天山北麓苏打盐碱化土壤pH值测定中的影响因素分析

张芳，塔西甫拉提·特依拜，梁辰，依力亚斯江·努尔麦麦提

(1.新疆大学资源与环境科学学院，乌鲁木齐 830046；2.新疆大学生态学博士后流动站，乌鲁木齐 830046；3.教育部新疆绿洲生态重点实验室，乌鲁木齐 830046)

天山北麓苏打盐碱化土壤pH值测定中的影响因素分析

张芳1，2，3，塔西甫拉提·特依拜1，2，3，梁辰1，3，依力亚斯江·努尔麦麦提1，3

(1.新疆大学资源与环境科学学院，乌鲁木齐 830046；2.新疆大学生态学博士后流动站，乌鲁木齐 830046；3.教育部新疆绿洲生态重点实验室，乌鲁木齐 830046)

【目的】pH值是碱土诊断及分类的重要依据。测定天山北麓苏打盐碱化土壤pH值，并分析其影响因素，为盐碱化土壤pH值测定的适应方法提供依据。【方法】采用电位法，对新疆天山北麓典型的碳酸盐含量高、碱性强、盐分类型复杂的苏打盐碱化土壤样本，分别设置不同水土比(1∶1、2.5∶1、5∶1)和不同静置时间(1、5、10、30和60 min)进行pH值测定。【结果】①水土比对pH值测定影响较大，但碱性强弱并不是稀释效应的决定性因素，含有较多CaCO3的氯化物盐样本稀释效应最强，最大pH值增加量达0.57个单位，这种稀释效应主要来自CaCO3与中性钠盐反应生成的苏打水解。②水土比2.5∶1时，难溶盐类的溶解基本达到稳定；而1∶1水土比不适用于研究区盐碱化土壤的pH值测定。③静置时间对奇台碱土pH值测定的影响小于艾比湖盐土，静置过程中大气CO2溶解不影响pH值测定结果。【结论】对于天山北麓盐碱土，可设定为5∶1水土比，悬液充分搅拌后即进行pH值测定，其测定精度与实验效率均较高。

