趙茜宇,于會(huì)彬,楊芳,王希歡,馮冬霞,張藝,3,王毛蘭,廖海清*
1.鄱陽(yáng)湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南昌大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院
2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院流域水環(huán)境污染綜合治理研究中心
3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院
內(nèi)陸湖泊作為重要的淡水儲(chǔ)存地,是人類(lèi)生存發(fā)展不可或缺的資源,作為周邊生態(tài)環(huán)境的重要保護(hù)屏障,湖濱帶對(duì)湖區(qū)的長(zhǎng)期演變有著至關(guān)重要的影響。在干旱和半干旱地區(qū),降水量遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量,湖泊濕地應(yīng)對(duì)氣候變化更為脆弱敏感[1-3]。在自然因素和人為因素影響下,部分湖泊水位退減,裸露面積增加,鹽分經(jīng)過(guò)在水平和垂向方向遷移,最終在土壤表層匯集[4-5]。鹽堿化土壤會(huì)降低其覆蓋植被的吸水能力,減少根系周?chē)⑸飻?shù)量、破壞生態(tài)穩(wěn)定性等[6-7],致使土壤養(yǎng)分流失,從而降低植被覆蓋度,進(jìn)一步破壞土壤形態(tài),不僅嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[8],還會(huì)使湖濱帶緩沖性能下降,導(dǎo)致持續(xù)性的環(huán)境惡化[9-10]。因此了解干旱和半干旱區(qū)湖泊濕地不同類(lèi)型土壤各層次的養(yǎng)分及鹽堿化分布特征,對(duì)開(kāi)展湖濱帶濕地修復(fù)、促進(jìn)湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展具有重要意義。
近年來(lái)較多學(xué)者開(kāi)展了土壤養(yǎng)分及鹽堿化特征研究,例如竇旭等[11]以改良耕地和荒地作為研究對(duì)象,用冗余分析對(duì)土壤養(yǎng)分特征與鹽分離子的關(guān)系進(jìn)行討論;劉曉涵等[12]以典型植煙土壤為研究對(duì)象,使用常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和冗余分析方法,分析土壤鹽分離子分布規(guī)律及其與養(yǎng)分含量的關(guān)系;查向浩等[13]對(duì)綠洲-荒漠過(guò)渡帶土壤鹽分、養(yǎng)分特性及空間分布規(guī)律進(jìn)行分析,對(duì)肥力綜合指數(shù)與總鹽進(jìn)行相關(guān)性分析;王穎等[14]對(duì)環(huán)渤海地區(qū)鹽漬土地資源狀況進(jìn)行調(diào)查,并對(duì)表層土壤鹽分與養(yǎng)分進(jìn)行相關(guān)性分析;景宇鵬等[15]從土壤剖面形態(tài)特性、鹽分組成分析河套平原不同利用方式對(duì)土壤鹽堿化特征的影響,并運(yùn)用主成分分析了解區(qū)域鹽堿化主要因子,為鹽堿土利用模式提供技術(shù)參考。土壤電導(dǎo)率(EC)、鈉吸附比(SAR)和可交換鈉含量(ESP)、pH是目前國(guó)際上常用的鹽堿化土壤的分類(lèi)依據(jù)[16-19]。目前,有關(guān)湖濱帶濕地養(yǎng)分與鹽堿化特征方面的研究較少,而將二者共同研究可更系統(tǒng)地分析土壤狀況,為湖濱帶的生態(tài)恢復(fù)及濕地建設(shè)提供理論依據(jù)。
