黃三角瀕海區(qū)土壤水鹽時(shí)空分異特征及耦合關(guān)系分析

張術(shù)偉，王卓然，常春艷，趙庚星，陳 悅，潘敬瑞

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院土肥高效利用國(guó)家工程研究中心，山東 泰安 271018)

土壤鹽漬化作為最具破壞性的環(huán)境脅迫之一，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定構(gòu)成主要威脅，我國(guó)濱海鹽堿地約占全國(guó)鹽堿地面積的40%，嚴(yán)重制約了區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在地勢(shì)低平的黃三角洲地區(qū)，土壤鹽漬化面積約為44.29萬(wàn)hm，占總面積的50%以上，其中重度鹽漬化土壤和鹽堿光板地23.63萬(wàn)hm，約占總面積的28.3%，因此，及時(shí)掌握該區(qū)土壤水鹽的時(shí)空特征及耦合關(guān)系，對(duì)于抑制土壤鹽漬化的發(fā)展、挖掘鹽漬化土地的利用潛力具有重要意義。

土壤水鹽動(dòng)態(tài)在一定程度上反映了土壤鹽漬化的程度和狀態(tài)，是氣候、地形、土壤、植被和水文等多種因素影響的結(jié)果，是深入研究鹽堿地遷移變化的核心和有效改造鹽堿地的基礎(chǔ)。國(guó)外學(xué)者Jacopo等實(shí)地測(cè)量并分析了Chiascio河上游流域Umbria地區(qū)(意大利中部)土壤水分時(shí)空變異特征；Naoki等建立土壤鹽分預(yù)測(cè)模型研究了海水影響下荒川河口人工鹽沼土壤和水體鹽分的時(shí)空變化規(guī)律；Kaman等利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)測(cè)土耳其南部Seyhan平原的Akarsu灌區(qū)農(nóng)田地下水水位和鹽度的時(shí)空變化。我國(guó)學(xué)者郭勇等研究新疆農(nóng)田—防護(hù)林—荒漠復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)水鹽運(yùn)移規(guī)律并構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)土壤水鹽耦合模型；魏建濤等探尋膜下滴灌條件下犁底層深度對(duì)土壤水鹽運(yùn)移的影響規(guī)律。在鹽堿地區(qū)水鹽相關(guān)性及耦合關(guān)系的研究中，呂真真等定量分析了黃河三角洲不同時(shí)期土壤表層鹽分含量與各地下水特征的關(guān)聯(lián)情況；馬貴仁等探明了河套灌區(qū)不同深度土壤鹽分的空間變化及其與地下水埋深相關(guān)性；由國(guó)棟等探討了北疆地區(qū)膜下滴灌棉田凍融期間不同土層水熱鹽的變化和耦合關(guān)系?？傮w看，目前研究較多集中在干旱半干旱地區(qū)地下水遷移下的水鹽相關(guān)性、冰川地區(qū)土壤凍融下的水鹽耦合及分布特征，而東部濱海地區(qū)表層土壤水鹽耦合關(guān)系的研究相對(duì)缺乏。

為此，本文選擇黃河三角洲瀕海區(qū)域，從不同季節(jié)、不同植被類型、距渤海遠(yuǎn)近等方面研究土壤水鹽時(shí)空變異特征，探求土壤表層水鹽耦合關(guān)系，為黃三角瀕海區(qū)因地制宜采取針對(duì)性措施，合理規(guī)劃并有效改造鹽漬土壤資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河三角洲位于山東省北部即渤海灣南岸和萊州灣西岸，是黃河攜帶中游泥沙在渤海凹陷處日益沉積形成的沖積平原，主要分布于山東省東營(yíng)市和濱州市境內(nèi)，沿黃河走向，地勢(shì)由西南向東北傾斜。地處暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，由于地勢(shì)低平，地下徑流緩慢，排水不暢，土壤含鹽量高。本文選取黃河三角洲東部核心區(qū)域墾利區(qū)和西部核心區(qū)域無棣縣為研究區(qū)，具體地理位置見圖1。

