河套灌区耕地土壤盐分特征及影响因素分析

乌兰图雅

摘要：基于2019—2021年的实地监测数据和科学研究，采用描述性统计、统计学和空间插值等方法，对河套灌区不同地区（临河、五原和杭锦后旗）土壤盐分和钠离子（Na+?）、镁离子（Mg2+）浓度展开深入分析，进而探讨了综合改良措施对土壤盐渍化的改善效果。结果表明，该地区土壤盐分的分布呈现显著的空间变异性，在改良前的表层土壤中更为显著，而钠离子（Na+?）、镁离子（Mg2+）是影响该区域土壤盐化程度的重要因素；其中，杭锦后旗区域的平均土壤盐分含量和钠离子（Na+?）、镁离子（Mg2+）浓度均为最高。综合改良后的土壤盐分结构比下降了7.28%，土壤有机质结构比下降了3.73%，有效提高了土壤的质量和生产力。

关键词：河套灌区耕地；土壤盐分；特征；影响因素

河套灌区是我国北方地区重要的粮食生产基地，也是黄河流域最重要的商品粮生产基地。河套灌区以农业为主，水资源利用率相对较低，土壤盐渍化问题突出。近些年来，随着经济社会的不断发展，人们对生态环境保护意识的不断加强，土壤盐渍化问题越来越受到重视。在河套灌区，土壤盐渍化主要由于引用黄河水灌溉，引入大量的盐分，且排水系统不完善、排灌不配套，使得地下水位抬高，盐分聚集地表，导致土壤盐渍化日趋严重；同时该地区干旱、少雨，蒸发量大也是土壤盐渍化的原因之一。

1 研究方法和材料

1.1 数据来源

本研究的数据主要来源于河套灌区的实地采样检测，检测数据覆盖了2019—2021年期间的土壤样本，涵盖了河套灌区的主要农田区域，包括临河区、五原县、杭锦后旗等关键区域。

1.2 分析方法

1.2.1 描述性統计

通过计算土壤样本的平均值、标准差、最大值和最小值等统计指标，能够快速了解土壤盐分的总体分布情况。这些描述性统计不仅提供了土壤盐分分布的中心趋势和变异程度等基本信息，还有助于识别异常值或极端情况，为更深入地分析打下基础。

1.2.2 统计学方法

统计学方法在分析土壤盐分的空间分布特征中发挥了关键作用。半方差分析有助于理解土壤盐分在空间上的变异性和结构特征。克里金插值作为一种高效的空间预测技术，被用来估计未采样点的土壤盐分水平，从而生成更连续的空间分布图。这些方法可用于分析土壤盐分空间相关性和分布模式，对于指导土壤管理和制定改良措施至关重要[1]。

1.2.3 空间插值方法

本研究采用了反距离加权插值法和样条插值法，这些方法根据已知点的土壤盐分数据估计未知点的值。通过这种方式，能够创建一个更加连续和全面的土壤盐分分布图，对于理解整个区域的土壤盐渍化状况以及指导具体的改良策略具有重要价值。

1.2.4 相关性分析

本研究运用相关性分析来评估土壤盐分含量与各种潜在影响因素（如灌溉方式、气候变化、土壤类型等）之间的关系。通过计算相关系数，能够确定这些因素对土壤盐分分布的影响程度，以及它们之间是否存在显著的统计关联[2]。

2 河套灌区土壤盐分特征

河套灌区处于干旱、半干旱荒漠地区，降雨量少、蒸发强烈，土壤盐分空间分布特征与地下水位深浅有直接关系。地下水位越浅，土壤表层土壤盐碱化程度越重，含盐量越高。灌区土壤盐分主要来自引黄灌溉，因此，灌溉区盐分分布很大程度上取决于引黄灌溉输入盐分和排水输出盐分的变化。由于长期的灌溉和水分蒸发，导致可溶性盐分在土壤表层累积。根据监测数据，这些地区土壤的盐分浓度普遍较高，尤其是在土壤表层（0～30 cm深度）。进一步分析表明，土壤盐分的组成主要是氯化物型盐分，其中以氯化钠和硫酸钠为主。此外，一些区域还显示出高度的镁盐和钙盐含量。这种盐分组成的多样性体现了河套灌区的土壤盐渍化问题是多方面的，既有水溶性盐分的累积，也有由于灌溉水质和土壤类型变化引起的复杂化学反应。

