蘇北濱海鹽土區(qū)河流入海口土壤鹽分及養(yǎng)分分布特征

李二煥, 沈俊, 鞠靖, 胡海波?, 魯小珍

(1.南京林業(yè)大學,南方現代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇省水土保持與生態(tài)修復重點實驗室，210037，南京；2江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，225127，江蘇揚州)

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蘇北濱海鹽土區(qū)河流入?？谕寥利}分及養(yǎng)分分布特征

李二煥1, 沈俊2, 鞠靖2, 胡海波1?, 魯小珍1

(1.南京林業(yè)大學,南方現代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇省水土保持與生態(tài)修復重點實驗室，210037，南京；2江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，225127，江蘇揚州)

摘要：為系統(tǒng)了解淮河入?？趦蓚塞}漬土養(yǎng)分及鹽分分布狀況，采用野外調查取樣和室內分析相結合的方法，分析淮河入海口土壤養(yǎng)分(有機質、速效氮和速效磷)指標和鹽分質量分數的空間分布特征。結果表明：1)研究區(qū)有機質和速效氮總體貧乏，隨距入?？谠絹碓竭h，呈緩慢上升趨勢，速效磷總體適量。土壤養(yǎng)分有明顯的表聚現象，與河漫灘相比較，對應堤防外側土壤有機質、速效氮變異深度偏低，速效磷差異不明顯。2)北堤河漫灘、南堤河漫灘、北堤外和南堤外臨界脫鹽位置分別在距入?？? 200 m、2 800 m、3 400 m和600 m處，土壤鹽分剖面主要為表聚型、低聚型和平衡型，其分布較為集中，分別位于重度鹽漬化區(qū)、中度鹽漬化區(qū)、輕度鹽漬化及脫鹽區(qū)。3)有機質與速效氮呈極顯著正相關，二者與土壤鹽分呈顯著性負相關，速效磷與其他3個指標相關性均不顯著。該結果可為淮河入?？邴}漬土的分區(qū)、改良和合理利用提供參考。

關鍵詞：蘇北； 濱海； 土壤鹽分； 土壤養(yǎng)分； 分布特征

蘇北沿海擁有全國1/4以上的灘涂面積，灘涂鹽漬土中含有大量水溶性鹽類，影響植物生長，易造成水土流失，嚴重制約該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1-5]。為促進海涂土壤資源開發(fā)利用，不少學者積極開展了許多有關土壤鹽漬化程度、類型、鹽漬土分布以及其影響因素的研究，并取得顯著成果[6-11]。目前，蘇北一些重要骨干行洪排澇入海河道，均穿越濱海鹽土區(qū)，形成獨特的生境，亟待開發(fā)利用，而針對河流入?？谕寥利}土分布規(guī)律的研究較少；因此，迫切需要認識和掌握河流入?？邴}漬土分布規(guī)律，為保護生態(tài)環(huán)境，合理利用和配置土地資源提供科學依據。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)地處北亞熱帶和暖溫帶過渡地帶，(E120°25′30″～120°32′58″，N34°08′97″～34°11′56″)，位于江蘇省射陽縣與濱?？h交界處，東臨黃海、北接濱海縣振東鄉(xiāng)、南鄰射陽縣臨海鎮(zhèn)，與蘇北灌溉總渠平行，緊靠其北側，全長7 km。屬海洋性季風氣候區(qū)，四季分明；年平均氣溫為13.7 ℃，最高氣溫39 ℃，最低-17 ℃，降雨7月份最多，年平均降水量942.6 mm，平均封凍期為12 d，平均風速4.5 m/s，最大風速20 m/s。主要生長鹽蒿(Artemisiahalodendron)、苔草(Carexdoisutepensis)、白茅(Imperatacylindrica)、茵陳蒿(Artemisiacapillaries)和蘆竹(Arundodonax)等耐鹽植被；河漫灘區(qū)受行洪排澇影響，土壤鹽分質量分數較高，理化性質差，主要生長蘆葦(Phragmitesaustralis)等淺水性耐鹽植被。