圖1 研究區(qū)地理位置及樣點(diǎn)分布

墾利區(qū)(37°24′—37°57′N，118°15′—119°19′E)隸屬于山東省東營(yíng)市，地處黃河入?？谔?，東部受渤海的侵蝕，土壤發(fā)育差，土壤鹽堿化嚴(yán)重；西部是重要的農(nóng)耕區(qū)，人類活動(dòng)密集，土壤條件較好，土壤鹽堿化程度相對(duì)較低。墾利區(qū)地處暖溫帶季風(fēng)大陸性氣候區(qū)，春季干旱多風(fēng)，夏季潮濕酷熱，秋季涼爽溫和，冬季干燥寒冷，春旱及夏澇災(zāi)害頻繁。該區(qū)地形較為平緩，具有典型的三角洲地貌特征，地貌類型有海灘地、傾斜平地和河灘高地，坡降比僅1/8 000～1/12 000，黃河流經(jīng)貫穿于海。主要土壤類型為鹽化潮土和濱海鹽土，耕層質(zhì)地以砂壤和輕壤為主，毛細(xì)管作用強(qiáng)烈，加上地下水埋深淺且礦化度高，受黃河水側(cè)漏和海水浸漬的影響，土壤鹽漬化現(xiàn)象較為普遍，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。

無棣縣(37°41′—38°16′N，117°31′—118°04′E)隸屬山東省濱州市，位于山東省最北部。該縣地處大陸性半干旱半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，春季多風(fēng)干燥，夏熱多雨，秋季溫和涼爽，冬冷寒長(zhǎng)。地處華北平原魯西北黃河沖積平原，自西南向東北依次為黃泛平原、濱海平原和渤海灣平原，以1/1 000的坡降自西南向東北傾斜到渤海灣。該縣共有潮土、鹽土和褐土三大土類，濱海潮土主要分布在縣域西部，土層深厚，土體構(gòu)型以通體黏和黏體型為主，保水肥性較好，養(yǎng)分含量豐富，多為高產(chǎn)田。境內(nèi)的農(nóng)田灌溉主要是引黃灌溉，生態(tài)條件脆弱，有不少鹽斑分布，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

1.2 野外調(diào)查與采樣

綜合考慮地理位置、土地利用方式、植被類型、土壤地形等因素布設(shè)采樣點(diǎn)，分別在墾利區(qū)、無棣縣布設(shè)土壤調(diào)查點(diǎn)位81，54個(gè)，野外調(diào)查采用EC110便攜式鹽分計(jì)測(cè)定土壤表層(0—15 cm)電導(dǎo)率，采用T系列土壤水分溫度速測(cè)儀測(cè)定0—15 cm土壤表層水分含量。采用單點(diǎn)取樣法采集0—15 cm的土壤表層樣品，以手持GPS定位儀測(cè)定實(shí)地坐標(biāo)。

1.3 試驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)處理

1.3.1 土壤表層含水量 采用烘干法測(cè)定土壤表層含水量：將帶有土壤樣品的鋁盒置于(105±2)℃的恒溫箱內(nèi)烘至恒重，稱重并計(jì)算出各土樣的質(zhì)量含水量；采用環(huán)刀法測(cè)定土樣的容重，進(jìn)而計(jì)算其容積含水量。將室內(nèi)化驗(yàn)與野外實(shí)測(cè)得到的2組土壤表層含水量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，模型為=0.911+0.242，=81，=0.989。式中：為室內(nèi)試驗(yàn)土壤表層含水量(%)；為野外實(shí)測(cè)土壤表層含水量(%)，并以此對(duì)野外含水量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

