玛纳斯河流域棉田膜下滴灌前后土壤水分-盐分-养分运移分析

陈霖明，李艳红*，李发东，3，4，何新林

（1．新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆 乌鲁木齐 830054；2．新疆维吾尔自治区重点实验室，新疆干旱区湖泊环境与资源实验室，新疆 乌鲁木齐 830054；3．中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101；4．中国科学院大学资源与环境学院，北京 100190；5．石河子大学水利建筑工程学院，新疆 石河子 832000；6．现代节水灌溉兵团重点实验室，新疆 石河子 832000）

膜下滴灌是一种水肥一体化的灌溉方式，对于改善农田土壤盐分、养分具有重要意义，但是长期膜下滴灌技术的应用可能会造成农田土壤次生盐渍化和地下水氮污染［1-2］。国外学者对于膜下滴灌水盐运移的研究主要集中在作物的整个生长周期内土壤水分蒸散、盐分变化与作物生长的关系。El-Mageed等［3］在埃及地区探讨了4种覆盖处理3种灌水条件下的土壤盐分变化，认为在覆膜条件下盐分抑制率较高，农作物产量提升明显。Gärdenäs等［4］通过在水肥一体化条件下建立二维土壤硝态氮淋失模型，得出在干旱地区硝态氮的淋失范围。Igbadun等［5］在尼日利亚地区通过调整不同灌水定额和覆盖材料得出在覆膜条件下灌溉水量分别为75%和50%时能使作物提高水分利用率。Martins等［6］在巴西地区使用SIMDualKc模型来验证作物蒸散率与覆膜关系，得出覆膜滴灌条件下节水效率最优。国内一些学者在河套灌区［7-9］、甘肃地区［10-11］、东北半湿润区［12］等地区对于膜下滴灌水、盐和养分的运移研究主要集中在不同覆膜方式、水分梯度变化等与盐分变化规律及其对农作物生长的影响方面，认为在滴灌后，土壤内部盐分具有明显的定向迁移机制；灌水量、灌水次数、土壤温度、土壤质地、地下水埋深是影响水盐变化的主要因素。对新疆绿洲农田的膜下滴灌水盐和养分运移规律主要还是侧重在单一试验田［13］、固定条田［14-15］等，关于大尺度空间上的膜下滴灌水、盐和养分运移规律的研究还较为薄弱。

玛纳斯河流域（简称玛河流域），是新疆开垦面积最大的人工绿洲，有着27年的膜下滴灌历史。目前诸多学者在玛河流域主要是通过单一地块研究土壤盐分及其离子变化［16］；大田试验研究棉花全生育期土壤、水盐变异［17-19］；模拟试验［20-21］来揭示土壤、水盐和养分运移规律，结果表明：土壤盐分本底值、土壤质地、灌溉水矿化度、灌溉定额均影响土壤盐分分布。张伟等［22］在玛河流域的安集海、莫索湾和新湖总场灌区5～9月混合采样，认为在生育期末土壤盐分在0～60 cm土层累积，60 cm以下土层盐分受滴灌影响较小；滴头处盐分积累最少，膜间盐分累积最多。王振华等［23］在下野地灌区4～10月进行实地监测，认为在下野地灌区因其靠近古尔班通古特沙漠，土壤含盐量高，质量含水率较低，滴灌后压盐效果明显，但是因其地区气温较高、土壤蒸发量大，会出现次生盐渍化；盐分主要集中在膜内20～30 cm土层以下和膜外10 cm土层以下。而在多个灌区进行定位监测能够有效地分析出不同灌区间滴灌前后土壤水分、盐分和养分的空间差异。本文通过在玛河流域的安集海灌区、莫索湾灌区、下野地灌区进行定点监测，取得农业种植状态下的棉田土壤水分、盐分、养分数据；基于对三大灌区5、8和10月不同季节滴灌前后土壤水分-盐分-养分分布规律的分析，从而揭示膜下滴灌土壤水分-盐分-养分运移规律。为充实膜下滴灌水分-盐分-养分运移理论体系提供理论依据，促进干旱区绿洲农业发展提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