2材料與方法

2.1試驗設計

河堤內外各設2條樣帶(見圖1)，樣點設置在南、北河漫灘區(qū)和南、北堤防外側土壤，堤防外采樣區(qū)土壤是淮河入海河道施工時，河漫灘淤泥堆積形成，并長期處于自然恢復狀態(tài)。

圖1　樣點分布圖Fig.1　Distribution map of the sample sites

河堤漫灘，從入?？谧詵|往西，由密至疏布點(≤1 km，100 m 1個點；1～2 km，200 m 1個點；2～4 km，400 m 1個點；4～7 km，500 m 1個點，共26個點)河床兩邊同時取樣，共52個點；利用GPS對采樣點定位，鉆取深3.5 m、直徑10 cm土柱，按0～10、10～20、20～50、50～100、100～150、150～200、200～250、250～300和300～350 cm分層取樣。河堤外側，自東往西，由密至疏與灘面相應位置布點，取土方法與河床取樣一致。實驗共計采樣936個。

2.2土壤指標測定方法

土壤鹽分質量分數采用DDS-307A型電導儀測定，土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，土壤速效磷采用碳酸氫鈉浸提法，土壤速效氮采用堿解擴散法[12-13]。

2.3數據處理

文中數據采用SPSS 19.0、Origin 8.5和Microsoft Office Excel 2013軟件，進行數據處理和制圖，鹽分剖面類型分析用聚類分析法，相關性分析用Pearson相關分析。

3結果與分析

3.1土壤養(yǎng)分的空間分布

3.1.1土壤養(yǎng)分隨距入?？谶h近的分布特征土壤有機質是表征土壤質量最具代表性的指標，特別在新生土壤和鹽堿地上更具指示意義[14-16]。從表1來看，研究區(qū)土壤養(yǎng)分的變異系數介于14%～84%，整體呈中等變異強度，其中，有機質的變異強度最小(13%～17%)，速效磷的變異強度最大(46%～84%)。從均值來看，有機質和速效氮質量分數偏低，速效磷質量分數適中，按照全國第2次土壤普查中的土壤養(yǎng)分標準，研究區(qū)有機質和速效氮總體貧乏，速效磷總體適量。與河漫灘相比較，堤防外的土壤有機質和速效氮質量分數相對較高。

表1　研究區(qū)土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計特征值

注:以上有機質單位為g/kg，速效氮、速效磷為mg/kg。Note: SOC=Soil Organic Matter, AN=Available Nitrogen, AP=Available Phosphorous. Unit of SOC: g/kg, Unit of AN，Unit of AP: mg/kg.

圖2詳盡地反映了各樣帶土壤養(yǎng)分隨距入?？谶h近的分布情況。土壤有機質和速效氮表現出較為相似的分布格局，即隨距入海口越遠，4個樣帶土壤有機質和速效氮質量分數越高，當距入?？诖笥谀骋惶囟ň嚯x，土壤有機質和速效氮質量分數有明顯上升趨勢(有機質在2 g/kg以上，速效氮在10 mg/kg以上)，把這個距離稱為“受海水影響減弱臨界距離”。其中：河漫灘區(qū)、北堤外區(qū)和南堤外區(qū)的土壤有機質和速效氮質量分數“受海水影響減弱臨界距離”分別為3 000、2 000和600 m；與有機質和速效氮質量分數的分布相比，速效磷質量分數波動相對平緩，基本在5～10 mg/kg之間浮動，整體適量，在北堤河漫灘1 000～2 000 m，北堤外5 000～7 000 m處，速效磷豐富，超過10 mg/kg。

可見，河漫灘區(qū)土壤有機質和速效氮受海水影響范圍要比堤防外土壤大，南堤外表現最為明顯，在距入?？?00 m處，土壤有機質和速效氮質量分數就有明顯上升趨勢，而北堤外受海水影響范圍遠大于南堤外，這可能與北堤外緊鄰大面積人工開挖魚塘有關，而研究區(qū)速效磷整體適量。