天山北麓；苏打盐碱化土壤；pH测定；水土比；静置时间

0 引 言

【研究意义】土壤pH值表示土壤酸碱程度，它对土壤的许多化学反应、化学过程、养分利用等均有很大影响，是表征盐碱土基本性质不可或缺的核心指标之一，是碱土诊断及分类的重要依据[1-2]。盐碱化土壤中存在着剧烈的离子交换、沉淀溶解、水解等过程，pH值受到土壤内在性质和外部条件的复杂影响，因此，pH值也是土壤中最难准确测得的化学指标之一[1]。现有的测量规范和研究成果对碱性土壤的pH值测定方法给出了不同的建议。但是新疆盐碱化土壤具有高盐、强碱特征，其盐分构成及碱度来源复杂，而不同类型盐化、碱化土壤的物理、化学性质差异很大，因此，对新疆典型盐碱化土壤pH值的测定中的影响因素进行比较分析，可提高对区域盐碱化土壤理化性质的认识和相关研究中的针对性。【前人研究进展】由自然或人类活动引起的土壤盐碱化是干旱地区主要的环境危害之一，新疆盐化、碱化土壤面积达8.48×104km2，其中31%是农田[3-5]。近年来，针对新疆盐碱土的分布、分级、形成因素、水盐运移、遥感监测及改良等多方面进行了大量研究[6-9]。新疆土壤盐分类型复杂，盐化、碱化土壤复区分布，北疆准噶尔盆地沿天山北麓由西(艾比湖流域)向东(奇台-木垒)的广阔冲积平原上，土壤具有从强盐向强碱演变的特征[10]。pH值作为盐碱化土壤性质研究中重要的核心指标，其测定方法也被重视。例如，pH值应在土壤胶体中致酸致碱离子充分释放且悬浊液内部反应达到稳定和平衡时测定，混合静置时间、水土比等因素都可能影响pH值的测定结果，一般来说，水土比越大，pH值越高，即土壤悬液愈稀，测定的土壤pH值愈高，这一效应被称作稀释效应[11]。依据《土壤分析技术规范》[12]和《土壤理化分析》[13]可知：碱性土壤稀释效应较大，建议碱性土壤采用1∶1水土比测定。有学者对河南封丘碱化土壤进行了pH值测定实验，认为碱化土壤pH值稀释效应明显，主要原因是交换性钠的解吸以及碱式碳酸盐的溶解，考虑到CO2分压的影响，建议碱化土壤以田间原位进行pH值测定较好[1，13]。目前，实验室pH值测定最通用的方法是电位法，其测量精度较高，准确性在0.02左右[14-15]。【本研究切入点】国内通行的pH值测定方法主要有：全国农业技术推广服务中心《土壤分析技术规范》、《土壤和土壤化学分析》、国家林业局《森林土壤pH值的测定》(LY/T1239-1999)、国家环境保护总局《土壤环境监测技术规范》(HJ/T66-2004)等[12,16-18]。其中，水土比、静置时间都是土壤pH值测定中的关键因素，不同的标准及不同地区的学者在研究中设定不同[19-21]。选取天山北麓有代表性的盐碱化土壤作为样本，采用几种实践中常用的水土比和静置时间进行实验设计，对pH值测定过程中的影响因素及其产生的现象进行分析，确定适合该区域土壤特点的pH值测定方法。【拟解决的关键问题】研究天山北麓典型盐碱土的理化性质及其与区域成土因素间的关系，分析不同水土比和静置时间对pH值测定结果的影响程度及稀释效应的表现特征与原因，在静置过程中，空气中的CO2对测定结果的影响，找出天山北麓典型盐碱化土壤pH值测定的适宜方法及田间pH值原位测量的可操作性。

1 材料与方法

1.1 材 料

实验中使用的样本共14个。其中7个样本采集于准噶尔盆地西南缘的最低汇水中心艾比湖区域(样品号Y1～Y7)，另外7个样本采集于准噶尔盆地东南缘天山北麓奇台绿洲细土平原的强碱化区域(样品号J1～J7)，每个样品采用梅花点采样混合后，用四分法装入采样袋，采样深度0～20 cm。

1.2 方 法

(1)土壤样本在实验室自然晾干后过2 mm筛，每个样本以1∶1、2.5∶1和5∶1三种水土比配置土壤浸提液；对土壤悬液磁力搅拌3 min后，采用德国产WTW pH-3710型酸度计分别测定其不同静置时间(1、5、10、30和60 min)下的pH值，测试误差在0.005个单位以内。

(2)依据全国农业技术推广服务中心《土壤分析技术规范》对水溶性盐分进行测定，5∶1水土比，震荡3 min后过滤，制成滤液。测定指标包括：含盐量、八大离子。K+、Na+采用原子吸收分光光度法测定，HCO3-、CO32-采用双指示剂-中和滴定法测定，Cl-采用硝酸银滴定法滴定，Ca2+、Mg2+、SO42-采用EDTA滴定法测定，水溶性总盐用烘干残渣法测定。另外，采用气量法测定了各样本的碳酸钙含量。

2 结果与分析

2.1 土壤样本的盐碱组分统计特征

盐碱土纲是我国土壤分类系统(1992)中的12个土纲之一，下分盐土和碱土两个亚纲，包括各种盐土、碱土及其他不同程度盐化和碱化土壤[22-23]。依据土壤盐分类型划分方法[10]对土壤样本的盐分类型进行划分。所有样本一价阳离子Na+和K+与二价阳离子Ca2+和Mg2+的当量比值均>2，即所有样本均为钠质盐碱土。Na+在阳离子中占绝对优势，除了样本Y1、Y2、Y3中Na+占阳离子总量的比率在65%～85%外，其他样本中该比率均在94%以上，特别是采集于奇台强碱化土壤区域的7个样本中，有6个样本Na+在阳离子中所占比率超过98%。依据阴离子分布情况对盐分类型进行划分：阴离子Cl-与SO42-的当量比值>2为氯化物盐；比值在1～2，属硫酸盐-氯化物；比值在0.2～1，属氯化物-硫酸盐。研究表明，供试样本中包括了氯化物盐、氯化物-硫酸盐、硫酸盐-氯化物盐三种类型，这也代表了天山北麓盐碱化土壤的普遍特征，即以氯化物盐与硫酸盐及其混合盐碱化土壤为主。艾比湖土壤样本中有4个属于氯化物盐，奇台绿洲土壤样本则以硫酸盐-氯化物为主，氯化物盐仅有1个。表1