玛纳斯河流域（43°27′～45°21′N，85°01′～86°32′E）位于新疆天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，是典型的山盆体系结构；该流域多年干旱少雨，年降水量不足200 mm，年蒸发量高达1800 mm。年均气温4.7～5.7 ℃，光热资源丰富，属典型的温带大陆性干旱半干旱气候。选择具有代表性的安集海灌区、莫索湾灌区和下野地灌区作为定点监测研究区域，其土壤质地及粒度组成见表1。安集海灌区位于玛河流域西南部，是由冲洪积扇形成的中游平原地带，远离沙漠，地下水位埋深较浅（1～3 m），矿化度300 mg/L，土壤质地以粘土为主。莫索湾灌区位于玛河流域东北部，靠近古尔班通古特沙漠，地下水埋深16～17 m，矿化度2～3 g/L，土壤质地以壤土为主。下野地灌区位于玛河流域西北部，毗邻古尔班通古特沙漠，是玛河流域最先使用膜下滴灌技术的灌区；地下水埋深较深（4～7 m），矿化度10～15 g/L，土壤质地以砂质壤土为主。5月是棉花的出苗期，此时气温相对较低，安集海、莫索湾和下野地灌区单次滴灌次数均为1次；8月是棉花花铃期，此时间段天气炎热，土壤蒸发量大，安集海灌区滴灌次数为4次，莫索湾灌区和下野地灌区滴灌次数为5～6次，单次灌水量达到270～330 m3/hm2；10月是棉花收获期，棉花停止生长，滴灌已停止。3个灌区滴灌均是水肥一体化，滴灌用水均是地下水，安集海灌区年施肥量为1050 kg/hm2，莫索湾灌区年施肥量为1125 kg/hm2，下野地灌区年施肥量1020 kg/hm2。

表1 3个灌区土壤质地及其粒度组成

1.2 样品采集及样品分析

1.2.1 样品采集

于2019年5、8和10月在玛河流域安集海灌区、莫索湾灌区和下野地灌区棉田依据实地情况分别选取样地，选取142团29连、149团12连、135团10连棉田作为土壤采集点，5、8月分别在滴灌前2～3 d和滴灌后4～5 d进行采样；10月因滴灌停止，故不设置滴灌后采样点，旨在与5、8月样品进行对比分析。采样时设置3个采样点，记录每一个采样点的海拔高程、经纬度、土壤类型，除去土壤表层凋零碎屑。采用3点法对滴头处、膜边、膜间的土壤进行采集，共获取土壤剖面9个。每个剖面自上而下采集0～5、5～10、10～20、20～40、40～60 cm土层的土壤，每个灌区单次采集土壤样品90个，全年共获取土壤样品675个。用于测定盐分和pH值的土壤装入样品袋后标记带回实验室，经过自然风干、研磨、剔除杂质、过2 mm筛后保存；测定含水量的土壤立即装入标记过的密封袋中称重后带回实验室烘干；测定铵态氮和硝态氮的土壤装入密封袋中标记后立即放入冰箱冷冻保存。

1.2.2 实验方法与数据处理

土壤各项理化性质均参照《土壤·水·植物理化分析教程》［24］。制备1∶5的土水质量比浸提液用于测定pH值和盐分，pH值采用HANNA公司pH电极（pH 211 Microprocessor pH Meter）进行测定；土壤盐分用HANNA公司便携式电导仪进行测定，选择20个样品进行烘干残渣法测定盐分含量，与电导率进行拟合：Y（g/kg）=4.1X（mS/cm）；土壤含水量用烘干法测定；土壤硝态氮使用氯化钾溶液提取-分光光度法测定，称所取土壤鲜样10.00g，置于100 mL塑料瓶中，加入50 mL 2 mol/L KCl溶液，在振荡机上振荡30 min后静置、过滤，滤液即为提取液，然后用紫外分光仪测定土壤硝态氮，使用靛酚兰-比色法测定铵态氮。

