水臨界埋深分別為2.2、1.8 m，發(fā)生輕度、中度鹽漬化時(shí)的地下水臨界礦化度分別為2.5、3.0 g/L，春灌前更易發(fā)生土壤鹽漬化，研究區(qū)北部、東南部和中部小部分區(qū)域?yàn)榈叵滤∮谂R界埋深且大于臨界礦化度的高概率區(qū)，是土壤返鹽的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，建議進(jìn)一步完善排水系統(tǒng)，降低局部鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的地下水埋深和礦化度。

(4)春灌前，土壤鹽分受外界因素(氣象因素和人為因素)影響小，且較生育期土壤表層含鹽量、地下水埋深和礦化度變異性較小，地下水環(huán)境對土壤鹽漬化的影響更強(qiáng)烈。