所有样本的HCO3-均高于0.05 mEq/100 g土，均属于苏打盐碱土[22]。土壤中苏打对植物的毒害性最强，其毒害作用是NaCl的5倍，是Na2SO4的10倍。《欧洲盐渍土》书中把苏打盐土作为1个亚类划入碱土，称为没有B层结构的碱土；苏联土壤学家柯夫达把碱土、碱化土壤和苏打盐土等盐渍土统称为苏打盐化碱性土壤，我国把苏打盐土作为碱化盐土的1个土属[24]。相较于艾比湖土壤样本，奇台绿洲土壤样本的苏打化程度更为显著。一般来说，苏打盐碱土常分布于湖缘、扇缘等地形低平部位，与硫酸盐和氯化物盐一起积聚。苏打来源通常包括以下几种方式[24]：①富含钠长石的火成岩风化产物；②深层含苏打地下水；③古湖沉积物(中生代含苏打地层)再分配；④硫酸盐的生物还原作用；⑤代换性钠的水解；⑥中性钠盐与碳酸钙的交换反应。对两组样本的盐碱组分进行相关性分析，则艾比湖样本的CaCO3含量与苏打化程度指标HCO3-呈极显著正相关，相关系数达0.907，由此可判断在苏打的6种来源方式中，艾比湖样本除了前3种苏打原生来源，中性NaCl盐与CaCO3的交换反应对土壤中苏打存在状态的影响也很明显；而从Na+离子在阳离子中的绝对优势来看，代换性钠的水解对奇台强碱化土壤中苏打的存在则起着重要的作用。

不同成土条件下两组样本的盐碱组分间关系的差异性。艾比湖样本的含盐量与Cl-、Na+、Mg2+呈极显著正相关，与Cl-的相关系数达0.934，与SO42-呈显著正相关。而奇台样本的含盐量与CO32-、Na+呈极显著正相关，与Na+的相关系数达0.999，与Cl-呈显著正相关。这表明，艾比湖作为准噶尔盆地的低凹集水区，其周边土壤属于受地下水影响的活性盐土，最易溶的氯化物盐在土表广泛分布，而准噶尔盆地东南缘的奇台绿洲，由于持续几十年高强度的农业开发，地下水位大幅下降，平原区土壤属于残余盐碱化土壤，年均近200 mm的降水量使表层易溶盐受到一定的淋滤作用，当土壤溶液中含有大量苏打时或者季节性干旱使得积盐脱盐频繁交替发生时，都促进了交换性钠进入土壤胶体，使土壤发生碱化[23]。这也与前人研究结果一致，即盐碱化主要归因于钠盐时，若盐分在土壤剖面中反复被淋滤，它会导致钠质碱土的形成[25]。土壤胶体上代换性Na的水解及土壤中苏打Na2CO3的水解都会导致土壤pH值升高。