采用Excel 2016对数据进行常规统计计算，SPSS 19.0进行方差分析，用Orgin 16.0、Surfer 15.0完成作图。

2 结果与分析

2.1 含水量季节变化

滴头处、膜边和膜间的土壤含水量取平均值后的土壤含水量变化如图1所示，安集海、莫索湾和下野地灌区在5和8月滴灌后土壤含水量均呈现由上至下增加的趋势。在5和8月，安集海、莫索湾和下野地灌区土壤含水量均值滴灌后较滴灌前均表现出增加趋势，除莫索湾灌区5月外，差异均显著（P＜0.05）。其中5月安集海、莫索湾和下野地灌区滴灌后较滴灌前增幅分别达到28.0 %、11.8 %和35.3 %；安集海灌区土壤含水量主要在20～60 cm土层累积，莫索湾灌区土壤含水量主要在40～60 cm土层累积，下野地灌区土壤含水量主要在10～60 cm土层累积，3个灌区较滴灌前均有明显差异（P＜0.05）。在8月，安集海、莫索湾和下野地灌区滴灌后较滴灌前增幅分别达到41.4%、66.9%和75.5%；3个灌区各土层含水量在滴灌后均在累积，表现出明显差异性（P＜0.05）。

在时间尺度上，安集海和下野地灌区5～10月土壤含水量均值表现出降低趋势，分别降低了9.4%和14.5%；莫索湾灌区则呈现出增加趋势，增幅为12.1%。土壤含水量均值在5、8月表现出安集海灌区＞莫索湾灌区＞下野地灌区，在10月表现出莫索湾灌区＞安集海灌区＞下野地灌区。

2.2 土壤盐分季节变化

2.2.1 土壤盐分和pH值季节变化

滴头处、膜边和膜间的土壤盐分取平均值后的土壤盐分变化如图2所示，莫索湾和下野地灌区土壤盐分在5和8月滴灌后较滴灌前均呈现出脱盐状态，脱盐率分别为46.3%和77.4%，有明显的差异性（P＜0.05）；安集海灌区土壤盐分均值在5月呈现脱盐现象，脱盐率为34.4%；在8月呈现出积盐现象，积盐率为10.6 %，均无明显差异性（P＞0.05）。在5月，安集海灌区土壤盐分主要在0～5和40～60 cm土层脱盐；莫索湾灌区土壤盐分脱盐区主要在20～60 cm土层；下野地灌区土壤盐分各土层均在脱盐，较滴灌前均存在显著性差异（P＜0.05）。8月，安集海灌区土壤盐分0～10 cm土层在脱盐，10～60 cm土层在积盐，但较滴灌前差异不显著（P＞0.05）；莫索湾灌区土壤盐分主要在20～60 cm土层脱盐，较滴灌前差异显著（P＜0.05）；下野地灌区土壤盐分各土层均在脱盐，但无明显的差异（P＞0.05）。

图2 各灌区不同季节土壤盐分变化

在时间尺度上，安集海和下野地灌区5～10月土壤盐分均值表现出积盐现象，积盐率分别为7.4%和45.2%；莫索湾灌区则呈现出脱盐状态，脱盐率为5.7%。土壤盐分均值在5、8和10月均表现出下野地灌区＞莫索湾灌区＞安集海灌区。

