艾比湖濕地邊緣帶表層土壤鹽分離子分析

蘇艷　楚新正　徐珊

【摘 要】艾比湖作為新疆最大的咸水湖，對周邊地區乃至整個新疆北部的生態平衡具有重要的意義與作用。對艾比湖濕地邊緣帶的土壤鹽分離子進行分析，結果表明：（1）研究區內土壤的離子中，陰離子以Cl-和SO42-為主，HCO3-、CO32-的含量極少；陽離子以K++Na+為主，Ca2+、Mg2+含量較少，該區域是以氯化物為主的鹽漬化土地。（2）不同鹽分離子之間存在一定的相關性，其中Cl-與K++Na+呈現極其顯著正相關；SO42-和Mg2+、Ca2+之間也存在高度的相關性。HCO3-、CO32-的與其他鹽分離子的相關性都不強。（3）當需要減少工作量的同時不影響研究結果，可只對Ca2+、SO42-、Cl-三類離子進行分析。

【關鍵詞】艾比湖濕地邊緣帶；土壤鹽分；特征分析

0 前言

景觀邊緣帶（Ecotone），亦可稱為邊緣帶。它是相鄰生態系統間的過渡地帶，它的特征表現在被時空尺度和相鄰生態系統之間的作用力所決定。在全球變化的背景下，它比其它地區更加敏感，具有“指示”和“預警”的意義。[1]

艾比湖作為新疆第一大咸水湖，自20世紀80年代起就受到專家的重視，2000年6月，艾比湖濕地成為自治區級自然保護區。錢亦兵、吳兆寧等人研究了艾比湖地區沙塵形成與地表條件之間的關系并對該地區土壤保持提供了一定的建議。[2]何靜、高翔等對艾比湖自然保護區內的植物群落的數量分類進行研究，并通過土壤環境的特征解釋了植物群落的分布。[3]馬玉娥，錢亦兵等對艾比湖地區的植被分布狀況及其多樣性進行了研究。[4]鄧懷敏、吉力力·阿不都外力等分析了艾比湖流域景觀結構并研究了其余環境因子的關系。[5]

艾比湖濕地邊緣帶位于準葛爾盆地西南部邊緣與阿拉山口風區交接處，生態環境脆弱。自20世紀50-70年代，艾比湖流域加大開發力度，入湖水量明顯減少，艾比湖濕地邊緣帶的生態環境加劇惡化，導致土壤養分下降，植被大量消失，土地荒漠化加劇。[6-8]本文研究艾比湖濕地邊緣帶表層土壤鹽分的離子特征，有助于在恢復當地生態過程中對人工種植植被的選擇提供一定的信息支持，對推進保護和恢復艾比湖濕地邊緣帶，加快艾比湖流域生態環境綜合治理，具有一定的現實意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

艾比湖濕地自然保護區（82°33′47″E--83°53′21″E，44°31′05″N--45°09′35″N，）東西長約102.63千米，南北寬72.3千米。它位于準格爾盆地西南部邊緣帶和阿拉山口風區交接處，深居大陸腹地。是奎屯河、博爾塔拉河、精河等多個河的尾閭湖，也是準噶爾盆地西側水鹽集聚的最低處，海拔為188米。氣候為典型溫帶大陸性氣候，干燥少雨多風，四季氣候懸殊：冬、夏季漫長；春、秋季短暫；年平均氣溫5℃，年均降水量105.17mm，年均蒸發量2221.3mm。

1.2 土樣采集

根據前期對遙感圖像的解譯，使用 GPS 定位技術在該區布點 66個，選取地面相對平坦，具有典型性的區域作為采樣點，選擇土樣時盡量保持周圍土壤性質相對一致，差異性較小的地方取土，每個樣點取0-20cm土壤三份。 將每個樣點取得的土樣混合，作為待試樣品。