由上可知，新疆天山北麓盐碱化土壤类型多样，富含CaCO3，盐碱组分复杂多变，各种成土因素差异明显，各种盐类相互作用，都可能会对pH值的测定带来一定的影响。表2

2.2 水土比与静置时间对pH值测定的影响

研究表明，奇台绿洲土壤样本pH值均大于10，可归于碱土类；艾比湖区域土壤样本pH值基本位于8.5～9.5，呈中度碱化状态。表3

2.2.1 水土比对pH值测定的影响

土壤悬液是一个由多种离子、多种矿物组成的复杂体系，水土比影响到离子浓度，进而影响离子活度，影响溶液平衡过程。水土比从1∶1变化到2.5∶1时，所有样本在不同静置时间上测定的pH明显增大，奇台样本pH值平均增加约0.13个单位，艾比湖样本pH值平均增加约0.25个单位。这种规律符合对稀释作用机理的解释，即水土比加大后，H+浓度降低，会使pH向碱性方向移动。研究表明，稀释效应在氯化物盐样本中尤其明显，艾比湖的4个氯化物盐样本及奇台的1个氯化物盐样本的水土比从1∶1变化到2.5∶1时，pH值的增加均超过了0.2个单位，最大pH值增加量为0.57个单位。对相关文献[13]中关于碱性土壤稀释效应较大，建议碱性土壤采用1∶1水土比测定的观点，可作进一步商榷：奇台样本碱性较艾比湖样本强，但稀释效应反而较之为弱，可见碱性强弱不是稀释效应的决定性因素。而且，样本Y1、Y2、Y3的水溶性Ca2+含量均在2 g/L以上(5∶1水土比)，其余样本即使CaCO3含量很高，其水溶性Ca2+的含量也很低，说明这些高含量的水溶性Ca2+不是来自CaCO3溶解，而CaCl2易于Na2CO3和Na2SO4起反应成为CaCO3和CaSO4，其在土壤中很难以固态结晶存在，因此较高的水溶性Ca2+也不是来自CaCl2溶解。CaSO4在20℃时可有g/L的溶解度[24]，结合样本Y1、Y2、Y3具有较高的SO42-含量进行分析，这3个样本的水溶性Ca2+应该主要来自CaSO4的溶解，当水土比为1∶1时，这些样本的CaSO4则难以充分溶解。因此，可以进一步将稀释效应解释为：①由于新疆盐碱土的各类盐分含量较高，1∶1水土比时，土壤中的有些盐类无法充分溶解；②当悬液中的水增多至2.5∶1水土比，悬液中电解质遭到稀释，会促进H+将土壤胶体吸附的潜性碱Na+离子交换进入悬液，从而使OH-增加，导致pH值升高；③这5个氯化物盐样本CaCO3含量较高，均超过100 g/kg。CaCO3属于强碱弱酸盐，与中性的NaCl盐或Na2SO4盐反应都会生成苏打Na2CO3，苏打水解也会使pH值升高。表1，表3

稀释效应并不遵循线性规律，当水土比从2.5∶1变化到5∶1时，pH值总体仍表现出增加趋势，奇台样本pH值平均增加约0.04个单位，艾比湖样本pH值平均增加约0.09个单位，但增加量并不大，艾比湖的3个Na+占阳离子比率较小样本的pH值反而略有减小，这可能是：①难溶盐类的溶解在水土比2.5∶1时就可以基本达到稳定；②样本中盐分类型多样，各盐类在土壤溶液中相互作用，相互影响。例如，土壤溶液中的NaCl会提高石膏(CaSO4·H2O)的溶解度，降低Na2CO3和Na2SO4的溶解度，而溶液中的Na2SO4和MgSO4等又可以提高CaCO3的溶解度，NaCl和CaCl2也存在消长关系，等等。虽然，盐碱化土壤溶液中存在着复杂的化学、物理化学及生物化学过程，但就各样本的水土比从2.5∶1变化到5∶1时的pH值变化量均未>0.1个单位而言，其结果并不影响土壤酸碱性的判断精度，因此可以认为采用2.5∶1或5∶1的水土比对研究区盐碱土进行pH值测定均稳定可靠，而1∶1水土比对土壤盐分溶解不充分，土壤胶体中致酸致碱离子不能充分释放，不适合进行天山北麓盐碱土的pH值测定。另外，稀释效应大小不完全取决于碱性强弱，样本的盐分类型及CaCO3含量与稀释效应关联性更为明显。

