不同地下水礦化度條件下檉柳土柱的水鹽分布特征

宋戰(zhàn)超,夏江寶,趙西梅,張國(guó)典,李常準(zhǔn),畢玉青

(濱州學(xué)院資源環(huán)境系,山東省黃河三角洲生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,256603,山東濱州)

不同地下水礦化度條件下檉柳土柱的水鹽分布特征

宋戰(zhàn)超,夏江寶?,趙西梅,張國(guó)典,李常準(zhǔn),畢玉青

(濱州學(xué)院資源環(huán)境系,山東省黃河三角洲生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,256603,山東濱州)

通過(guò)探討土壤水鹽分布特征對(duì)地下水礦化度的響應(yīng)規(guī)律,為泥質(zhì)海岸帶鹽堿土的合理利用和水土保持防護(hù)林的栽植管理提供科學(xué)依據(jù)。以栽植3年生檉柳苗木的土壤柱體為研究對(duì)象,在1.8m的地下水水位下,分別模擬設(shè)置淡水(0 g/L)、微咸水(3 g/L)、咸水(8 g/L)和鹽水(20 g/L)4種地下水礦化度,并以不栽植檉柳的土壤柱體為對(duì)照,測(cè)定分析不同地下水礦化度處理的土壤水分、鹽分以及溶液絕對(duì)濃度等水鹽參數(shù)。結(jié)果表明:地下水礦化度可顯著影響不同剖面的土壤水鹽參數(shù)。隨地下水礦化度的升高,整個(gè)土柱的含水量和含鹽量均呈現(xiàn)升高趨勢(shì),而土壤溶液絕對(duì)濃度呈下降趨勢(shì)。其中:檉柳土柱相對(duì)含水量均值在4種礦化度下,分別比對(duì)照下降24.4%、20.6%、11.3%和4.7%;微咸水、咸水和鹽水礦化度下,檉柳土柱的含鹽量均值,分別比對(duì)照下降6.7%、5.6%和8.7%。不同地下水礦化度條件下,隨土壤深度的增加,土壤水分呈升高趨勢(shì),土壤溶液絕對(duì)濃度呈下降趨勢(shì),土壤鹽分則表現(xiàn)為先下降再升高,并在80 cm土壤深度下,鹽分達(dá)最低值。地下水礦化度的升高,有利于鹽分隨水分向土壤表層遷移。栽植檉柳可顯著降低土柱的含水量、含鹽量和土壤溶液絕對(duì)濃度,但隨地下水礦化度的升高,栽植檉柳對(duì)土壤水分的降低作用在減弱,而抑制鹽分作用在增強(qiáng)。

地下水礦化度;土壤柱體;土壤水分;土壤鹽分;土壤溶液絕對(duì)濃度;檉柳

鹽堿地治理是目前亟待解決的世界性資源問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題之一。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)全球環(huán)境變化影響的加劇和耕地資源的日趨匱乏,致使土壤鹽漬化,嚴(yán)重影響了現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1-3],特別是鹽堿荒地植被覆蓋度較低,造林比較困難,水土流失嚴(yán)重;因此,鹽堿荒地上水土保持防護(hù)林的恢復(fù)與重建迫在眉睫,而對(duì)土壤水分和鹽分運(yùn)移規(guī)律及分布特征的研究,是有效防治淺層地下水位區(qū)土壤次生鹽漬化、鹽堿地改良合理利用和篩選水土保持林適宜栽植區(qū)的前提和基礎(chǔ)。淺層地下水是影響鹽分遷移、積累和釋放的主要因素,地下水礦化度的不同,易導(dǎo)致土壤水分和鹽分波動(dòng)性較大,從而影響植被的生長(zhǎng)發(fā)育及分布狀況[4-6]。土壤鹽漬化是黃河三角洲生態(tài)環(huán)境的主要特征之一,植被恢復(fù)、改良鹽堿地是黃河三角洲泥質(zhì)海岸帶水土保持生態(tài)修復(fù)的重要措施之一[7-8]。土壤鹽分和地下水埋深及其礦化度,也是影響黃河三角洲植物群落分布和農(nóng)林業(yè)發(fā)展的主要因子[2,9]。因此,從地下水礦化度的角度,探討不同深度土壤剖面水鹽分布特征,對(duì)地下水資源的有效利用及耐鹽堿水土保持植物的栽培管理,具有重要的科學(xué)意義。