岱海位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市涼城縣,是典型半干旱區(qū)內(nèi)陸湖泊,在人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化雙重影響下,岱海面臨湖面萎縮、濕地縮減、功能衰退,生態(tài)系統(tǒng)失衡等問(wèn)題[20-21],目前已有不少關(guān)于岱海流域水生態(tài)環(huán)境及水資源的研究[22-24]。湖濱帶土壤狀況研究是岱海生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的重要基礎(chǔ),筆者以岱海為例,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、主成分分析以及冗余分析方法,研究湖濱帶不同土地類(lèi)型的鹽分與養(yǎng)分的分布特征,結(jié)合不同土地類(lèi)型探討其互相影響規(guī)律,旨在為合理設(shè)計(jì)半干旱區(qū)湖濱濕地土壤改良方案和生態(tài)修復(fù)技術(shù)提供參考。
岱 海 流 域 (112°30 ′E~ 112°52 ′E, 40°30 ′N(xiāo)~40°45′N(xiāo))面積為 2 312.75 km2。岱海流域總體地形特征為四面環(huán)山、中懷灘川。北部為陰山支脈蠻漢山,山脈狹長(zhǎng)而陡峭,南部為馬頭山,山體開(kāi)闊平緩,內(nèi)部為內(nèi)陸凹陷盆地,形成典型的封閉型內(nèi)陸流域。流域?qū)贉貛Т箨懶詺夂?,冬季?yán)寒漫長(zhǎng),夏季炎熱短促,日照率高,無(wú)霜期短,年溫差及日溫差較大,降水較少,蒸發(fā)旺盛,多風(fēng)沙天氣。資料顯示[20],岱海多年來(lái)湖區(qū)蒸發(fā)量大于降水及其他補(bǔ)給,水量減少,裸露區(qū)域增加,鹽堿地距離湖區(qū)較近,植物較少,大量鹽分匯聚在此處,形成鹽漬化土壤。
于2021年5月17日對(duì)岱海湖泊濕地進(jìn)行取樣,經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查,岱海湖濱帶離湖不同距離各區(qū)域植被類(lèi)型、土壤形態(tài)差異明顯,因此根據(jù)離湖距離及其植被覆蓋類(lèi)型分為3種土地類(lèi)型,分別為淺灘、草地、鹽堿地,具體特征見(jiàn)表1和圖1。采樣過(guò)程中盡量避開(kāi)受外界因素干擾的區(qū)域,選取具有代表性的區(qū)域,用平板鐵鍬挖取土壤剖面,用標(biāo)尺做好記錄,由上至下分別采取0~10、10~20、20~30、30~40、40~50 cm土層進(jìn)行分層取樣,每種土地類(lèi)型按照S形路線選取4個(gè)樣點(diǎn),每個(gè)樣點(diǎn)隨機(jī)采取3個(gè)剖面,相同土層混合均勻后用四分法選出1 kg土樣[25],每種土地類(lèi)型包含5個(gè)土層,4個(gè)重復(fù)樣品,共60個(gè)土樣。樣品經(jīng)自然風(fēng)干、去除植物莖根等異物后,用木棒研磨、過(guò)篩,以備分析測(cè)定用。
表1 岱海湖濱帶各采樣點(diǎn)位海拔及土地類(lèi)型Table 1 Elevation and land types of sampling points of Daihai Lakeside
圖1 岱海湖濱帶土地類(lèi)型分布示意Fig.1 Schematic diagram of the distribution of land types in Daihai Lakeside