1.3.2 土壤表層含鹽量 將采集的土壤帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干，磨碎、過2 mm篩后用于測(cè)定含鹽量。所有的土樣均配制成水土比為5∶1的浸提液，振蕩5 min，靜置30 min，采用烘干法測(cè)定土壤含鹽量。同時(shí)，采用EC110便攜式鹽分計(jì)測(cè)定土壤浸提液的電導(dǎo)率，建立土壤浸提液電導(dǎo)率(,μS/cm)和含鹽量(,g/kg)之間的關(guān)系方程=0.004×+0.237，=81，=0.974。在此基礎(chǔ)上，以土壤浸提液電導(dǎo)率對(duì)野外電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，得到墾利區(qū)野外實(shí)測(cè)土壤電導(dǎo)率(，μS/cm)與含鹽量(，g/kg)之間的關(guān)系方程=0.00218+0.727，=81，=0.938；無棣縣的關(guān)系方程=0.00211+0.875，=54，=0.968。將驗(yàn)證土樣數(shù)據(jù)代入該方程，得到的擬合結(jié)果與室內(nèi)化驗(yàn)結(jié)果的比較精度均大于0.93，因而以此關(guān)系方程對(duì)全部野外電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到土壤鹽分含量數(shù)據(jù)。

將兩區(qū)域的數(shù)據(jù)分別按不同季節(jié)、不同植被類型、距渤海遠(yuǎn)近等劃分為土壤表層含水量和含鹽量數(shù)據(jù)組。參照我國(guó)濱海區(qū)的土壤鹽漬化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將土壤鹽漬化分為5級(jí)：非鹽漬化土(<1.0 g/kg)、輕度鹽漬化土(1.0～2.0 g/kg)、中度鹽漬化土(2.0～4.0 g/kg)、重度鹽漬化土(4.0～6.0 g/kg)、鹽土(>6.0 g/kg)。

1.4 研究方法

1.4.1 土壤水鹽時(shí)空分異特征分析 采用SPSS和Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析不同季節(jié)、不同植被類型、距渤海遠(yuǎn)近不同情況下土壤表層(0—15 cm)水鹽的描述性統(tǒng)計(jì)特征，根據(jù)變異系數(shù)CV<0.1為弱變異，0.11為強(qiáng)變異對(duì)土壤表層含水量和含鹽量變異程度進(jìn)行分級(jí)。以實(shí)際距離10 km構(gòu)建墾利區(qū)、無棣縣的渤海緩沖區(qū)，并分析離渤海遠(yuǎn)近的土壤水鹽空間變異。

1.4.2 土壤水鹽耦合關(guān)系分析

(1)耦合度分析。耦合原本作為物理學(xué)概念，是指2個(gè)(或2個(gè)以上)系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)形式通過各種相互作用而彼此影響的現(xiàn)象。耦合度是描述系統(tǒng)或要素相互影響的程度，可以更好地展示“鹽隨水來、水散鹽留”的水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

借鑒物理學(xué)中的容量耦合(capacitive coupling)概念及容量耦合系數(shù)模型，推廣得到多個(gè)系統(tǒng)(或要素)相互作用耦合度模型。即：

={(··…·)[∏(+)]}1

(1)

為便于分析，可直接得到土壤表層含水量與含鹽量的耦合度函數(shù)：

=2{(·)[(+)(+)]}12

(2)

顯然，耦合度值∈[0，1]。當(dāng)=0，耦合度極小，表示水鹽處于無關(guān)狀態(tài)，水鹽將向無序發(fā)展。當(dāng)=1，耦合度最大，表示水鹽之間達(dá)到共振耦合。耦合度越大則水鹽的有序狀態(tài)越高，水鹽相互影響的程度越大。

本文運(yùn)用耦合度函數(shù)(2)對(duì)黃河三角洲地區(qū)表層含水量和含鹽量進(jìn)行時(shí)空耦合，對(duì)野外采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并用Origin立體三維俯視圖進(jìn)行水分、鹽分以及耦合度之間關(guān)系的直觀展示。