檉柳(Tamarix chinensis Lour)作為黃河三角洲鹽堿類(lèi)濕地的典型優(yōu)勢(shì)灌木群落,在黃河三角洲區(qū)域分布最廣泛,具有較強(qiáng)的降鹽改土和保持水土功能,在渤海灣濱海濕地和黃河三角洲鹽堿區(qū)域,也作為主要的水土保持防護(hù)林樹(shù)種,用于泥質(zhì)海岸帶的生態(tài)修復(fù)與保護(hù)[7,10]。水鹽生境是影響黃河三角洲檉柳空間分布格局和林分退化的主要影響因子[11-13],而土壤水分和土壤鹽漬化狀況,受地下水水位及地下水礦化度的控制和影響最大[14-15]。土壤水是聯(lián)系地下水與地表徑流的紐帶,是物質(zhì)傳輸和遷移的重要載體,在干旱環(huán)境強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用下,隨著地下水不斷蒸發(fā),鹽分大量聚集于地表,導(dǎo)致土壤鹽漬化[2,16-17]。目前,國(guó)內(nèi)外從地下水的角度,開(kāi)展土壤水鹽運(yùn)移以及與植被關(guān)系的研究,主要集中在地下水水位對(duì)地表植被生長(zhǎng)和空間分布等的影響[18-19],以及地下水水位對(duì)水文循環(huán)過(guò)程[20]、土地利用方式[21]和土壤鹽漬化特征[22-23]等方面。對(duì)黃河三角洲檉柳與地下水位關(guān)系的研究,主要集中在水鹽生境對(duì)黃河三角洲檉柳空間分布格局[12]、適宜的生態(tài)水位[24]以及植被效應(yīng)[7,13]等方面;但從地下水礦化度的角度,對(duì)檉柳生長(zhǎng)條件下,不同土壤剖面水鹽分布特征的研究相對(duì)較少,致使檉柳生長(zhǎng)所需的地下水礦化度條件及栽植檉柳對(duì)土壤水鹽運(yùn)移的影響尚不清晰,在一定程度上限制了檉柳幼苗栽培中的水鹽管理措施。鑒于此,在穩(wěn)定的地下水水位下,為有效探明不同地下水礦化度條件下,土壤各剖面水鹽參數(shù)的分布特征,以黃河三角洲建群種檉柳栽植的土壤柱體為研究對(duì)象,在科研溫室內(nèi),模擬設(shè)置1.8m地下水水位,4種不同的地下水礦化度,測(cè)定分析不同地下水礦化度條件下,各土壤剖面的水分、鹽分以及土壤溶液絕對(duì)濃度等水鹽參數(shù),揭示土壤水鹽分布對(duì)地下水礦化度的響應(yīng)規(guī)律,以期為黃河三角洲地區(qū)土壤鹽漬化的發(fā)展?fàn)顩r、有效防治及檉柳幼苗的栽植管理提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

本研究在山東省黃河三角洲生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研溫室內(nèi)進(jìn)行,其地處E117°58＇57″,N37°22＇56″。在1.8 m的地下水水位下,模擬設(shè)置淡水(A)、微咸水(B)、咸水(C)和鹽水(D)4種地下水礦化度,其對(duì)應(yīng)礦化度數(shù)值分別為0,3,8和20 g/L。土壤基質(zhì)為黃河三角洲區(qū)域黃河灘地的土壤,土壤質(zhì)地為粉砂壤土,其初始pH值為7.54,平均含鹽量為1‰,田間持水量為37.86%,土壤密度為1.32 g/cm3。黃河三角洲泥質(zhì)海岸帶土壤為氯化物型鹽土,NaCl占全鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比例達(dá)70%,是土壤中最主要的鹽分來(lái)源[25];因此,地下水以黃河三角洲NaCl為主的海鹽自行配置。