滴头处、膜边和膜间的土壤pH值取平均值后的土壤pH值变化如表2所示，在5月，安集海和莫索湾灌区在滴灌后土壤pH值均在下降（P＜0.05）；在8月，安集海和莫索湾灌区在滴灌后土壤pH值均在下降，安集海灌区存在显著性差异（P＜0.05），莫索湾灌区无明显差异（P＞0.05）；下野地灌区土壤pH值在5和8月均增加（P＜0.05）。在时间尺度上，5～10月安集海灌区土壤和莫索湾灌区土壤pH值表现出下降趋势，下野地灌区土壤pH值表现出上升趋势。土壤pH值在5和8月表现出莫索湾灌区＞安集海灌区＞下野地灌区；在10月表现出下野地灌区＞莫索湾灌区＞安集海灌区。

表2 各灌区不同季节土壤pH值变化

2.2.2 滴灌前后土壤盐分分布

将5～10月土壤剖面内各点的盐分运用Kriging法进行插值，并将5和8月的土壤盐分以灌前值减去灌后值则可得到剖面盐分差等值线图3和4，图中5和8月等值线为正则表明滴灌后此处盐分减少，为负则表明盐分累积。从图3和4中可以发现，5月时，3个灌区土壤剖面盐分由滴头处向膜间均在脱盐，呈现出在垂直方向上由地表向深层、在水平方向上由滴头处向膜间双向脱盐的分布特征。8月时，安集海灌区土壤盐分在滴头处30 cm土层以下至膜间10 cm土层以下形成积盐区，呈现出在垂直方向上由地表向深层、水平方向上由滴头处向膜间双向迁移的分布特征；莫索湾灌区滴头处至膜间均在脱盐，呈现出在垂直方向上由地表向深层、在水平方向上由滴头处向膜间双向脱盐的分布特征；下野地灌区在膜间40 cm以下形成积盐区，呈现在垂直方向上由上至下脱盐、在水平方向上由滴头处向膜间积盐的分布特征。10月时，安集海灌区土壤盐分主要积累在膜内0～10 cm土层和膜间；莫索湾灌区土壤盐分形成了由滴头处向外扩展的“扇形”区域为脱盐区，下野地灌区土壤盐分主要积累在15 cm土层以下。

图3 滴灌前剖面盐分差等值线图

2.3 铵态氮和硝态氮季节变化

铵态氮和硝态氮都是速效氮肥，是衡量土壤肥力的重要指标。滴头处、膜边和膜间的土壤铵态氮和硝态氮分别取平均值后的土壤铵态氮和硝态氮变化如图5所示。在5月，安集海、莫索湾和下野地灌区滴灌后较滴灌前土壤铵态氮均值均呈现出累积现象，积累率分别为2.6%、113.1%和33.5%，莫索湾灌区在滴灌前后土壤铵态氮差异明显（P＜0.05）。莫索湾和下野地灌区滴灌后较滴灌前土壤硝态氮均值均呈现出减少趋势，降幅分别为44.4%和30.2%；安集海灌区土壤硝态氮均值较滴灌前表现出累积趋势，增幅为1.3 %。莫索湾灌区和下野地灌区土壤硝态氮各土层间均在降低。在8月，安集海灌区和下野地灌区滴灌后较滴灌前土壤铵态氮均值均呈现出累积现象，积累率分别为101.9%和0.05%，莫索湾灌区滴灌后较滴灌前土壤铵态氮均值呈现出减少趋势，降幅为1.1%，不存在显著性差异（P＞0.05）。安集海灌区滴灌后较滴灌前土壤硝态氮均值表现出降低趋势，降幅为11.2%，无明显差异（P＞0.05）；莫索湾灌区和下野地灌区滴灌后较滴灌前土壤硝态氮均值表现出累积现象，积累率分别为351.8%和127.5%。

