甘肃两种典型盐成土不同粒径土壤颗粒中盐分离子的分布特征

郭全恩,曹诗瑜,展宗冰,南丽丽,王 卓,张举军,朱晓涛

(1.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所, 甘肃 兰州 730070； 2.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州 730070；3.甘肃景泰县农业技术推广中心，甘肃 景泰 730400； 4. 甘肃金塔县农业技术推广中心，甘肃 金塔 735300)

土壤盐渍化是影响干旱、半干旱地区绿洲生存与发展的重要因素，已经成为全球性的重要问题之一，受到各国科学家的重视[1-2]。甘肃省目前受盐渍化影响的土壤面积接近0.03亿hm2，约占全国盐渍土面积的8.2%，约占全省总耕地面积的87.2%，主要分布在河西走廊地区北部和景泰盆地一带[3]。

目前随着世界人口增长、土地退化问题的出现，世界各国高度重视盐碱地改良、开发利用以及土地保护措施[4]。因此，开发利用盐渍化的土地资源，已成为科研和政府部门迫切需要解决的难题，但面临的问题是土壤结构的改良，而结构的改良首先须弄清不同粒径土壤团聚体的养分和盐分分布特征。这是因为粒径的大小和比例决定水分分布状况，土粒的粗细决定微生物可利用碳氮元素的形态和数量。因此，不同粒径的土粒集中体现了土壤物理、土壤化学和土壤生物学的综合特征[5]。

土壤颗粒的粒径组成不仅与土壤发育程度关系密切，也影响着土壤中水、肥、气、热的保持和传递[6]，从而影响土壤质量[7]。近年来有关土壤颗粒与有机碳、全氮之间关系的研究成果越来越多[8-10]，在土壤颗粒与土壤盐分之间的关系方面有所涉及，张桉赫等[11]研究认为土壤含盐量与粉粒和黏粒体积分数呈正相关，而与黏粒呈负相关。王敬哲等[12]研究认为黏粒含量与土壤盐分呈现显著正相关关系。杜金龙等[13]认为，对于盐分含量较高的盐渍土，土壤盐分主要受砂粒的影响与控制。胡宏昌等[14]研究认为土壤黏粒和粉粒对土壤含盐量的影响程度为砂粒的10倍左右, 黏粒和粉粒部分由于其较大的表面积，构成了土壤的活性部分，而砂粒相对不活泼，因此导致了黏粒和粉粒对含盐量的影响更大。但有关不同粒径土壤颗粒盐分离子分布特征的研究还鲜见报道。由于土壤颗粒是高度分散的体系，不同粒径组分对不同盐分离子的吸附力和黏着性等都有明显的影响，从而对土壤养分循环、转化及其有效性有重要影响[15]。对于干旱区的盐渍土来说，盐分状况不仅影响着土壤颗粒粒径的组成，其自身也受土壤粒径分布的影响[13]。因此，探究土壤粒径分布与盐渍土的关系对于深入理解土壤盐渍化的发生具有重要意义[11]。

土壤质地是支配土壤特性的根源，因所组成土粒大小和不同大小土粒含量不同，可引起如黏着性、可塑性、保水力、抗蚀性、通透性、离子交换量及缓冲作用等性质的不同。本研究以甘肃省瓜州县的粉质黏壤土和金昌市的砂质壤土为例，探讨不同粒径土壤颗粒中盐分离子的分布特征，旨在为盐渍化土壤改良提供一定的理论依据。

1 研究方法

1.1 供试土壤概况

试验土样取自甘肃省瓜州县广至乡岷县村和金昌市的国营八一农场小井子分场九队农田耕层土样，质地分别为粉质黏壤土(C)和砂质壤土(D)，是甘肃河西走廊具有代表性的普通干旱正常盐成土。瓜州县广至乡岷县村土地平坦，是2008年新开垦的土地，土壤普遍板结和盐渍化严重，灌水后水分下渗能力较差。小井子分场九队农田土地平坦，是多年耕种的土壤，周边布控排碱渠系，由于多年未清淤，排水不畅，导致土壤盐分含量较高，农户常种植比较耐盐碱的作物如棉花等。供试土壤基本理化性质见表1。

表1 供试土壤基本理化性质Table 1 Basic physiochemical properties of the tested soil

1.2 土壤样品采集与指标分析

在两种农田采用网格法多点取样，网格间距5 m，每个农田20个样点，取样后混合，每个农田采集耕层0～20 cm土层土样10 kg带回实验室风干后，剔出土壤以外的侵入体(如植物残体、石块颗粒等杂质)。将筛组按照从上至下分别为5、2 、1 、0.5、 0.25 mm的次序套好，分别取3份土样(每份1 kg)自然风干的土样放置于套筛的最上层，底层放置套盒以备收取<0.25 mm的土壤团聚体，手动震荡2 min后，即可得到6组不同粒径(>5、2～5、1～2、0.5～1、0.25～0.5、<0.25 mm)的土壤颗粒，称重后分析不同粒径土壤样品全盐、8大离子的含量。根据小于某一粒径的土壤颗粒各级质量分数之和计算相应粒径的土壤颗粒累积质量分数。

