玛纳斯河流域中下游花花柴覆盖下土壤盐分的动态变化

杨岩，王绍明，王吉，涂锦娜，李邦，陈接华，朱丽洁，李娜

（石河子大学生命科学学院，石河子832000）

土壤盐渍化是一个世界性的问题，也是世界上解决土地退化问题之中最大的难题之一［1］。盐渍土的治理是包括中国在内的大多数国家土壤资源管理中的重点问题［2］。在我国的西北旱区，最典型的地貌特征是山盆系统，约占国土面积的22%。由于地貌上的垂直分布，形成了由山地森林草原带、平原绿洲带、绿洲沙漠交错带和沙漠等不同地带所组成的复杂立体式的地带分布，其中绿洲是山盆系统中生产力最旺盛的地方。地理地貌上的差异、土壤物质组成的不同及水土运动变化构成了流域空间变异演化的基础［3］。玛纳斯河流域是典型的山盆结构，山区的河流流出山口后，在山前倾斜平原流速减慢，河流所携带的泥沙等逐级沉积，依次形成冲积洪积扇－泉水溢出带－冲积平原－三角洲－湖滨平原－尾闾湖泊等地貌［4］。不同类型土壤的理化性质和积盐程度等均表现出明显的差异，这些差异性决定了山盆系统不同地带所分布的不同类型土壤及其相应的自然生态特性［5］。土壤组合在冲积平原上多为荒漠森林土和草甸灰漠土；在河道两岸的低洼地带和流域下游的玛纳斯湖周围由于积盐作用强烈，分布着残余盐土、盐化草甸土和沼泽土［6］。

本文以玛纳斯河流域中下游5种不同地貌花花柴群落下的土壤为研究对象，采用土壤常规离子测定和传统的统计学分析方法，对不同样地各层土壤可溶性盐离子的季节变化进行分析，旨在探索不同地貌下土壤盐分动态变化的规律，为后期研究盐渍化的成因和积聚原理提供理论基础。

1 材料与方法

1．1 研究区概况

玛纳斯河流域位于新疆天山北麓中段，地处准噶尔盆地南缘。地理位置为东经85°01′～86°32′，北纬43°27′～45°21′，流域总面积19800km2。玛纳斯河地处欧亚大陆腹地，远离海洋，气候干燥，属典型的大陆性干旱气候区。发源于天山北麓依连哈比尔尕山，流向由南向北，河流全长324km，多年平均径流量为11．9亿m3，是准噶尔盆地南缘最大的一条融雪型山溪河流。流域多年平均气温为6℃～8℃，极端最高气温为42．8～43．1℃，极端最低气温为－43．1～－39．8℃；多年平均降水量为110～200 mm，主要集中在夏季，4～8月平均降水量占全年降水量55．5%～70．1%，年最小降水量为58．5～124．9mm；多年平均蒸发量为1600～2000mm，5～8月蒸发量占全年蒸发量的65%～70%［7］。

1．2 样地选择与样品的采集

从玛纳斯河的中游到下游按照不同的地貌位置，从南向北，依次选取5块样地，分别是位于泉水溢出带的142团，冲击平原上部的141团，冲击平原下部的134团，干三角的135团，和位于河流下游荒漠地的136团。样地基本情况特征见表1。

表1 5块样地的生境概况Tab．1Habitats of five samples

土样的采集：在2009年6月～9月生长有花花柴的5块样地从地表往下按0～20cm，20～40cm，40～60cm，60～80cm，80～100cm 5个层次用土钻采集，每块样地梅花状取土，重复5次，混合土样300～400g，带回实验室。土样自然风干后分析各个土壤分层的特征指标。

1．3 样品分析

土壤样品应用烘干法测定含水量；采用电导率和PH仪测定土壤浸出液（是土壤和水份的比例，简写为土水比）pH、电导率；土壤浸出液样品中的阳离子（Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋）使用实验室美国热电公司出品的Thermo iCAP6300电感耦合等离子体光谱仪测定。以上样品理化性质的测定均采用《土壤农化分析》［8］中的有关方法。