2014年3月5日,將3年生檉柳實(shí)生苗木栽植于PVC圓管中,檉柳根莖平均為1.40 cm,統(tǒng)一截桿至0.5m苗高。將PVC圓管(直徑為0.30 m)放置于水桶中,為使地下水溫度一致,將水桶放置于溫室的土壤中。PVC管下部實(shí)際淹水區(qū)為0.55 m,管底部設(shè)有紗網(wǎng),防止土壤滲漏;中間為模擬設(shè)計(jì)地下水位為1.80m;上部留0.03m空隙層,方便澆水管理, PVC圓管總長(zhǎng)度為2.38m(0.55m+1.80m+0.03 m)。為維持地下水礦化度的穩(wěn)定性,定期監(jiān)測(cè)地下水鹽度,依次來(lái)補(bǔ)充所需鹽分。檉柳苗木正常生長(zhǎng)1個(gè)月后,對(duì)其進(jìn)行不同地下水礦化度處理,在此期間,從地上部共澆水12.0 L,分4次灌溉,地下水礦化度處理后,不再進(jìn)行水分灌溉等措施。同時(shí),設(shè)置1個(gè)對(duì)照組不栽植檉柳,每處理下3個(gè)重復(fù),共計(jì)24個(gè)土壤柱體,實(shí)景見(jiàn)圖1。

1.2測(cè)定指標(biāo)及方法

在地下水礦化度適應(yīng)處理90 d后,于2014年7月8—12日,進(jìn)行土壤樣品的采集,常規(guī)處理土壤樣品后,進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。對(duì)模擬土柱按照10, 40,80,120和160 cm分層進(jìn)行土壤樣品采集。用烘干法測(cè)定土壤質(zhì)量含水量,質(zhì)量法測(cè)定土壤全鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù),水土質(zhì)量比5∶1。土壤溶液絕對(duì)濃度(%) =土壤含鹽量(占干土質(zhì)量的比例)/土壤質(zhì)量含水量(占干土質(zhì)量的比例)×100%。

圖1　地下水-檉柳-土壤柱體實(shí)景圖Fig.1 Actual picture of soil columns with groundwatersoil-Tamarix chinensis system

1.3數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL、SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1檉柳土柱的水分變化特征

不同地下水礦化度下,檉柳土柱的土壤水分變化過(guò)程見(jiàn)圖2。檉柳土柱和對(duì)照組的土壤剖面水分變化均表現(xiàn)為:隨土壤深度的增加,土壤含水量逐漸升高。但在垂直深度上,栽植檉柳和對(duì)照組的土壤剖面水分變化表現(xiàn)出一定差異,檉柳土柱的土壤剖面水分,隨土壤深度的加深,呈顯著增加趨勢(shì),而對(duì)照組土壤水分在土壤深度10～40 cm和120～160 cm時(shí),顯著增加,但在40～120 cm時(shí),變化比較平緩。其中,在鹽水礦化度D處理下,檉柳土柱40, 80,120和160 cm的土壤含水量,分別是10 cm (19.6%)的1.9,2.2,3.2和3.9倍;對(duì)照組對(duì)應(yīng)土層分別是10 cm(20.6%)的2.1,2.3,2.5和4.3倍,可見(jiàn),栽植檉柳,降低了土壤水分在垂直深度上的增加幅度。在相同土壤深度、不同地下水礦化度下,檉柳土柱和對(duì)照組的土壤含水量均表現(xiàn)為:鹽水＞咸水＞微咸水＞淡水,即隨著地下水礦化度的升高,各土層的土壤水分顯著升高,由此可見(jiàn),地下水礦化度的升高,對(duì)土壤水分的運(yùn)移有促進(jìn)作用。

由表1可知,隨著地下水礦化度的升高,整個(gè)土壤柱體的水分均值逐漸升高,其中,微咸水、咸水和鹽水礦化度下,檉柳土柱含水量均值,分別比淡水處理均值(25.4%)升高25.4%,57.0%和88.0%,而對(duì)照組,對(duì)應(yīng)處理分別比淡水處理(33.6%)升高19.3%,33.8%和49.9%?？梢?jiàn)栽植檉柳,加劇了不同地下水礦化度下土壤柱體的水分變化,檉柳生長(zhǎng)對(duì)土壤水分的提升,有很大的促進(jìn)作用;而對(duì)照條件下,不同地下水礦化度土壤柱體的水分變化,差異相對(duì)較小。不同地下水礦化度處理下,檉柳土柱的土壤含水量均值,顯著低于對(duì)照組;但隨著地下水礦化度的升高,檉柳土柱和對(duì)照組的水分差值在降低,其中,檉柳土柱土壤水分均值在淡水、微咸水、咸水和鹽水礦化度下,分別比對(duì)應(yīng)的對(duì)照組下降24.4%,20.6%,11.3%和4.7%。栽植檉柳,可降低1.6m土壤層次的水分總量,分別為634,636,393和184mm?？梢?jiàn)栽植檉柳,可顯著降低土柱的水分,這可能與檉柳生長(zhǎng)耗水和植物蒸騰作用有較大關(guān)系,但隨著地下水礦化度的升高,栽植檉柳,降低土壤水分的能力在逐漸下降。