試驗(yàn)分析項(xiàng)目包括土壤鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)、交換性鉀(K+)、交換性鈉(Na+)、碳酸根(CO32-)、重碳酸根(HCO3-)、氯離子(Cl-)、硫酸根(SO42-)濃度,土壤pH,土壤有機(jī)質(zhì)(OM)、有效磷(AP)、速效鉀(AK)、堿解氮(AN)濃度。測(cè)定方法參考《土壤農(nóng)化分析》,其中,Ca2+和Mg2+濃度采用乙二胺四乙酸(EDTA)滴定法測(cè)定,交換性K+、Na+含量采用火焰光度法測(cè)定,CO32-與HCO3-濃度采用雙指示劑——中和滴定法測(cè)定,Cl-濃度采用硝酸銀滴定法測(cè)定,SO42-濃度采用EDTA間接絡(luò)合滴定法測(cè)定。pH采用電位法測(cè)定。 OM濃度采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定,AP濃度采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;AK濃度采用1 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法測(cè)定,AN濃度采用堿解-擴(kuò)散法測(cè)定。
采用Canoco 4.5、SPSS statistics軟件分析數(shù)據(jù),使用OriginPro 9.1軟件繪圖。
鈉吸附比(SAR)用于反應(yīng)交換性離子組成[26],計(jì)算公式如下:
式中[Na+]、[Ca2+] 、[Mg2+]分別為單位質(zhì)量土壤中Na+、Ca2+、Mg2+濃度,mmol/kg。
堿化度(ESP)是指代換性鈉離子占陽(yáng)離子代換量的比例[26],傳統(tǒng)算法較為繁瑣,采用目前國(guó)內(nèi)外常用的公式計(jì)算:
ESP分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)以5%~10%、10%~15%、15%~20%和超過(guò)20%分別作為輕度、中度、重度土堿化土壤和堿土[27]。pH分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)酸性(0~4.5]、酸性(4.5~5.5]、弱酸性(5.5~6.5]、中性(6.5~7.5]、堿性(7.5~8.5]、強(qiáng)堿性(8.5~9.0]、極強(qiáng)堿性(>9.0)。
研究區(qū)土壤養(yǎng)分〔有機(jī)質(zhì)(OM)、堿解氮(AN)、有效磷(AP)、速效鉀(AK)〕分級(jí)依據(jù)全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2)[28]。
表2 全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[28]Table 2 Nutrient classification standard of the second National soil survey
為了解不同土地類(lèi)型鹽堿化特征,對(duì)其全鹽量及各堿化特征進(jìn)行特征分析,結(jié)果如表3所示。3種土地類(lèi)型中,鹽堿地的全鹽量最高,其表層均值達(dá)16.63 g/kg,淺灘為 15.27 g/kg,草地為 1.99 g/kg。這是由于各土地類(lèi)型離湖距離有所差異,在氣候季節(jié)性變化過(guò)程中,受湖泊水位變化影響,離湖最近的鹽堿地積鹽最多,且變異程度最大;草地距離湖區(qū)最遠(yuǎn),湖水的動(dòng)態(tài)變化對(duì)其影響較小,同時(shí)植被覆蓋率較高,對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)也具有良好的調(diào)節(jié)作用[29],土壤養(yǎng)分破壞程度較弱,鹽漬化現(xiàn)象較不明顯,各點(diǎn)位變異程度較弱。從垂向分布情況來(lái)看,與一般鹽漬土具有明顯表聚現(xiàn)象不同[14-15],鹽堿地全鹽量整體在10~20 cm處最高,達(dá)到17.3 g/kg,20~50 cm往下依次減少,這可能是由于取樣前,經(jīng)過(guò)降水大量地表的結(jié)晶鹽溶解后滲透到深層所致,而草地和淺灘全鹽量都呈現(xiàn)隨深度的增加而減少的趨勢(shì)。
