Ｈｙｄｒａ土壤测试仪测定现代黄河三角洲的土壤水分与盐分试验

刘庆生　李集生　刘高焕　宋创业

摘要土壤水分、盐分是盐渍化土壤的2个重要属性，是进行土壤盐渍化监测和治理的重要参数。利用Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪在现代黄河三角洲进行了土壤水分、盐分测定试验，结果表明：Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪土壤水分有效测量仅在中度盐渍化程度以下土壤中适用，对于类似于现代黄河三角洲盐渍化程度严重的地区，利用该仪器进行土壤水分、盐分监测研究不太适合，其主要原因就是土壤盐分过高引起土壤水分(WFV)测量出现溢出值。

关键词Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪；土壤水分；土壤盐分；现代黄河三角洲

中图分类号S153.6+1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)01-0161-02

土壤水分、盐分是土壤盐渍化监测研究中的2个重要参数。传统土壤水分、盐分的测定主要通过野外采样室内分析的方法，需耗费大量的人力、物力、财力和时间，该方法能够准确测定采样点位置处土壤的理化参数，但由于表层土壤水分、盐分时空变异很大，该方法难以揭示土壤的时空异质性，且测定结果不具有实时性，难以满足土壤盐渍化遥感监测准同步测量以及农业对土壤水分、盐分时空变异状况的要求。为此，各种便携式土壤水分、盐分、电导率快速测定仪迅速发展起来，通过测量土壤电导和电容特性来反演土壤水分和盐分。Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪就是这样一种仪器。

黄河三角洲区域总的气候特点是光照充足，热量丰富，四季分明，气温适中，雨热同期，风能资源丰富，但降水年内分配不均，且蒸发量大。由于现代黄河三角洲地区成陆时间短，潜水位高，矿化度大，蒸发强烈，加之黄河和平原水库水侧渗、海水顶托和海潮侵袭等，现代黄河三角洲地区的土壤盐分含量高，不仅原生盐碱，而且次生盐渍化日趋加剧。据统计，有近50％以上的土地为不同程度的盐渍化土，这大大地制约了当地经济尤其是农业经济的发展。笔者利用Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪在黄河三角洲进行土壤水分、盐分测定试验，评价其适用性，并揭示其测定值与实验室水土比5∶1测定的土壤总含盐量之间的关系。

1材料与方法

供试仪器为Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪，购置于北京澳作生态仪器有限公司，由澳大利亚生产。该仪器可以方便地同时测量出土壤含水量、土壤盐分、土壤温度等3个参数。

笔者对2005年4月7日至11月23日期间获得的布设于现代黄河三角洲的18个长期野外水盐观测井的30cm土层的土壤电导率和土壤水吸力数据的研究表明：植物生长末期(9月30日至11月23日)是现代黄河三角洲研究野外实测土壤电导率与土壤水吸力的最佳时期。为此，笔者将本次试验定在2007年10月15～20日间进行土壤水分、土壤盐分、土壤电导率测量，共测土壤样点44个。

测量步骤：每到一点，先利用Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪测量0～10cm土层的土壤电导率、土壤水分和盐分，并记录在笔记本中，以备回室内进行数据转换时查证，然后用荷兰钻将该0～10cm土层取样带回实验室测量其土壤盐分(水土比5∶1)、pH值、有机质、全氮、磷、钾。

2结果与分析

2.1Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪测量土壤水分溢出现象分析

从Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪测量读数表可直接获得土壤温度(TC)、水分(WFV)、盐分(NaCl)和电导率(Soil C)。在野外利用Hydra土壤水分/盐分/温度计测量土壤水分、盐分、电导率过程中，发现在盐渍化程度重的土壤中土壤水分出现溢出值，即仪器失效。后经询问北京澳作生态仪器有限公司技术工程师及生产商得知是因为土壤盐分过高所致。通过对44个测量点的数据分析发现：只要读数表NaCl值小于Soil C，所测WFV就会溢出。另外，发现本次所测WFV在正常范围内的值，其Soil C都小于4dS/m，据此，土壤盐渍化水平只能是轻度盐碱化(0～2dS/m，非盐渍化土；2～4dS/m，盐渍化土；4～8dS/m，中度盐土；8～16dS/m，重盐土；＞16dS/m，极重盐土)。这表明利用Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪在盐渍化程度比较重的地区进行土壤水分、盐分监测研究并不可行。

2.2Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪测量数据与实验室水土比5∶1土壤总含盐量关系分析