(2)回歸分析。分析不同季節(jié)、植被類型、距海遠(yuǎn)近下土壤表層含水量和含鹽量之間的回歸關(guān)系，以樣點(diǎn)土壤表層含鹽量數(shù)據(jù)為軸，樣點(diǎn)土壤表層含水量數(shù)據(jù)為軸做回歸曲線。若呈正相關(guān)關(guān)系，即鹽分隨著土壤水分含量的增加而增加；若呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，則隨著土壤水分含量的增加而減少?；貧w方程斜率絕對(duì)值()的大小可用以比較隨著土壤水分的增加鹽分上升或下降的幅度大小。決定系數(shù)()是方程擬合優(yōu)度的度量，數(shù)值范圍從0～1，數(shù)值越大，說明回歸方程擬合效果越好，與線性關(guān)系越強(qiáng)；數(shù)值越小，說明與的線性關(guān)系越弱，兩者之間的獨(dú)立性越強(qiáng)?？赏ㄟ^比較大小以比較土壤水鹽的相關(guān)程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水鹽狀況的時(shí)空特征分析

2.1.1 土壤水鹽的季節(jié)性特征

(1)土壤鹽分的季節(jié)性特征。從表1可以看出，不同季節(jié)土壤表層鹽分有較大差異，其含鹽量平均值與中位數(shù)相比，前者明顯大于后者，說明含鹽量呈左偏態(tài)分布，因此，采用中位數(shù)較為適宜。整體來看，研究區(qū)土壤鹽漬化屬于中度鹽漬化水平，按含鹽量大小的季節(jié)順序?yàn)榇杭?秋季>冬季>夏季，含鹽量呈現(xiàn)年內(nèi)積鹽—降鹽—積鹽—降鹽的季節(jié)趨勢(shì)。鹽分變異系數(shù)為0.83～1.24，接近或?yàn)閺?qiáng)變異，說明研究區(qū)域內(nèi)鹽分?jǐn)?shù)值變化較大。根據(jù)多重比較結(jié)果，春秋季的土壤含鹽量差異不明顯，而夏冬季的土壤含鹽量均與其他時(shí)期存在顯著差異。

表1 研究區(qū)土壤含鹽量季節(jié)特征統(tǒng)計(jì)

分地區(qū)看，墾利區(qū)含鹽量中位數(shù)最高值為3.99 g/kg，最低值為2.09 g/kg，四季均值為3.04 g/kg；無棣縣含鹽量最高值為2.95 g/kg，最低值為2.39 g/kg，四季均值為2.67 g/kg，說明墾利區(qū)含鹽量整體高于無棣縣。從變異程度來看，兩地含鹽量最大值與最小值之比分別為1.91，1.23，說明墾利區(qū)含鹽量季節(jié)性差異較為明顯。一年四季墾利區(qū)土壤含鹽量變異系數(shù)分別為0.97，1.18，0.83，0.94，無棣縣為1.21，1.08，0.99，1.24，說明無棣縣各季節(jié)土壤含鹽量空間變異程度較強(qiáng)。

(2)土壤水分的季節(jié)性特征。從表2可以看出，黃三角瀕海地區(qū)土壤含水量總體較高，不同季節(jié)有較大差異，近似呈正態(tài)分布。按含水量大小的季節(jié)順序?yàn)橄募?春季>秋季>冬季，隨季節(jié)變化含水量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。水分變異系數(shù)為0.13～0.35，為中等變異。根據(jù)多重比較結(jié)果，春秋季的土壤含水量差異不明顯，而夏冬季的土壤含水量均與其他時(shí)期存在顯著差異。分地區(qū)來看，墾利區(qū)含水量最高值為43.65%，最低值為28.20%；無棣縣含水量最高值為36.92%，最低值為19.80%，墾利區(qū)含水量整體高于無棣縣。從變異程度看，墾利區(qū)夏季含水量均值(43.65%)為冬季(28.20%)的1.46倍，無棣縣夏季含水量均值(36.92%)近乎冬季(19.80%)的1.92倍，說明無棣縣土壤含水量的季節(jié)性變化較為明顯。一年四季墾利區(qū)變異系數(shù)分別為0.23，0.18，0.23，0.31，無棣縣變異系數(shù)分別為0.35，0.13，0.43，0.31，相較于墾利區(qū)，無棣縣春秋季土壤含水量的空間變異較強(qiáng)。