表3 土壤剖面中pH、全鹽、ESP及SAR分布Table 3 Distribution of pH, total salt, ESP and SAR in soil profile
由于Na+的增加會(huì)引起土壤顆粒收縮、膠體顆粒的分散和膨脹,致土壤孔隙的減少,影響土壤的滲透性和作物根系的發(fā)育生長(zhǎng)[30]。因此利用ESP作為可交換鈉含量可表現(xiàn)土壤堿化程度。對(duì)各土地類(lèi)型堿化程度分析結(jié)果(表3)表明,鹽堿土和淺灘均符合堿土標(biāo)準(zhǔn),鹽堿地土壤ESP均超過(guò)35%;淺灘中僅0~20 cm土壤ESP均值超過(guò)35%,且堿化程度隨深度增加而明顯降低;草地中0~10 cm土壤有75%屬于中度堿化土,25%屬于輕度堿化土,而10~20 cm均屬于輕度堿化土,其余屬于非堿化土。岱海湖濱帶土壤pH在3種土地類(lèi)型中差異性較小,其中淺灘和鹽堿地pH均呈現(xiàn)深層高的特征,如30~50 cm pH均高于8.5,屬于強(qiáng)堿性土壤,其余均為8.0~8.5,屬于堿性土壤。而草地pH表現(xiàn)為淺層高,0~20 cm pH高于8.5,其余均為8.0~8.5,屬于堿性土壤。
根據(jù)不同土地類(lèi)型中8種離子的分布情況(圖2),各土地類(lèi)型離子組成差異較為明顯。3種土地類(lèi)型中,草地土壤陽(yáng)離子中只有Ca2+隨土壤深度增加而增加,其他離子濃度均隨土壤深度增加而減少,鹽堿地和淺灘各陽(yáng)離子的分布與全鹽量基本一致,淺灘的各離子濃度呈現(xiàn)由上至下不斷減少的趨勢(shì),鹽堿地各離子濃度在10~20 cm處最高。Na+濃度在陽(yáng)離子中均占比最高,在鹽堿地、淺灘、草地中占比分別為92.3%、93.7%、61.2%。陰離子分布在不同土地類(lèi)型中差異較為明顯,岱海作為典型NaCl水體,由于淺灘和鹽堿地靠近湖水,Cl-占總陰離子濃度分別達(dá)62.1%和63.4%;而草地中所含陰離子中Cl-僅占 15.6%,HCO3-占比最高,達(dá) 76.8%,且在 10~20 cm處分布最多。已有研究[31]顯示,土壤中植物根部和根際微生物可利用根系分泌物呼吸產(chǎn)生CO2,且微生物可利用土壤有機(jī)碳呼吸產(chǎn)生CO2,草地土壤HCO3-的高占比可能與此有關(guān)。總體來(lái)看ESP高的土壤HCO3-占比低,這與馬文超等[32]的研究結(jié)果相一致。另外,在測(cè)試中大多數(shù)土壤的CO32-濃度低于檢出限,這是由于CO32-在pH大于8.5時(shí)才可用滴定法檢出[33],在本研究中同樣符合這一規(guī)律。
圖2 不同土地類(lèi)型土壤剖面鹽分特征Fig.2 Salinity characteristics of soil profiles of different landtypes
由于鹽堿化指標(biāo)數(shù)量較多,以各鹽分離子、全鹽量,以及pH和ESP作為變量進(jìn)行主成分降維分析,載荷矩陣及得分系數(shù)矩陣如表4所示。根據(jù)結(jié)果顯示3個(gè)主成分特征值分別為7.226、1.765、1.077,均大于1,方差貢獻(xiàn)率分別為65.69%、16.05%、9.794%,累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)91.53%,即3個(gè)主成分能較為全面地解釋大部分土壤鹽堿化特征指標(biāo)。
表4 主成分因子的載荷矩陣和得分系數(shù)矩陣Table 4 Factor load matrix and component score coefficient matrix of salt and alkali index
