河套灌區(qū)耕地土壤鹽分特征及影響因素分析

烏蘭圖雅

摘要：基于2019—2021年的實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)和科學(xué)研究，采用描述性統(tǒng)計、統(tǒng)計學(xué)和空間插值等方法，對河套灌區(qū)不同地區(qū)（臨河、五原和杭錦后旗）土壤鹽分和鈉離子（Na+?）、鎂離子（Mg2+）濃度展開深入分析，進(jìn)而探討了綜合改良措施對土壤鹽漬化的改善效果。結(jié)果表明，該地區(qū)土壤鹽分的分布呈現(xiàn)顯著的空間變異性，在改良前的表層土壤中更為顯著，而鈉離子（Na+?）、鎂離子（Mg2+）是影響該區(qū)域土壤鹽化程度的重要因素；其中，杭錦后旗區(qū)域的平均土壤鹽分含量和鈉離子（Na+?）、鎂離子（Mg2+）濃度均為最高。綜合改良后的土壤鹽分結(jié)構(gòu)比下降了7.28%，土壤有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)比下降了3.73%，有效提高了土壤的質(zhì)量和生產(chǎn)力。

關(guān)鍵詞：河套灌區(qū)耕地；土壤鹽分；特征；影響因素

河套灌區(qū)是我國北方地區(qū)重要的糧食生產(chǎn)基地，也是黃河流域最重要的商品糧生產(chǎn)基地。河套灌區(qū)以農(nóng)業(yè)為主，水資源利用率相對較低，土壤鹽漬化問題突出。近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，人們對生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識的不斷加強(qiáng)，土壤鹽漬化問題越來越受到重視。在河套灌區(qū)，土壤鹽漬化主要由于引用黃河水灌溉，引入大量的鹽分，且排水系統(tǒng)不完善、排灌不配套，使得地下水位抬高，鹽分聚集地表，導(dǎo)致土壤鹽漬化日趨嚴(yán)重；同時該地區(qū)干旱、少雨，蒸發(fā)量大也是土壤鹽漬化的原因之一。

1 研究方法和材料

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)主要來源于河套灌區(qū)的實(shí)地采樣檢測，檢測數(shù)據(jù)覆蓋了2019—2021年期間的土壤樣本，涵蓋了河套灌區(qū)的主要農(nóng)田區(qū)域，包括臨河區(qū)、五原縣、杭錦后旗等關(guān)鍵區(qū)域。

1.2 分析方法

1.2.1 描述性統(tǒng)計

通過計算土壤樣本的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值和最小值等統(tǒng)計指標(biāo)，能夠快速了解土壤鹽分的總體分布情況。這些描述性統(tǒng)計不僅提供了土壤鹽分分布的中心趨勢和變異程度等基本信息，還有助于識別異常值或極端情況，為更深入地分析打下基礎(chǔ)。

1.2.2 統(tǒng)計學(xué)方法

統(tǒng)計學(xué)方法在分析土壤鹽分的空間分布特征中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。半方差分析有助于理解土壤鹽分在空間上的變異性和結(jié)構(gòu)特征。克里金插值作為一種高效的空間預(yù)測技術(shù)，被用來估計未采樣點(diǎn)的土壤鹽分水平，從而生成更連續(xù)的空間分布圖。這些方法可用于分析土壤鹽分空間相關(guān)性和分布模式，對于指導(dǎo)土壤管理和制定改良措施至關(guān)重要[1]。

1.2.3 空間插值方法

本研究采用了反距離加權(quán)插值法和樣條插值法，這些方法根據(jù)已知點(diǎn)的土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù)估計未知點(diǎn)的值。通過這種方式，能夠創(chuàng)建一個更加連續(xù)和全面的土壤鹽分分布圖，對于理解整個區(qū)域的土壤鹽漬化狀況以及指導(dǎo)具體的改良策略具有重要價值。