表2 研究區(qū)土壤含水量季節(jié)特征統(tǒng)計(jì)

2.1.2 土壤水鹽的植被類型分異特征

(1)土壤鹽分的植被類型分異。從表3可以看出，土壤表層含鹽量平均值明顯大于中位數(shù)，說明含鹽量呈左偏態(tài)分布，因此，采用中位數(shù)較為適宜。整體看，春季各植被類型的土壤含鹽量高于秋季，兩季土壤含鹽量從大到小的植被類型為光板地>荒草地>耕地>林地。前二者土壤含鹽量均屬于鹽土水平，后二者為中度鹽漬化水平。同時(shí)光板地、荒草地鹽分變異系數(shù)較大，說明其土壤含鹽量高且分布不均，有較大的空間差異性。根據(jù)多重比較結(jié)果，耕地、林地的土壤含鹽量差異不明顯，荒草地和光板地土壤含鹽量均與其他植被類型存在顯著差異。相較于墾利區(qū)，無棣縣各植被類型的土壤含鹽量較低，春秋季各植被類型之間土壤含鹽量差異較為明顯。

表3 研究區(qū)春、秋季各植被類型土壤含鹽量特征統(tǒng)計(jì)

(2)土壤水分的植被類型分異。從表4可以看出，研究區(qū)不同植被的土壤表層水分含量有較大差異，春季各植被類型的土壤含水量高于秋季，兩季土壤含水量從大到小的植被類型為荒草地>光板地>耕地>林地，相較于無棣縣，墾利區(qū)春秋季各植被類型之間土壤含水量差異較為顯著。根據(jù)多重比較結(jié)果，耕地、林地的土壤含水量差異不明顯，荒草地和光板地土壤含水量均與其他植被類型存在顯著差異。

表4 研究區(qū)春、秋季各植被類型土壤含水量特征統(tǒng)計(jì)

2.1.3 土壤水鹽距海遠(yuǎn)近分異特征

(1)土壤鹽分距海遠(yuǎn)近分異特征。從圖2和表5可以看出，由近海到內(nèi)陸，研究區(qū)土壤含鹽量呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，鹽漬化程度由鹽土轉(zhuǎn)為重度鹽漬化再轉(zhuǎn)為中度鹽漬化。變異系數(shù)范圍為0.17～0.78，均屬于中等變異強(qiáng)度，且近海整體變異強(qiáng)度稍高于內(nèi)陸地區(qū)，說明土壤含鹽量處于較高水平，且分布不均。根據(jù)多重比較結(jié)果，內(nèi)陸土壤含鹽量差異不明顯，近海處土壤含鹽量存在顯著差異。隨距離渤海漸遠(yuǎn)，墾利區(qū)土壤含鹽量均值由23.51 g/kg減少至3.60 g/kg，在距海40～50 km處有所上升(5.88 g/kg)；無棣縣土壤含鹽量由22.92 g/kg減少至2.70 g/kg，墾利區(qū)土壤表層含鹽量整體稍高于無棣縣。變異程度由近海到內(nèi)陸，無棣縣呈較為平緩的下降趨勢(shì)，墾利區(qū)在距海40～50 km處變異系數(shù)則有所提升。墾利區(qū)和無棣縣在距海0～10 km處的土壤含鹽量(23.51，22.92 g/kg)分別是距海50～60 km處含鹽量(3.60，2.70 g/kg)的6.53，8.48倍，無棣縣土壤含鹽量的距海差異特征更為明顯，表明渤海對(duì)墾利區(qū)土壤的影響距離更遠(yuǎn)。

圖2 距海遠(yuǎn)近緩沖區(qū)及土壤樣點(diǎn)