根據(jù)特征值來(lái)看,第一主成分包含的信息最多,對(duì)土壤質(zhì)量影響最大。根據(jù)主成分荷載,與第一主成分關(guān)系密切的是 Cl-、Mg2+、SO42-、Na+、全鹽量,得分分別為 0.136、0.128、0.127、0.136、0.137,故可以通過(guò)第一主成分綜合表現(xiàn)土壤鹽化程度;第二主成分中載荷較高的有HCO3-、pH,綜合表現(xiàn)了土壤堿化程度;與第三主成分相緊密關(guān)聯(lián)的僅有CO32-,CO32-作為土壤堿化特征離子,可作為第二主成分的補(bǔ)充因子說(shuō)明土壤堿化情況。綜合來(lái)看Cl-、Mg2+、SO42-、Na+、全鹽量、HCO3-、pH、CO32-為主要研究區(qū)鹽堿化狀況特征因子。
湖濱帶土壤養(yǎng)分結(jié)果顯示(圖3),岱海湖濱帶土壤AN、OM普遍缺乏,AP、AK含量豐富,其中淺灘區(qū)表層各類(lèi)養(yǎng)分值均為最高,OM濃度均值達(dá)到2.6%,AN濃度均值為83.42 mg/kg,AP濃度均值為185.9 mg/kg,AK濃度均值為360.0 mg/kg,分級(jí)分別達(dá)中等、較缺、豐富、豐富,變異系數(shù)分別為25.3%、11.4%、16.6%、13.2%,均為中等變異(變異系數(shù)≤10%為弱變異性,10%<變異系數(shù)<100%為中等變異性,變異系數(shù)≥100%為強(qiáng)變異性)。草地和鹽堿地表層土壤養(yǎng)分分級(jí)較為一致,OM、AN、AK、AP分級(jí)分別為缺、缺、豐富、豐富。值得注意的是,淺灘與草地表層的AP濃度超過(guò)豐富標(biāo)準(zhǔn)的4倍,根據(jù)相關(guān)研究顯示,磷在土壤中擴(kuò)散系數(shù)很小,較難移動(dòng),對(duì)于吸附性強(qiáng)的黏質(zhì)土壤,植被吸收范圍僅有1 mm,大量在湖濱帶滯留的AP只有極少數(shù)能被植被吸收[34],利用率低導(dǎo)致AP極為豐富。
圖3 不同土地類(lèi)型OM、AN、AP、AK濃度隨深度變化Fig.3 Variation of OM, AN, AP, and AK concentrations with depth of different land types
從垂向分布來(lái)看,各剖面中養(yǎng)分濃度從上往下呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢(shì)。其中AN與OM分布規(guī)律基本一致,這是因?yàn)橥寥繟N是由有機(jī)態(tài)氮經(jīng)過(guò)土壤微生物礦化作用形成的無(wú)機(jī)態(tài)氮與部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易被植被直接利用的有機(jī)態(tài)氮組成的。隨著土壤深度的增加,微生物數(shù)量迅速下降,土壤透氣性降低,可供降解的有機(jī)物質(zhì)也在不斷減少,AN濃度也不斷減少[35-36],此外,植物根系分泌物會(huì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)土壤微生物提高活性對(duì)土壤養(yǎng)分含量產(chǎn)生影響[30],從而使AN與OM分布呈現(xiàn)一致性。在3種土地類(lèi)型中,養(yǎng)分變異程度隨深度增加均有降低的趨勢(shì),考慮是由于土壤表層更易受外界干擾的原因。
總體來(lái)看,湖濱帶土壤4種養(yǎng)分中,AP濃度豐富,為避免造成營(yíng)養(yǎng)成分單一、土壤貧瘠的狀況,在后續(xù)治理中建議可減少施用含磷肥料;淺灘中含有大量的AK,鉀作為提高植被抗逆性能力的重要物質(zhì),對(duì)植被抗旱、抗寒、抗倒伏、抗病蟲(chóng)害侵襲有著重要貢獻(xiàn)[12],有助于各耐鹽植被適應(yīng)多樣環(huán)境條件長(zhǎng);在各土地類(lèi)型中OM與AN總體缺乏,可通過(guò)種植更多耐鹽植被、施加有機(jī)肥等其他治理措施,增加土壤滲透性的方法進(jìn)行改善[37],從而更加合理地解決生態(tài)環(huán)境污染的問(wèn)題。根據(jù)研究區(qū)土壤養(yǎng)分分析結(jié)果,使用有機(jī)肥代替化肥將增加OM與AN濃度,有利于改善區(qū)域土壤貧瘠,營(yíng)養(yǎng)成分單一的現(xiàn)象,增加土壤養(yǎng)分利用效率。