1.3 分析方法与数据处理

2 结果与分析

2.1 土壤颗粒组成比较

土壤粒径分布是指土壤颗粒中不同粗细级别的土粒所占百分比，它强烈地影响着水、热等重要土壤物理特性。由图1可知，对于粉质黏壤土(C)和砂质壤土(D)，粒径0.25～0.5、0.5～1、1～2、2～5、>5 mm土壤颗粒的数量是粉质黏壤土C略高于砂质壤土D，但粒径小于0.25 mm土壤颗粒的数量则是砂质壤土D明显高于粉质黏壤土C，由于是累积百分数，所以曲线C始终在曲线D的下方。这说明质地类型对土壤颗粒组成影响明显。

2.2 不同粒径土壤颗粒可溶性总盐的分布特征

由于土壤电导率和盐分含量之间存在着极显著的正相关关系[16]，所以测定土壤电导率在一定程度上可以反映土壤含盐量的大小，且测定电导率要比测定盐分含量简单。为此，本研究通过测定两种质地土壤的电导率来间接反映土壤含盐量。对于两种质地类型的土壤，不同粒径范围土壤颗粒可溶性总盐的含量不同(图2)。对于粉质黏壤土C而言，粒径<0.25 mm的土壤颗粒可溶性总盐的值最大，为1.0 g·kg-1，随着粒径的增大，可溶性总盐逐渐减小，当粒径在1～2 mm之间时，可溶性总盐的值较小，为0.43 g·kg-1，随后随着粒径的增大先增大后减小，当粒径>5 mm时，土壤可溶性总盐含量最小，为0.28 g·kg-1。对于砂质壤土D而言，粒径<0.25 mm的土壤颗粒可溶性总盐含量最高，为3.22 g·kg-1，随着粒径的增大可溶性总盐含量迅速减小，粒径在0.25～2 mm之间，可溶性总盐呈现微小的变化趋势，即变化在0.85～1.06 g·kg-1之间。这说明粉质黏壤土和砂质壤土盐分主要分布在粒径<0.25 mm土壤微团聚体中。

2.3 不同粒径土壤颗粒中盐分离子的分布特征

在两种质地类型的土壤中，阳离子Ca2+和Na+在不同土壤粒径颗粒中分布特征相似，均随着土壤颗粒粒径的增大其含量减小，粒径在0.25～0.50 mm之间时，其含量又增大，随后又减小。而Mg2+在两种质地类型土壤不同粒径颗粒中分布不同，当粒径小于1 mm时，在两种类型土壤中均随粒径的增大含量逐渐减小；当粒径大于1 mm时，在粉质黏壤土中Mg2+含量随土壤粒径的增大先增大后减小，在砂质壤土中Mg2+含量随粒径的增大一直呈现增大的趋势，在粒径>5 mm的土壤颗粒中Mg2+含量最高，为0.19 g·kg-1。

2.4 盐分离子在不同粒径土壤颗粒中所占的百分比

3 讨 论

在干旱区，土壤粒径分布变化是土壤演变、植被恢复和风沙运动共同作用的结果，可对土地覆被和土体稳定性产生重要影响[17]。瓜州县广至乡岷县村的土壤类型属于灰棕漠土，该区土壤发育在山前洪积—冲积物上，所以粉粒和黏粒含量较高，形成粉质黏壤土，该区土壤的特点是土层浅薄，有机质含量很低，碳酸钙含量高，这与本试验测定的结果一致，供试土壤有机质含量为7.08 g·kg-1，碳酸钙含量为211.5 g·kg-1。而金昌国营八一农场小井子分场的土壤类型属于灌漠土，该区临近腾格里沙漠，风的长期搬运使该区土壤砂粒含量增加，形成砂质土壤。

对于粉质黏壤土，阴离子和阳离子在不同粒径土壤颗粒中分布规律相似，但对于砂质壤土，除Mg2+外，阴离子和阳离子在不同粒径土壤颗粒中分布规律相似，因此，研究认为Mg2+的分布与土壤质地类型有关，且主要分布在粒径2～5 mm或 >5 mm的土壤大团聚体中。这可能是由于Mg2+被粘粒吸附，同时也由于碳酸盐在沉积物和土壤中累积时，形成白云石化的方解石和石灰石，遇水较难崩解所致。

4 结 论

2)Mg2+的分布与土壤质地类型有关，且主要分布在粒径2～5 mm或>5 mm的土壤大颗粒中。在粉质黏壤土中，Mg2+在粒径2～5 mm的土壤颗粒中所占百分比最高，为24.6%，在粒径>5 mm土壤颗粒中所占百分比最低，为8.6%。在砂质壤土中，Mg2+在粒径>5 mm土壤颗粒中所占百分比最高，为32.4%，在粒径0.5～1 mm的土壤颗粒中所占百分比最低，为4.8%。