鹽漬土中土壤電導率測定值的影響因素研究

呂桂軍，袁巧麗，劉小剛

(1.河南省小流域生態水利工程技術研究中心，河南 開封 475004；2.黃河水利職業技術學院,河南 開封 475004；3.開封市水生態修復工程技術研究中心,河南 開封 475004；4.昆明理工大學農業與食品學院，昆明 650500)

0 引 言

土壤含鹽量是表征土壤鹽分狀況的主要參數之一，也是確定土壤鹽漬化程度的一個主要指標[1]。分析土壤水溶性鹽分含量對了解土壤的性質及擬定鹽漬土改良措施具有十分重要的意義[2]。土壤電導率、土壤浸提液電導率、土壤含鹽量是目前人們研究土壤鹽漬化程度常用的幾個描述指標[3-6]。其中，土壤電導率法具有不擾動原狀土、設備操作簡單、實時快速等優點，然而土壤電導率的測定值受到多種因素的影響，較難準確地反映土壤含鹽量情況。因此，如何用土壤電導率更加準確地反映土壤鹽分狀況一直是土壤鹽漬化問題研究的重點。以往研究結果表明,土壤電導率這一指標本身包含了反映土壤品質和物理性質的多項信息[7]。例如, 鹽堿土類型、土壤含鹽量、含水率、有機質含量、土壤密度、質地結構和孔隙率等都能不同程度地影響土壤電導率的改變。以上諸因素中鹽堿土類型、土壤含鹽量、土壤含水率、土壤密度對土壤電導率的影響明顯大于其他各因素[8-12]。本文采用甘肅省民勤縣雙茨科鄉裕民村的鹽土對土壤含鹽量、體積含水率、密度與土壤電導率間的相互影響做了相關測定和定量分析，以期對田間土壤鹽分快速測定及其判斷標準提出更多理論依據和參考。

1 材料與方法

1.1 供試土樣

1.2 試驗設計及測定內容

試驗用含鹽量為0.85%的土樣測定土壤密度和體積含水率對土壤電導率值的影響。用含鹽量分別為0.52%、0.64%、2.36%、3.17%的土樣測定土壤含鹽量和體積含水率對土壤電導率值的影響。供試土樣調配好后分別按相應的密度和體積含水率裝入長、寬、高為30 cm×30 cm×15 cm的厚壁有機玻璃容器內以供測定土壤電導率值。土壤電導率值采用英國WET公司的土壤三參數(土壤體積含水率、土壤電導率、土壤溫度)測定儀進行測定。在使用土壤三參數測定儀前，應先用研磨布清潔儀器的金屬探針表面，以防影響其測量的精度。若金屬探頭表面有油脂類物質，需先用99%純度的酒精棉球進行清潔，再用研磨布擦拭一遍。測定土壤電導率值時儀器的金屬探針垂直插入濕潤的土壤至少4～5 cm，并將土壤與探針金屬表面完全均勻接觸，響應時間大約10～20 s，儀器所顯示的數字，即為實際測量值。由于土壤的密度會直接影響測量精度，因此每次在3個不同的位置進行測量，以其平均值作為最后實測值。試驗儀器如圖1、圖2所示。

圖1 土壤三參數測定儀Fig.1 Soil three parameter tester

圖2 有機玻璃土箱(單位：cm)Fig.2 Organic glass soil box

2 結果與分析

2.1 相同含鹽量下土壤體積含水率和密度對土壤電導率的影響

此部分試驗采用含鹽量為0.85%的鹽土。土壤密度分別設置為1.3、1.35、1.4 g/cm33種水平。土壤體積含水率分別設置為5%、10%、15%、20%、25% 5種水平。精確配置好土樣后，土箱分3層進行裝土，并達到規定的土壤密度。試驗結果如圖3、表1、表2所示。

圖3 不同土壤密度下土壤體積含水率與土壤電導率關系曲線Fig.3 Relationship between soil volume moisture content and soil conductivity under different soil densities

表1 不同土壤密度和體積含水率交互作用下的土壤電導率值Tab.1 Soil conductivity under the interaction of different soil density and soil volume moisture content

圖3結果表明不同土壤密度下的土壤體積含水率與土壤電導率都存在顯著的正線性相關關系。由于圖3中三條直線未重合，這說明土壤密度是導致土壤電導率差異的因素之一。

表2 不同土壤密度和體積含水率交互作用下的土壤電導率值雙因素方差分析Tab.2 Two factor variance analysis of soil conductivity under the interaction of different soil density and soil volume moisture content

