滨海盐碱地土壤水盐动态研究

刘海涛，高彦花

（1.淮南师范学院生物工程学院，安徽 淮南 232038；2.资源与环境生物技术安徽普通高校重点实验室，安徽 淮南 232038）

土壤水盐动态是指土壤水分和盐分在空间中的分布随时间的变化过程[1-2]。渤海湾位于渤海西部，贯穿天津、河北省唐山、沧州和山东省黄河口，属于典型的大陆性季风气候，一年内降水量分布不均，主要集中在夏季，并且降水量的年际变化也较大[3]。该地区土壤中的水盐运移频繁，积盐与脱盐现象不断交替发生，加之该地区地下水为海水型地下水，矿化度较高，导致其土壤盐分含量较高且难于治理[4]。由于盐碱地面积大，植被覆盖率低，生态环境脆弱，已经严重制约了农林业的生产发展。因此，该地区盐碱地的改良对土地资源的可持续利用和发展具有重要意义。本研究通过探究渤海湾地区盐碱地土壤水盐动态变化规律，以期为该地区盐碱地的开发利用提供基础性科学数据。

1 研究方法

1.1 采样方法

选取渤海湾北岸的河北唐海、中段的天津大港和河北黄骅、南岸的山东东营4个地区作为采样地，试验地土壤的盐分离子状况见表1。由表1可知4个地区由北向南含盐量呈逐渐增加趋势，代表了渤海湾地区不同盐渍化程度的土壤。采样地皆为未开垦的荒地，在每个地区随机选取6个取样点。采样时间为每月下旬，选择晴天并在48 h 内迅速完成4个地区的取样。采样时使用土钻钻取80 cm深土壤，分层取 0～20、20～40、40～60、60～80 cm 土层土样。将每层土样迅速装入自封袋内，并在自封袋上标注采样地、土样深度、采样日期等信息。

表1 研究区土壤离子含量（Tab.1 The content of soil ions in research area）

1.2 测定方法

1.2.1 土壤含水量

烘干法测定土壤含水量。取20 g 土壤于铝盒中，置烘箱中105 ℃下烘至恒重称量。重复3 次，取平均值。土壤含水量计算公式如下：土壤含水量(%)

1.2.2 土壤盐分

土壤样品按5:1 的水土比进行浸提[5]，分别测定各指标。其中，电导率用DELTA-326 型电导率仪测定；K+、Na+、Ca2+、Mg2+使用原子吸收分光光度计测定；pH、Cl－、HCO3－使用水质分析仪 (自动滴定仪)测定；SO42－利用 EDTA 间接络合滴定法测定。

1.3 数据处理

采用Excel 2007 软件作图，SPSS16.0 统计分析软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 研究区土壤水分的垂直分布

图1 研究区土壤含水量垂直分布（Fig.1 The vertical distribution of soil water content in research area）

如图1所示，4个地区中除东营 5、7～8月份和唐海3～4月份各层土壤含水量差异不显著 (P﹥0.05)，其余月份及地区的土壤含水量均差异显著 ((P﹤0.05)，且土壤含水量呈现随土层深度增加而逐渐增加的趋势。

表2 研究区土壤含水量各月份间变异系数（Tab.2 The coefficient of variation of soil water content between months in research area）

如表2所示，4个地区不同土层含水量月变化幅度规律基本一致，表现为表层0～20 cm 含水量在不同月份变化幅度最大，20～40 cm 土层含水量变化幅度次之，40～60 cm 和 60～80 cm 土层含水量变化幅度较为平缓。

2.2 研究区土壤总盐量的垂直分布

4个地区土壤盐分垂直分布规律各具特点。如图2所示，唐海在3～10月份各土层土壤电导率差别相对不明显。大港在3、4月份各层土壤电导率较接近，在 5、7～10月份 0～20 cm 土层土壤电导率显著低于另外 3个土层(P﹤0.05)，在 6月份 60～80 cm土层电导率显著高于另外3个土层(P﹤0.05)。黄骅除 5、6月份外的其余各月份，0～20 cm 土层土壤电导率与其余各层土壤电导率差异均达到显著水平(P﹤0.05)，尤其在 3月份和 8月份，0～20 cm 土层土壤含盐量远高于下层土壤；3～10月份间，20～40、40～60、60～80 cm 土层土壤电导率差异不明显，含盐量比较接近。东营在 3～5月份和 8月份 0～20 cm土层土壤电导率显著高于其余各土层(P﹤0.05)，在6～7、9、10月份各土层土壤电导率相差不大。综上所述，黄骅土壤在各月份均出现较为明显的表聚现象，东营仅在个别月份表聚现象明显。大港和唐海土壤盐分的垂直分布相对均匀，但大港在6～10月份下层土壤盐分含量高于上层土壤。

