苏北滨海盐土区土壤盐分剖面特征及其理化特性

李二焕, 胡海波, 鲁小珍, 沈 俊, 邵永昌, 邹姜慧, 邓涵文

(1.南京林业大学 南方现代林业协同创新中心 江苏省水土保持与生态修复重点实验室,南京210037; 2.江苏省水利勘测设计研究院有限公司, 江苏 扬州225127)



苏北滨海盐土区土壤盐分剖面特征及其理化特性

李二焕1, 胡海波1, 鲁小珍1, 沈 俊2, 邵永昌1, 邹姜慧1, 邓涵文1

(1.南京林业大学 南方现代林业协同创新中心 江苏省水土保持与生态修复重点实验室,南京210037; 2.江苏省水利勘测设计研究院有限公司, 江苏 扬州225127)

以淮河入海口两侧河漫滩为研究对象，运用聚类分析和相关性分析等方法对土壤盐分剖面类型、土壤理化特性及其相关关系进行了研究。结果表明：研究区土壤盐分剖面类型具有明显区段性，距入海口近、中、远，土壤盐分剖面类型依次为表聚型、震荡型、平均型；土壤颗粒组成以粉粒和砂粒为主，黏粒含量极少，不同部位质地差异不大，表聚型土壤含盐量与土壤质地有较好的相关性，震荡型和平均型土壤含盐量与土壤质地的相关性差；研究区0—350 cm土体有机质均属低水平，震荡型盐分剖面土壤有机质与含盐量显著负相关(p<0.05)，表聚型和平均型盐分剖面土壤有机质与含盐量相关性差；土壤整体为弱碱性，部分为碱土。

苏北; 滨海; 盐分剖面; 理化特性

土壤盐分在剖面中的分布状况称之为土壤盐分剖面，土壤盐分剖面特点综合反映了土壤质地、气候、地形、植被、地下水等自然因素以及人类活动(例如耕种、浇灌、施肥)作用于盐分运移的结果，可预测盐碱地未来发展动向[1-3]。近年来，利用地统计学及数值分析方法[4-8]，积极开展了许多有关土壤盐渍化程度、类型、盐渍土分布以及其影响因素的研究。白由路[9]等运用系统聚类分析方法研究了整个黄淮海平原土壤盐渍剖面特征与水平分布；姚荣江等[10]通过主成分分析和Q型聚类方法，对黄河三角洲地区土壤盐渍化特征、剖面类型及其影响因素进行了分析；方华军等[11]利用灰色关联分析方法探讨了引起松嫩平原水土环境空间结构变化的因素，确定了盐渍化形成和演化的直接原因；李宝富[12]等利用聚类分析和相关分析法研究了新疆奇台县绿洲不同耕种时间含盐量变化规律、盐分剖而类型及其影响因素；杜金龙等[13]研究了焉青盆地土壤盐分剖而特征及与颗粒组成的相关性，确定了不同盐渍化程度及盐分剖面类型与土壤粒级的关系。可见，我国对盐渍土的研究在不断深入。目前，苏北新建了一些重要骨干行洪排涝入海河道，迫切需要开展盐土分布规律的研究，而针对入海河道盐渍土的研究还不多见。为此，本文以淮河入海水道海口段两侧沿线滩涂地为例，运用聚类分析和相关性分析等方法对该地区土壤盐渍化剖面类型及其理化特性进行研究，以期为淮河入海口及类似入海口盐碱地改良与管理提供科学依据。

1　材料与方法

1.1研究区概况

研究区地处北纬34°08′97″—34°11′56″，东经120°25′30″—120°32′58″，位于江苏省射阳县与滨海县交界处，东临黄海、北接滨海县振东乡、南邻射阳县临海镇，与苏北灌溉总渠平行，紧靠其北侧，全长7 km。位于北亚热带和暖温带过渡地带，属海洋性季风气候区。气候温和，季风盛行，夏季炎热，冬季较冷，四季分明；年平均气温为13.7℃，最高气温39℃，最低-17℃，降雨7月份最多，年平均降水量942.6 mm，平均封冻期为12 d，平均风速4.5 m/s，最大风速20 m/s。