圖2　不同地下水礦化度下土壤剖面的水分變化Fig.2 Water variations in soil profiles at different groundwatermineralization

表1　不同地下水礦化度下檉柳土柱的水鹽參數(shù)變化Tab.1 Water and salt variations in soil columns with planting Tamarix chinensis at different groundwatermineralization_

2.2檉柳土柱的鹽分變化特征

不同地下水礦化度下,檉柳土柱的鹽分變化過(guò)程見(jiàn)圖3。在淡水條件下,栽植檉柳和對(duì)照土柱不同土層含鹽量均值在0.10%～0.11%之間,差異不顯著(P＞0.05)。而微咸水、咸水和鹽水礦化度處理下,土壤剖面鹽分隨土壤深度的增加,整體呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì),在土壤深度為80 cm時(shí),降到最低值。檉柳土柱和對(duì)照組的土壤剖面鹽分變化表現(xiàn)為:在土壤深度低于80 cm時(shí),土壤剖面含鹽量隨土壤深度的增加而降低,即表層含鹽量均最高;在土壤深度為80～160 cm的深土層時(shí),土壤剖面含鹽量隨土壤深度的增加而升高,表明接近底土層時(shí),土壤含鹽量有升高趨勢(shì)。在土壤深度為10 cm時(shí),不同地下水礦化度處理的檉柳土柱含鹽量均最高,可見(jiàn)土壤鹽分表聚現(xiàn)象明顯。其中,在鹽水礦化度下,檉柳土柱10,40,120和160 cm的土壤含鹽量,分別比80 cm(0.14%)增加100%,42.9%,35.7%和85.7%;而對(duì)照組,對(duì)應(yīng)土層含鹽量,分別比80 cm(0.16%)增加106.3%,43.8%,25.0%和62.5%?？梢?jiàn),栽植檉柳,對(duì)中土層40 cm以上的鹽分增加具有一定的抑制作用,而對(duì)深土層120 cm以下的鹽分影響不大。在相同土壤深度、不同地下水礦化度下,檉柳土柱和對(duì)照組的土壤含鹽量均表現(xiàn)為:鹽水＞咸水＞微咸水＞淡水,即隨著地下水礦化度的升高,各土層的鹽分顯著升高。

圖3　不同地下水礦化度下土壤剖面的鹽分變化Fig.3 Salt variations in soil profiles at different groundwatermineralization

由表1可知:隨地下水礦化度的升高,整個(gè)土壤柱體的含鹽量逐漸升高;但不同地下水礦化度下,栽植檉柳的土壤鹽分變化幅度小于對(duì)照組。其中,微咸水、咸水和鹽水礦化度下,檉柳土柱含鹽量均值,分別比淡水處理均值(0.10%)升高40%,70%和110%,而對(duì)照對(duì)應(yīng)處理,分別比淡水處理的含鹽量均值(0.10%)升高50%,80%和130%?？梢?jiàn)栽植檉柳,降低了不同地下水礦化度下土柱的鹽分差異,對(duì)土壤鹽分有一定的吸收作用,起到了較好的降鹽作用;而對(duì)照條件下,不同地下水礦化度處理下,土壤鹽分差異較大。栽植檉柳淡水條件下,檉柳土柱的土壤含鹽量均值與對(duì)照組無(wú)顯著差異(P＞0.05),微咸水、咸水和鹽水礦化度下,檉柳土柱的土壤含鹽量均值,均顯著低于對(duì)照組(P＜0.05);但隨地下水礦化度的升高,檉柳土柱和對(duì)照的鹽分差值呈升高趨勢(shì),即栽植檉柳,降低土壤鹽分的能力逐漸升高,其中,微咸水、咸水和鹽水礦化度下,檉柳土柱的含鹽量均值,分別比對(duì)照組下降6.7%,5.6%和8.7%。可見(jiàn)栽植檉柳,可顯著降低土柱的鹽分變化,這可能與檉柳作為泌鹽植物有關(guān),可使植物在生長(zhǎng)期吸收大量鹽分,通過(guò)葉片和嫩枝排出體外,從而起到較好的泌鹽、降鹽作用。