2.2.2 静置时间对pH值测定的影响

为了观察水土比一定的条件下不同静置时间对pH值测定的影响，用各样本在每一种水土比浸提液中5种不同静置时间(1、5、10、30和60 min)下所测得的5个pH值中的最大值减去最小值，作为pH最大变化量ΔpH。研究表明，水土比为1∶1时的艾比湖样本中，有6个样本的ΔpH超过或接近0.1个pH单位，最大变化量约0.18；水土比为2.5∶1时，ΔpH超过0.1的样本仅为1个；水土比为5∶1时，没有样本的ΔpH超过0.1。在奇台碱土样本中，水土比为1∶1时，有2个样本的ΔpH超过0.1个pH单位，最大变化量约0.14；水土比为2.5∶1时，ΔpH超过0.1的样本仅1个；水土比为5∶1时，没有样本的ΔpH超过0.1。由此可知：①静置时间对奇台碱土pH值测定的影响小于艾比湖盐土；②水土比为1∶1时进行pH值测定，其结果受静置时间影响较大，水土比为5∶1时影响最小；③静置时间长短对盐土、碱土pH值测定的影响要明显小于水土比不同对pH值测定的影响，如果采用5∶1水土比的话，静置时间不同测得的结果对土壤碱性程度判断基本上没有影响，因此，在悬液充分搅拌后即可进行测定，以提高实验效率。图1

在确定pH值测定的静置时间时总会考虑悬液在静置过程中吸收空气中的CO2对结果的影响，因为CO2极易溶于水，其1 atm、0℃时在水中的溶解度为1.713 cm3/cm3，溶入CO2后会导致水的酸化[26]。静置60 min后测定的pH值与静置1 min即测的pH值的差，研究表明，艾比湖样本中，当水土比为1∶1时，其ΔpH(60 min～1 min)均为正值，即静置60 min后，pH值是增加的，并且增加量基本等于图1中最大变化量。2.5∶1水土比时，ΔpH(60 min～1 min)明显缩小，尽管有3个样本静置60 min后ΔpH(60 min～1 min)为负，但最大下降幅度仅为0.04个pH单位，7个样本的波动范围约为0.1～-0.04。当水土比为5∶1时，波动范围在0.04～-0.07，pH值随静置时间增加而降低的程度与2.5∶1水土比相比并没有明显改变。奇台样本中，不同水土比测定时，均有4个样本的ΔpH(60 min～1 min)为负，但变化幅度并不大，除了水土比为1∶1时ΔpH(60 min～1 min)波动范围在0.09～-0.08外，其余条件下ΔpH(60 min～1 min)波动范围基本位于±0.05之间，可见随着静置时间的增加，不同水土比的浸提液均未出现明显酸化现象。图2

图1 不同静置时间下pH值最大变化量

Fig.1 The maximum variation of pH in different standing time

图2 静置60 min后pH值变化量

Fig.2 The variation of pH after standing time in 60 minutes

3 讨 论

土壤是一个非常复杂的三相开放系统，不同的土壤类型，其pH值测定过程和影响因素也不同。出于对稀释效应的考虑，目前相关文献对于碱化土壤pH值测定大多给出了宜采用1∶1水土比的建议[1,13-14]，这可能是由于其测试的土壤样本与天山北麓盐碱土不同，易溶盐含量很低，多数样本的含盐量不足1 g/kg[1]，盐类溶解对pH值测定影响较小。

研究在静置过程中未观察到受大气中CO2溶解造成明显的pH值下降，对其原因作以下讨论：①大气中CO2在悬液中的溶解度受气压、悬液温度与悬液中CO2浓度的影响，但实验室测定环境属于常温常压条件，可避免悬液由于温度和压强变化引起的CO2溶解度的变化；②土壤悬液并非纯水，其配制时即存在以分子状态溶解于水的游离CO2，其来源包括土壤悬液中的矿物盐类，微生物分解等，但所有样本悬液均属于高盐、中-强碱性溶液，且样本测定前经过了干燥处理，即使悬液中有极端环境微生物存在，其对CO2的影响应该也是可以忽略的。

