吉林西部盐渍土盐分季节变化研究

丁泽远，陈晓更

(吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130021)

吉林省西部松嫩平原分布有大面积的盐渍土，是东北地区典型的季冻土分布区，吉林西部可以说是我国盐碱化最严重和对农业影响最大的地区之一。季节变化导致环境温度也在变化，由温度梯度引起的土中水分及盐分的迁移是影响该地区土壤盐渍化的重要原因。从总体上看，盐分在土壤中积聚的数量和类型，在很大程度上和气候相关，“盐随水来，水去盐留”，蒸发越盛，土壤积盐过程越强，这是一般的规律。地下水埋深越浅，在土壤毛管水上升高度越高的过程中就将地下水中的盐分带到土壤表面和土体中。这不仅给农业生产带来了严重的危害，更重要的是，由于盐渍土不良的工程性质，给穿越其中的公路带来了严重的路基病害，例如该地区公路常出现的翻浆、不均匀沉陷等道路病害均与季冻土中水分迁移有直接的联系，而该区土体的性质是影响水分迁移的重要因素。前人对吉林西部地区碳酸盐渍土研究较多的是从农业和生态环境领域，但对该区盐渍土的物理化学组成以及盐分随季节变化的迁移规律的研究还较少。在吉林西部盐渍区，在蒸发和降水的双重作用下，土壤盐分运动出现明显的季节变化，即春季蒸发积盐，雨季淋溶脱盐，秋季蒸发积盐，冬季相对稳定。因此为深入了解吉林西部季冻区盐渍土的性质，有必要研究盐渍土的粒度组成，并通过试验得到吉林西部盐渍土盐分随季节变化的规律，从而为解决该地区盐渍土路基病害提供一定的理论依据。

1 土样的物理化学性质研究

2013年在吉林西部地区农安县进行了4次现场考察和野外取样。盐渍化比较严重的地区，干燥的地表往往含有大量的易溶盐结晶而呈灰白色，在地表以下潮湿时盐渍土一般为黑褐色或灰色。盐渍土含水量低时手感坚硬，含水率高时手感松软滑腻，本区属于松嫩平原的半湿润-半干旱斑状苏打草甸碱化盐渍土分布区，纵向上盐渍土具有明显的分层特点:地表以下0～40cm，一般为黑褐色富含腐殖质的含盐量较高的碱土层;地表以下40～100cm，一般为呈银灰色的不含腐殖质的碱土层。本次取土范围为地表下0～40cm，取样点位置经纬度坐标为N44°22.717′；E124°58.070′。

1.1 土样的物理性质

实验采用了第一次取得的土样进行颗分实验用以分析其颗粒大小分布并定名。试验中1、2、3、4号土样分别代表深度为0cm、15cm、25cm、35cm的土样，其物理性质见表1。各土样含量最高的粒径区间是0.075～0.005mm，黏粒组<0.005mm含量次之，按照地矿部DT92分类定名：4号为粉质轻亚黏土，其余3个土样均为粉质中亚黏土。在加入分散剂之后，粉粒组含量有不同程度的减少，黏粒组含量相应的增加，这说明土样有轻微的“假粉性”。

表1 不同深度土样的粒度组成及定名

注：否—不加分散剂，是—加分散剂

按照SL237- 1999《土工试验规程》规范试验得到4次取样的含水率变化规律如图1中曲线所示。5月初所取土样中地表含水率最小，此时处于吉林西部的春季，地面降水补给较少，但通过冬季融雪下渗导致地面以下15～35cm范围内土样的含水率比其它3组大，其中深度25cm左右的土样含水率最大，高达32%左右。地表土在6月末取得土样含水率最大，其次是10月初取土样和11月中旬所取土样，而6月末取得土样地表以下土样含水率都较10月初和11月中旬大，这说明随着地面降水的径流补给，表层土体含水率大大提高，地表以下土体的含水率都小于地表土。

图1 4次取土含水率随深度的变化曲线

本次实验采取液塑限联合测定仪对每次取得样品进行测定，得到不同季节0～40cm范围内土样的液塑限，由表2可知，土样多为坚硬状态，部分呈硬塑状态。按照塑性图分类得到该点土样属于低液限黏土。