表5 研究區(qū)距海不同緩沖區(qū)土壤表層含鹽量分異特征

(2)土壤水分距海遠(yuǎn)近分異特征。從表6可以看出，近海區(qū)土壤含水量明顯高于內(nèi)陸地區(qū)，變異系數(shù)變化范圍為0.08～0.34，均屬于中等變異強(qiáng)度。距離渤海由近到遠(yuǎn)，墾利區(qū)土壤含水量變化范圍為32.75%～43.53%，無棣縣為23.25%～40.51%，墾利區(qū)土壤表層含水量整體高于無棣縣。在距海20～30 km處，墾利區(qū)土壤含水量由43.53%下降至32.75%，后增至38.24%，呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。在距海10～20 km處，無棣縣土壤含水量由37.07%增至40.51%，隨著深入內(nèi)陸降至38.24%，含水量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。

表6 研究區(qū)距海不同緩沖區(qū)土壤表層含水量分異特征

2.2 土壤水鹽狀況的耦合關(guān)系分析

2.2.1 不同季節(jié)土壤水鹽耦合關(guān)系分析 圖3、圖4分別為墾利區(qū)和無棣縣不同季節(jié)的土壤含水量與土壤含鹽量之間的耦合關(guān)系。研究區(qū)水鹽耦合度季節(jié)排序?yàn)榇杭?秋季>冬季>夏季。從回歸分析結(jié)果(表7)可以看出，一年四季水鹽關(guān)系均呈正相關(guān)關(guān)系，斜率排序?yàn)榍锛?春季>冬季>夏季，說明春秋季隨著表層土壤含水量的增加鹽分上升的幅度較大，夏冬季鹽隨水增加而上升的幅度較小。決定系數(shù)的季節(jié)排序?yàn)榇杭?秋季>冬季>夏季，春秋季土壤表層水鹽具有較好的相關(guān)性，夏冬季土壤表層水鹽之間的相關(guān)程度較弱。

表7 研究區(qū)不同季節(jié)水鹽關(guān)系回歸分析

圖3 墾利區(qū)不同季節(jié)水鹽耦合關(guān)系分析

圖4 無棣縣不同季節(jié)水鹽耦合關(guān)系分析

墾利區(qū)春夏秋冬季的耦合度均值分別為0.69，0.49，0.66，0.60，無棣縣的耦合度均值分別為0.66，0.49，0.63，0.57，墾利區(qū)水鹽耦合度整體高于無棣縣。不同季節(jié)，墾利區(qū)、無棣縣水鹽回歸方程斜率變化范圍分別為0.31～0.54，0.28～0.34，墾利區(qū)亦高于無棣縣，說明在不同季節(jié)墾利區(qū)土壤鹽分隨水分增加而上升的幅度更為顯著。

2.2.2 不同植被類型土壤水鹽耦合關(guān)系分析 圖5、圖6分別為墾利區(qū)和無棣縣春季不同植被類型的土壤含水量與含鹽量之間的耦合關(guān)系，表8為春、秋季不同植被類型的水鹽回歸與相關(guān)分析?？梢钥闯?，研究區(qū)水鹽耦合度植被類型排序?yàn)楣獍宓?荒草地>耕地>林地，春季不同植被水鹽耦合度稍高于秋季?；貧w及相關(guān)分析結(jié)果顯示，各植被類型的水鹽關(guān)系均呈正相關(guān)關(guān)系，春季各植被類型土壤表層鹽隨水增加而上升的幅度稍高于秋季，斜率()和決定系數(shù)()從大到小均為光板地>荒草地>耕地>林地，說明光板地、荒草地土壤表層水鹽含量具有較高的相關(guān)性，隨著表層土壤含水量的增加鹽分上升的幅度較大，耕地、林地土壤表層水鹽之間的相關(guān)程度較弱，鹽隨水增加上升的幅度較小。