圖4　不同地下水礦化度下土壤剖面的土壤溶液絕對(duì)濃度變化Fig.4 Variations on absolute concentrations of soil solution in soil profiles at different groundwatermineralization

2.3檉柳土柱的溶液絕對(duì)濃度變化特征

不同地下水礦化度下,檉柳土柱溶液絕對(duì)濃度的變化過(guò)程見(jiàn)圖4。栽植檉柳的土柱和對(duì)照均表現(xiàn)為:隨土壤深度的增加,土壤剖面溶液絕對(duì)濃度均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。其中:在土壤深度低于40 cm時(shí),土壤溶液絕對(duì)濃度顯著降低;在40～160 cm的深度內(nèi),其則緩慢降低。土壤表層溶液絕對(duì)濃度最高,主要與該層土壤含鹽量較高、土壤水分較低有關(guān),而隨土壤深度的增加,土壤水分和鹽分波動(dòng)性較大,兩者的交互影響,致使在中土層以下的土壤溶液絕對(duì)濃度變化比較穩(wěn)定。其中,在微咸水礦化度下,檉柳土柱40,80,120和160 cm的溶液絕對(duì)濃度,分別比10 cm處(0.057%)降低73.7%,80.7%,86.0%和87.7%;而對(duì)照組對(duì)應(yīng)層次,分別比10 cm處(0.071%)降低80.3%,87.3%,88.7%和93.0%。在相同土壤深度、不同地下水礦化度下,檉柳土柱和對(duì)照組的表土層10 cm處的溶液絕對(duì)濃度均表現(xiàn)為:淡水＞微咸水＞咸水＞鹽水,即隨著地下水礦化度的升高,各土層的溶液絕對(duì)濃度顯著降低,而在其他土層,土壤溶液絕對(duì)濃度差異不顯著(P＞0.05)。

由表1可知,隨地下水礦化度的升高,檉柳土柱和對(duì)照組的溶液絕對(duì)濃度均值均顯著降低。其中,微咸水、咸水和鹽水礦化度下,檉柳土柱溶液絕對(duì)濃度均值,分別比淡水處理均值(0.026%)降低23.1%,38.5%和38.5%;對(duì)照組對(duì)應(yīng)土層溶液絕對(duì)濃度,分別比淡水處理均值(0.024%)降低12.5%,29.2%和29.2%。可見(jiàn)栽植檉柳,提高了對(duì)不同地下水礦化度下的土壤溶液絕對(duì)濃度的降低幅度。不同地下水礦化度下,檉柳土柱和對(duì)照組的土壤溶液絕對(duì)濃度均值變化幅度差異較大,除淡水礦化度檉柳土柱的溶液絕對(duì)濃度均值比對(duì)照組(0.024%)增加8.3%外,微咸水、咸水和鹽水礦化度下,檉柳土柱的溶液絕對(duì)濃度均值,分別比對(duì)照組減少5.0%,5.8%和5.9%?？梢?jiàn),地下水礦化度的不同,對(duì)土壤溶液絕對(duì)濃度影響較大,而栽植檉柳,可降低土壤溶液絕對(duì)濃度。

3 結(jié)論與討論

1)隨土壤深度的增加,各地下水礦化度下,栽植檉柳的土柱和對(duì)照組土壤剖面水分均呈現(xiàn)升高趨勢(shì),土壤剖面鹽分先下降再升高,表土層水分最低,而含鹽量最高,土壤鹽分表聚現(xiàn)象明顯,80 cm深處,土壤鹽分達(dá)最低值。栽植檉柳,降低了土壤水分在垂直深度上的增加幅度,抑制了中土層40 cm以上的鹽分增加,而對(duì)深土層120 cm以下的鹽分影響不大。