1.2.4 相關(guān)性分析

本研究運(yùn)用相關(guān)性分析來評估土壤鹽分含量與各種潛在影響因素（如灌溉方式、氣候變化、土壤類型等）之間的關(guān)系。通過計算相關(guān)系數(shù)，能夠確定這些因素對土壤鹽分分布的影響程度，以及它們之間是否存在顯著的統(tǒng)計關(guān)聯(lián)[2]。

2 河套灌區(qū)土壤鹽分特征

河套灌區(qū)處于干旱、半干旱荒漠地區(qū)，降雨量少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，土壤鹽分空間分布特征與地下水位深淺有直接關(guān)系。地下水位越淺，土壤表層土壤鹽堿化程度越重，含鹽量越高。灌區(qū)土壤鹽分主要來自引黃灌溉，因此，灌溉區(qū)鹽分分布很大程度上取決于引黃灌溉輸入鹽分和排水輸出鹽分的變化。由于長期的灌溉和水分蒸發(fā)，導(dǎo)致可溶性鹽分在土壤表層累積。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些地區(qū)土壤的鹽分濃度普遍較高，尤其是在土壤表層（0～30 cm深度）。進(jìn)一步分析表明，土壤鹽分的組成主要是氯化物型鹽分，其中以氯化鈉和硫酸鈉為主。此外，一些區(qū)域還顯示出高度的鎂鹽和鈣鹽含量。這種鹽分組成的多樣性體現(xiàn)了河套灌區(qū)的土壤鹽漬化問題是多方面的，既有水溶性鹽分的累積，也有由于灌溉水質(zhì)和土壤類型變化引起的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。

3 影響因素分析

3.1 土壤鹽分成分分析

3.1.1 總體描述性統(tǒng)計

河套灌區(qū)土壤鹽分成分總體描述性統(tǒng)計情況如表1所示。

3.1.2 地區(qū)分析

在臨河、五原和杭錦后旗3個地區(qū)土壤中Na+和Mg2+的濃度均表現(xiàn)出一定的空間變異性。杭錦后旗土壤中Na+和Mg2+濃度平均值最高，分別為0.541 g/kg和

0.106 g/kg；臨河區(qū)的Na+和Mg2+濃度平均值分別為0.311 g/kg和0.049 g/kg；五原縣土壤中Na+和Mg2+濃度平均值分別為0.318 g/kg和0.054 g/kg。采樣區(qū)的土壤pH整體偏高，屬堿性土壤[4]。

3.1.3 小結(jié)

Mg2+濃度的高低與土壤鹽分含量的高低有關(guān)，這不僅影響土壤的化學(xué)性質(zhì)，還可能影響土壤的結(jié)構(gòu)和作物根部對水分及養(yǎng)分物質(zhì)的吸收。Na+的累積在土壤鹽漬化中起著重要作用，Na+含量高會影響土壤的滲透性、通氣性和水分保持能力。SO42-和Cl-的濃度也相對較高，這可能導(dǎo)致土壤鹽分濃度升高。土壤pH的偏高可能影響土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的可用性和作物的生長條件。這些數(shù)據(jù)表明，在河套灌區(qū)土壤鹽漬化過程中，Mg2+和Na+等的濃度對土壤的化學(xué)性質(zhì)和作物的生長條件產(chǎn)生了顯著影響。??

3.2 環(huán)境因素分析

3.2.1 氣候特征

河套灌區(qū)位于我國干旱的西北地區(qū)，該地區(qū)的氣候特征主要表現(xiàn)為降水量少、蒸發(fā)量大；夏季高溫天氣加劇土壤表面水分蒸發(fā)，導(dǎo)致鹽分通過土壤的毛細(xì)管作用從土壤深層向表層遷移并逐漸積累，形成了明顯的鹽漬化現(xiàn)象。這一過程在農(nóng)田土壤中尤為顯著，特別是在排水不良的情況下。冬季的低溫和干燥條件同樣對土壤鹽分的動態(tài)變化產(chǎn)生影響，還可能影響土壤中鹽分的溶解度和遷移性，進(jìn)一步加劇了土壤鹽漬化的情況。