4 结 论

4.1 新疆天山北麓盐碱化土壤主要以氯化物盐与硫酸盐及其混合盐类为主，呈明显苏打碱化特征。在pH值测定过程中稀释效应明显，但碱性强弱不是稀释效应的决定性因素，土壤的盐分类型及CaCO3含量与稀释效应关联性更大。

4.2 静置时间对奇台碱土pH值测定的影响小于艾比湖盐土。由于土壤悬液并非纯水，配制时即存在以分子状态溶解于水的游离CO2，因此，静置过程中大气CO2溶解对pH值测定的影响不大。

4.3 难溶盐类的溶解在水土比2.5∶1时基本达到稳定，而1∶1水土比对土壤盐分溶解不充分，土壤胶体中致酸致碱离子不能充分释放，不适合用于高含盐量碱化土壤的pH值测定。对于天山北麓盐碱土，可设定为5∶1水土比，悬液充分搅拌后即进行pH值测定，其测定精度与实验效率均较高。

References)

[1] 王慎强，俞仁培.影响碱化土壤pH测定的主要因素[J].土壤通报，1994，25(6)：252-255.

WANG Shen-qiang, YU Ren-pei. (1994). The Main Influencing factors of pH Value Determination of Alkalized soil [J].ChineseJournalofSoilScience, 25(6):252-255. (in Chinese)

[2] 丁昌璞，徐仁扣.土壤的氧化还原过程及其研究法[M].北京：科学出版社，2011.

DING Chang-pu, XU Ren-kou. (2011).Oxidation-ReductionProcessesofSoilsandTheirResearchMethods[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[3] Metternicht, G. I., & Zinck, J. A. (2003). Remote sensing of soil salinity: potentials and constraints.RemoteSensingofEnvironment, 85(1):1-20.

[4] Ding, J., & Yu, D. (2014). Monitoring and evaluating spatial variability of soil salinity in dry and wet seasons in the werigan-kuqa oasis, china, using remote sensing and electromagnetic induction instruments.Geoderma, (235-236):316-322.

[5] WANG, CHEN, Geping, & Qifei. (2015). Mapping of regional soil salinities in xinjiang and strategies for ame- lioration and management.ChineseGeographicalScience, 25(3):321-336.

[6] 阿依古丽·达嘎尔别克，艾比布拉·伊马木，大森圭佑，等.不同洗盐法对盐碱化土壤改良效果研究[J].新疆农业科学，2015，52(3)：477-482.

Ayiguli Dagaerbieke, Aibibula Yimamu, Omori Keisuke, et al. (2015). Effects of Different Salt Leaching Methods on Improving Saline-alkali Soil [J].XinjiangAgriculturalSciences, 52(3):477-482. (in Chinese)

[7] 张芳，熊黑钢，安放舟，等.基于盐(碱)生植被盖度的土壤碱化分级[J].土壤学报，2012，49(4)：665-671.

ZHANG Fang, XIONG Hei-gang, AN Fang-zhou, et al. (2012). Classification of soil alkalization based on halophyte coverage [J].ActaPedologicaSinica,49(4):665-671.(in Chinese)

[8] 罗毅.干旱区绿洲滴灌对土壤盐碱化的长期影响[J].中国科学：地球科学，2014，44(8)：1 679-1 688.

LUO Yi. (2014). The Long Term Impacts of Drip Irrigation on Soil Salinity in Agricultural Land of Oasis in Arid Region of Northwest China [J].ScientiaSincaTerrae, 44(8):1,679-1,688. (in Chinese)

[9] 李义玲，乔木，吴世新，等.基于3S技术的新疆绿洲耕地盐渍化现状调查及治理对策研究[J].新疆农业科学，2008，45(4)：642-649.