图5 不同灌区不同季节土壤铵态氮和硝态氮变化

在时间尺度上，安集海和莫索湾灌区5～10月土壤铵态氮均值呈现出累积现象，积累率分别为35.1%和81.2%；下野地灌区表现出降低趋势，降幅为38.2%。安集海和下野地灌区5～10月土壤硝态氮均值表现出累积趋势，积累率分别为592.1%和2.3%，莫索湾灌区则表现出降低趋势，降幅为32.3%。土壤铵态氮均值在5月表现为下野地灌区＞安集海灌区＞莫索湾灌区；8月表现为莫索湾灌区＞安集海灌区＞下野地灌区；10月表现为安集海灌区＞莫索湾灌区＞下野地灌区。土壤硝态氮均值在5月表现为莫索湾灌区＞下野地灌区＞安集海灌区；8月表现为安集海灌区＞莫索湾灌区＞下野地灌区；10月表现为安集海灌区＞下野地灌区＞莫索湾灌区。以上均呈现出明显的季节性变化。

图4 滴灌前后剖面盐分差等值线图

3 影响因素分析

3.1 土壤质地与地下水埋深对于土壤水分的影响

安集海灌区土壤质地主要为粘土，莫索湾灌区土壤质地主要为壤土和粉砂质壤土，下野地灌区土壤质地主要为砂质粘壤土（表1）。砂质土壤含砂粒较多，颗粒间空隙比较大，所以蓄水力弱，通气性、透水性较好；粘质土壤含粘粒较多，颗粒细小，孔隙间毛管作用发达，能保存大量的水分；而壤土含砂粒、粘粒均一，所以蓄水能力、透水性方面均较好，因此安集海和莫索湾灌区土壤保水能力更强，下野地灌区保水性较差，所以在棉花生育期内，安集海灌区和莫索湾灌区土壤含水量均高于下野地灌区。地下水埋深也会影响着土壤水分的变化，安集海灌区地下水埋深较浅（1～3 m），在温度较高时，土壤蒸发量大，能对田间土壤水分进行补给，而在下野地灌区和莫索湾灌区，地下水埋深较大，地下水对于田间土壤的水分补给不充分，而由于这两个灌区的土壤粒度中砂粒占比均较大，透水性较强，土壤水分也会向下迁移至地下水中。

3.2 土壤水分运移和地下水矿化度对土壤盐分的影响

使用3个灌区5和8月滴灌前后土壤水分平均变化率作为自变量X1，地下水矿化度作为自变量X2，土壤盐分平均变化率作为因变量Y，运用多元回归方程进行拟合：

从式中可以看出，土壤盐分变化主要受到土壤水分运移的影响，滴灌水质对土壤盐分的变化贡献率不大，滴灌后土壤水分逐渐向下迁移，从而使土壤盐分同步迁移。因玛河流域常年降水量不足200 mm，所以其对土壤盐分运移的影响不计；安集海、莫索湾和下野地灌区年施肥量分别为1050、1125和1020 kg/hm2，年施肥量差别较小，因此肥料对于3个灌区盐分的差异贡献度较小。

4 讨论

4.1 滴灌前后土壤水分-盐分-养分时空变化

本文通过在安集海、莫索湾和下野地3个灌区的定位观测来定量揭示滴灌前后的土壤水分-盐分-养分的时空变化。5和8月滴灌后，3个灌区的土壤含水量均在增加；莫索湾和下野地灌区土壤盐分均呈现出脱盐状态，安集海灌区土壤盐分在5月呈现出脱盐现象，在8月呈现出积盐现象；在5月安集海、莫索湾和下野地灌区土壤铵态氮均呈现出累积现象，莫索湾和下野地灌区土壤硝态氮呈现出减少趋势，安集海灌区土壤硝态氮表现出累积趋势，在8月安集海灌区和下野地灌区土壤铵态氮均呈现出累积现象，莫索湾灌区土壤铵态氮呈现出减少趋势，安集海灌区滴灌后土壤硝态氮表现出降低趋势，莫索湾灌区和下野地灌区土壤硝态氮均值表现出累积现象。在5～10月安集海和下野地灌区土壤含水量均值表现出降低趋势，莫索湾灌区则呈现出增加趋势；安集海和下野地灌区土壤盐分表现出积盐现象，莫索湾灌区则呈现出脱盐现象；安集海和莫索湾灌区土壤铵态氮呈现出累积现象，下野地灌区表现出降低趋势，安集海和下野地灌区土壤硝态氮表现出累积现象，莫索湾灌区则表现出降低趋势。