3.2.2 灌溉方式

河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期依賴黃河水灌溉，而黃河水天然含有的鹽分，尤其是氯化鈉和硫酸鈉等可溶性鹽分，在長期的土壤灌溉過程中逐漸積累，在不合理的灌溉條件下尤為顯著。此外，大水漫灌是導(dǎo)致土壤鹽漬化的關(guān)鍵因素之一。這種積水情況不僅限制了作物根部的氧氣供應(yīng)，還促進(jìn)了鹽分在土壤表層的積累。隨著水分的蒸發(fā)，鹽分留在土壤表面，從而加劇了鹽漬化問題。

4 土壤鹽漬化改良措施

4.1 深耕深翻

土壤深層的鹽分通過蒸發(fā)作用容易聚集于地表，經(jīng)過深耕深翻，可以將土壤表層鹽分翻入耕層下面，增加了土壤的透氣性和滲透性，有助于水分在土壤深層的滲透。翻耕不僅能疏松土壤，還可以切斷土壤的毛細(xì)管作用，減少水分蒸發(fā)，有效控制土壤返鹽。這種方法特別適用于長期受鹽漬化影響的土壤，有助于恢復(fù)土壤的自然肥力和生產(chǎn)力。

4.2 種植耐鹽植物及增施有機(jī)肥

種植耐鹽植物或綠肥不僅能改變土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力，還能降低地下水位，減輕地表積鹽。同時，可以使用畜禽糞便、秸稈、有機(jī)廢棄物等有機(jī)肥改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力水平。在河套灌區(qū)種植耐鹽植物、施用有機(jī)肥料和其他有機(jī)物是改良鹽漬化土壤的重要措施。

4.3 改善排水系統(tǒng)

河套灌區(qū)是全國三大超過千萬畝的特大型灌區(qū)之一，也是亞洲最大“一首制”自流引水灌區(qū)。由于灌區(qū)排水系統(tǒng)不完善，每年從黃河引入的鹽分遠(yuǎn)大于排出灌區(qū)的鹽分，鹽分在灌區(qū)內(nèi)積聚現(xiàn)象仍比較明顯。為使土壤在長期耕作條件下不引起積鹽，應(yīng)加強(qiáng)灌區(qū)灌排水系統(tǒng)信息化建設(shè)，優(yōu)化水量調(diào)節(jié)，防止重灌輕排，保持灌排平衡。要遵循“鹽隨水來、鹽隨水去”的水鹽運(yùn)動規(guī)律，實(shí)現(xiàn)土壤洗鹽、排鹽。同時，可以通過改善排水系統(tǒng)將地下水位控制在一定深度，阻斷地下水位上升，防止土壤次生鹽漬化。

4.4 咸水結(jié)冰灌溉技術(shù)

秋澆是河套灌區(qū)秋收秋翻后改良土壤、儲水保墑的重要舉措，可在此基礎(chǔ)上，根據(jù)咸水結(jié)冰凍融、咸淡分離的原理，采用咸水結(jié)冰灌溉技術(shù)，當(dāng)氣溫降至-5℃時，先用小水灌溉結(jié)冰，以水量漫過耕地為準(zhǔn)，待地表形成穩(wěn)定冰層后再一次灌水，以穩(wěn)定形成咸水冰層，使結(jié)冰厚度達(dá)到20～25 cm，這樣既能保證播種期土壤含水率在25%～26%，又能降低土壤含鹽量，保證作物的正常生長。

4.5 全田覆蓋地膜

河套灌區(qū)春季干旱少雨，地面溫度升高較快，土壤內(nèi)水分蒸發(fā)也較快，耕層以下的鹽分隨著蒸發(fā)的水分返回到地表，影響改良效果。因此，改良后的農(nóng)田需要全田覆蓋地膜，防止返鹽。

