電導率結(jié)合質(zhì)量法測定沿海地區(qū)鹽漬化土壤水溶性鹽含量的可行性研究
——以東營市為例

張繼成，陳娟，欒輝，肖靜，王波波

（東營市農(nóng)業(yè)綜合服務中心，山東 東營 257091）

鹽漬化土壤是我國土地資源的重要組成部分，具有面積大、類型多、分布廣的特征[1]，快速、準確地測定含鹽量對鹽漬化土壤改良利用具有重要意義[2]。目前，我國現(xiàn)行標準中土壤水溶性鹽含量的測定方法主要有質(zhì)量法、電導率法和鹽分離子求和法，但各方法仍存在這樣或那樣的不足。其中，質(zhì)量法具有準確度高、適應范圍廣的優(yōu)點，但操作繁瑣、工作量大；電導率法具有操作簡便、穩(wěn)定性好的優(yōu)點[3，4]，但生產(chǎn)實踐中很少直接用電導率值（EC）衡量土壤的鹽漬化程度；鹽分離子求和法與質(zhì)量法相比，測定過程更為繁瑣。目前，所檢索到的有關文獻資料中，大多是針對某一地區(qū)鹽漬化土壤含鹽量與浸提液EC 的相關性進行研究，而沒有根據(jù)這種相關性提出具有普遍適應性的土壤含鹽量測定方法[5～9]?；诖耍髡咛岢隽穗妼式Y(jié)合質(zhì)量法測定土壤含鹽量的方法，該方法兼容了電導率法和質(zhì)量法的優(yōu)點，規(guī)避了二者的不足，適用于我國沿海地區(qū)成土條件相似的鹽漬化土壤水溶性鹽含量的快速、準確測定。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

東營市位于山東省北部黃河三角洲地區(qū)，東、北臨渤海，西與濱州市毗鄰，南與淄博市、濰坊市接壤；土地總面積82.4萬hm2，其中耕地面積22.9 萬hm2，95%以上的土地為黃河泥沙淤積而成，地勢平坦，地下水埋深淺、礦化度高，自南向北依次為褐土、潮褐土、潮土、鹽化潮土和鹽土，其中潮土和鹽土占土壤總面積的94%。

1.2 試驗材料

1.2.1 土壤樣本 土壤材料采自東營市高標準農(nóng)田，共 138 個樣本。2020 年東營市高標準農(nóng)田建設項目申報面積9 600 hm2，分布于全市5 個縣（區(qū)）的13 個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），主要為潮土。在項目區(qū)內(nèi)，每約66.6 hm2為1 個取樣單元，每單元取1 個混合土壤樣本，根據(jù)地塊形狀采用“S”型或?qū)蔷€方式布設10～15 個樣點，鉆取0～30 cm 土壤混勻，每個土壤樣本保留2 kg。將土樣置于陰涼通風處風干，過2 mm篩后備用。

1.2.2 儀器設備 DDSJ-308F 電導率儀，購自上海儀電科學儀器股份有限公司；MS-204 分析天平和ME802 電子天平，購自梅特勒托利多科技有限公司（上海）；SHK-IIIS 真空泵，購自鄭州科泰實驗設備有限公司；YC-R50 振蕩器、DK-98-Ⅱ水浴鍋和101-2AB烘箱，購自天津泰斯特儀器設備有限公司；DT5-2B低速離心機，購自北京時代北利離心機有限公司；錐形瓶、蒸發(fā)皿等。

1.2.3 試劑 過氧化氫（優(yōu)級純），無二氧化碳蒸餾水。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 通過建立土壤浸提液EC 與水溶性鹽含量的回歸曲線及關系式，檢驗二者的相關性；計算EC，代入回歸關系式求得含鹽量的準確度；驗證電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的可行性。基本步驟如下：

1.3.2 測定項目與方法

1.3.2.1 選擇代表性樣本測定土壤水溶性鹽含量和浸提液EC。根據(jù)東營市土壤分布規(guī)律和各項目區(qū)面積，在138 個土樣中選取48 個樣本，其中廣饒縣14 個、河口區(qū)7 個、利津縣9 個、東營區(qū)9 個、墾利區(qū)9個，按照LY/T 1251—1999[10]方法，測定土壤水溶性鹽含量和浸提液EC。

1.3.2.2 分析土壤水溶性鹽含量與浸提液EC 的相關性。將48 個代表性土樣的EC 按照由低到高排序，以每個樣本的EC（x）為橫坐標、該樣本對應的含鹽量（y）為縱坐標，利用EXCL 軟件做圖，繪制回歸曲線并標識出回歸關系式。

