不同利用方式河套平原鹽堿土鹽分特征

景宇鵬, 李躍進, 高 娃,3, 藺亞莉, 李秀萍, 王文曦, 張欣昕, 狄彩霞

(1.內蒙古農業大學 草原與資源環境學院, 呼和浩特 010011;2.內蒙古自治區農牧業科學院資源環境與檢測技術研究所, 呼和浩特 010031;3.內蒙古自治區土壤肥料與節水農業工作站, 呼和浩特 010011; 4.榆林市榆陽區巴拉素區域農業技術推廣站, 陜西 榆林719000)

土壤鹽漬化是一個世界性的問題，也是中國生態環境和農業生產穩定持續發展尚須解決的重大問題，嚴重影響區域農業的可持續發展[1-2]。我國鹽漬土面積大、分布廣，從濕潤地區到極端干旱荒漠范圍內均普遍存在[3]，尤其在干旱和半干旱區，土壤鹽漬化嚴重制約了該地區土地生產力的發展與可持續利用。河套平原是我國西北地區最主要的鹽堿土分布區，由于特定的水文地質條件和長期不合理的大水漫灌制度，土地鹽堿化和次生鹽漬化現象呈逐年增加的趨勢，鹽堿脅迫已成為制約河套地區土地資源利用的主要障礙因子，嚴重限制了當地農業生產和土地生產力[4-5]。因此，為提高鹽堿化土地資源的利用潛力，深入研究土壤鹽堿化特征及其空間分布規律，是合理利用鹽堿化資源，促進農業可持續發展的重要保障[6]。

土地利用變化是全球變化研究的核心和熱點[7]，嚴重影響土壤元素結構與功能的穩定性，與土壤質量緊密相關[8]。眾多研究表明，不合理的土地利用方式必將導致土地質量的嚴重下降，甚至引起土壤鹽漬化[9-10]，而土壤鹽漬化反過來又會限制土地利用的方式，導致土地退化和土壤質量下降。目前，關于土地利用變化對土壤理化性狀、土地生產力、生態環境[6-12]以及因土地利用變化而引起的土壤鹽堿化問題已做了大量研究[13-17]，且大多集中在典型巖溶區[18]、自然保護區[19]、低山丘陵區[20]、集約化農業區[21]和半干旱綠洲地區[6,10,22]等，而有關河套平原地區不同利用方式下土壤鹽堿化特征的研究較少。為此，本研究以河套平原鹽漬化土壤的5種典型利用方式為研究對象，采用主成分分析和相關分析方法，探討不同利用方式土壤可溶鹽總量、各鹽分離子在剖面上的變化類型與分布特征，以期為該地區鹽漬化土地的管理、可持續開發與利用以及耕地后備資源極其利用提供科學的依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于河套平原土默特左旗北什軸鄉境內(111°18′—111°48′E，40°26′—40°54′N)。該區域屬干旱半干旱中溫帶大陸性氣候，海拔高度在990～1 140 m，年均氣溫5.8℃，極端最高氣溫39.3℃，極端最低氣溫-37.4℃，≥10℃年積溫1 700～3 200℃，無霜期90～132 d[23]；年降水量390～400 mm左右，降水年季分布不均，主要集中在7—9月，占年降雨量的70%～80%。年蒸發量為2 000～2 500 mm，蒸降比為5.12～6.25，濕潤度K值為0.45[24]。自然植被多屬于中旱生和濕生性植物為主，常見優勢種有黃蒿、冰草、狗尾草等，非地帶性鹽生植被有鹽爪爪、堿蓬、鹽角草、芨芨草、馬藺、山苦荬、蘆葦等；土壤主要以鹽化草甸土、草甸鹽土、蘇打鹽土為主。

1.2 土壤樣品采集

試驗于2016年5月中旬在研究區內蒙古農業大學海流圖科技園區選擇具有典型性和代表性的5種利用方式(鹽荒地、改良地、牧草地、農用地、林地)進行取樣，每種利用方式下挖取4個土壤剖面，每個剖面距離約200～300 m。每個樣點按0—10 cm，10—20 cm，20—40 cm，40—60 cm，60—80 cm，80—100 cm土層進行分層取樣，將采集的土壤樣品裝入自封袋帶回實驗室自然風干后，挑去石塊、根徑及各種新生體和侵入體，過篩處理后備用，共采集120個土壤樣品，樣地基本情況見表1。

1.3 分析方法

表1 取樣點基本情況

1.4 數據處理

試驗數據用Excel 2007整理并制圖，采用SPSS 16.0統計分析軟件進行相關性分析和主成分分析。用Pearson 相關系數表征全鹽量、pH及離子間的相關性。土壤全鹽量=8種鹽分離子質量分數之和。