為了解土壤鹽分離子與土壤養(yǎng)分、pH之間的關(guān)系,利用CANOCO 5.0軟件對(duì)試驗(yàn)區(qū)各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行降趨對(duì)應(yīng)分析(DCA),在3種土地類(lèi)型中4個(gè)軸中梯度長(zhǎng)度最大值分別為0.13、0.14、0.23,均小于3,因此選擇冗余分析(RDA)。將土壤中的Cl-、HCO3-、CO32-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、全鹽量作為環(huán)境因子,以土壤pH、AP、AK、OM作為研究對(duì)象,繪制線性排序圖進(jìn)行分析,結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,在3種土地類(lèi)型中,環(huán)境中鹽分濃度對(duì)養(yǎng)分影響較大,且各離子間具有很強(qiáng)的正相關(guān)性。在鹽漬化較強(qiáng)的鹽堿地和淺灘區(qū)域,HCO3-與其他多數(shù)鹽離子呈負(fù)相關(guān),這與王穎等[14]對(duì)環(huán)渤海鹽漬土離子相關(guān)性分析結(jié)果相一致。另外,pH與HCO3-在鹽堿地和淺灘中具有明顯正相關(guān),這與劉曉涵等[12-13]的研究相一致,這是由于HCO3-通過(guò)與水解得到的H+結(jié)合,從而使pH增加。對(duì)環(huán)境因子與養(yǎng)分關(guān)系進(jìn)行分析,AP和Mg2+與pH在3種土地類(lèi)型土壤中都具有負(fù)相關(guān)性,這是由于pH的增加會(huì)更易使Mg2+與 PO43-形成的 Mg3(PO4)2沉淀,致使 AP 的降低[38]。OM、AN及AK在3種土地類(lèi)型中均呈正相關(guān)。在鹽堿地與淺灘中,三者與除HCO3-、CO32-、K+外其他離子呈正相關(guān),在草地區(qū)域則呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)??紤]由于淺灘與鹽堿地靠近水域,湖水滯留在岸邊的鹽分與養(yǎng)分濃度具有一致性,因此淺灘和鹽堿地中OM、AN及AK與多數(shù)鹽離子呈正相關(guān)。
圖4 土壤鹽分與養(yǎng)分的RDA二維排序Fig.4 RDA two-dimensional ordination map of soil salinity and nutrients
在岱海湖濱帶3種土地類(lèi)型中,鹽堿地和淺灘由于靠近湖泊,季節(jié)性淹水導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的沉積和滯留,這2種土地類(lèi)型的營(yíng)養(yǎng)物有效來(lái)源增加,其養(yǎng)分含量比草地高。馮育青等[34]分析太湖湖濱帶距離水體不同遠(yuǎn)近土壤的有效氮濃度,得到結(jié)果為近水區(qū)>中水區(qū)>遠(yuǎn)水區(qū),與本文研究結(jié)果相吻合。較為不同的是本研究區(qū)中雖然鹽堿地距離湖區(qū)最近,但隨著湖泊鹽度不斷上升,水位退去后留在土壤中的鹽分極高,除了表層高鹽外,鹽堿地中在大部分耐鹽植物根系能夠生根的土壤深層鹽度也很高。