1.3.2.3 對電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性含鹽量的可行性進行驗證。

（1）對回歸關系式含鹽量計算結(jié)果的準確度進行檢驗。將48 個代表性土樣的浸提液EC 分別代入水溶性鹽含量—浸提液EC 的回歸關系式，計算得到對應樣本的水溶性含鹽量。根據(jù)電導率法含鹽量計算值與質(zhì)量法含鹽量測定值的相對偏差，對回歸關系式的計算結(jié)果準確度進行檢驗。

（2）電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的可行性。鑒于土壤水溶性鹽含量與浸提液EC 相關顯著，以及回歸關系式含鹽量計算結(jié)果準確度符合規(guī)定，擬驗證以盡量少的土壤樣本建立回歸關系式，測定土壤含鹽量的可行性。步驟如下：在48 個代表性土樣中，以最小EC 的1、2、4、6、8…倍選取土壤樣本，同一倍數(shù)選取2 個以上樣本，含EC 最小值和最大值對應的樣本。根據(jù)所選樣本數(shù)據(jù)，建立回歸曲線并進行線性回歸顯著性檢驗。用該關系式計算48個代表性樣本的土壤含鹽量，根據(jù)關系式含鹽量計算值與質(zhì)量法含鹽量測定值的相對偏差，對建立的回歸關系式的計算結(jié)果準確度進行檢驗。

1.3.2.4 對電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的實例驗證。2022 年東營市農(nóng)業(yè)綜合服務中心從全市2 333 hm2鹽堿地，取23 個土樣檢測水溶性鹽含量和浸提液EC 按照LY/T 1251—1999[10]方法，以最小EC的倍數(shù)從中選取12 個樣本。由12 個樣本數(shù)據(jù)建立土壤水溶性鹽含量—浸提液EC 的回歸關系式，并進行顯著性檢驗。將23 個土樣中每個樣本的EC 分別代入該回歸關系式計算含鹽量，根據(jù)回歸關系式含鹽量計算值與質(zhì)量法含鹽量測定值的相對偏差，對建立的回歸關系式的計算結(jié)果準確度進行檢驗。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 利用EXCL 軟件，對電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的可行性、準確度進行分析驗證。通過建立土壤浸提液EC 與水溶性鹽含量的回歸關系式，對二者相關性進行差異顯著性檢驗；進而驗證土壤浸提液EC 代入回歸關系式計算含鹽量的準確度；最后，對本文提出的電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的可行性進行確認和實例驗證。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水溶性鹽含量與浸提液EC 的相關性分析

48 個代表性樣本的土壤水溶性鹽含量為10.3～24.11 g/kg，EC 為 260～6 590 μs/cm，二者順序一致（表1）。土壤水溶性鹽含量（y）與浸提液EC（x）的回歸關系式為y=0.003 5x-0.107 6（圖1），線性回歸顯著性檢驗結(jié)果顯示 r（0.995 2） ＞r0.001（0.464 8），所選48個土樣水溶性鹽含量與浸提液EC 的相關性達到了極顯著水平，可以利用該回歸關系式計算土壤水溶性鹽含量。

表1 48 個代表性樣本的土壤水溶性鹽含量及其浸提液ECTable 1 Soil water-soluble salt content and its extraction solution EC of 48 representative samples

圖1 土樣水溶性鹽含量與浸提液EC 的回歸曲線及關系式Fig.1 Regression curve and relationship formula between water-soluble salt content and extraction solution EC of in soil samples

2.2 電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的可行性分析

2.2.1 對回歸關系式含鹽量計算結(jié)果的準確度進行檢驗 計算結(jié)果顯示，土壤含鹽量為1.03～1.87 g/kg 時，相對偏差≤14.3%；土壤含鹽量為1.87～4.56 g/kg 時，相對偏差≤9.9%；土壤含鹽量為4.56～24.11 g/kg 時，相對偏差≤7.1%?？梢钥闯?，土壤含鹽量為1.03～24.11 g/kg 時，電導率法計算值與質(zhì)量法測定值的相對偏差均符合LY/T 1251—1999（表2），可以利用該回歸關系式計算土壤水溶性鹽含量。

表2 全鹽量（質(zhì)量法）與離子總量之間的允許偏差Table 2 Permissible deviation between total salt content（mass method） and total ion content

