黃河三角洲地區(qū)棉田土壤鹽分的時(shí)空分布特征研究

劉洋+姜德鋒+鄒曉霞

摘要：黃河三角洲地區(qū)是我國(guó)重要的后備耕地資源，明確土壤鹽分的空間變異特征是充分開發(fā)該地區(qū)土地資源的基礎(chǔ)。本試驗(yàn)選取黃河三角洲地區(qū)典型土地利用類型棉田，沿黃河入海方向自內(nèi)陸至海岸布設(shè)采樣帶，研究0～100 cm土層土壤鹽分在剖面及空間的分布特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沿黃河入海方向自西向東土壤鹽分呈上升趨勢(shì)，與成土?xí)r間、距海遠(yuǎn)近和人類活動(dòng)密切相關(guān)。整個(gè)采樣區(qū)（利津縣北宋鎮(zhèn)至河口區(qū)孤島鎮(zhèn)）棉田土壤鹽分以輕鹽土為主，受人為耕作管理影響0～60 cm土壤條件趨于一致，空間變異性小于60～100 cm土層；研究區(qū)土壤鹽分剖面類型以表聚型為主，分布在研究區(qū)的近海段，隨著人類耕作熟化影響時(shí)間的加長(zhǎng)和距海距離的增加，土壤鹽分剖面由表聚型向振蕩平均型和底聚型發(fā)展。合理的土地耕作在一定程度上可以減輕土壤鹽漬化，在后期種植管理中應(yīng)參照研究區(qū)土壤鹽分等值線圖，采取恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)田管理方式，降低土壤鹽漬化，防止次生鹽漬化的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：黃河三角洲；棉田；土壤含鹽量；時(shí)空分布

中圖分類號(hào)：S156.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2017）05-0068-06

Study on Spatial and Temporal Distribution of

Soil Salinity in Cotton Field in the Yellow River Delta

Liu Yang， Jiang Defeng， Zou Xiaoxia

（School of Agriculture and Plant Protection， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）

AbstractThe Yellow River delta is an important reserve cultivated land resources in China. To make clear the spatial variability of soil salinity is the basis of exploiting land resources in this area. In this study， the profile and spatial distribution characteristics of soil salinity in 0～100 cm soil layer in the typical land use type of cotton field were studied with sampling from inland to the coast along the Yellow River. The results found that the soil salinity along the Yellow River from inland to coastal areas was gradually increasing， which was closely related to the soil forming time， the distance from the sea and human activities. The study area was mainly light saline soil， and under the influence of artificial cultivation management， the spatial variability of 0～60 cm soil layer tended to be consistent， which was smaller than that of 60～100 cm soil layer. Surface accumulation was the main soil salinity profile type in the study area and mainly distributed in the coastal area of the study area. Along with the increase of human cultivation time and the distance from the sea， the soil salinity profile type was gradually transformed into the oscillating average type and bottom accumulation type. It showed that reasonable land management could reduce the soil salinization to some extent. In the late planting management， we should refer to the isogram of soil salinity in the study area and take appropriate farmland management ways to reduce the soil salinization and prevent the occurrence of secondary salinization.

KeywordsThe Yellow River delta； Cotton field； Soil salt content； Spatial and temporal distribution

隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)土地資源短缺與人民生活質(zhì)量需求逐漸提高的矛盾日益尖銳[1]，開發(fā)后備耕地資源勢(shì)在必行。作為我國(guó)乃至世界造陸速度最快的河口三角洲，黃河三角洲為我國(guó)提供了廣闊的后備耕地資源[2]。但該地區(qū)土壤鹽漬化突出，嚴(yán)重影響了農(nóng)、林、牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全[3]。因而充分了解黃河三角洲地區(qū)鹽分的空間分布格局對(duì)合理開發(fā)該地區(qū)后備土地資源有重大意義。

適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝措施和生物措施對(duì)土壤鹽漬化有一定的改良效果[4]，土壤鹽分的空間分布受植被類型的影響存在差異[5]。棉花作為耐鹽堿性較強(qiáng)的作物，在黃河三角洲地區(qū)有著廣泛的分布[6]。前人對(duì)棉田植被下土壤鹽分的空間變異研究主要集中在試驗(yàn)田[7]或者小區(qū)域尺度[8]，跨度較小，難以體現(xiàn)自然沖擊造陸和人為耕作熟化影響下土壤鹽分的空間變異特性。而沿黃河河道自內(nèi)陸至海岸的空間序列，既體現(xiàn)了黃河自然沖積造陸的時(shí)間序列，也體現(xiàn)了人為耕作熟化的影響過(guò)程，體現(xiàn)了自然因素和人為因素的協(xié)同影響。

