黃河三角洲不同地表覆被類型和微地貌的土壤鹽分空間分布

王瑞燕，孔沈彬，許 璐，李玉環，程韋翰，趙恩來

黃河三角洲不同地表覆被類型和微地貌的土壤鹽分空間分布

王瑞燕1，孔沈彬1，許 璐1，李玉環1，程韋翰1，趙恩來2

（1.山東農業大學資源與環境學院，泰安 271018；2.濰坊市農業農村技術推廣中心，濰坊 261061）

掌握不同地表覆被類型和微地貌特征下的不同深度土壤鹽分空間分布規律，對土壤鹽漬化防治具有重要意義。該研究以黃河三角洲入海口為研究區，在分析不同深度土壤全鹽量、鹽基離子（Ca2+、Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-、Cl-）空間變異特征的基礎上，通過單因素方差分析不同地表覆被類型和微地貌特征下該區土壤鹽分的差異，并通過地理探測器分析地表覆被類型、微地貌對土壤鹽分的交互影響。結果表明：1）表層土壤Mg2+變異系數達到1.010 8，為強變異性，其余鹽基離子均為中等變異性，且均有強烈的空間相關性，全鹽量與鹽基離子均呈現沿海向內陸降低的趨勢，約有42.57%的地區為輕度鹽化土；2）不同地表覆被類型間土壤全鹽量與Na+、Cl-具有顯著差異；3）不同微地貌類型間Na+、Cl-具有顯著差異；不同海拔的深層土壤Na+具有顯著差異；4）海拔對土壤全鹽量與Na+的解釋力最強，地表覆被類型對土壤Cl-的解釋力最強；5）坡向和海拔對土壤鹽分的交互作用最強烈，地理探測器值在0.545～0.708之間，其次是地表覆被類型與坡向，值在0.521～0.613之間。氯化鈉主導該區域土壤鹽分空間變異，不同地表覆被類型和微地貌特征下均呈顯著差異，表層土壤鹽分明顯高于深層，坡向與海拔之間的交互作用能夠較好地解釋該地區土壤鹽分空間分布。

土壤；鹽分；空間分布；地表覆被類型；地形地貌；黃河三角洲

0 引 言

土壤鹽漬化是指土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發后，使鹽分積累在表層土壤中的過程。土壤鹽漬化是造成土壤退化、糧食減產的一個重要原因，聯合國糧農組織的資料表明全球共有大約9.5億hm2的鹽漬土[1]。中國鹽漬土分布十分廣泛，對中國的農業生產產生了不良影響。鹽漬土地作為一種重要的土地資源，其土質改良是當今世界研究的重點和熱點，也是中國耕地后備資源開發與糧食增產潛在保障的基礎。

土壤鹽分的空間分布具有空間變異性，系統認識和掌握鹽漬土的空間分布特征，是治理改良鹽漬土的基礎[2-6]。土壤鹽分的空間分布與區域內的環境因素相關聯，這些因素能在一定程度上反映出當地的土壤鹽漬化程度，研究這些因素的特征，分析其規律，能夠更加直觀地判斷一個地區土壤鹽漬化的程度。土壤鹽分空間分布與環境因素的關聯關系引起學者們的廣泛關注。研究發現，土壤鹽分空間分布與地表覆被類型[7]、地形地貌[8-9]等的關系尤為密切。如Yu等[10]認為在半干旱農業生產系統中，隨著耕地向草地的轉化，土壤的鹽分和鹽漬化程度會逐漸降低，植被覆蓋能夠有效減少土壤水分的蒸發，減少深層土壤水分向表層土壤的運移，從而減少鹽分在土壤表層的累積，并且土地利用類型轉換時帶來的耕作可以增加土壤孔隙度，促進土壤可溶性鹽向下運移；He等[11]認為在沿海鹽田建立植被時，植物群落對土壤鹽度的時間和空間變異性有顯著影響，由于不同植被根系分布區域的差異，同一季節表層土壤鹽分呈明顯的灌木>樹木>草，在鹽堿地的開墾中，應特別注意植物品種的選擇和管理措施；Khatibi等[12]認為土壤的鹽漬化程度對于植被的生長和分布起著重要的影響，不同的植被類型反映了土壤含鹽量的不同，土壤含鹽量對于植被有著選擇作用，同時某些植被也會一定程度上反作用于土壤含鹽量。不同的地形地貌會影響土壤鹽分的累積[13]。楊萍果等[14]認為在河流沖積扇、河流沖積扇與濱海平原過渡帶、濱海平原之間含鹽量隨著深度增加的變化趨勢不同，且鹽基離子的組成也有明顯的差異；張華艷等[15]認為微地貌和土體構型的變化將會影響到土壤鹽分的重新分配，進而對土壤潛在鹽漬化有重要影響；王紅等[16]認為不同微地貌之間土壤鹽分存在著顯著差異，隨著采樣尺度的增大土壤鹽分空間相關性也增大。這些研究表明，由于不同的微地貌之間存在地下水埋深、地勢、土體構型、人類活動強度等方面的差異，會在一定程度上影響土壤鹽分累積。