圖2　土壤養(yǎng)分距入海閘口距離的分布Fig.2　Distribution of soil nutrients along distance from the estuary

圖3　研究區(qū)土壤養(yǎng)分剖面分布Fig.3　Distribution of soil nutrients of study area in the soil profiles

3.1.2土壤養(yǎng)分的剖面分布特征成土母質、自然因素、土地利用方式和管理方式等，都會影響土壤養(yǎng)分在土壤剖面中的分布，不同土層，土壤養(yǎng)分的關鍵性影響因素及影響程度也不盡相同[17-20]。從圖3來看，研究區(qū)不同樣帶土壤養(yǎng)分，均隨土層深度的增加呈逐漸降低趨勢，且有明顯的表聚現象。有機質速效氮在各土層均屬低水平，速效磷質量分數整體較高，表土層(0～20 cm)、心土層(20～50 cm)為中等水平，底土層(50～350 cm)為低水平。

進一步分析發(fā)現，從表層往下到某一特定層次，各層之間的養(yǎng)分差異顯著(圖3)，而這一特定層再往下，各層之間的養(yǎng)分無顯著差異。本文將這一特定層稱之為“變異臨界層”[14]。河漫灘土壤有機質和速效氮的變異臨界層較對應堤防外深：北堤河漫灘、北堤外、南堤河漫灘和南堤外，土壤有機質的變異臨界層分別位于200、150、250和100 cm土層深度，速效氮的變異臨界層分別位于250、200、200和100 cm土層深度。河漫灘與對應堤防外土壤速效磷變異深度差異不顯著，“變異臨界層”基本位于200 cm土層深度。

不同土層深度，土壤養(yǎng)分在各樣帶的分布也存在差異：0～50和200～350 cm土層深度，南堤河漫灘有機質質量分數低于對應堤防外土壤，50～200 cm土層深度，南堤河漫灘有機質質量分數高于對應堤防外土壤，北堤河漫灘與北堤外土壤有機質質量分數在各土層差異均不顯著；不同樣帶速效氮質量分數，以0～10 cm土層的差異最大，表現為南堤外>南堤河漫灘>北堤外>北堤河漫灘。0～50 cm土層深度，土壤速效氮質量分數以南堤外最高，整體上堤防外>對應河漫灘。50 cm土層以下，速效氮質量分數在各樣帶之間差異不顯著；0～100 cm土層深度，北堤河漫灘速效磷質量分數顯著大于北堤外；而在100～350 cm土層深度，北堤河漫灘速效磷質量分數低于北堤外，南河漫灘與南堤外各土層速效磷質量分數差異均不顯著。

河漫灘與堤防外土壤養(yǎng)分剖面分布特征存在差異，這是多方面因素共同作用的結果。首先，與地下水埋深及土壤含水量有關，由有關文獻[21-24]可知，靠近河道兩側的土壤其地下水埋深比較淺，且含水量較高。其次，與植被類型有關，河漫灘主要生長淺水性植被，堤防外土壤處于自然恢復狀態(tài)，主要生長鹽蒿、苔草等耐鹽植被。

3.2土壤鹽分的空間分布

3.2.1土壤鹽分隨距入?？谶h近分布特征隨著土層深度變化，土壤鹽分差異較大，特別是表層土壤，故把0～20和0～350 cm土層深度的土壤鹽分質量分數平均值，隨距入海閘口遠近的分布分別作以分析。從圖4中看出，各個樣帶0～20與0～350 cm土層深度的土壤鹽分質量分數平均值，隨距入海閘口遠近的分布趨勢基本一致；但在距入海閘口1 000 m范圍內，0～20 cm深度土壤鹽分質量分數均值明顯高于0～350 cm深度均值，而在>1 000 m區(qū)段，兩者接近重合。說明研究區(qū)距入海閘口1 000 m范圍內，土壤表層鹽分明顯高于底層，且差異大，在>1 000 m區(qū)段，表層與底層土壤鹽分差異不大，這與臨近入?？谕寥朗芎Ｋn，蒸發(fā)后鹽分表聚有關。