為了揭示黃河三角洲地區(qū)土壤鹽分在自然和人為因素協(xié)同影響下的空間特性，本試驗(yàn)選取該地區(qū)典型土地利用類型棉田作為研究對(duì)象，沿黃河入海方向自內(nèi)陸至沿海布設(shè)采樣帶，揭示棉田種植方式下土壤鹽分在剖面及空間上的變異特性，為黃河三角洲地區(qū)鹽堿地合理改良、土地資源

的開發(fā)利用以及科學(xué)管理提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

采樣帶位于東營(yíng)市利津縣北宋鎮(zhèn)至河口區(qū)孤島鎮(zhèn)（圖1），沿黃河河道自內(nèi)陸至入?？冢橛跂|經(jīng)118°10′50″～119°09′02″，北緯37°26′37″～37°49′36″之間。試驗(yàn)區(qū)地處北溫帶大陸性季風(fēng)型氣候帶，年平均降水量在530～630 mm之間，年均蒸降比約為3.22，年均氣溫11.7～12.6℃[9，10]。地下水埋深1.5～2.4 m，該區(qū)由于沉積物的不斷積累，地面蒸發(fā)強(qiáng)烈，海水浸潤(rùn)和黃河水側(cè)滲現(xiàn)象較嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤中可溶性鹽類含量較高，加之淡水資源相對(duì)短缺，適合生長(zhǎng)的植被類型多為抗鹽堿性植物。經(jīng)過(guò)人類長(zhǎng)期的土地改良，由堿蓬、蘆葦、檉柳、茅草等植物群落覆蓋下的大批鹽堿地轉(zhuǎn)變成農(nóng)田，尤以棉花居多。采樣帶地塊耕作歷史包括1855年黃河改道前陸地和改道后新沖積土地。

1.2采樣設(shè)計(jì)

采樣時(shí)間為2015年10月，正值棉花成熟期以及穩(wěn)定積鹽期。選擇典型棉田，沿黃河入海方向由遠(yuǎn)及近隨機(jī)選取11個(gè)主采樣區(qū)（圖1），每個(gè)主采樣區(qū)內(nèi)沿黃河入海方向“S”形采集5個(gè)樣本，共采集55個(gè)樣本，每個(gè)樣本以20 cm為一個(gè)層次，進(jìn)行0～100 cm土層的分層取樣。

1.3測(cè)定方法

采集的土樣帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，磨碎，過(guò)2 mm篩后備用，采用殘?jiān)娓伞|(zhì)量法測(cè)定水溶性總鹽含量，測(cè)定方法參照魯如坤[11]的方法。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

本研究采用SPSS 21.0軟件完成土壤含鹽量的統(tǒng)計(jì)特征分析，利用Office 2010完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算及繪圖，利用Surfer11軟件繪制土壤鹽分等值線圖。

2結(jié)果與分析

2.1土壤含鹽量的統(tǒng)計(jì)特征分析

研究區(qū)各土層土壤的平均含鹽量在1.61 ～2.15 g/kg范圍內(nèi)（表1），根據(jù)土壤鹽化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)0～100 cm的土層均為輕鹽土，在人類長(zhǎng)期的耕作影響下，土壤鹽漬化有所改善，但整個(gè)采樣區(qū)的鹽分整體仍呈現(xiàn)表聚特征。

變異系數(shù)（CV）表明了樣點(diǎn)的離散程度，CV>100%表現(xiàn)為強(qiáng)變異性；10%≤CV≤100%表現(xiàn)為中等變異性；CV<10%表現(xiàn)為弱變異性[13]。分析發(fā)現(xiàn)，各土層含鹽量的變異系數(shù)在51.79%～71.14%之間，變異系數(shù)在垂直方向上有增大趨勢(shì)，但均屬于中等變異性（表1）。造成這種結(jié)果的原因可能是由于采樣田均種植棉花，人為耕作管理方式相近，導(dǎo)致0～60 cm土壤條件趨于一致，但隨著土層深度的增加，人為耕作影響減弱，而采樣帶跨度較長(zhǎng)，海水浸漬側(cè)滲影響逐漸凸顯，導(dǎo)致60～100 cm土層鹽分的空間變異性大于0～60 cm土層。

.2土壤含鹽量的剖面特征分析

土壤鹽分剖面分布由于人類活動(dòng)、地形以及氣候等因素的影響，具有一定的特點(diǎn)?；谕寥利}分含量的統(tǒng)計(jì)特征分析，可以將研究區(qū)土壤剖面劃分為底聚型、表聚型和振蕩平均型三類。