LI Yi-ling, QIAO Mu, WU Shi-xin, et al. (2008). A Study on Status Investigation and Control Countermeasures of Salinizationof Cultivated Land in Xinjiang Oasis based on 3S Technology [J].XinjiangAgriculturalSciences, 45(4):642-649. (in Chinese)

[10] 中国科学院新疆综合考察队，中国科学院土壤研究所.新疆土壤地理[M].北京：科学出版社，1965.

Xinjiang Comprehensive Fields Party of Academy of Sciences, Institute of Soil Science of CAS. (1965).XinjiangSoilGeography[M].Beijing: Science Press. (in Chinese)

[11] Kelley W. P. 盐碱土[M]. 黄震华译. 北京：科学出版社.1959.

Kelley W. P. (1959). Translated by HUANG Zhen-hua.Saline-alkaliSoil[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[12] 全国农业技术推广服务中心.土壤分析技术规范[M].北京：中国农业出版社，2006.

The National Agro-Tech Extension and Service Center (2006).SoilAnalysisTechnicalSpecifications[M]. Beijing: Chinese Agriculture Press. (in Chinese)

[13] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社，1978.

Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences. (1978).AnalysisofSoilPhysico-chemicalProperties[M]. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press. (in Chinese)

[14] 鲍士旦.土壤农化分析[M]. 第3版. 北京：中国农业出版社，1997.

BAO Shi-dan. (1997).SoilAgricultureChemistryAnalysis[M]. 3rd Edition. Beijing: Chinese Agriculture Press.(in Chinese)

[15] 刘光崧.土壤理化分析与剖面描述[M].北京：中国标准出版社，1996.

LIU Guang-song. (1996).AnalysisofSoilPhysico-chemicalPropertiesandSoilProfileDescription[M]. Beijing: Standards Press of China. (in Chinese)

[16] 《土壤和土壤化学分析》编写组.土壤和土壤化学分析[M].上海：上海人民出版社，1977.

Writing Group for Soil and Analysis of Soil Chemical Properties. (1977).SoilandAnalysisofSoilChemicalProperties[M]. Shanghai: Shanghai People's Publishing House. (in Chinese)

[17] LY/T1239-1999. 森林土壤pH值的测定[S].

LY/T1239-1999. The pH Measurement of Forest Soil [S]. (in Chinese)

[18] HJ/T66-2004. 土壤环境监测技术规范[S].

HJ/T66-2004.TechnicalSpecificationsforSoilEnvironmentMonitoring[S]. (in Chinese)

[19] 李述刚，余其立，王周琼.荒漠碱化土壤水解性碱度的探讨[J].土壤学报，1982，19(3)：311-314.

LI Shu-gang, YU Qi-li, WANG Zhou-qiong. (1982). The Discussion of Hydrolytic Alkalinity of Desert-alkaline Soil [J].ActaPedologicaSinica, 19(3):311-314.(in Chinese)

[20] 毕桂英，马新民.影响石灰性土壤pH值测定因素的探讨[J].水土保持通报，1998，18(7)：24-27.

BI Gui-ying, MA Xin-min. (1998). The Influencing Factors of pH Value Determination of Calcareous Soil [J].BulletinofSoilandWaterConservation, 18(7):24-27. (in Chinese)

[21] 常直海.土壤普查中常规分析项目和方法[J].新疆农业科学，1979，(2)：31-32.

CHANG Zhi-hai. (1979). The Item and Method of Routine Analysis in General Survey of Soil [J].XinjiangAgriculturalSciences, (2):31-32. (in Chinese)

[22] 王遵亲.中国盐渍土[M].北京：科学出版社，1993.

WANG Zun-qin. (1993).Salt-affectedSoilsofChina[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[23] 海春兴，陈健飞.土壤地理学[M].北京：科学出版社，2010.

HAI Chun-xing, CHEN Jian-fei. (2010).SoilGeography[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[24] 黎立群.盐渍土基本知识[M].北京：科学出版社，1986.

LI Li-qun. (1986).TheElementaryKnowledgeofSalineSoil[M]. Beijing: Science Press. (in Chinese)

[25] Rengasamy, P. (2006). World salinization with emphasis on australia.JournalofExperimentalBotany, 57(5):1,017-1,023.