1.3 測定方法

土樣經風干，磨碎，過0.150mm篩后備用。將處理好的土樣，采用1：5土水比例制備浸提液。對浸提液進行水溶性鹽分析，分析項目包括：含鹽量，Na++K+，Ca2+，Mg2+，CO32-，HCO3-，Cl-，SO42-等主要離子含量。其中，總鹽采用質量法測定；CO32-、HCO3-采用雙指示劑滴定法測定；Cl-采用AgN03滴定法測定；SO42-采用EDTA間接絡合滴定法測定；Ca2+和Mg2+采用EDTA絡合滴定法測定；Na++K+采用差減法測定。[9]

2 結果與討論

2.1 土壤鹽分組成與類型

土壤水溶性鹽類是鹽漬化土壤中主要的存在形式，過量的鹽分導致土壤溶液高濃度提高了其滲透壓力，導致植物根系吸水困難，引起植物死亡，導致鹽害準概況的發生。所以，對土壤可溶性鹽類的定性定量分析，對研究干旱區鹽漬化土壤具有重要的意義，為土壤改良提供依據。[10]研究區土壤中各種離子占總鹽的比例如圖1所示。從圖1可知，整個研究區內，土壤陽離子以K++Na+含量最高，為48.36%，Mg2+含量最低，為1.3536%；陰離子以Cl-最高，為38.7278%，CO32-含量最低，為0.1362%。

圖1 各鹽分離子占總鹽量的比例

根據中國土壤學會鹽漬土專業委員會對土屬劃分的標準[11]，Cl-/SO42->2為氯化物類型；1≤Cl-/SO42-≤2為硫酸鹽-氯化物類型；0.2≤Cl-/SO42-<1為氯化物-硫酸鹽類型；Cl-/SO42-<0.2為硫酸鹽類型。可知研究區土壤類型為氯化物型鹽漬化土壤。

2.2 土壤鹽分離子頻數分布統計分析

土壤中各類鹽分離子之間既存在著發生學上的關系，也存在著化學上的基本關系，頻數分布能反映樣本在總體中的分布情況[12]。對研究區土壤可溶性鹽分離子進行了頻數分布統計分析（表1）。從表1中每個鹽分離子平均值的大小可以看出研究區土壤的鹽分離子組成，陰離子主要是Cl-，含量為30.09g/kg；其次是SO42-，含量為6.49g/kg；CO32-含量最小，在多個樣本中均未檢測到；陽離子主要是K++Na+，含量為37.57g/kg。由變異系數可看出，哥鹽分離子均表現出一定成的的離散狀態，其中CO32-的離散程度最高。

2.3 土壤鹽分離子之間的相關性分析

土壤中的各類離子之間既存在著發生學上的關系，也存在著化學上的基本關系，在研究灌區土壤鹽漬化過程中，不僅要關注鹽分總量，也要分析各大離子之間的相關性。本土壤鹽基離子進行相關分析，可在一定程度上反映出鹽分的運移趨勢[11]，亦可反映離子間的相互關系，可以為鹽漬化土壤的預防和改良提供科學依據[13]。

艾比湖處于干旱地區，蒸發作用劇烈，溶有鹽類的水在蒸發作用遐沿土壤孔隙到達地表，水分汽化，鹽類則殘留在土壤表面。土壤表層中的鹽分離子表聚強烈。本研究對土壤表層（0-20cm）的鹽分離子進行相關性分析，進而了解鹽分離子的相互關系。

相關性分析結果表明，Cl-與K++Na+呈現極其顯著正相關，相關系數達0.945，說明氯化鉀和氯化鈉是氯化物的主要組成部分。同時SO42-和Mg2+相關性也較高為0.883，SO42-和相Ca2+關性也較好為0.681，可見研究區內的硫酸鹽類物質主要為硫酸鈣以及硫酸鎂。HCO3-、CO32-與其他鹽分離子的相關性都不強（表2）。

2.4 土壤鹽分離子的聚類分析

R型聚類可以根據變量間關系的親疏程度對研究對象的觀測變量進行聚類，使得具有共同特征的變量作為一類[14]。為此，本研究依據歐式距離矩陣對研究區土壤鹽分離子之間的關系進行了聚類分析（圖3）。