圖4　土壤鹽分質量分數距入海閘口距離的分布Fig.4　Distribution of salt along distance from the estuary

南北河漫灘在距入海閘口700 m范圍內，土壤鹽分質量分數整體較高，且隨距入海閘口越遠，土壤鹽分質量分數逐漸呈降低趨勢，北堤外側在距入海閘口600～1 400 m范圍內，土壤鹽分質量分數較高，其他區(qū)段較低，南堤外土壤鹽分質量分數整體較低，均在3.5 g/kg以下；據我國不同地區(qū)土壤鹽漬化程度分級指標[25]，以表層(0～20 cm)土壤鹽分質量分數平均值為參照，把各個樣帶土壤鹽分質量分數分級歸納如下(表2)。

可見，河漫灘區(qū)隨距入?？谟山吝h，鹽漬化程度基本呈降低趨勢，臨近入?？谕寥朗芎Ｋ慕n側滲作用較強烈，土壤鹽分明顯高于其他區(qū)段。北堤河漫灘、南堤河漫灘、北堤外和南堤外的脫鹽臨界位置分別在距入?？诩s3 200、2 800、3 400和600 m處，與河漫灘區(qū)相比；南堤防外土壤鹽漬化程度相對較低，主要是輕度鹽漬化和脫鹽土壤，部分為中度鹽漬化土壤，脫鹽臨界位置距入?？谧罱?。這說明南堤防外土壤，通過自然恢復，有效降低了土壤鹽分質量分數。而北堤防外，土壤在600～1 400 m區(qū)段為重度鹽漬化土壤，臨界脫鹽位置距入?？谶h于河漫灘區(qū)土壤?？赡苁且驗樵搮^(qū)北側緊鄰大片魚塘，魚塘中大量地下水入滲到該部位，在旱季強烈地表蒸發(fā)作用下，淺地下水埋深以及局部的低地勢條件，使這些部位受地下水返鹽影響更為強烈，導致鹽分明顯高于其他部位。

表2　研究區(qū)土壤鹽漬化程度分布

3.2.2土壤鹽分剖面特征土壤鹽分在剖面中的分布狀況，稱之為土壤鹽分剖面，其特點綜合反映了氣候、地形和人為等因素，作用于鹽分運移的結果，可預測鹽堿地未來發(fā)展動向。為了解研究區(qū)不同部位的土壤鹽分剖面特征與類型，本文以各土層鹽分質量分數為變量，采用相似系數作距離標準[26-28]，對104個樣點系統(tǒng)進行聚類分析。其中，1～26為北堤河漫灘土壤鹽分剖面編號，27～52為南堤河漫灘土壤鹽分剖面編號，53～78為北堤外側土壤鹽分剖面編號，79～104為南堤外側土壤鹽分剖面編號，分析結果見表3。根據相似系數，可將樣品明顯分為3大類。依據各類的典型剖面特征，可歸納為表聚型鹽分剖面、平衡型鹽分剖面和底聚型鹽分剖面。

表3　研究區(qū)鹽分剖面類型分布情況

表聚型鹽分剖面主要特征見圖5，是土壤表層(0～20 cm)鹽分質量分數基本在4g/kg以上，屬于重度鹽漬化，其他層次的鹽分含量少于該層，且隨土層加深，基本呈降低趨勢。表聚型鹽分剖面占剖面總數的20%，主要分布在河漫灘區(qū)距入?？谳^近的800 m范圍內，及北堤外600～1 000 m區(qū)段，其中河漫灘該剖面類型占剖面總數的14%，堤防外占6%(表3)。這類土壤脫鹽過程進行不太明顯，土壤鹽分的運行處于上升狀態(tài)或平衡狀態(tài)，如果沒有人為因素的強烈干擾，在近期內不會發(fā)生明顯的脫鹽過程。

圖5　表聚型鹽分剖面類型部分采樣點土壤鹽分的分布Fig.5　Distribution patterns of soil salinity at some sample 　　　sites for surface accumulative salinity profile types