(1)直接对比WFV与实验室水土比5∶1土壤总含盐量(简称土壤总含盐量，以SSC表示)发现：19个位于正常值范围内的WFV测量值，其中17个的土壤总含盐量位于0.44～4.87g/kg，另外2个的土壤总含盐量分别为11.47g/kg和12.47g/kg；21个溢出的WFV测量值，其土壤总含盐量位于8.49～25.49g/kg。按照土壤总含盐量划分土壤盐渍化的标准(＜1g/kg，非盐渍化土；1～2g/kg，轻度盐渍化土；2～4g/kg，中度盐渍化土；4～8g/kg，重度盐渍化土；8～15g/kg，轻度盐土；15～30g/kg，中度盐土；>30g/kg，重度盐土)，Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪土壤水分有效测量仅在中度盐渍化程度以下土壤中适用，这对于现代黄河三角洲盐渍化程度严重的地区进行土壤水分、盐分监测研究显然不太适合。

(2)从17个土壤总含盐量位于0.44～4.87g/kg的WFV测量值正常的样品中剔除2个测量值波动较大的样品，研究剩余的15个样品土壤盐分(NaCl)与土壤总含盐量关系，结果发现它们之间呈正相关关系：土壤总含盐量= -0.366+4.309×土壤盐分(NaCl)，R²=0.762(见图1)。

(3)由图2可知，土壤水分相同时(3条粗斜箭头线分别代表WFV等于0.355、0.370、0.430)，随着土壤电导率的增加土壤总含盐量增加，其呈明显正相关关系；土壤水分增加如图2中粗斜向下箭头线所示时，随着土壤电导率增加土壤总含盐量逐渐减小，其呈明显负相关关系；土壤水分增加如图2中粗斜向上线所示时，随着土壤电导率增加土壤总含盐量逐渐增加；而土壤水分增加如图2中细横箭头线所示时，尽管土壤电导率大幅增加但土壤总含盐量几乎保持不变；图2中细竖线表征了土壤电导率保持不变时，随着土壤水分减少，土壤总含盐量逐渐变大。

3结论与讨论

通过2007年10月15～20日间利用Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪测定现代黄河三角洲土壤水分、盐分、电导率试验研究发现：Hydra土壤水分/盐分/温度测试仪土壤水分有效测量仅在中度盐渍化程度以下土壤中适用，对于类似于现代黄河三角洲盐渍化程度严重的地区利用该仪器进行土壤水盐监测研究不太适合，其主要原因就是土壤盐分过高导致土壤水分(WFV)测量出现溢出值。对于中度盐渍化程度以下土壤，该仪器所测土壤盐分与实验室水土比5∶1所测土壤总含盐量呈线性正相关关系，可根据它们之间的关系式将所测土壤盐分换算成土壤总含盐量。

该仪器所测土壤电导率、土壤水分与实验室所测土壤总含盐量之间的关系符合土壤水盐的一般规律，即土壤水分相同时，随着土壤电导率增加土壤总含盐量增加；土壤电导率相同时，随着土壤水分增加，土壤总含盐量逐渐减小；土壤水分和土壤电导率同时增加，当其符合图2中粗斜向上线所示时(土壤水分增加幅度小于土壤电导率增加幅度)，土壤总含盐量变大，是由于土壤可溶性离子增加较多使土壤可溶性离子浓度升高，因而土壤总含盐量变大；土壤水分和土壤电导率同时增加，当其符合图2中粗斜向下箭头线所示时(土壤水分增加幅度远大于土壤电导率增加幅度)，土壤总含盐量减少，是由于土壤可溶性离子增加有限，其浓度降低更快，因而土壤总含盐量减小，其实这也是盐碱地治理中大水压盐的原理；土壤水分和土壤电导率同时增加，当其符合图2中细横箭头线所示时(土壤水分增加幅度与土壤电导率增加幅度相当)，尽管土壤电导率增加但土壤总含盐量几乎保持不变，这是由于土壤可溶性离子缓慢增加不会使土壤可溶性离子浓度降低，因而土壤总含盐量几乎保持不变。其定量关系可由图2中右上三角推算，土壤水分和土壤电导率增加，当土壤水分增加量与土壤电导率增加量的比值约为0.794时土壤总含盐量基本保持不变，当该比值大于0.794时，土壤总含盐量下降，当该比值小于0.794时，土壤总含盐量不降反升。上述分析表明，土壤水盐存在着动态平衡，土壤水分的增加有可能使土壤总含盐量降低、保持不变，也有可能使其不降反升，这与土壤水分增加和土壤电导率增加之间的相互平衡制约有关。

当然，以上结论仅是基于对Hydra土壤水分/盐分/温度计和实验室水土比5∶1时所测数据所做，更为详细精确的结果和解释还有待增加统计数据量和进一步深入研究给出。

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