研究区地广人稀，人为干扰较少，耕作管理粗放。自然植被多为草甸植被，主要有芦苇(Phragmitescommuuis)、盐蒿(Artemisiahalodendron)、苔草(Carexdoisutepensis)、白茅(Imperatacylindrica)、茵陈蒿(Artemisiacapillaries)、芦竹(Arundodonax)等耐盐植被。

1.2试验设计

采样在2014年4月中旬进行，沿淮河入海水道两侧河漫滩及其堤防外侧土壤采样，样带长7 km，共2条样带。

沿河漫滩，从入海口自东往西，由密至疏布点(≤1 km，100 m一个点；1～2 km，200 m一个点；2～4 km，400 m一个点；4～7 km，500 m一个点，共26个点；河床两边同时取样，共52个点)；利用GPS对采样点定位，用土钻分层(0—10，10—20，20—50，50—100，100—150，150—200，200—250，250—300，300—350 cm)取样，试验共计采样468个，带回实验室分析。

1.3土壤指标测定方法

土壤含盐量采用烘干法测定；土壤有机质采用重铬酸钾氧化—外加热法；土壤颗粒组成用激光粒度仪测定，土壤粒级依据美国制土壤类型划分标准；土壤pH采用pHSJ-3 F型pH计测定水土比5∶1。

1.4数据分析

利用SPSS 19.0采用相似系数作距离标准，以各土层含盐量为参数，对研究区52个剖面样点系统聚类分析，使用Microsoft Excel 2013软件进行数据处理，Origin 9.0绘制图件。

2　结果与分析

2.1土壤剖面盐分特征分析

为了解研究区不同部位的土壤含盐量剖面特征与类型，本文采用相似系数作距离标准，对研究区52个剖面样点系统聚类分析[9-10,12]，根据相似系数，可将样品明显分为3大类。依据各类剖面特征(图1典型盐分剖面部分采样点土壤含盐量的分布)，可归纳为表聚型盐分剖面、平均型盐分剖面、震荡型盐分剖面。

表聚型：该类剖面土壤含盐量随土层深度呈逐渐降低趋势(图1A)，由不同剖面类型含盐量统计特征值知(表2),其平均含盐量(3.04 g/kg)最高，表聚系数(土壤剖面表层0—20 cm平均含盐量与20 cm土层深度以下各土层平均含盐量之和的比值)[12]最大，底聚系数(土壤剖面底层300—350 cm平均含盐量与300 cm土层深度以上各土层平均含盐量之和的比值)[12]最小，变异系数(70%)最大，表明该类剖面的盐分含量高，表层聚集现象严重，且各层含盐量分布不均匀。该类型盐分剖面占土壤样点总数的27%，其中北堤河漫滩占该类剖面总数的50%，南堤河漫滩占50%，主要分布在南北河漫滩距入海口<1 000 m的区域(表3)。依据研究区的生态环境及盐渍土形成原因，可判断该类型盐分剖面的土壤并未有明显脱盐过程，土壤向积盐过程发展的可能较大，如不采取一定措施，近期很难脱盐[14-15]。

震荡型：该类剖面含盐量随着深度呈一个或多个“之”字型无规律波动状态，变化较复杂(图1B)。剖面平均含盐量(2.87 g/kg)较表聚型略低，表聚系数(11%)和底聚系数(15%)均较小，变异系数为31%，高于平均型，但与表聚型相差甚远。研究区该类型盐分剖面占土壤样点总数的21%，其中北堤河漫滩占该类剖面总数目的64%，南堤河漫滩占36%，主要分布在河漫滩距入海口1 700～1 800 m区域(表3)。

平均型：该剖面含盐量随着深度的变化波动较小(图1C)，与其他两剖面类型相比，平均含盐量(0.21 g/kg)、变异系数(26%)均最小，说明该类盐分剖面含盐量较低且呈均匀分布状态。表聚系数(15%)和底聚系数(12%)不大，可见盐分表聚、底聚现象不明显。研究区该类型盐分剖面最多，占土壤样点总数的52%，其中北堤河漫滩占该类剖面总数目的44%，南堤河漫滩占56%，主要分布在河漫滩距入海口1 800～7 000 m区域(表3)。该类盐分剖面土壤可判断已进行明显脱盐过程，近期脱盐趋势稳定。