與淺灘相比,鹽堿地土壤黏性更強(qiáng),且缺乏植被覆蓋,這使其土壤缺少有利于OM分解和礦化的有機(jī)物堆積,表現(xiàn)為透氣性差,微生物作用弱,難以蓄積更多營(yíng)養(yǎng)物[39]。因此3種土地類(lèi)型中,淺灘中養(yǎng)分最豐富。另外,顧夢(mèng)鶴等[40]對(duì)民勤湖清土湖區(qū)土壤研究發(fā)現(xiàn),鹽生植物隨著生長(zhǎng)時(shí)間的增加對(duì)土壤鹽漬化有顯著影響。淺灘中具有大量的鹽生植被,其優(yōu)勢(shì)種堿蓬含有較高灰分,可在含鹽量小于2.5%的鹽堿地上正常生長(zhǎng),相關(guān)研究顯示種植堿蓬后土壤化學(xué)性質(zhì)均得到一定程度的改善[41],可考慮將堿蓬作為岱海湖濱帶近湖區(qū)修復(fù)植被。
本研究使用冗余分析、主成分分析對(duì)鹽分與養(yǎng)分特征一同研究,結(jié)果表明 Mg2+、Cl-、Na+、SO42-、全鹽量為表征區(qū)域鹽漬化的主要因子,pH、CO32-、HCO3-為研究區(qū)堿化特征的主要因子。其中鹽堿土最靠近湖泊,海拔低,地下水位埋深較淺,在蒸發(fā)量超過(guò)降水量的整體氣候環(huán)境下,岱海湖水面積不斷縮減,將大量鹽分留在土壤中,使其堿化程度加重。已有的關(guān)于濕地鹽堿土的研究中,麥麥提吐?tīng)栠d等[42]則采用相關(guān)分析法與主成分分析法研究了伊犁河流域土壤鹽分特征,結(jié)果表明土壤鹽分垂直分布呈現(xiàn)強(qiáng)烈表聚性,Cl-、SO42-、Mg2+、Ca2+為該區(qū)域鹽漬化特征因子;張飛等[43]利用遙感、土壤光譜及土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù)相結(jié)合的方法進(jìn)行土壤鹽漬化監(jiān)測(cè),得到鹽漬土主要分布于綠洲和沙漠之間的交錯(cuò)帶,主成分分析結(jié)果的一二軸分別反映了土壤鹽漬化的綜合狀況和土壤的堿性強(qiáng)度;劉駿等[44]以烏梁素海4種鹽生植被周?chē)郝涞柠}化潮土為研究對(duì)象,結(jié)果表明,該區(qū)域土壤鹽分主要以氯化物和硫酸鹽為主,碳酸鹽以碳酸鈣形式存在,ESP與SAR、全鹽量呈正相關(guān)??梢?jiàn),不同區(qū)域濕地土壤特征均具有差異性,且土壤鹽漬化多呈表聚現(xiàn)象,ESP與全鹽量具有正相關(guān)性。在未來(lái),更長(zhǎng)時(shí)間跨度、更系統(tǒng)性的分析仍是濕地鹽堿化土壤重要的研究方向。
(1)岱海湖濱帶草地和淺灘的土壤鹽分均呈表聚現(xiàn)象,鹽堿地中鹽分集中在10~20 cm。鹽堿地與淺灘的Cl-與Na+在陰陽(yáng)離子中占比最高,且這2種土地類(lèi)型均屬于堿土,pH則隨深度增加而增加;草地HCO3-與Na+在陰陽(yáng)離子中占比均最高,表層多數(shù)為中度堿化土,10~20 cm均為輕度堿化土,其余屬于非堿化土,pH隨深度增加而遞減。在各鹽堿化特征指標(biāo)中,Mg2+、Cl-、Na+、SO42-、全鹽量為表征區(qū)域鹽漬化的主要因子,pH、CO32-、HCO3-為研究區(qū)堿化特征的主要因子。
(2)岱海湖濱帶土壤中AN與OM普遍缺乏,AP與AK極為豐富,且基本呈隨深度增加而減少的趨勢(shì)。淺灘所處位置既具季節(jié)性淹水營(yíng)養(yǎng)物的補(bǔ)給,又有大量耐鹽植被覆蓋,4種養(yǎng)分濃度最高。
(3)岱海湖濱帶土壤大部分離子間都具有很強(qiáng)的相關(guān)性,其中鹽堿地和淺灘土壤中HCO3-與其他七大離子呈負(fù)相關(guān),與pH呈正相關(guān),與AN、AP、AK、OM呈負(fù)相關(guān)。而在鹽堿地與淺灘中,OM、AN及AK 與除 HCO3-、CO32-、K+外其他離子,均呈正相關(guān)性,而在草地呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。