圖6　底聚型鹽分剖面類型部分采樣點土壤　　　鹽分的分布Fig.6　Distribution patterns of soil salinity at some sample 　　　sites for bottom accumulative salinity profile types

底聚型鹽分剖面主要特征見圖6，是表層鹽分質量分數低在2～3 g/kg之間，屬于中度鹽漬化，100 cm以下土層鹽分高于表層，而0～100 cm深度土壤鹽分質量分數的變化較為復雜，其鹽分質量分數往往隨深度呈“之”字型變化。底聚型鹽分剖面占剖面總數的20%，主要分布在北堤河漫灘700～1 800 m區(qū)段、南堤河漫灘800～1 600 m區(qū)段、北堤外300～600 m區(qū)段、南堤外0～600 m區(qū)段，其中，河漫灘該類剖面占剖面總數的11%，堤防外占9%(表3)。該種特征的剖面中底層鹽分質量分數較高時，土壤容易發(fā)生次生鹽漬化，防治的關鍵在于控制地下水位，防止其抬升和土壤返鹽[29-31]。

平衡型鹽分剖面主要特征見圖7，是0～350 cm土體土壤鹽分質量分數差異不大，鹽分狀態(tài)總趨勢是整體剖面鹽分質量分數逐漸增加，且各層鹽分質量分數都屬低水平，屬輕度鹽漬化程度或脫鹽土。平衡型鹽分剖面占剖面總數的60%，主要分布在南、北堤防外和北堤河漫灘3 200～7 000 m區(qū)段及南堤河漫灘1 600～7 000 m區(qū)段，其中，河漫灘該類剖面占剖面總數的24%，堤防外占36%(表3)。這種剖面特征的土壤，其鹽分總體平衡，且有脫鹽的趨勢，通過合理培肥管理，逐漸恢復土壤生產力[30]。

圖7　平衡型鹽分剖面類型部分采樣點土壤　　　鹽分的分布Fig.7　Distribution patterns of soil salinity at some sample 　　　sites for balanced salinity profile types

研究區(qū)鹽分剖面類型分布具有明顯聚集性，整體以有脫鹽趨勢的平衡型鹽分剖面為主。河漫灘距入?？谟山吝h，由重度鹽漬化到輕度或脫鹽土，對應的土壤鹽分剖面類型依次為表聚型、底聚型和平衡型，說明底聚型是重度鹽漬化土壤向脫鹽土轉變的過渡型鹽分剖面。堤防外土壤多處在脫鹽過程中[29-31]。

3.3土壤養(yǎng)分與鹽分的相關性分析

研究區(qū)土壤各指標的相關性分析結果顯示(表4)，有機質和速效氮質量分數均與土壤鹽分呈顯著性負相關，有機質與速效氮呈極顯著相關，而速效磷與其他3個指標的相關性都不明顯。在鹽分與養(yǎng)分分布規(guī)律中，鹽分隨距入海口呈下降趨勢，有機質、速效氮質量分數隨距入?？谠竭h呈上升趨勢，速效磷隨距入海口遠近分布規(guī)律不明顯，且質量分數較高結論一致。說明研究區(qū)土壤中，磷質量分數較豐富，鹽分多少制約土壤有機質和速效氮質量分數，在該地區(qū)土壤治理中，應考慮的主要因素是土壤有機質、速效氮及鹽分，合理利用鹽分與養(yǎng)分的相互制約關系，達到治理鹽漬化土地的目的。

表4　研究區(qū)土壤養(yǎng)分與鹽分的相關性

注：*P<0.05，**P<0.01。Note: SOM=Soil Organic Matter, AN=Available Nitrogen, AP=Available Phosphorous.