表8 研究區(qū)春、秋季不同植被類型水鹽回歸分析

圖5 墾利區(qū)春季不同植被類型水鹽耦合關(guān)系分析

圖6 無棣縣春季不同植被類型水鹽耦合關(guān)系分析

墾利區(qū)耕地、林地、荒草地、光板地的春季水鹽耦合度分別為0.57，0.56，0.86，0.89，秋季分別為0.56，0.55，0.77，0.89，無棣縣耕地、林地、荒草地、光板地的春季水鹽耦合度分別為0.56，0.55，0.77，0.86，秋季分別為0.55，0.54，0.72，0.84，墾利區(qū)各植被類型的水鹽耦合度稍高于無棣縣。墾利區(qū)、無棣縣不同植被類型水鹽回歸方程的斜率變化范圍分別為0.05～1.51，0.04～1.39，決定系數(shù)變化范圍分別為0.24～0.49，0.22～0.46，說明墾利區(qū)各類植被土壤表層鹽隨水增加的幅度及水鹽相關(guān)性顯著于無棣縣。

2.2.3 距海遠(yuǎn)近土壤水鹽耦合關(guān)系分析 圖7、圖8為墾利區(qū)、無棣縣距海不同遠(yuǎn)近土壤含水量與土壤含鹽量之間的耦合關(guān)系，表9為其水鹽回歸分析方程和決定系數(shù)?？梢钥闯?，由近海到內(nèi)陸，研究區(qū)土壤水鹽耦合度總體呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)。各緩沖區(qū)土壤水鹽含量呈正相關(guān)關(guān)系，鹽隨水增加而上升的幅度及水鹽決定系數(shù)呈下降趨勢(shì)。隨著離海距離的增加，無棣縣水鹽耦合度依次為0.91，0.75，0.64，0.57，0.56，0.54，總體呈逐漸下降的趨勢(shì)。而墾利區(qū)水鹽耦合度依次為0.96，0.88，0.71，0.81，0.64，0.61，在距海30～40 km處稍有提高，呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢(shì)。墾利區(qū)、無棣縣不同緩沖區(qū)水鹽回歸方程的斜率變化范圍分別為0.13～1.81，0.08～0.52，決定系數(shù)變化范圍分別為0.38～0.61，0.30～0.59，說明墾利區(qū)不同緩沖區(qū)土壤表層鹽隨水增加而上升的幅度及水鹽相關(guān)性顯著于無棣縣。

表9 研究區(qū)距海遠(yuǎn)近不同情況下水鹽回歸分析

圖7 墾利區(qū)距海不同遠(yuǎn)近水鹽耦合關(guān)系分析

圖8 無棣縣距海不同遠(yuǎn)近水鹽耦合關(guān)系分析

3 討 論

研究結(jié)果顯示，黃三角瀕海區(qū)土壤鹽化程度普遍較高，以中度鹽漬化為主且鹽化程度差異較大，這與相關(guān)研究的成果一致。相較于地處黃三角瀕海區(qū)中西部的無棣縣，渤海對(duì)墾利區(qū)的影響更為顯著，再加上其地勢(shì)低平，黃河水流貫穿至海，使墾利區(qū)土壤水分含量高于無棣縣7%～10%，鹽分含量高于無棣縣0.6～2.0 g/kg，且水鹽含量變異性更強(qiáng)，這也與相關(guān)研究成果一致。顯示二者同為黃河三角洲代表性研究區(qū)的地理區(qū)位差異性，也說明黃三角瀕海區(qū)水鹽狀況的高度復(fù)雜性。

(1)進(jìn)一步探究黃三角瀕海區(qū)水鹽時(shí)空分異特征顯示，水鹽季節(jié)特征呈現(xiàn)春秋水鹽較多、夏季水多鹽少、冬季水少鹽較多的特征，土壤水鹽分布的地域特征較為明顯，遠(yuǎn)離渤海，隨地勢(shì)抬升和淡水補(bǔ)給，土壤含鹽量呈現(xiàn)由東北部沿海逐步向中部、西南部?jī)?nèi)陸地區(qū)遞減趨勢(shì)，這與本地區(qū)其他相關(guān)研究結(jié)果一致，也同其他瀕海區(qū)的研究結(jié)果類似。受黃河淡水影響，墾利鄰近河道的內(nèi)陸緩沖區(qū)土壤表層鹽分含量相對(duì)較低，同前人研究結(jié)果，而與我國(guó)西部?jī)?nèi)陸地區(qū)的相關(guān)研究結(jié)果不同，反映了濱海與內(nèi)陸土壤鹽漬化及其地理環(huán)境的差異，有待今后研究的細(xì)致化比較。