以上结果表明，研究区土壤剖面类型具有明显区段性，河漫滩距入海口近(约为0～700 m区段)、中(北堤河漫滩为700～1 800 m、南堤河漫滩为700～1 600 m区段)、远(北堤河漫滩1 800～7 000 m区段、南堤河漫滩1 600～7 000 m区段)的土壤盐分剖面依次为表聚型、震荡型、平均型。

2.2不同剖面类型土壤盐分与土壤性状的关系

2.2.1土壤盐分与颗粒组成的关系土壤剖面中不同颗粒组合方式对土壤水分、养分、盐分等有着重要的制约作用，对土壤次生盐渍化发展和生产性能均有明显影响[16-18]。研究区土壤颗粒组成以粉粒78.53%～84.31%)和砂粒(15.60%～21.33%)为主，黏粒含量很低其在各剖面类型中百分比小于0.20，各粒级含量在不同剖面类型之间变化不大，表明研究区距入海口不同距离土壤质地差异不大(表4)。

各类剖面均表现为黏粒和粉粒与盐分呈负相关关系，砂粒与盐分呈正相关关系。表聚型剖面土壤含盐量与粉粒呈显著负相关，与砂粒呈显著正相关，而与黏粒相关性不显著。其他两类剖面土壤颗粒组成与含盐量相关性均不显著(表4)。表明距入海口较

近的土壤含盐量与土壤质地有较好的相关性，而距入海口远的土壤含盐量与土壤质地之间的相关性不好。

注:A为北堤河漫滩土壤盐下部面编号;B为南堤河漫滩土壤盐下部面编号。

图1　不同类型盐分剖面特征表2　不同盐分剖面类型土壤含盐量的统计特征值及其空间变异系数

表3　盐分剖面类型分布情况

表4　各类盐分剖面土壤机械组成百分含量平均值及其与土壤含盐量间的相关关系

注:*表示显著相关(p<0.05)，**表示极显著相关(p<0.01)。

2.2.2土壤盐分与有机质的关系各类盐分剖面土壤有机质含量(均值3.4～4.8 g/kg)按全国养分含量分级标准均属低水平，标准差(1.9～3.1 g/kg)和变异系数(54.2%～65.4%)均较大(表5)，说明研究区土壤有机质含量不高，各剖面有机质含量变化幅度较大。表聚型剖面土壤有机质含量均值最高，平均型次之，震荡型剖面土壤有机质含量最少，这是由于表聚型剖面土壤分布在距入海口近的芦苇滩，植被覆盖度大，震荡型剖面土壤分布在耐盐荒草地，植被覆盖度低，枯枝落叶少，平均型剖面土壤分布在耐盐荒草地，耐盐植被种类多，覆盖度大。震荡型剖面土壤含盐量与有机质显著负相关，表聚型和平均型剖面土壤含盐量与有机质无显著关系。

从各类盐分剖面的土壤有机质分布特征来看(图2)，土壤有机质均随土层加深呈降低趋势。表聚型剖面0—100 cm土层深度有机质含量在10.0～2.3 g/kg均匀变化，100 cm土层深度以下有机质含量低至2.3 g/kg且基本趋于平稳；震荡型剖面土壤有机质分布特征与平均型相近，均表现为表层(0—10 cm)土壤有机质含量较高(约是表层以下的2～3倍)，表层以下急剧下降，且基本趋于稳定，没有形成腐殖质淋溶下渗的层次逐渐过渡现象，而平均型表层土壤有机质含量(0—10 cm土层深度均值11.1 g/kg)高于震荡型剖面土壤有机质表层含量(0—10 cm土层深度均值7.7 g/kg)。可见，表聚型剖面有机质分布较深，而震荡型和平均型剖面有机质具有明显的浅层积累特点，这可能与距入海口近的河漫滩植被类型以深根性芦苇为主，而距入海口较远的河漫滩植被类型多为浅根性耐盐草本有一定关系。