土壤鹽基離子富集于土壤表層，易形成堿金屬、堿土金屬強堿弱酸的鹽類，后水解產生堿性離子，使土壤堿化，是影響土壤質量的重要因素。但是目前對于土壤鹽分空間變異性的研究大多集中于土壤全鹽量上，對于土壤鹽基離子空間變異性的研究較少[2-6]。目前更多的是研究單一影響因素與土壤鹽分之間的關系，很少有研究不同因素之間的交互影響[17-20]。并且對于地形地貌的研究主要集中于微地貌類型對土壤鹽分的影響[21-22]，對于其他地貌特征與土壤鹽分之間的關系研究較少，這些特征造成的影響可能與微地貌類型不同。因此本研究通過微地貌類型以及海拔、坡度、坡向等地形因子微地貌特征，結合地表覆被類型，研究這些因素與不同深度土壤全鹽量和鹽基離子之間的關系。

黃河三角洲地區多種濕地并存，集中連片，其生態環境敏感脆弱，在形成的過程中伴隨著海水浸漬入侵[23]，導致該地區存在大量鹽漬化土壤[24]。由于黃河三角洲形成時間較晚，處于多種生態系統的過渡帶，土地利用/覆被變化劇烈[25]，不同的地表覆被類型能夠有效地反映出土壤鹽分變化[26]。且該地區雖然總體上處于平原地帶，但是該地區形成于黃河的造陸過程中，具有較豐富的微地貌特征[27]。因此，本文擬通過表層和深層的土壤全鹽量、土壤鹽基離子來反映黃河三角洲土壤的基本鹽分特征，通過探討該區不同地表覆被類型、地形地貌下的土壤鹽分空間分布差異，以期為該區鹽漬土改良利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

本研究的土壤樣本采集于黃河三角洲入海口處，37°24′~38°10′N，118°15′~119°19′E，東瀕渤海，南與東營市東營區毗鄰，東北部相接于東營市河口區，隨歷史地質地貌改變，已具典型三角洲特征。黃河三角洲地區屬于暖溫帶大陸性季風氣候，全年氣溫偏高，冬季少大風、嚴寒，春季溫暖濕潤，溫度回升快，降水時空分布不均，春季降水少但蒸發強烈，地表易積鹽，夏季雨水多，易形成澇災。黃河三角洲地勢低平，河流流速低，加之黃河河流攜帶泥沙，是中國土地增長速度最快的地區之一，為中國儲備了大量的土地后備資源。該區土壤類型主要為鹽化潮土和鹽土，由于地勢低流速低，排水不暢，地下水位高，導致土壤鹽堿化嚴重，影響農業生產和經濟發展。

黃河三角洲地區可供使用的地表水資源包括兩部分，一是自然降水，二是黃河入流。該區地下水由于礦化度較高而無法使用。黃河水是該地區唯一的客源水，該地區工業、農業及生活用水均來自黃河水。