(2)本文研究發(fā)現(xiàn)，不同適生植物能夠?qū)?yīng)不同土壤水鹽環(huán)境。相對(duì)于其他季節(jié)，春秋季蒸發(fā)旺盛，水鹽相關(guān)性較強(qiáng)，本文選取該季節(jié)探究得出的不同植被類型的水鹽變異及耦合特征，與相關(guān)研究結(jié)論相同。一方面，顯示濱海鹽漬土地區(qū)不同植被類型對(duì)土壤鹽分含量的較好指示性；另一方面，顯示了春秋積鹽季節(jié)對(duì)土壤鹽漬化的較高敏感性；這也可能是大量土壤鹽漬化的相關(guān)研究選擇春秋季節(jié)的原因。

本研究借助水鹽耦合函數(shù)較好地分析研究區(qū)水鹽耦合關(guān)系，表明春秋季、近海緩沖區(qū)、荒草地及光板地土壤水鹽含量均較高情況下，其水鹽耦合度較高，而冬季、近內(nèi)陸緩沖區(qū)、耕地土壤水鹽含量均較低情況下，其水鹽耦合度亦偏高，與水鹽回歸分析結(jié)果總體一致，證明該函數(shù)用于量化土壤水鹽耦合關(guān)系的可行性。但黃三角瀕海區(qū)獨(dú)特復(fù)雜的自然條件和人為影響，其水鹽耦合關(guān)系存在較大的時(shí)空差異性，需要更為細(xì)致和系統(tǒng)的研究，同時(shí)從土壤改良利用的角度，如何通過耦合度高低衡量水鹽協(xié)調(diào)程度及進(jìn)行水鹽調(diào)控，亦需要進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

(1)黃三角瀕海區(qū)土壤含鹽量和含水量總體較高，土壤鹽漬化屬于中度鹽漬化水平，墾利區(qū)鹽化程度總體高于無棣縣。鹽分變異系數(shù)接近或?yàn)閺?qiáng)變異，差異較大。土壤表層水鹽含量呈顯著的正相關(guān)，水鹽耦合度、鹽隨水增加幅度及水鹽決定系數(shù)因季節(jié)、植被、距海遠(yuǎn)近不同而存在較大的變異性。

(2)研究區(qū)不同季節(jié)、植被類型、距海遠(yuǎn)近的土壤含水量和含鹽量具有明顯的變化特征。不同季節(jié)鹽分特征為春季>秋季>冬季>夏季，水分特征為夏季>春季>秋季>冬季；不同植被類型鹽分特征為光板地>荒草地>耕地>林地，水分特征為荒草地>光板地>耕地>林地。土壤表層含鹽量、含水量隨著距離渤海漸遠(yuǎn)總體呈下降趨勢(shì)，其中墾利土壤表層水鹽含量在距海30～40 km和40～50 km處波動(dòng)增加。

(3)研究區(qū)水鹽耦合度季節(jié)排序?yàn)榇?秋>冬>夏，鹽隨水增加而上升的幅度排序?yàn)榍?春>冬>夏，相關(guān)性排序?yàn)榇?秋>冬>夏。水鹽耦合度植被類型排序?yàn)楣獍宓?荒草地>耕地>林地。鹽隨水增加而上升的幅度排序?yàn)楣獍宓?荒草地>耕地>林地，水鹽相關(guān)性排序?yàn)楣獍宓?荒草地>耕地>林地。由近海到內(nèi)陸，水鹽耦合度、鹽隨水增加而上升的幅度及水鹽相關(guān)性呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)。墾利在距海30～40 km處，水鹽耦合度和相關(guān)性波動(dòng)上升。