2 結果與分析

2.1 土壤鹽分離子垂直分布特征

2.2 土壤鹽分離子間相關性

表2 典型剖面土壤鹽離子含量統計特征參數 g/kg

表3 土壤剖面鹽分離子間的相關性

2.3 不同利用方式土壤全鹽垂直分布

土地利用變化對土壤剖面全鹽含量及其離子組成的影響顯著(圖1)。未受人類活動影響的鹽荒地土壤含鹽量隨土層深度增加而逐漸減少，由表層(0—10 cm)的8.97 g/kg逐漸減少至底層(80—100 cm)的1.78 g/kg，變化幅度較大，變異系數為58.69%，具有明顯的表聚特征，表層0—20 cm鹽分占整個剖面54.41%。這是在研究區無植被覆蓋下土壤鹽分的典型分布特征。對比受人類活動干擾下不同植被類型土壤剖面平均鹽分特征來看，改良地土壤剖面表層(0—10 cm)鹽分質量分數最大，為4.05 g/kg，土壤含鹽量垂直方向上隨土層深度增加而逐漸減少，也具有明顯的表聚現象，這與采樣時改良地地表植被稀疏，同時地表有少量結鹽現象一致，表層0—20 cm鹽分占整個剖面39.70%，20 cm土層以下趨于穩定，基本穩定在2.8 g/kg左右；農用地土壤含鹽量隨土層深度增加逐漸增加，具有明顯的底聚特性，80—100 cm土層鹽分含量為1.34 g/kg，且在垂直方向上變幅較小，變異系數17.84%；牧草地土壤含鹽量變化介于0.89～1.47 g/kg，土壤含鹽量垂直方向上呈現先增大后減少的變化趨勢，10—20 cm土層土壤全鹽含量最大，為1.87 g/kg；林地土壤全鹽含量變化介于1.14～1.55 g/kg，且在垂直方向上的變幅較小，為弱變異性，變異系數為8.53%，平均含鹽量明顯低于其他利用方式。不同利用方式0—20 cm土層土壤鹽分分布特征表現為：鹽荒地(8.76 g/kg)>改良地(3.71 g/kg)>牧草地(1.38 g/kg)>林地(1.30 g/kg)>農用地(0.90 g/kg)；鹽荒地和改良地的表層含鹽量遠遠高于其他利用方式。對不同利用方式土壤剖面全鹽量比較，未受人類活動影響的鹽荒地各土層土壤全鹽量與其他4種受人類活動干擾下的利用方式各層土壤全鹽量差異顯著(p<0.05)，表明人類活動對土壤鹽分的空間分布有著重要影響。

圖1 不同利用方式土壤剖面中全鹽量的分布特征

2.4 不同利用方式土壤鹽分離子垂直分布

3 討 論

圖2 不同利用方式下土壤剖面鹽分分布特征

不同利用方式對土壤剖面鹽分影響差異較大，一方面是由于本身所處地區的地形和水文地質特征差異所引起[15]，另一方面由于人為因素的強烈干擾，如耕作措施、施肥、灌溉、地下水利用等都會影響到土壤中鹽分的重新分布[37]。研究區大面積的鹽堿荒地被開發利用，使得土壤鹽分含量下降了41.92%～79.33%，尤其對表層(0—20 cm)鹽分含量影響最為顯著，且鹽漬化程度由重度鹽堿土轉變為中輕度鹽堿土，這將有利于鹽堿化土壤的良性發展。未受人類活動影響的鹽荒地鹽分聚集于表層，而受人類活動干擾較大的農用地鹽分聚集于底層，且鹽荒地表層含鹽量遠遠高于其他幾種利用方式，這與王雪梅[36]、李寶富[38]、王丹丹[35]、貢璐等[39]、姚榮江[40]等對渭庫、渭干河綠洲、塔里木河上游綠洲、黃河三角洲不同土地利用方式土壤鹽漬化特征研究結果基本一致，認為鹽荒地對鹽分富集作用明顯強于農用地，這可能是由于農用地在長期耕作、施肥和大水灌溉等因素的綜合作用的作用下，改變了土壤鹽分狀況，使得土壤中各鹽分離子含量急劇減少，且向下運移后聚集于底層。林地和牧草地由于地表植被覆蓋度較高，還有大量未分解的凋落物覆蓋，能夠減少地表水分蒸發，抑制鹽分表聚[41-43]，使得鹽分在剖面分布比較均勻，呈均勻型和橄欖型，這兩種剖面類型是由自然因素影響的表聚型剖面(鹽荒地)向受人類干擾強較大的底聚型(農用地)轉化的兩個過渡階段。同時在有人類活動干擾的土地利用系統中，受人類活動干擾強度大的農用地，由于每年的耕作、灌溉等因素的影響，土壤剖面(0—100 cm)平均全鹽含量較小，為1.11 g/kg；而相對人類活動干擾強度較小的改良地，從2008年進行土地整理后一次性施用有機肥和脫硫石膏后，再未有過深翻犁地等農業活動，基本和鹽荒地管理水平一致，脫鹽效果不理想，土壤全鹽含量仍比較高，剖面平均含鹽量為3.12 g/kg；林地和牧草地由于受人類活動干擾強度中等，牧草地每隔3 a翻耕后重新種植紫花苜蓿，林地基本上2～3 a進行一次鋤草松土，使得二者土壤剖面平均含鹽量相差不大，分別為1.37 g/kg，1.33 g/kg。研究區大面積的鹽堿地通過科學合理的開發與利用，使得土壤鹽堿化程度降低，而鹽荒地由于地上植被稀疏，又缺乏科學合理的利用與保護，土壤鹽堿化現象任然比較十分嚴重。因此，在鹽堿化土地的開發利用過程中，要時刻關注土壤中鹽分的運移特征，防治次生鹽堿化的發生，為河套平原鹽堿化土地的管理、可持續開發與利用以及耕地后備資源極其利用提供科學的依據。

4 結 論