如圖3所示，若以3.5為距離系數閾值的分類標準，可將鹽分離子分為3類，分別是：Ⅰ類：HCO3-、CO32-、Ca2+、Mg2+；Ⅱ類：SO42-；Ⅲ類：Cl-、K++Na+。根據聚類分析的結果，當該研究區樣本數過大時，為了減少工作量，且不失去有用的信息，我們只需要選擇其中的3種離子進行分析，就能反應該研究區的土壤鹽分特征。此時，我們選取Ca2+、SO42-、Cl-進行分析。

3 結論

（1）研究區內土壤的離子中，陰離子以Cl-和SO42-為主，HCO3-、CO32-的含量極少；陽離子以K++Na+為主，Ca2+、Mg2+含量較少。該區域是以氯化物為主的鹽漬化土地。

（2）通過對研究區內土壤鹽類離子的相關分析，發現不同鹽分離子之間存在一定的相關性，其中Cl-與K++Na+呈現極其顯著正相關；SO42-和Mg2+、Ca2+之間也存在高度的相關性。HCO3-、CO32-與其他鹽分離子的相關性都不強。

（3）通過對研究區內土壤各鹽類離子的聚類分析可知，當需要減少工作量的同時不影響研究結果，可只對Ca2+、SO42-、Cl-三類離子進行分析。

【參考文獻】

[1]楚新正，張素紅.景觀邊緣帶性質功能及動態變化的初步研究[J].新疆師范大學學報：自然科學版，2002，21（3）：50-54.

[2]錢亦兵，吳兆寧，張立運，等.新疆艾比湖地區沙塵天氣的地表條件及土壤保持[J].資源科學，2006，28（5）：185-189.

[3]何靜，高翔，呂光輝，等.艾比湖自然保護區植被群落的數量分類及土壤環境解釋[J].新疆農業科學，2010，47（5）：1030-1035.

[4]艾比湖地區植被分布及物種多樣性研究[J].2012，29（5）：776-783.

[5]鄧懷敏，吉力力·阿不都外力，馬龍.艾比湖流域景觀結構及其環境因子關系研究[J].干旱區資源與環境，2014，28（10）：123-127.

[6]郭雙雙，王勇輝.艾比湖流域風沙土鹽分特征分析[J].干旱地區農業研究，3013，31（5）：196-199.

[7]吉力力·阿不都外力，徐俊榮，穆金，等.艾比湖鹽塵對周邊地區土壤鹽分及景觀變化的影響[J].冰川凍土，2007，29（6）：928-939.

[8]李曉明，齊霽昌，張雷，等.典型干旱區土壤鹽分空間異質性對比研究[J].土壤通報，2014，45（1）：110-115.

[9]張韞，等.土壤·水·植物理化性質分析教程[M].北京：中國林業出版社，2011，11.

[10]張飛，丁建麗，塔西甫拉提·特依拜.干旱區典型綠洲土壤鹽漬化特征分析—以渭干河-庫車河三角洲為例[J].草業學報，2007，16（4）：34-40.

[11]中國土壤學會鹽漬土專業委員會.中國鹽漬土.分類分級文集[C].南京：江蘇科學技術出版社，1989，3-35.

[12]郭全恩，王益權，郭天文，等.半干旱鹽漬化地區果園土壤鹽分離子相關性研究[J].土壤，2009，41（4）：664-669.

[13]丁曉妹.甘肅省秦王川灌區土壤鹽分特征變化分析[D].蘭州大學，2011.

[14]章文波，陳紅艷.實用數據統計分析及SPSS 12.0應用[[J].人民郵電出版社，2006：179-182.

[15]緱倩倩，韓致文，屈建軍，等.秦王川灌區農田土壤鹽分離子特征分析[J].土壤，2014，46（1）：100-106.

[責任編輯：湯靜]