3 影响因素分析

3.1 土壤盐分成分分析

3.1.1 总体描述性统计

河套灌区土壤盐分成分总体描述性统计情况如表1所示。

3.1.2 地区分析

在临河、五原和杭锦后旗3个地区土壤中Na+和Mg2+的浓度均表现出一定的空间变异性。杭锦后旗土壤中Na+和Mg2+浓度平均值最高，分别为0.541 g/kg和

0.106 g/kg；临河区的Na+和Mg2+浓度平均值分别为0.311 g/kg和0.049 g/kg；五原县土壤中Na+和Mg2+浓度平均值分别为0.318 g/kg和0.054 g/kg。采样区的土壤pH整体偏高，属碱性土壤[4]。

3.1.3 小结

Mg2+浓度的高低与土壤盐分含量的高低有关，这不仅影响土壤的化学性质，还可能影响土壤的结构和作物根部对水分及养分物质的吸收。Na+的累积在土壤盐渍化中起着重要作用，Na+含量高会影响土壤的渗透性、通气性和水分保持能力。SO42-和Cl-的浓度也相对较高，这可能导致土壤盐分浓度升高。土壤pH的偏高可能影响土壤中营养物质的可用性和作物的生长条件。这些数据表明，在河套灌区土壤盐渍化过程中，Mg2+和Na+等的浓度对土壤的化学性质和作物的生长条件产生了显著影响。??

3.2 环境因素分析

3.2.1 气候特征

河套灌区位于我国干旱的西北地区，该地区的气候特征主要表现为降水量少、蒸发量大；夏季高温天气加剧土壤表面水分蒸发，导致盐分通过土壤的毛细管作用从土壤深层向表层迁移并逐渐积累，形成了明显的盐渍化现象。这一过程在农田土壤中尤为显著，特别是在排水不良的情况下。冬季的低温和干燥条件同样对土壤盐分的动态变化产生影响，还可能影响土壤中盐分的溶解度和迁移性，进一步加剧了土壤盐渍化的情况。

3.2.2 灌溉方式

河套灌区农业生产长期依赖黄河水灌溉，而黄河水天然含有的盐分，尤其是氯化钠和硫酸钠等可溶性盐分，在长期的土壤灌溉过程中逐渐积累，在不合理的灌溉条件下尤为显著。此外，大水漫灌是导致土壤盐渍化的关键因素之一。这种积水情况不仅限制了作物根部的氧气供应，还促进了盐分在土壤表层的积累。随着水分的蒸发，盐分留在土壤表面，从而加剧了盐渍化问题。

4 土壤盐渍化改良措施

4.1 深耕深翻

土壤深层的盐分通过蒸发作用容易聚集于地表，经过深耕深翻，可以将土壤表层盐分翻入耕层下面，增加了土壤的透气性和渗透性，有助于水分在土壤深层的渗透。翻耕不仅能疏松土壤，还可以切断土壤的毛细管作用，减少水分蒸发，有效控制土壤返盐。这种方法特别适用于长期受盐渍化影响的土壤，有助于恢复土壤的自然肥力和生产力。

4.2 种植耐盐植物及增施有机肥

种植耐盐植物或绿肥不仅能改变土壤结构、提高土壤肥力，还能降低地下水位，减轻地表积盐。同时，可以使用畜禽粪便、秸秆、有机废弃物等有机肥改善土壤的理化性质，提高土壤肥力水平。在河套灌区种植耐盐植物、施用有机肥料和其他有机物是改良盐渍化土壤的重要措施。

4.3 改善排水系统

河套灌区是全国三大超过千万亩的特大型灌区之一，也是亚洲最大“一首制”自流引水灌区。由于灌区排水系统不完善，每年从黄河引入的盐分远大于排出灌区的盐分，盐分在灌区内积聚现象仍比较明显。为使土壤在长期耕作条件下不引起积盐，应加强灌区灌排水系统信息化建设，优化水量调节，防止重灌轻排，保持灌排平衡。要遵循“盐随水来、盐随水去”的水盐运动规律，实现土壤洗盐、排盐。同时，可以通过改善排水系统将地下水位控制在一定深度，阻断地下水位上升，防止土壤次生盐渍化。

4.4 咸水结冰灌溉技术

秋浇是河套灌区秋收秋翻后改良土壤、储水保墒的重要举措，可在此基础上，根据咸水结冰冻融、咸淡分离的原理，采用咸水结冰灌溉技术，当气温降至-5℃时，先用小水灌溉结冰，以水量漫过耕地为准，待地表形成稳定冰层后再一次灌水，以稳定形成咸水冰层，使结冰厚度达到20～25 cm，这样既能保证播种期土壤含水率在25%～26%，又能降低土壤含盐量，保证作物的正常生长。