2)隨地下水礦化度的升高,整個(gè)土柱及各土壤剖面的含水量和含鹽量,均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。栽植檉柳,可顯著降低土柱的含水量和含鹽量;但隨地下水礦化度的升高,其對(duì)土壤水分的降低作用在減弱,而抑制鹽分作用在增強(qiáng)。栽植檉柳,增強(qiáng)了不同地下水礦化度下的土壤柱體的水分變化幅度,但減弱了土壤柱體鹽分之間的差異。

3)不同地下水礦化度下,隨土壤深度的增加,土壤各剖面溶液絕對(duì)濃度整體表現(xiàn)為下降趨勢(shì),其中,表土層10 cm土壤溶液絕對(duì)濃度差異顯著(P＜0.05),而其他土層無(wú)顯著差異(P＞0.05)。隨地下水礦化度的增加,各土柱溶液絕對(duì)濃度總體表現(xiàn)為下降趨勢(shì),除淡水外,栽植檉柳,可顯著降低不同地下水礦化度下的土壤溶液絕對(duì)濃度。

地下水通過(guò)“飽和帶-包氣帶-植被”間的垂向聯(lián)系,由點(diǎn)及面產(chǎn)生極為重要的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[9,20,22]。土壤剖面鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水分狀況,受地下水埋深及地下水礦化度的控制和影響最大,其中,高礦化度是實(shí)現(xiàn)土壤積鹽的基本條件[17,26]。本研究表明,栽植檉柳的土柱和對(duì)照組,10 cm表土層土壤水分最低,含鹽量最高,呈現(xiàn)明顯的表聚性,這與內(nèi)陸鹽堿地和模擬土柱實(shí)驗(yàn)等的結(jié)論類(lèi)似[3-4,16];但鹽分聚集的土層厚度有一定差異。這主要是因?yàn)樵跍\層地下水條件下,土壤水分受植物蒸騰和土壤蒸發(fā)作用,而呈現(xiàn)明顯的上升運(yùn)動(dòng),易導(dǎo)致地下水通過(guò)毛細(xì)管上升,將鹽分帶到淺土層;持續(xù)的高蒸發(fā)量加劇土壤水分的散失,促進(jìn)地下水和土壤鹽分向上運(yùn)移,最終導(dǎo)致土壤表層積聚鹽分較多。

隨著地下水礦化度的升高,檉柳土柱和對(duì)照組的土壤水分和鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈升高趨勢(shì),表明地下水礦化度越高,利于鹽分隨水分在毛管作用下,向上遷移。J.Ceuppens等[27]也發(fā)現(xiàn),淺地下水位條件下,地下水礦化度升高,促進(jìn)了鹽分離子的向上運(yùn)移。眾多研究表明,地下水礦化度越高,土壤含鹽量也越高,特別是耕作層或表土層含鹽量與地下水礦化度,可呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系[17]或線性正相關(guān)[2,16]?？梢?jiàn),地下水礦化度的升高,對(duì)淺土層物質(zhì)和能量的運(yùn)移轉(zhuǎn)化過(guò)程起了較大作用,有利于鹽分在毛細(xì)管作用下,向上遷移[28];但也有研究發(fā)現(xiàn),在野外試驗(yàn)條件下,地下水礦化度與土壤鹽分運(yùn)移的關(guān)系不顯著[26]。這可能是因?yàn)?地下水礦化度僅為眾多影響土壤含鹽量變化的因素之一,而土壤自身的理化性質(zhì)和外界微氣候條件,對(duì)鹽分的吸收、滯留和阻隔作用也有較大差異。