4結論

研究區(qū)土壤有機質、速效氮質量分數屬低水平，隨距入?？诰嚯x增加，整體呈緩慢上升趨勢。速效磷整體為中等水平，在北堤河漫灘1 000～2 000 m、北堤外5 000～7 000 m處，速效磷豐富，質量分數超過10 mg/kg。土壤養(yǎng)分變異深度最高可達250 cm，與河漫灘相較，堤防外側土壤自然恢復過程的有機質和速效氮變異深度偏低，速效磷差異不大。

北堤河漫灘、南堤河漫灘、北堤外和南堤外臨界脫鹽位置分別在距入海口3 200、2 800、3 400和600 m處，鹽分剖面類型主要為表聚型、平衡型和底聚型。表聚型集中分布在河漫灘重度鹽漬化區(qū)，底聚型集中分布在河漫灘中度鹽漬化區(qū)，平衡型集中分布在堤防外及河漫灘輕度鹽漬化及脫鹽區(qū)。

有機質與速效氮極呈顯著正相關，二者與土壤鹽分呈顯著性負相關，速效磷與其他3個指標相關性均不顯著。

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(責任編輯：程云郭雪芳)

Distribution characteristics of salinity and nutrient at the estuary in coastal saline soil of north Jiangsu

Li Erhuan1， Shen Jun2， Ju Jing2， Hu Haibo1， Lu Xiaozhen1

(1.Jiangsu Key Laboratory of Soil and Water Conservation and Ecological Restoration, Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in Southern China of Jiangsu Province, Nanjing Forestry University, 210037, Nanjing, China;2.Jiangsu Surveying and Design Institute of Water Resources Co. Ltd, 225127,Yangzhou, Jiangsu, China)

Abstract:[Background] Systematically understanding the distribution of saline soil nutrients and salts on both sides of the mouth of Huai River is important in establishing strategies for soil salinity management.[ Methods] In this paper, the spatial distribution characteristics of soil nutrient indexes, i.e., soil organic matter (SOC), available nitrogen (AN) and available phosphorus (AP), and salinity mass fraction for various depth layers (0-10 cm, 10-20 cm, 20-50 cm, 50-100 cm, 100-150 cm, 150-200 cm, 200-250 cm, 50-300 cm and 300-350 cm) at the estuary of Huai River were analyzed by the application of Outdoor survey and sampling as well as indoor analysis, including cluster analysis and correlation analysis. [Results] 1) The research area was generally lacking in SOC and AN, the amounts of SOC and AN presented a slow increasing trend with the increasing distance from the estuary, while the amount of AP was appropriate in general. Soil nutrients showed an obvious surface aggregation phenomenon, compared with the floodplain, the variation depths of SOC and AN in the soil on the dike outer were low, while the difference of AP was not obvious. 2) The amounts of salinity in the research area presented a slow increasing trend with the increasing distance from the estuary. The critical desalinization positions of the north floodplain, south floodplain, north dike outer and south dike outer were respectively located at 3200 m, 2800 m, 3400 m and 600 m from the estuary. The salinity profile types were obviously classified into the types of surface accumulative, bottom accumulative and balanced, the distributions were concentrated and respectively located in the severe salinization zone, moderate salinization zone, mild salinization zone and desalinization zone. 3) SOC and AN presented highly significant positive correlation, and the two had significant negative correlation with the soil salinity, while AP was not significantly correlated with the other three indexes. [Conclusions] The research results can serve as a theoretical and practical reference to the partition, amelioration, management and rational utilization of saline soils in the estuary of Huaihe River.

Keywords:north Jiangsu; coastal; salt; nutrient; distribution characteristics

收稿日期：2015-05-04修回日期： 2016-01-08

第一作者簡介：李二煥(1988—)，女，碩士研究生。主要研究方向:林業(yè)生態(tài)工程。E-mail:1326039936@qq.com ?通信 胡海波(1964—)，男，博士，教授。主要研究方向：水土保持與荒漠化防治。E-mail：huhb2000@aliyun.com

中圖分類號：S156.4

文獻標志碼：A

文章編號：1672-3007(2016)01-0079-10

DOI:10.16843/j.sswc.2016.01.010

項目名稱： 江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目“淮河入海水道二期工程鹽堿土分布與水土地保持方案研究”(PAPD)；國家林業(yè)局資助項目“長三角洲城市森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究”(2001- 5)