表聚型鹽分剖面的主要特征是土壤表層鹽分含量較多，其它層次的鹽分含量少于該層，可認(rèn)為其目前土壤脫鹽過(guò)程不太明顯，土壤鹽分的運(yùn)移處于上升狀態(tài)。研究區(qū)中，這種類型的鹽分剖面占剖面總數(shù)的45.5%，在地理位置上主要分布在試驗(yàn)區(qū)東部距海較近的地區(qū)（圖2a）。造成這種分布現(xiàn)象的原因，一方面是采樣區(qū)距離海洋較近，受海水的浸漬側(cè)滲較嚴(yán)重；另一方面是該區(qū)域主要為1855年黃河改道后新沖積土地，成土?xí)r間較短，人類開墾熟化程度低，加之采樣時(shí)間正值穩(wěn)定積鹽期，地下水返鹽現(xiàn)象明顯，地表蒸發(fā)強(qiáng)烈，低層鹽分隨水上移，呈現(xiàn)表聚型特征。

底聚型鹽分剖面的主要特征是表層含鹽量低，而下層含鹽量較高，可認(rèn)為目前土壤鹽分的運(yùn)移處于下行狀態(tài)。在整個(gè)研究區(qū)此類剖面占樣地總數(shù)的27.3%，在地理位置上主要分布在試驗(yàn)區(qū)的西部地區(qū)（圖2b）。原因主要該區(qū)域?yàn)?855年黃河改道之前的陸地，距離海洋較遠(yuǎn)，成土?xí)r間較長(zhǎng)，人類開墾熟化程度高，土壤改良較明顯，呈現(xiàn)脫鹽特征。但當(dāng)此類剖面中底層鹽分含量較高時(shí)，土壤次生鹽漬化的威脅性較大[14]，影響土地質(zhì)量和作物產(chǎn)量，在后期土地耕作過(guò)程中一定要注意合理管理，避免次生鹽漬化的發(fā)生。

振蕩平均型鹽分剖面的主要特征是中間層鹽分或高或低，但表層和底層的土壤含鹽量差異不大，可認(rèn)為目前處于脫鹽或積鹽過(guò)程的中間狀態(tài)，土壤鹽分的運(yùn)移處于動(dòng)蕩狀態(tài)。在整個(gè)研究區(qū)，此類的剖面占樣地總數(shù)的27.3%，在地理位置上主要分布在試驗(yàn)區(qū)的中部地區(qū)（圖2c）。原因是，該區(qū)域距海距離適中，受海水的浸漬側(cè)滲的影響介于表聚型和底聚型之間，而受人類耕作影響的程度也是介于表聚型和底聚型之間，土壤處于脫鹽和積鹽的中間狀態(tài)。此區(qū)域的土地若能合理開發(fā)改造，將有助于土體脫鹽，降低土壤鹽漬化。

綜上，采樣帶的土壤鹽分剖面類型很好地體現(xiàn)人為耕作和海水浸漬側(cè)滲的協(xié)同影響，研究區(qū)的近海段主要分布著表聚型土壤剖面，隨著人類耕作熟化影響時(shí)間的延長(zhǎng)和距海距離的增加，土壤鹽分剖面由表聚型向振蕩平均型、進(jìn)而向底聚型發(fā)展。

2.3土壤含鹽量的空間特征分析

為了得到在水平方向上的不同土層土壤含鹽量的空間分布狀況，根據(jù)Kriging空間插值方法，

利用Surfer11軟件，繪制等值線圖（圖3）。

研究區(qū)沿黃河入海方向自西向東土壤含鹽量呈遞增趨勢(shì)，主要是由于沿采樣帶自西向東，沖積成土?xí)r間逐漸縮短，人為耕作改良作用逐漸減弱，加之距海距離逐漸縮短，地下水海水浸漬側(cè)滲的程度逐漸增大，鹽分濃度整體呈增高趨勢(shì)。但是研究區(qū)表層土壤鹽分等值線變化相對(duì)較緩，表明不同區(qū)域間土壤含鹽量差異較小。

整個(gè)研究區(qū)的土壤鹽分以表聚型為主，0～20 cm土層土壤含鹽量高于其他土層，隨著土層的加深土壤含鹽量呈降低趨勢(shì)，并且鹽分的空間變異性隨著土壤深度的增加有所增加。主要原因是表層土壤受人為耕作作用的影響要大于地勢(shì)、地下水位和海水浸漬側(cè)滲的影響，采樣區(qū)均為棉田，耕作管理方式相對(duì)一致，導(dǎo)致土壤鹽分的空間差異性較小，隨著土層深度的加深，人為耕作的影響減弱，地下水位、海水的浸漬側(cè)滲等結(jié)構(gòu)性因素影響增強(qiáng)，土壤鹽分的空間變異性增加。