1．4 数据处理

用Excel求平均值，方差等，利用SPSS17．0软件进行统计分析相关性和差异性。

2 结果与分析

2．1 土壤可溶性盐中阳离子含量及动态变化

不同地貌部位的地形、土壤质地、地下水位高度等明显不同，与此相对应的土壤含盐量等差异也较大。对142、141、134、135、136共5种不同地貌花花柴群落下土壤阳离子浓度进行测定，其结果表明，5块样地各层土壤中阳离子主要为Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋，5块样地土壤不同土层中阳离子含量随着季节出现了动态变化，结果见图1、2、3、4所示。

图1 花花柴生长期土壤中Na＋的含量变化Fig．1Contents of Na element change in growth period

图2 花花柴生长期土壤中K＋的含量变化Fig．2Contents of K element change in growth period

图3 花花柴生长期土壤中Ca2＋的含量变化Fig．3Contents of Ca element change in growth period

图4 花花柴生长期土壤中Mg2＋的含量变化Fig．4Contents of Mg2＋ element change in growth period

由图1能够看出142团钠离子含量在0～20 cm土层含量表现为先增高后减少的趋势，20～100 cm含量在各月间变化幅度较小；141团钠离子含量处于较低水平；134团钠离子在各土层中变化幅度最高，从地表0～20cm到地下80～100cm钠离子含量有明显降幅。但从月份变化上来看134样地各层钠离子含量表现为先增高后降低；135样地钠离子含量从地表往下逐层降低，80～100cm含量最低，变化较显著；136样地中钠离子含量在五块样地中最低。

从图2可以看出5块样地钾离子含量在20～40cm深度均比0～20cm有明显的降幅，然后随着深度的加深钾离子含量逐层降低。141团和142团各层钾离子有相似变化，表聚现象明显。

如图3所示，136团的Ca2＋含量最低。除136团外，各块样地不同深度Ca2＋含量都变化较大。泉水溢出带142团的土壤Ca2＋含量明显低于134团。134团钙离子含量在6月份最高，随着时间推移季节变化出现降低，在9月份有小幅回升。

由图4可见，134团6，7月份土壤Mg2＋含量显著的高于其他四块样地，136团最低。142团土壤Mg2＋含量很少，仅比136稍高，随时间无明显变化。

2．2 土壤中阴离子含量及动态变化

测定5块样地土壤阴离子浓度，结果如图5、6、7所示，样地各层土壤中均无CO32－，阴离子主要为与阳离子相似不同土层中阴离子的含量也呈现出季节性动态变化。

图5 花花柴生长期土壤中HCO3－的含量变化Fig．5Contents of HC?eement change in growth period

图6 花花柴生长期土壤中Cl－的含量变化Fig．6Contents ofelement change in growth period

图7 花花柴生长期土壤中SO的含量变化Fig．7Contents of SOelement change in growth period

从图5可以看出，HCO3－含量在5块样地中波动性较大，但在各样地中总含量均处于0．0181～0．0442g／kg之间。142团表层 HCO3－含量较高，并出现明显的盐霜。134团随时间变化各土层无明显变化。135团8，9月份的底层80～100cm处HCO3－含量明显升高，141，136各月份均为先升高后降低的趋势。

由图6可知，134团Cl－含量显著的高于其他4块样地，说明位于冲击平原的134团是一个典型的氯盐聚集区，141和135团Cl－季节动态变化规律基本一致，总体上表现为141团Cl－含量大于135。142团Cl－含量6、7、8，3个月在季节性和土壤分层上无明显变化，136团Cl－含量最低。

图7可以看出，玛纳斯河流域中下游除尾闾荒漠沙丘外，都具有较高的SO含量。136团SO含量最低，其他4块样地在6月份含量无明显差异，7月份141和135团SO含量变化平稳，8月份134团0～20cm土壤SO42－含量明显升高，下层土壤趋于不变。9月份各样地土壤SO含量变化最剧烈，样地各土层含量表现出明显的波动性。