图2 研究区土壤电导率垂直分布（Fig.2 The vertical distribution of soil electrical conduction in research area）

2.3 土壤水分和盐分的动态关系

图3 研究区土壤水盐动态关系(Fig.3 The dynamic relationship of soil water and salt in research area)

如图3所示，4个地区土壤水分和盐分之间的动态关系没有一致的规律性。唐海土壤电导率和含水量年变化趋势基本相反；大港土壤电导率在3～8月份变化幅度很小，而含水量在此期间有较大波动，在8～10月份含水量和电导率变化趋势相反；黄骅土壤电导率和含水量的年变化趋势基本一致；东营土壤含水量在3～10月份基本稳定无明显变化，而电导率在3～5月份和8～10月份波动较大。

3 结论与讨论

4个地区由于降水、蒸发等气候条件的差异及土壤质地、结构的不同，其土壤含水量在垂直方向的分布差别较大。唐海、大港、黄骅3个地区的土壤含水量在土壤剖面的垂直分布基本相同，均表现出随土层深度的增加而增加；而东营土壤含水量的垂直分布较均匀。究其原因，可能是由于唐海、大港和黄骅的地理位置较近，影响土壤含水量的气候、土壤质地等因素较为相似，因此土壤含水量的垂直分布也相近；东营地处黄河入海口，其土壤为黄河泥沙淤积而成的沙质土，保水控水能力差，水分在各层土壤下渗快，从而导致各层土壤含水量相差不大。本研究中表层土壤较下层土壤不同月份间的波动幅度更大，这是由于表层土壤更易受到降水和蒸发的影响，降水时土壤含水量迅速升高，蒸发剧烈时含水量又快速下降，因此月变化幅度较大；而随土层深度的加深，外界环境对土壤的影响逐渐减小，因此土壤含水量变化幅度越来越小，这与大多数学者的研究结果是相似的[3,6-7]。

土壤中的水溶性盐具有导电作用，其导电能力的强弱可以用电导率表示，在一定范围内，溶液的含盐量和电导率呈正相关关系[8]。本研究中，4个地区的土壤盐分主要以NaCl 为主，其它离子比例相近，因此，可用土壤浸出液电导率值表征土壤含盐量的高低。王耿明等[9]对松辽平原土壤盐碱地进行研究表明，研究区表层土壤含盐量较高，盐渍化程度严重。本研究亦发现黄骅和东营盐碱地表层土壤含盐量较高，土壤中盐分呈表聚性特征。这可能是由于东营和黄骅土壤盐分含量本身较高，导致大多数植物难以生长，地被植物稀疏，地表大部分裸露，土壤水分蒸发量大，盐分在蒸发过程中随毛管水不断转移至土壤表层所致。大港土壤含盐量在5～10月份表现出上层低于下层，这可能由于该地区生长了一些野生白刺(Nitraria tangutorum?Bor.)，白刺是一种吸盐植物，而5～10月份恰好是白刺的生长发育期，白刺对盐分的吸收降低了土壤上层的盐分含量。唐海土壤盐分垂直分布状况较特别，有的月份上层土壤含盐量高，有的月份下层土壤含盐量高，有的月份则基本相同，无规律性。这可能是因为该地为粘土夹层土壤，具有脱盐困难、抑制返盐的特点，使得土壤的盐分垂直分布具有多样性的特点[10]。

土壤盐分变化和水分变化密切相关，土壤中的盐分溶于水中，伴随着水分的移动而移动，土壤水分运移的变化直接导致了盐分的运移变化[11]。一般来说，土壤盐分含量与土壤水分含量呈负相关关系[1,6]。在本研究中土壤含盐量与含水量的月变化之间并未呈现明显的规律性，这说明虽然盐分随水分的运动而移动，但其它因素(降雨量、降雨强度、蒸发量、土壤质地、地下水位、地下水矿化度)也会对土壤盐分产生影响，盐随水运动的过程中存在一定的复杂性[10-12]。