2.2.2 電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的可行性 鑒于土壤水溶性鹽含量與浸提液EC 相關顯著，以及回歸關系式含鹽量計算結(jié)果準確度符合規(guī)定，擬驗證以盡量少的土壤樣本建立回歸關系式，測定土壤含鹽量的可行性。以最小EC 的1、2、4、6、8…倍選取土壤樣本，根據(jù)所選樣本數(shù)據(jù)（表3）建立回歸曲線（圖2），回歸關系式為y= 0.003 6x-0.217 4，r=0.996 4〔＞r0.001（0.780 0）〕，線性回歸顯著性檢驗達到極顯著水平。

圖2 土樣水溶性鹽含量與浸提液EC 的回歸曲線及關系式Fig.2 Regression curve and relationship formula between water-soluble salt content and extraction solution EC of in soil samples

表3 以最小EC 倍數(shù)從1～48#土樣中選取的樣本Table 3 Samples selected from soil samples 1 to 48 with the minimum EC multiple

利用該關系式計算表1 中1～48#土樣的含鹽量，然后計算關系式含鹽量計算值與質(zhì)量法含鹽量測定值的相對偏差。結(jié)果顯示，含鹽量為1.03～1.87 g/kg 時，相對偏差≤19.7%；含鹽量為1.87～4.56 g/kg 時，相對偏差≤10.1%；含鹽量為4.56～24.11 g/kg 時，相對偏差≤7.7%?？梢钥闯觯寥篮}量為1.03～24.11 g/kg時，關系式含鹽量計算值與質(zhì)量法含鹽量測定值的相對偏差均符合LY/T 1251—1999，可以利用該回歸關系式計算土壤水溶性鹽含量。

2.3 電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的實例驗證

從全市2 333 hm2鹽堿地，選取土樣23 個，其中東營區(qū)5 個、墾利區(qū)9 個、河口區(qū)5 個、利津縣4個，測定土壤水溶性鹽含量和浸提液EC（表4）。以最小電導率值的倍數(shù)從23 個樣本中選取樣本12 個（表5），據(jù)此建立土壤水溶性鹽含量—浸提液EC 的回歸關系式為y=0.003 1x-0.071 3，r=0.993 5，經(jīng)檢驗EC 與含鹽量呈極顯著線性相關〔r＞r0.001（0.823 3）〕。將23個樣本的EC 分別代入該回歸關系式計算對應樣本的含鹽量及其與質(zhì)量法含鹽量測定值的相對偏差，結(jié)果顯示，相對偏差≤9.1%，符合LY/T 1251—1999。由此可見，采用電導率結(jié)合質(zhì)量法測定東營市鹽漬化土壤水溶性鹽含量是可行的。

表4 23 個土壤樣本的水溶性鹽含量及其浸提液ECTable 4 Water-soluble salt content and its extraction solution EC of 23 soil samples

表5 以最小EC 倍數(shù)從23 個土樣中選取的樣本Table 5 Samples selected from 23 soil samples by the minimum EC multiple

3 結(jié)論與討論

（1）試驗所用土樣含鹽量為1.0～24.1 g/kg，涉及耕地面積1.2 萬hm2，占東營市耕地總面積的5.2%，土壤樣本具有較好的代表性，較為客觀地反映出東營市鹽漬化土壤含鹽量與浸提液EC 的相關性，以及用電導率結(jié)合質(zhì)量法測定該市鹽漬化土壤水溶性鹽含量的可行性。本研究結(jié)果顯示，東營市鹽漬化土壤水溶性鹽含量與浸提液EC 的線性相關程度達到了極顯著水平，相關系數(shù)r≥0.990。

（2） 東營市含鹽量為 1.0～24.1 g/kg 或 EC 為 260～6 590 μs/cm 的土壤，可采用電導率結(jié)合質(zhì)量法測定水溶性鹽含量，尤其適合20 個以上樣本的批量檢測。電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤含鹽量的基本步驟為：按照LY/T 1251—1999 方法，測定全部土樣的浸提液EC，并由小到大進行排序；按最小EC 的倍數(shù)選取不少于10 個樣本（同一倍數(shù)段至少選2 個樣本，含EC最小值和最大值對應的樣本），采用質(zhì)量法測定所選樣本的水溶性鹽含量，建立EC 與水溶性鹽含量的回歸關系式（應r≥0.990，否則查找原因）；將所有樣本的EC 代入關系式計算含鹽量。

（3）不同鹽漬區(qū)土壤的鹽分組成和離子比例差別很大，對EC 具有一定的影響[11～13]，在實際應用中不能機械套用其他地區(qū)的經(jīng)驗公式。本研究提出的電導率結(jié)合質(zhì)量法測定土壤水溶性鹽含量的方法，對我國沿海地區(qū)成土條件相似的鹽漬化土壤水溶性鹽含量的快速測定具有一定的參考價值。