不同地下水礦化度條件下,栽植檉柳的土柱和對(duì)照組土壤含鹽量最低值出現(xiàn)在中間層80 cm處,而底土層含鹽量也呈升高趨勢(shì)。這可能是因?yàn)橥寥辣砻嫠终舭l(fā)和植物蒸騰作用,使地下水通過(guò)毛管作用,向土壤表層運(yùn)移聚集,減弱了地下水與中間層土壤的相互作用,導(dǎo)致中間層土壤積鹽受地下水的影響逐漸降低[3];而中間層土壤鹽分較低,也可能與檉柳是較強(qiáng)的泌鹽植物有關(guān),葉子和嫩枝可以將根系吸收的鹽分排出體外。而土壤底土層,因緊鄰地下水,毛細(xì)管作用強(qiáng),土壤基本達(dá)到飽和狀態(tài),所以含鹽量也較高。因本研究是階段性實(shí)驗(yàn)結(jié)果,缺少?gòu)臋f柳地上、地下生長(zhǎng)狀況及外界微氣象因子等角度,探討不同土柱的水鹽運(yùn)移機(jī)理,在下一步的研究中,需對(duì)不同地下水礦化度條件下,土壤體溶質(zhì)遷移的動(dòng)力機(jī)制進(jìn)行深入探討。

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Distribution characteristics of soilmoisture and salinity in the soil columns w ith planting Tamarix chinensis under different groundwater m ineralization

Song Zhanchao,Xia Jiangbao,Zhao Ximei,Zhang Guodian,Li Changzhun,Bi Yuqing

(Shandong Provincial Key Laboratory of Eco-environmental Science for Yellow River Delta,College of Resources and Environment, Binzhou University,256603,Binzhou,Shandong,China)

[Background]Soil salinization is one of themajor features of the ecological environment in the Yellow River Delta,and groundwater is themain water resource for plant growth and development in this saline soil.This study aims to provide scientific basis for the rational utilization of saline soil in the muddy coast,and management of planting protection forest for soil and water conservation.[M ethods] In order to investigate the response of the distribution characteristics of soilmoisture and salinity under different groundwater salinity,the soil columnswith planting 3-year Tamarix chinensis Lour were selected as experimentalmaterial,and soil columns without planting as control(CK).The parameters of soil moisture and salinity,such as soil water content,soil salt content and absolute concentration of soilsolution,weremeasured and analyzed under simulating groundwater levels of 1.8 m with 4 groundwater salinity gradients of fresh water(0 g/L),brackish water(3 g/L),saline water(8 g/L)and saltwater (20 g/L),respectively.[Results]The groundwater salinity significantly affected the parameters of soil moisture and salinity under different soil profiles.With the increase of groundwater salinity,the content of soilmoisture and salinity in the whole soil columns increased,while the absolute concentration of soil solution decreased.Compared with CK,themean relativewater contents in soil columnswith planting T. chinensis at fresh water,brackish water,saline water and salt water decreased by 24.4%,20.6%, 11.3%and 4.7%,respectively,and themean soil salt contents of brackish water,salinewater and salt water decreased by 6.7%,5.6%and 8.7%,respectively.With the increase of soil depth under different groundwater salinity,the soil moisture rose,and the absolute concentration of soil solution decreased,while soil salinity decreased firstly and then increased,and reached theminimum value at the soil depth of 80 cm.[Conclusions]With the increase of groundwatermineralization,the content of soil moisture and salinity rose rapidly,especially at the top soil,indicating that planting T.chinensis significantly decreased the water content,salt content and absolute concentration of soil solution in soil columns.However,the effect of planting T.chinensis for decreasing soil moisture weakened with groundwatermineralization increasing,while that on salt inhibition enhanced.

groundwatermineralization;soil columns;soilwater;soil salt;absolute concentration of soil solution;Tamarix chinensis Lour

S714.5

A

1672-3007(2016)02-0041-08

10.16843/j.sswc.2016.02.006

2015-06-29

2015-11-09

項(xiàng)目名稱(chēng):國(guó)家自然科學(xué)基金“黃河三角洲檉柳對(duì)水位-鹽分變化的生理生態(tài)響應(yīng)過(guò)程與機(jī)制”(31370702);國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“檉柳水分傳輸過(guò)程對(duì)水鹽協(xié)同作用的響應(yīng)特征”(201410449031);山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“黃河三角洲鹽堿地農(nóng)田林網(wǎng)生態(tài)工程治理及配套生物修復(fù)技術(shù)研究與示范”(2015GNC111022)

宋戰(zhàn)超(1992—),男,本科生。主要研究方向:植物生態(tài)學(xué)。E-mail:songzco@163.com

簡(jiǎn)介:夏江寶(1978—),男,博士,副教授,碩士生導(dǎo)師。主要研究方向:植被恢復(fù)與生態(tài)重建。E-mail:xiajb@163. com