沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分特征

王 伟，赵 月，钮力亚，王伟伟，王连鹏，陆 莉，王奉芝，于 亮

(河北省农作物耐盐碱评价与遗传改良重点实验室/沧州市农林科学院，河北 沧州 061001)

1 引言

土壤盐渍化是滨海盐碱区耕地发展的主要限制因素之一[1～3]。世界范围内有1/5以上耕地存在不同程度的盐碱化[4]，仅我国土壤盐碱化的面积就有近1亿hm2，其中河北省盐碱地总面积约71.61万hm2，以滨海盐碱地为主[5,6]，而沧州市盐碱地面积约占耕地面积的1/2，距海越近含盐量越高[7,8]。沧州滨海盐碱区春季返盐季节的干旱气候带来的高蒸发力、以及水资源的过度开发、不适宜的灌溉方式等人为活动都会对土壤盐渍化产生影响[9,10]。由于区域生态环境的恶化，土壤盐渍化问题日益严重。因此，当前迫切需要了解沧州滨海盐碱区土壤的的盐渍化特征，有针对性地进行盐碱地改良，优化土壤资源和生态环境。

沧州市位于河北省的东南部，地处环渤海中心地带[11]，属于半湿润半干旱地区，温带大陆性季风气候，降雨较少，多集中在每年6月份到9月份。土壤类型为潮土和盐化潮土，各县市均含有不同程度的盐碱地[7]。土壤的盐分特征是由自然条件下的气候、地貌、水文及地质诸因素共同决定的。盐分对土壤的作用以及盐渍化程度可由盐分的含量和其化学组成来决定[12,13]。土壤盐分含量是衡量土壤盐碱程度的重要指标。由于沧州地区气候干旱少雨，3月份到5月份是该地区土壤的在“返盐”季节，土体中的盐分离子随地下水经毛细管作用，随水分蒸发留在土体表层，进一步加剧了土壤的盐渍化程度[14,15]。目前，沧州地区“返盐”季节耕层土壤中盐分离子的组成及特征的相关研究未见报道。因此，笔者研究主要利用AA3流动分析仪，检测沧州4个滨海县市耕层土壤的总盐含量以及各主要盐分离子，采用科学的统计分析方法，对沧州滨海盐碱区耕层土壤盐分特征进行深入分析，为治理和预防该区土壤盐渍化提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 土壤主要盐分离子检测方法

2.1.1 土样采集 2019年始，在沧州的“返盐”季节(3-5月份)，分三个批次(3月份、4月份、5月份)，分别在滨海的县市盐山、黄骅、中捷、海兴4地典型的盐碱地上分别进行取样，采样深度为0～20 cm，获得耕层土样共计195份。然后，室内进行土壤总含盐量及各主要盐分离子的检测。

2.1.2 测定方法 所有土样检测总盐含量、pH和各盐分离子含量。用电导法[16]测土壤可溶性总盐含量。用pH计测土样pH值。采用火焰光度计法测钾离子、钠离子含量[17]。土样进行相应前处理，采用AA3流动分析仪检测碳酸根+碳酸氢根离子、镁离子、氯离子、钙离子、硅酸根和硫酸根离子含量。AA3流动分析仪检测碳酸根和碳酸氢根离子的方法，不能将两者区分开。

2.2 数据处理

利用Excel2010和SPSS21.0进行数据整理和统计分析[18]。

3 结果与分析

3.1 沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分离子描述性特征

表1结果表明：在沧州滨海盐碱地耕层土壤离子类型多样，氯离子、钠离子、硫酸根、碳酸根+碳酸氢根占离子总和的92.22%，占绝对优势；钾离子和硅酸盐含量较低。且耕层20 cm土壤pH为7.84，呈弱碱性，总含盐量平均值为1.95 g·kg-1。另外，据中国土壤学会盐渍土专业委员会对土属划分的标准[19]，沧州滨海盐碱区耕层土壤中氯离子含量与硫酸根离子含量比为3/2，介于1与2之间，所以，沧州返盐季节滨海盐碱地耕层土壤类型为硫酸盐-氯化物类型。

表1 沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分组成特征值

3.2 沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分离子的相关性

表2结果表明：总含盐量与钠离子、氯离子的相关系数分别为0.4534和0.4026，相关关系显著或极显著存在，说明耕层土壤的总含盐量一定程上取决于土壤中氯化钠的含量；氯离子和钠离子、镁离子、钙离子的相关系数分别为0.9742、0.6383和0.6786，均极显著存在，说明河北省滨海盐碱地耕层土壤中氯化钠、氯化镁和氯化钙为氯化物的主要组成部分；硫酸根离子与钠离子、镁离子和钙离子的相关性分别为0.8062、0.7961和0.8563，均极显著存在，说明该研究区的主要硫酸盐类为硫酸钠、硫酸镁和硫酸钙；硅酸盐与其他离子的相关性均不显著。