4.6 改良前后的對比分析

在五原縣實(shí)施鹽堿地改良項目，采取深耕深翻、增施有機(jī)肥、排水改善等措施來降低土壤鹽分濃度，改善土壤物理性狀。對比改良前后的數(shù)據(jù)，顯示改良后的土壤鹽分結(jié)構(gòu)比平均下降了7.28%，表明可溶性鹽分含量有了明顯的減少，土壤表層的鹽分濃度顯著降低。同時，土壤有機(jī)質(zhì)含量也有所提高，均增3.73%，這有助于改善土壤的保水能力和通氣性，從而為作物提供良好的生長條件。此外，改良后，土壤中鉀、磷等養(yǎng)分的有效性顯著增加。這些變化表明，改良措施不僅減少了土壤鹽分，還提高了土壤的生產(chǎn)能力，為河套灌區(qū)的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐[3]。

5 討論

5.1 改良措施的可行性和有效性

本研究中實(shí)施的土壤改良措施在河套灌區(qū)表現(xiàn)出顯著的有效性。深耕深翻、增施有機(jī)肥、排水系統(tǒng)優(yōu)化咸水灌溉技術(shù)等綜合措施的成功實(shí)施，有效降低了土壤鹽分含量，改善了土壤物理和化學(xué)性質(zhì)，提高了土壤生產(chǎn)力，證明了上述措施可在類似河套灌區(qū)的半干旱區(qū)域有效應(yīng)對土壤鹽漬化問題。然而，改良措施的可行性受到多種因素的影響，包括技術(shù)的可獲得性、經(jīng)濟(jì)成本，以及當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的接受度等。因此，在推廣這些措施時，要考慮到地區(qū)特有的社會經(jīng)濟(jì)條件和農(nóng)業(yè)實(shí)踐，以確保措施的可持續(xù)性和廣泛應(yīng)用。

5.2 研究結(jié)果的局限性

盡管本研究對河套灌區(qū)土壤鹽漬化改良效果有了初步認(rèn)識，但仍存在一些局限性。一方面，研究主要依賴于短期內(nèi)的數(shù)據(jù)和觀察，可能無法全面反映長期改良措施的效果；另一方面，由于地理和氣候條件的多樣性，研究結(jié)果可能不完全適用于其他土壤鹽漬化區(qū)域。

5.3 未來研究方向

基于當(dāng)前研究的局限性，未來的研究應(yīng)關(guān)注以下幾個方面：一是長期影響評估，進(jìn)行長期觀察，以更全面地評估改良措施的效果和持續(xù)性；二是區(qū)域適應(yīng)性研究，考慮不同區(qū)域的特殊性，研究改良措施在不同環(huán)境條件下的適應(yīng)性和效果；三是經(jīng)濟(jì)成本效益分析，評估改良措施的經(jīng)濟(jì)可行性，包括成本和收益的詳細(xì)分析；四是社會影響研究，應(yīng)考慮改良措施對當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和農(nóng)民的影響。

6 結(jié)論

基于對河套灌區(qū)耕地土壤鹽分特征及其影響因素的研究，得出以下結(jié)論：（1）區(qū)域土壤鹽分分布表現(xiàn)出顯著的空間異質(zhì)性，其中氯化物型鹽分在土壤中占主導(dǎo)地位，特別是在土壤表層，鹽分含量尤為高。這一特征對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了顯著影響，尤其是在灌溉區(qū)域附近的土壤。（2）通過實(shí)施深耕深翻、增施有機(jī)肥和改善排水系統(tǒng)等綜合改良措施，土壤鹽分含量得到了顯著降低。這些措施不僅減少了土壤中的可溶性鹽分，還增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量和微生物活性，從而促進(jìn)了作物生長、提高了農(nóng)田產(chǎn)量。（3）為有效管理和改良河套灌區(qū)鹽堿地，建議持續(xù)進(jìn)行土壤鹽分的監(jiān)測與評估，以確保及時了解土壤鹽漬化狀況，采取有效改良措施。同時，加強(qiáng)農(nóng)民對土壤鹽漬化問題的認(rèn)識，鼓勵農(nóng)民參與到土壤管理和改良工作中，對于實(shí)現(xiàn)鹽堿改良目標(biāo)至關(guān)重要。（4）政府的政策支持和適當(dāng)?shù)馁Y金投入對于推廣土壤改良技術(shù)、研發(fā)新方法和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展同樣不可或缺，對提升區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)起到關(guān)鍵作用。

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