該地區植被類型復雜多樣，植物種類多達393種，植被多為旱柳、刺槐、冬棗、檉柳、蘆葦等耐鹽物種。該地區種植的作物主要有玉米、大豆、冬小麥、棉花等。

1.2 調查與采樣

在搜集資料的基礎上，于2006年5月在黃河三角洲地區確定土壤采樣點，選取該區不同地表覆被類型進行GPS定位采樣。在采樣過程中，按照均勻布點法布設了192個樣點，另外，對每個取樣點設3個重復以確保準確性，同時在0～30 cm表層和90～100 cm深層分層取樣，采集土壤樣品共1 152份，土壤樣品經處理后于實驗室進行土壤樣本物理、化學性質測定，分析得到土壤理化性質數據。

通過計數統計發現，采樣點多于3個的地表覆被類型包括9種：I型-棉田、II型-蘆葦草甸、III型-裸土、IV型-刺槐林、V型-檉柳-翅堿蓬灌叢、VI型-翅堿蓬群落、VII型-檉柳-蘆葦灌叢、VIII型-檉柳-白茅-蘆葦灌叢、IX型-麥田，樣本數分別為63、36、10、7、9、6、7、6、4，共計148個樣本，其余樣本還包括檉柳-白茅灌叢、低矮稀疏檉柳灌叢、鹽田、蘆葦沼澤、楊樹林、農田、楊樹-棉花套種、冬棗林、魚塘、蘋果園等地表覆被類型，因這些地表覆被類型的采樣點不超過3個，所以不將其作為研究對象，本文將以這9種地表覆被類型為研究對象分析地表覆被類型對土壤鹽分的影響，其余樣點舍去。在這些地表覆被類型中，除裸土、麥田和蘆葦外，其他的均為生長了耐鹽堿植被的土地。由于本文中的數據是于2006年5月在黃河三角洲地區采集的樣本，裸土為剛剛耕犁過但還未播種的土地。

1.3 土壤樣品處理與測定

將最終采集的土壤樣品帶回實驗室并進行自然風干，去除土壤以外的根系、石塊及植物殘體等雜質，經過研磨并混合均勻后分別裝袋保存，供測定使用。土壤室內分析參照《土壤理化性質分析》及《土壤農化分析方法》，測定每份土壤樣本的全鹽量、鹽基離子（Ca2+、Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-、Cl-）。

1.4 數據分析

1）采用SPSS 22.0統計軟件進行分析，檢驗數據是否呈正態分布，并進行相應轉換使其符合正態分布，應用ANOVA單因素方差分析不同地表覆被類型和微地貌特征下土壤全鹽量與鹽基離子之間的差異，進行LSD顯著性檢驗，<0.05為顯著差異，<0.01為極顯著差異。

2）將現有的黃河三角洲地區微地貌類型圖矢量化形成微地貌類型分布圖，并通過ASTER GDEM Version 3數字高程模型獲取研究區的海拔、坡度、坡向等數據，形成海拔、坡度、坡向的分布圖，結果如圖1所示。

3）使用GS+9.0軟件對土壤含鹽量數據的半方差函數進行計算、模擬和分析，并在ArcGIS軟件中進行克里金插值分析。

4）使用ArcGIS軟件通過黃河三角洲的數字高程模型（DEM）提取研究區內坡度、坡向、海拔數據，每22.5°一個方向將坡向分為16個方向，每1°一個等級將坡度分為11個等級，每1 m一個等級將海拔分為18個等級。

5）使用地理探測器，選擇在不同地表覆被類型和微地貌特征下具有顯著差異的土壤鹽分特征，分析地表覆被類型和微地貌特征對土壤全鹽量與鹽基離子的交互作用。

圖1 地形地貌圖

2 結果與分析

2.1 土壤全鹽量與鹽基離子空間分布特征

2.1.1 土壤全鹽量與鹽基離子空間變異性分析

對于0～30和90～100 cm土壤鹽基離子與全鹽量進行統計分析，鹽基離子和全鹽量的變異系數均大于0.1，其中0～30 cm土壤的Mg2+的變異系數為1.010 8，按照變異系數對土壤鹽分變異性進行大致的分類（小于10%屬于弱變異性，10%～100%為中等變異性，大于100%為強變異性），0～30 cm土壤的Mg2+屬于強變異性，其余均為中等變異性。造成這種現象的原因可能在于局部土地利用方式、灌溉方式、地貌等因素。隨著土壤深度的增加，這些因素對于土壤全鹽量與鹽基離子的影響減小，這表現為表層土壤全鹽量與鹽基離子的變異系數均大于深層。