表2 耕层土壤各盐分离子之间的相关系数

3.3 采样时期和地区对土样盐渍化的综合影响

3.3.1 采样时期和地区对土壤盐渍化状态的多元方差分析 采用多元方差分析，分析不同采样时期，不同地区间耕层土壤盐渍化的差异。表3结果表明：三个不同采样时期间和不同地区对沧州市滨海区盐碱地的盐渍化的影响存在显著或极显著差异。说明，沧州市滨海盐碱区耕层的盐渍化情况随着采样时间和采样地区的不同而变化。

表3 采样时期和地区对对沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分的多元方差分析

3.3.2 沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分离子的方差分析 表4方差分析结果表明：3月份、4月份、5月份3个采样时期间，在碳酸根+碳酸氢根含量上差异显著，pH、钠离子、氯离子等其他盐碱指标上均差异不显著；盐山、黄骅、中捷和海兴4个取样地区间除在总盐含量上差异不显著外，其余9个指标上均差异显著或极显著。

表4 沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分的方差分析

多重比较结果表明：四月份0～20 cm耕层土壤中的碳酸根+碳酸氢根含量显著高于三月份和五月份，其他指标采样时期间均差异不显著(表5)。0～20 cm耕层土壤中的总盐含量在盐山、黄骅、中捷和海兴4个取样地区间差异不显著。其中，比较突出的是，盐山0～20 cm耕层土壤中的pH、钠离子和氯离子显著或极显著地低于黄骅、中捷和海兴(表6)。

表5 不同采样时期的多重比较

表6 不同地区间的多重比较

3.4 沧州市滨海盐碱区耕层土壤盐分离子的主成分分析

表7结果表明：经主成分分析得到各组成分方差贡献率和累计贡献率，可以判断适合提取三个主成分。第1主成分、第2主成分和第3主成分的累积贡献率80.60%，基本可以代表原始变量因子的主要信息。

表7 各主成分的特征值和贡献率

表8结果表明：在第1主成分中，钠离子、氯离子、镁离子、钙离子和硫酸盐的主成分载荷较高；在第2主成分中，碳酸根+碳酸氢根和钾离子的主成分载荷较高，分别达到0.7139和0.8174，说明第2主成分反映钾离子和碳酸根+碳酸氢根对土壤离子成分的影响；在第3主成分中，硅酸根离子的主成分载荷最高，达到0.8267，说明第3主成分反应硅酸盐类对土壤离子成分的影响。

表8 盐分离子指标的特征向量

4 结论与讨论

(1)盐碱地的成因与当地气候、水文地质等自然条件以及人为活动有关[20]。在沧州滨海盐碱地耕层土壤离子类型多样，氯离子、钠离子、硫酸根、碳酸根+碳酸氢根占离子占绝对优势；耕层0～20 cm土壤pH为7.84，呈弱碱性；总含盐量平均值为1.95 g·kg-1。沧州市滨海盐碱地耕层土壤盐碱程度属轻度盐渍化类型，盐分离子组成为硫酸盐-氯化物类型。在土地利用过程中需科学、合理地开发，防止耕层土壤盐分过高，从而使农田土壤盐渍化程度加剧。因而，在干旱少雨的农业区，通过节水灌溉、合理开发利用地下水、完善灌排系统等措施可有效改良盐渍土。

(2)沧州市滨海盐碱地耕层土壤的总含盐量一定程上取决于土壤中氯化钠的含量；氯化钠、氯化镁和氯化钙为氯化物的主要组成部分；主要硫酸盐类为硫酸钠、硫酸镁和硫酸钙。

(3)沧州市滨海盐碱区耕层的盐渍化情况随着采样时间和采样地区的不同而变化。沧州市滨海区盐碱区属于典型的温带大陆性季风气候，在人为作用影响下，土壤盐渍化程度可能会加重。相关的研究结果，需要长期的试验数据加以验证。

(4)在主成分分析中，第1主成分主要体现钠离子、氯离子、镁离子、钙离子和硫酸盐对土壤盐分的影响；第2主成分主要反映钾离子和碳酸根+碳酸氢根对土壤离子成分的影响；第3主成分主要反映硅酸盐类对土壤离子成分的影响。