2.2.3土壤盐分与pH的关系各类盐分剖面土壤pH值的变异系数(2.7%～4.4%)均较小，均值为7.88～8.32，最大值为9.12～10.18，最小值为7.88～8.32，说明研究区土壤基本为弱碱性土壤，部分土壤为碱土，且各剖面pH变化不大(表5)。

各类盐分剖面土壤pH与含盐量相关性分析发现，二者并没有显著关系。

图2　不同盐分剖面类型土壤有机质垂直分布特征表5　不同剖面类型土壤有机质含量、pH统计特征值及其与盐分的相关关系

剖面类型最大值有机质/(g·kg-1)pH最小值有机质/(g·kg-1)pH平均值有机质/(g·kg-1)pH标准差有机质/(g·kg-1)pH变异系数/%有机质pH与含盐量的相关系数有机质pH表聚型10.610.181.98.324.78.743.10.3865.44.40.13-0.13震荡型7.99.122.27.883.48.601.90.2354.22.7-0.36*-0.20平均型11.79.692.18.104.28.812.70.2864.13.2-0.19-0.09

注:*表示显著相关(p<0.05)，**表示极显著相关(p<0.01)。

3　结 论

研究区土壤剖面按盐分分布特征分为表聚型、震荡型、平均型3类，表聚型占样品总数的27%，震荡型占21%，平均型占52%。其分布具有明显区段性，表聚型主要分布在距入海口700 m范围内的芦苇滩，震荡型主要分布在距入海口700～1 800 m区段，平均型主要分布在距入海口>1 800 m区段。

研究区土壤质地差异不大，土壤颗粒组成以粉粒和砂粒为主，黏粒含量极少，有机质含量整体属低水平，土壤整体为弱碱性，其中表聚型盐分剖面土壤含盐量与土壤质地有较好的相关性，震荡型盐分剖面土壤有机质与含盐量呈显著负相关关系，其他盐分剖面土壤理化性质与含盐量无显著关系。

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Characteristics of Soil Salinity Profiles and Physical and Chemical Properties of Coastal Saline Soil in the Estuary of North Jiangsu

LI Erhuan1, HU Haibo1, LU Xiaozhen1, SHEN Jun2,SHAO Yongchang1, ZOU Jianghui1, DENG Hanwen1

(1.SouthModernForestryCooperativeInnovationCenter,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China;2.EnvironmentalImmigrationOfficeofWaterConservancySurveyDesignInstituteofJiangsuProvince,Yangzhou,Jiangsu225127,China)

Flood land soils in the estuary of Huai River were investigated for analysis of soil salinity profile types, the variation of the physical and chemical properties and the relation between them. The result showed that along with the distance far from the estuary, characteristics of soil salt content distribution in the soil profiles varied and fell into three types：surface accumulation profiles (SAP), oscillation profiles (OP) and equably distribution profiles (EDP). The soil particle composition is dominated by silt and sand, content of clay is less. Salt distribution of surface accumulation profiles (SAP) is significantly correlated to soil texture, but salt distribution of oscillation profiles (OP) and equably distribution profiles (EDP) are not negatively correlated with soil texture. Organicorganic matter in 0—350 cm soil depth in the study area is low. Salt distribution of oscillation profiles (OP) is negatively correlated with organic matter content, but salt distribution of surface accumulation profiles (SAP) and equably distribution profiles (EDP) are not significantly correlated with organic matter content. The soil in the study area is weak alkaline soil and the soil in partial area belongs to alkali soil.

north Jiangsu; coastal; soil salinity profiles; physical and chemical properties

2015-07-10

2015-09-18

江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD);国家林业局长江三角洲城市森林生态系统定位研究资助项目(2001-5);淮河入海水道二期工程盐碱土分布与水土保持方案研究项目(201305013)

李二焕(1988—),女,河南宝丰人,硕士研究生,主要从事林业生态工程研究。E-mail:1326039936@qq.com

胡海波(1964—),男,江苏宝应人,教授,博士,博士生导师,主要从事水土保持与荒漠化防治研究。E-mail:huhb2000@aliyun.com

S156.4

A

1005-3409(2016)04-0116-04