4.5 全田覆盖地膜

河套灌区春季干旱少雨，地面温度升高较快，土壤内水分蒸发也较快，耕层以下的盐分随着蒸发的水分返回到地表，影响改良效果。因此，改良后的农田需要全田覆盖地膜，防止返盐。

4.6 改良前后的对比分析

在五原县实施盐碱地改良项目，采取深耕深翻、增施有机肥、排水改善等措施来降低土壤盐分浓度，改善土壤物理性状。对比改良前后的数据，显示改良后的土壤盐分结构比平均下降了7.28%，表明可溶性盐分含量有了明显的减少，土壤表层的盐分浓度显著降低。同时，土壤有机质含量也有所提高，均增3.73%，这有助于改善土壤的保水能力和通气性，从而为作物提供良好的生长条件。此外，改良后，土壤中钾、磷等养分的有效性显著增加。这些变化表明，改良措施不仅减少了土壤盐分，还提高了土壤的生产能力，为河套灌区的可持续农业发展提供了有力支撑[3]。

5 讨论

5.1 改良措施的可行性和有效性

本研究中实施的土壤改良措施在河套灌区表现出显著的有效性。深耕深翻、增施有机肥、排水系统优化咸水灌溉技术等综合措施的成功实施，有效降低了土壤盐分含量，改善了土壤物理和化学性质，提高了土壤生产力，证明了上述措施可在类似河套灌区的半干旱区域有效应对土壤盐渍化问题。然而，改良措施的可行性受到多种因素的影响，包括技术的可获得性、经济成本，以及当地农民的接受度等。因此，在推广这些措施时，要考虑到地区特有的社会经济条件和农业实践，以确保措施的可持续性和广泛应用。

5.2 研究结果的局限性

尽管本研究对河套灌区土壤盐渍化改良效果有了初步认识，但仍存在一些局限性。一方面，研究主要依赖于短期内的数据和观察，可能无法全面反映长期改良措施的效果；另一方面，由于地理和氣候条件的多样性，研究结果可能不完全适用于其他土壤盐渍化区域。

5.3 未来研究方向

基于当前研究的局限性，未来的研究应关注以下几个方面：一是长期影响评估，进行长期观察，以更全面地评估改良措施的效果和持续性；二是区域适应性研究，考虑不同区域的特殊性，研究改良措施在不同环境条件下的适应性和效果；三是经济成本效益分析，评估改良措施的经济可行性，包括成本和收益的详细分析；四是社会影响研究，应考虑改良措施对当地社区和农民的影响。

6 结论

基于对河套灌区耕地土壤盐分特征及其影响因素的研究，得出以下结论：（1）区域土壤盐分分布表现出显著的空间异质性，其中氯化物型盐分在土壤中占主导地位，特别是在土壤表层，盐分含量尤为高。这一特征对农业生产产生了显著影响，尤其是在灌溉区域附近的土壤。（2）通过实施深耕深翻、增施有机肥和改善排水系统等综合改良措施，土壤盐分含量得到了显著降低。这些措施不仅减少了土壤中的可溶性盐分，还增加了土壤的有机质含量和微生物活性，从而促进了作物生长、提高了农田产量。（3）为有效管理和改良河套灌区盐碱地，建议持续进行土壤盐分的监测与评估，以确保及时了解土壤盐渍化状况，采取有效改良措施。同时，加强农民对土壤盐渍化问题的认识，鼓励农民参与到土壤管理和改良工作中，对于实现盐碱改良目标至关重要。（4）政府的政策支持和适当的资金投入对于推广土壤改良技术、研发新方法和实现可持续农业发展同样不可或缺，对提升区域农业生产力和实现可持续农业发展目标起到关键作用。

参考文献

[1] 常晓敏，王少丽，陈皓锐，等.河套灌区土壤盐分时空变化特征及影响因素[J].排灌机械工程学报，2018，36（10）：1000-1005.

[2] 黄权中，徐旭，吕玲娇，等.基于遥感反演河套灌区土壤盐分分布及对作物生长的影响[J].农业工程学报，2018，34（1）：102-109.

[3] 袁成福，冯绍元，庄旭东，等.内蒙古河套灌区典型耕，荒地水盐动态分析[J].干旱地区农业研究，2022，40（1）：76-85.

[4] 张利敏.河套灌区农区—非农区盐分迁移试验与模拟研究[D].北京：中国地质大学，2019.