表2 4次取土液塑限及稠度状态

1.2 土样的化学性质

本次研究依据GBT50123- 1999《土工试验方法标准》对土样的部分化学性质进行了测试。酸碱度测试采用电极法。

对4次所取土壤渗出液进行了测试，试验结果列于表3中。由表3可知，土样的pH值在9.0～10.5之间，土壤渗出液均呈现弱碱性。春季和夏季表层土体pH值低于地面以下土体pH值，秋冬季节表层土体pH值较高。由于地域及成土条件的不同，我国土样的pH值从3.5～10均较常见。由于吉林省地区夏季降雨量多小于蒸发量，冬季受到冻融作用的影响，使其土壤多呈碱性。

表3 4次取土pH值

对于盐渍土很重要的一个性质是易溶盐含量，此次研究测得4次取样的易溶盐总量和分量见表4，研究区深度为0～15cm的土中易溶盐总量都在0.31%～0.70%范围内，可以确定该点的土体为盐渍土，而深度范围小于15cm的土样易溶盐总量在0.1%～0.28%之间，在地表0～40cm范围内，易溶盐含量随着深度的增大而减小，如图2所示。

表4 4次取土易溶盐含量

图2 不同时间易溶盐总量随时间变化曲线

2 试验结果分析

在蒸发和降水的双重作用下，吉林西部农安县研究区盐渍土盐分和水分存在明显的季节变化。春季降水补给较少，地面含水量并不大，由于冬季的融雪下渗导致地面以下含水量较大，在深度为25cm的时候达到最大含水率，高达31%左右，此时春季降雨和蒸发综合作用导致表层土体含盐量大约为0.5%，而下部各层土体含盐量小于表层土体；夏季6月末所取土样，表层土体含水量最大，下部土体含水量远小于表层土体含水量，降水作用大于蒸发作用，此阶段的淋溶作用较强烈，导致该阶段表层土体中易溶盐含量较其他阶段低，尤其是深度为25cm和35cm的土样，易溶盐含量仅为0.1%左右，这说明大量的降雨带走了地表及地表以下土体所含的盐分，使得土体中的易溶盐含量降低；但降水充沛导致地下水潜水面升高，又会有盐分随着毛细作用被带到上层土体，所以土中的易溶盐含量有一个逐渐增长的趋势，可以看出10月初土样中的盐分总体高于6月末土样中的盐含量；在11月中旬时进行第4次取土样，此时吉林西部地区基本已进入了初冬，此时降雨已经大大减少，蒸发量远大于降雨量，盐分逐渐在土体内部累积，此阶段测得表层以下土体的易溶盐含量也是4次取土中最高的。

总体来说，春季蒸发大于降雨作用，表层土体含水率小，含盐量较大，夏季降雨作用大于蒸发作用，土体内部含水率增加，但由于淋溶作用，土中含盐量有所降低，而进入秋冬以后，农安地区地面以下盐渍土的含水率趋于稳定，在15%～22%之间，这个阶段土体内部有一个累积盐分的过程，尤其是表层土体积盐现象明显。

图2中20cm深度总盐量数据反常，一般来说植物根系在15～25cm深度区间内，受植物根系影响，在6月份降雨增加，由于淋溶作用土中的盐分随水分向下迁移，但若有大量植物根系分布在此深度，就会使得盐分在地面以下20cm处聚集，导致盐分在6月份在20cm处较高。但因为取样点为旱地，实际植被发育量一般，所以试验结果在深度为20cm处盐分有聚集现象，但并不十分明显。

3 结语

农安地区盐渍土的水盐运移主要是受到蒸发和降雨作用以及温度梯度的影响，表层土体含盐量较大，随着深度增大，含盐量逐渐减小春秋季节，由于强烈的蒸发作用使得土壤中水盐由深层向地表浅层运移。夏季降雨，使得盐分随水由地势高处向地势低洼处迁移。冬季土体内水盐成分受温度梯度影响盐分随水分向冻结锋面迁移。植物根系的保水吸水作用20cm深度范围内盐分在夏季脱盐期反常增高。

对吉林西部地区盐渍土的理化特性及水盐运移规律尚需进一步研究，今后考虑设置多个典型盐渍土取样点，通过室内试验和野外调查全面反映该区盐渍土的空间分布以及时间变异特性。