刘洪亮等［25］在莫索湾灌区通过连续3年的定位监测认为，棉田土壤盐分在逐年增加；而在棉花生育期4至10月土壤盐分积盐率达到了4925%。而本文中莫索湾灌区在5～10月期间土壤盐分脱盐率为5.7%，这是因为样地选择所导致的土壤盐分本底值不同，以及近年来节水灌溉技术的提升、灌溉用水的利用方式差异等造成。Zhou等［26］在河套灌区采用大田试验的方法，得出在玉米生育期初至生育期末，土壤硝态氮表现出降低的趋势，但是在整个期间硝态氮均不低于15 mg/kg。玛河流域农田土壤硝态氮含量最高仅有5.2 mg/kg，主要原因是玛河流域与河套灌区土壤质地有差异，玛河流域土壤砂质层存在较少，而河套灌区土壤存在较多的砂质层，影响了硝态氮在土-砂界面的向下移动，从而使玛河流域农田土壤硝态氮含量要低于河套灌区，而莫索湾灌区的土壤砂质层较安集海和下野地灌区更少，使得莫索湾灌区土壤硝态氮含量在整个生育期内在减少。虎胆·吐马尔白等［27］通过室内试验运用溶质运移对流-弥散方程得出在滴灌后土壤水分增加而盐分减少；而在4～9月期间土壤盐分在0～20 cm土层积累，在30～50 cm土层减少，盐分最小值仍然到达了12 g/kg。在玛河流域下野地灌区盐分最高值仅为10.05 g/kg，主要原因是选择的土壤不同，前者选择重度盐渍化土壤，在本文中的农田土壤盐分较低；而在滴灌前后水分和盐分的变化中具有规律一致性。Yang等［28］在石河子灌区采用大田试验的方法，得出在5～8月期间，土壤水分呈现出累积的趋势，盐分在增加。这与本文的研究结果有所区别，莫索湾灌区由于地下水埋深较深，灌溉用水矿化度较低，土壤盐分得到充足淋洗，使土壤脱盐；而安集海和下野地灌区土壤盐分表现出相同的积盐现象。