[26] 朱岳年，吴新年.二氧化碳地质研究[M].兰州：兰州大学出版社，1994.

ZHU Yue-nian, WU Xin-nian. (1994).TheGeologicResearchofCarbonDioxide[M].Lanzhou: Lanzhou University Press. (in Chinese)

Fund project:Supported by NSFC (41261049，41130531)and China Postdoctoral Fund (2013M532100)

The Affecting Factors in pH Measurement of Sodic Soil in the Northern Piedmont of Tianshan Mountains

ZHANG Fang1,2,3, Tashpolat Tiyip1,2,3, LIANG Chen1,3, Ilyas Nurmuhammat1,3

(1.CollegeofResources&EnvironmentScience,XinjiangUniversity,Urumqi830046.China;2.PostdoctoralStationofEcology,XinjiangUniversity,Urumqi830046.China;3.KeyLaboratoryofOasisEcology(XinjiangUniversity)MinistryofEducation,Urumqi830046.China)

【Objective】 pH is one of the most important criteria in alkaline soil identification and classification. This study aims to provide an appropriate method to measure the pH of sodic soil in the northern piedmont of Tianshan Mountains and analyze the factors that may affect the measurement.【Method】The sodic soil widely distributed in the northern piedmont of Tianshan Mountains in Xinjiang contains a high concentration of salt and alkalinity. The pH measurement experiments using different water/soil ratios(1∶1, 2.5∶1, 5∶1)and standing times (1 min, 5 min, 10 min, 30 min, 60 min) have been performed on soil samples that are typical in the area.【Result】The results show that water/soil ratio had significant impact on the determination of the sodic soil pH value, and evidently there was a dilutive effect. However, the soil alkalization degree was not a dominant factor of dilution effect. Chloride salt soil samples with a higher proportion of CaCO3had the strongest dilution effect, and the maximum pH increment was 0.57 units. The dilution effect was mainly related to the hydrolysis effect of soda which was produced from the chemical reaction of CaCO3with neutral sodium salt. The dissolution of insoluble carbonates was stabilized when water/soil ratio was 2.5∶1. The 1∶1 water/soil ratio was not suitable for the pH measurement for sodic soil because of the incomplete dissolution of salt and desorption of the acidic ionic and alkaline ion from soil colloids. Standing time of soil suspension showed weaker impact on pH value determination than that of water/soil ratio. In addition, standing time had weaker impact on the high alkaline degree soil samples from Qitai area than the saline soil samples from Ebinur Lake area. No evident pH decline phenomena occurred in the standing process because of the dissolution of CO2from the air during the soil suspension. After standing time reaching 60 minutes, the pH value fluctuated between +0.04 and -0.07 without affecting the judgment on the soil alkaline degree. The in situ alkaline soil pH measurement had great uncertainties caused by the testing environmental change and artificial factors.【Conclusion】Therefore, the pH measurement in laboratory is still an appropriate method in the study to monitor the soda salt-sodic soil widely distributed in the northern piedmont of Tianshan Mountains in Xinjiang. The water/soil ratio should be set to 5∶1, and then the pH value can be measured directly after the soil suspension is fully completed. By doing so, the measurement can not only reach a high accuracy, but it can significantly increase the experiment efficiency.

the northern piedmont of Tianshan Mountains; sodic soil; pH measurement; water/soil ratio; standing time

2016-08-15

国家自然科学基金项目(41261049，41130531)；中国博士后基金面上资助项目(2013M532100)

张芳(1969-)，女，山东人，副教授，博士，研究方向为干旱区土壤盐碱化，(E-mail)zhangf602@163.com

塔西甫拉提·特依拜(1958-)，男，新疆人，教授，博士生导师，研究方向为干旱区环境与遥感应用，(E-mail)tash@xju.edu.cn

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.12.022

S153.4

：A

：1001-4330(2016)12-2328-11