對表1不同土壤密度和土壤體積含水率交互作用下的土壤電導率值進行無重復雙因素方差分析，分析結果如表2所示。表2中行、列的F統計量都大于顯著F值，說明土壤體積含水率和土壤密度都對土壤電導率有顯著的影響。又因為行的F值遠大于其顯著F值，這說明土壤體積含水率是影響土壤電導率的主要因素，土壤密度是影響土壤電導率的次要因素。

以上分析說明，在分析不同時期田間土壤含鹽量變動情況時，應綜合考慮田間土壤密度和含水率對土壤電導率值的影響，即田間含水率和土壤密度基本相同的情況下測定的土壤電導率值才有比較意義。

2.2 相同土壤密度下體積含水率和含鹽量對土壤電導率的影響

此部分試驗采用的鹽漬土壤密度為1.35 g/cm3，鹽土采用人工配制的含鹽量分別為0.52%、0.64%、2.36%、3.17%的4種供試土樣。土壤體積含水率分別設置為15%、20%、25% 3種水平。精確配置好土樣后土箱分3層進行裝土，并達到規定的土壤密度。試驗結果如圖4、表3、表4所示。

圖4 不同土壤體積含水率下土壤含鹽量和土壤電導率關系曲線Fig.4 Relationship between soil salt content and soil conductivity under different soil volume moisture content

圖4結果表明不同土壤體積含水率下土壤含鹽量與土壤電導率都存在顯著的正線性相關關系。由于圖4中三條直線未重合，這說明體積含水率是導致土壤電導率差異的因素之一。圖4中還可以看出，土壤鹽分含量較低的情況下不同體積含水率的土壤電導率值差異較小，隨著土壤鹽分含量的增加，不同體積含水率的土壤電導率值差距迅速增大，這說明不同體積含水率下土壤鹽分含量變化對土壤電導率的變化起主要作用。對表3不同土壤含鹽量和體積含水率交互作用下的土壤電導率值進行無重復雙因素方差分析，結果如表4所示。表4中行的F統計量小于顯著F值，這說明在體積含水率和含鹽量對土壤電導率交互作用中，體積含水率變化對土壤電導率沒有顯著影響。表4中列的F統計量大于顯著F值，這說明在土壤體積含水率和含鹽量對土壤電導率交互作用中，土壤含鹽量對土壤電導率有顯著的影響。

表3 不同土壤含鹽量和體積含水率交互作用下的土壤電導率值Tab.3 Soil conductivity under the interaction of different soil salt content and soil volume moisture content

表4 不同土壤含鹽量和體積含水率交互作用下的土壤電導率值雙因素方差分析Tab.4 Two factor variance analysis of soil conductivity under the interaction of different soil salt content and soil volume water content

以上分析說明，在鹽漬土壤中，體積含水率和含鹽量對土壤電導率都有影響，但體積含水率變化對土壤電導率的影響不顯著，含鹽量變化對土壤電導率的影響顯著，即在體積含水率和含鹽量兩者共同作用下對土壤電導率變化起決定性作用的是土壤含鹽量。因此，從試驗結果看在鹽漬土壤中忽略含水率影響，通過測量土壤電導率估計土壤鹽分變化的做法是可行的。

3 結 語

(1)鹽漬土壤中，不同土壤密度下的土壤體積含水率與土壤電導率都存在顯著的正線性相關關系。土壤體積含水率和密度都對土壤電導率有顯著的影響。其中，體積含水率是影響土壤電導率的主要因素，密度是影響土壤電導率的次要因素。在分析不同時期田間土壤含鹽量變動情況時，應綜合考慮田間土壤密度和體積含水率對土壤電導率值的影響，即田間土壤體積含水率和密度基本相同的情況下測定的土壤電導率值才有比較意義。

(2)鹽漬土壤中，土壤體積含水率和含鹽量對土壤電導率都有影響，但體積含水率變化對土壤電導率的影響不顯著，含鹽量變化對土壤電導率的影響顯著。

由(1)(2)可知，在鹽漬土中對土壤電 導率值影響的程度為土壤含鹽量>土壤體積含水率>土壤密度。因此，在鹽漬土壤中忽略土壤體積含水率和密度小幅度變化對土壤電導率測定值的影響，通過土壤電導率判斷土壤鹽漬化程度及變化趨勢的做法是可行的。