4.2 不同灌区滴灌前后土壤水分-盐分-养分时空变化差异

安集海、莫索湾和下野地灌区土壤水分和养分呈现出明显的季节性变化，而盐分季节性变化不明显。已有研究普遍认为土壤的水分-盐分-养分随着滴灌具有定向迁移的规律，而受制于土壤类型和土壤本底值不同，在滴灌后，土壤的水分-盐分-养分运移规律也会存在差异。吴军虎等［29］在南疆地区6～9月期间通过大田试验得出土壤含水量在逐步增加，这与本文的研究结果具有规律的一致性，虽然玛河流域土壤含水量在5和8月表现出安集海灌区＞莫索湾灌区＞下野地灌区，在10月表现出莫索湾灌区＞安集海灌区＞下野地灌区，但是在整个时间尺度上3个灌区的水分均在累积。Zheng等［30］在南疆地区54 hm2棉田进行试验认为，在3～9月，土壤盐分在不同时间的分布呈现出相似的格局，这也与本文的研究结果保持一致，玛河流域土壤盐分在5、8和10月均表现出下野地灌区＞莫索湾灌区＞安集海灌区。Zhang等［31］在南疆地区通过连续3年定位监测的大田试验得出，土壤盐分具有明显的在水平方向由上滴头处向膜间、在垂直方向上由地表向深层的双向迁移机制。这也与本文研究结果基本保持一致。安集海灌区土壤盐分在表层0～20 cm形成脱盐区，膜内30 cm土层以下和膜间10 cm土层以下形成积盐区；莫索湾灌区土壤盐分在膜内膜外均形成脱盐区；下野地灌区土壤盐分在膜内形成脱盐区，膜外20 cm土层以下存在积盐区。王振华等［23］在下野地灌区连续4年在4～10月期间通过定位观测得出，随着滴灌年限的增加，土壤根区0～60 cm土层盐分在逐渐减少，15年以后基本小于3 g/kg，盐分主要在垂直方向上向下迁移，在水平方向上向膜间迁移。这也与本文的研究结果有一定的区别，下野地灌区在10月根区盐分达到了7.3 g/kg，这主要是由于选择的样地差异以及单次生育期内盐分累积所致；莫索湾和下野地灌区的土壤盐分在滴灌后均在0～40 cm土层形成脱盐区，而安集海灌区在0～20 cm土层形成脱盐区，主要是安集海灌区地下水埋深较浅，土壤质地以壤土为主，吸水性更强，加之滴灌量不大，对于较深的土壤盐分淋洗不充分造成。李明思等［32］在下野地灌区5～9月通过田间试验的方法，得出在灌后土壤盐分得到充足淋洗，盐分主要集聚在60～80 cm土层范围内。这也与本文的研究结果保持一致。玛河流域土壤在滴灌后，5月安集海、莫索湾和下野地灌区土壤铵态氮呈现出累积现象；莫索湾和下野地灌区土壤硝态氮呈现出减少趋势，安集海灌区表现出累积趋势；8月时安集海灌区和下野地灌区土壤铵态氮呈现出累积现象，莫索湾灌区呈现出减少趋势，安集海灌区土壤硝态氮表现出降低趋势，莫索湾和下野地灌区表现出累积现象。这也与黎会仙等［33］运用室内试验得出滴灌后土壤铵态氮质量分数随时间的延长逐渐减小，土壤硝态氮质量分数则表现为相反变化趋势的结果不同，主要是因为3个灌区土壤肥力、质地不同所致。

5 结论

在2019年5、8和10月对安集海、莫索湾和下野地灌区土壤滴灌前后水分-盐分-养分的运移规律进行分析，得到结果如下：

（1）滴灌后，3个灌区土壤含水量均在增加，表现出规律一致性，土壤盐分、pH值、铵态氮和硝态氮均存在规律的异质性。5月，3个灌区土壤均在脱盐，土壤铵态氮均在增加；安集海和莫索湾灌区pH值下降而下野地灌区在增加；莫索湾和下野地灌区土壤硝态氮减少而安集海灌区在累积。8月，莫索湾和下野地灌区土壤盐分降低而安集海灌区增加；安集海和莫索湾灌区土壤pH值降低、土壤铵态氮增加，而下野地灌区土壤pH值增加、土壤铵态氮减少；莫索湾和下野地灌区土壤硝态氮累积而安集海灌区降低。

（2）3个灌区土壤水分、pH值、铵态氮和硝态氮在5～10月呈现出明显的季节性差异，而土壤盐分季节性差异不明显。土壤含水量在5和8月表现出安集海灌区＞莫索湾灌区＞下野地灌区，在10月表现出莫索湾灌区＞安集海灌区＞下野地灌区；土壤铵态氮在5月表现出下野地灌区＞安集海灌区＞莫索湾灌区，在8月表现出莫索湾灌区＞安集海灌区＞下野地灌区，在10月表现出安集海灌区＞莫索湾灌区＞下野地灌区；土壤硝态氮在5月表现出莫索湾灌区＞下野地灌区＞安集海灌区，在8月表现出安集海灌区＞莫索湾灌区＞下野地灌区，在10月表现出安集海灌区＞下野地灌区＞莫索湾灌区。

（3）不同的土壤质地是影响3个灌区水分差异的主要因素，地下水埋深也对水分变化间接影响；盐分变化及其差异主要受到水分运移的影响，地下水矿化度和施肥量对其影响有限。