2．3 不同地貌土壤中盐离子浓度的差异性分析

为了解花花柴生长的不同地貌土壤盐分存在的差异性，对5块样地各层土壤相同月份离子浓度和相同离子不同月份内浓度进行差异显著性分析，结果见表2、表3。

表2 5块样地各层土壤对应月份离子浓度的差异性分析Tab．2The difference test of every month of five plots

表3 5块样地不同土层土壤各可溶性离子间的差异性分析Tab．3The difference test of ions in five plots

由表2可知，在0～100cm土层中，6月到9月5块样地盐离子含量都表现出极显著差异，这是因为早春土壤的积盐使得玛纳斯河泉水溢出带到干三角都有了明显的盐分积累，到了7、8月花花柴生长期样地植被覆盖率低，土壤的蒸散使得下层盐分向地表积聚，土壤含盐量不断增大。而136下游荒漠由于特殊的地理位置，土壤整体呈沙质，蓄盐能力差，盐分下沉到地下底层，土壤含盐量长期稳定，从而与其他样地含盐量相比，有了其极显著的差异。

综合分析表3可知，不同样地各层土壤中K＋和HCO3－差异不显著，Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO42－的差异性极显著，这是由不同地貌特殊的土壤构成决定的。

3 讨论

由于选取的样地位于玛纳斯河流域中下游，从位于冲积扇扇缘泉水溢出带的142团到下游荒漠地136团的地下水水位明显降低。自然排水条件极差，在气候干燥、强烈蒸发的环境条件下，土壤的水盐动态主要表现为显著的垂直方向的运动特征。从不同样地的总盐含量来看，钠离子和钾离子含量占总盐含量的绝大部分，阴离子主要是氯离子和硫酸根离子，这说明荒漠土壤以一价的钠、钾离子循环为主，一价钠和钾离子在盐分中占主导地位。与李玉义［9］等的研究结果一致。

干旱区土壤受自然地带性分布规律的影响，由于地形的变化引起了地表水文状况的重新分配，从而影响了土壤的形成和发育，这在玛纳斯河流域表现十分明显［10］。实验结果也进一步证明了玛纳斯河流域中下游不同地貌的土壤中含有不同种类的盐份组成［11］，各盐分组成之间离子的相互作用加之差异的气候和地下水等影响表现出了不同样地盐离子含量的动态变化。

通过本次实验结合前期其他有关植物实验数据分析发现在土壤植被系统中，土壤和植被之间具有互动效应［12］，土壤为其上生长的植物提供水分和矿质营养，其含量不仅影响植物的个体发育，更进一步决定着植物群落的类型、分布和动态，特别是在盐渍化环境下，因其特殊的盐分含量情况和地貌特征等原因，土壤含盐量大、PH值高，进而形成了盐碱土上特殊的一类植被类型和群落分布，这与宋娟丽［13－14］等在其他类型土壤中所得结果相似。

无论是142团还是135团，各月份土层中钠离子含量是最高。钾钙次之，镁离子含量最少。其中142团阳离子的季节性动态变化幅度较大，且含量高于其他样地。这说明从玛纳斯河的泉水溢出带到下游尾闾，越靠近尾闾土壤中阳离子的变化幅度逐渐减小，阳离子含量也在各土层中逐渐减小。比如136团样地中钠钾钙镁离子的含量都非常少。

4 结论

实验结果表明，沿玛河流域中游到下游，从北至南，即从冲积扇扇缘、冲积平原、干三角洲到盆地荒漠区，土壤盐分表现为由高到低，其中钠含量呈现典型下降趋势，到沙漠区含量极低。钾钙镁依次出现下降趋势，但在不同样地的不同土层上有一定的波动，具有空间异质性特点。

从土壤分层来看，各个月份的土壤分层从上到下，随着深度的逐渐加深盐分随之逐渐降低，说明在自然状况下土壤盐分随着水分的向上蒸发而逐渐向地表集聚，形成从下到上逐渐增高的趋势，而136团下游荒地的土壤盐分极低，变化也同是从上到下逐渐减少，但减少的趋势极为缓慢。

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