等值線圖在D-2區(qū)出現(xiàn)一個(gè)“魚眼”區(qū)（高鹽分含量區(qū)），經(jīng)實(shí)地查證該采樣區(qū)地勢(shì)較低洼，受地下水浸漬側(cè)滲影響較大，土壤返鹽嚴(yán)重。該采樣區(qū)的土壤鹽分剖面為振蕩平均型，但整個(gè)土層剖面的鹽分含量均高于臨近幾個(gè)采樣區(qū)，這表明雖然該區(qū)域在整個(gè)采樣帶的中部區(qū)域，成陸時(shí)間較早，受人為耕作影響時(shí)間較長(zhǎng)，但由于地勢(shì)低洼的原因，整個(gè)土層返鹽現(xiàn)象仍較重。所以，對(duì)于此類區(qū)域，耕作利用需慎重，僅靠耕作管理很難降低土壤鹽漬化，若盲目墾殖利用難以得到理想的效果。

3討論與結(jié)論

黃河三角洲大部分面積的土壤屬于鹽漬化土壤，且鹽漬化程度相當(dāng)高[15]，但本研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)采樣區(qū)棉田土壤鹽分以輕鹽土為主，表明鹽漬化土壤在人類長(zhǎng)期的耕作影響下，土壤脫鹽明顯[16]。水平方向上研究區(qū)土壤鹽分呈中等變異性，但60～100 cm土層鹽分的空間變異性大于0～60 cm土層，變異程度主要與距海遠(yuǎn)近以及人類活動(dòng)等因素有關(guān)[17]。造成這種結(jié)果的原因可能是由于采樣田均種植棉花，人為耕作管理方式相近，致使0～60 cm土壤條件趨于一致，但隨著土層深度的增加，人為的耕作影響減弱，而采樣帶跨度較長(zhǎng)，海水浸漬側(cè)滲的影響逐漸凸顯[6]。

通常將土壤鹽分剖面劃分為底聚型、表聚型和振蕩平均型，表聚型鹽分剖面和振蕩平均型鹽分剖面都屬于非穩(wěn)定狀態(tài)[18]，在采樣區(qū)中這兩種剖面類型占到72.8%。成土?xí)r間長(zhǎng)短和土地改良狀況的差異在不同土壤鹽分剖面類型中具有一定的體現(xiàn)[19]。研究區(qū)的近海段主要分布著表聚型土壤剖面，隨著人類耕作熟化影響時(shí)間的延長(zhǎng)和距海距離的增加，土壤鹽分剖面由表聚型向振蕩平均型和底聚型發(fā)展。李寶富等[20]研究也發(fā)現(xiàn)，未耕作土壤含鹽量高，且表層聚集現(xiàn)象明顯，隨著耕作時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤脫鹽明顯，且各土層土壤含鹽量逐漸趨于穩(wěn)定，這表明合理的耕作在一定程度上能夠降低土壤的鹽漬化程度。

通過(guò)土壤鹽分等值線圖可以直觀的觀察到研究區(qū)土壤鹽分在水平和垂直方向上的變化，對(duì)于及時(shí)調(diào)整耕作、灌溉等農(nóng)田管理措施以及提高作物產(chǎn)量具有十分重要的指導(dǎo)作用[21]。整體上由研究區(qū)的西部到東部呈鹽分遞增趨勢(shì)，呈現(xiàn)出條帶狀和斑塊狀格局，且各土層鹽分分布存在著較強(qiáng)的空間相似性，其原因主要是隨著采樣帶自內(nèi)陸至沿海方向，海水浸漬側(cè)滲影響增大，土壤鹽分含量增高[9]。從整個(gè)采樣帶的剖面結(jié)構(gòu)來(lái)看，隨著土壤深度的增加，土壤含鹽量呈降低趨勢(shì)，整個(gè)采樣帶土壤鹽分剖面分布以表聚型為主，說(shuō)明土壤鹽漬化仍是制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因子[10]。

綜上，研究區(qū)沿黃河入海方向自西向東土壤鹽分呈上升趨勢(shì)，與成土?xí)r間、距海遠(yuǎn)近和人類活動(dòng)密切相關(guān)。整個(gè)采樣區(qū)棉田土壤鹽分以輕鹽土為主，受人為耕作管理影響0～60 cm土壤條件趨于一致，空間變異性小于60～100 cm土層；土壤鹽分剖面類型以表聚型為主，分布在研究區(qū)的近海段，隨著人類耕作熟化影響時(shí)間的加長(zhǎng)和距海距離的增加，土壤鹽分剖面由表聚型向振蕩平均型和底聚型發(fā)展，很好地體現(xiàn)了人為耕作和海水浸漬側(cè)滲的協(xié)同影響。鹽漬化土壤嚴(yán)重影響土地質(zhì)量和作物產(chǎn)量，合理的土地耕作在一定程度上可以減低土壤的鹽漬化，應(yīng)在以后的種植管理中參照研究區(qū)土壤鹽分的等值線圖，采取恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)田耕作方式，降低土壤鹽漬化，防止次生鹽漬化的發(fā)生。

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