為進一步分析其分布特征，在SPSS22.0中對數據進行正態性檢驗，土壤數據均不符合正態分布，對其進行對數變換后，除90～100 cm土壤Cl-為偏態分布以外，其余均近似符合正態分布。然后在GS+軟件中分析0～30 cm、90～100 cm的土壤全鹽量的半方差模擬模型及其擬合參數，具體結果如表1所示。

表1 土壤全鹽量與鹽基離子半方差函數模型及參數

從表1中可以看出，各項指標的決定系數在0.636～0.873之間，均達到了顯著水平。全鹽量和各項鹽基離子的塊金值0的數值均較小，這說明了研究區內由于隨機誤差、試驗誤差、短距離誤差所造成的變異較小。表示結構方差，顯示了結構性因素對數據空間變異性的影響，基臺值則表明了系統內總的變異。0/(+0)可以表明隨機因素占總變異的部分，反映了土壤鹽分的空間相關性，0/(+0)<25%的為強空間相關性，25%<0/(+0)<75%的為中等空間相關性，0/(+0)>75%的為弱空間相關性。不同深度的全鹽量和各項鹽基離子的塊金系數0/(+0)均小于25%，這說明全鹽量和鹽基離子均呈現強烈的空間相關性，這些變量的空間變異性主要是由于受結構性因素的影響。

2.1.2 土壤全鹽量與鹽基離子空間分布

圖2a－2f分別為0～30與90～100 cm土壤各鹽基離子插值結果。從圖中可以看出：不同深度的HCO3-與Ca2+含量均較低，遠低于其他4種離子的含量；表層土壤與深層土壤鹽基離子的分布大致趨勢是一致的，但是表層土壤鹽基離子在局部地區變化較為劇烈，這可能因為表層土壤鹽分不僅受深層土壤鹽分影響，也會受到地表干擾因素的影響；Ca2+在0～30與90～100 cm土壤中的分布均比較均勻，且整體偏低，大部分地區的0～30 cm土壤Ca2+在0.025～0.046之間，大部分地區的90～100 cm土壤Ca2+在0.013～0.024之間；Mg2+在區域內分布差別較小，主要在黃河入海口存在局部高值區，其余地區差距較小；其他鹽基離子的分布狀況與全鹽量的分布狀況大致相同；Cl-、SO42-、Mg2+、Na+的含量比較接近，0～30 cm的這4種離子在相同區域均存在0.1 g/kg以下的低值區，并且其余地區主要在0.2～0.4 g/kg之間。

圖2g分別為0～30與90～100 cm土壤全鹽量空間分布結果。0～30 cm土壤全鹽量在0.1～5.02 g/kg之間，而90～100 cm土壤全鹽量在0.11～1.77 g/kg之間，表層土壤全鹽量明顯高于深層土壤全鹽量；該地區大部分地區有約42.57%屬于輕度鹽化土（1.0～2.0 g/kg），只有約0.51%的區域屬于中度鹽化土（2.0～4.0 g/kg），主要分布在黃河入海口地區，基本沒有強度鹽化土（4.0～6.0 g/kg）；不同深度的土壤全鹽量均明顯呈沿海高內陸低、南部低北部高、距黃河越近含量越低的趨勢。這是由于該地區土壤鹽漬化的成因主要是海水浸漬，而黃河沿岸則是受到黃河帶來的大量淡水沖刷，導致其土壤鹽分含量較低。

圖2 不同深度土壤全鹽量、鹽基離子含量克里金插值結果

2.2 不同地表覆被類型下土壤全鹽量與鹽基離子分布特征

2.2.1 不同地表覆被類型下土壤全鹽量分布特征

1）0～30 cm土壤全鹽量

從表2可以看出不同地表覆被類型下的不同深度土壤全鹽量與鹽基離子含量的均值，不同地表覆被類型按土壤全鹽量平均值從高到低依次為：翅堿蓬群落、檉柳-蘆葦灌叢、檉柳-翅堿蓬灌叢、裸土、蘆葦草甸、檉柳-白茅-蘆葦灌叢、棉田、麥田、刺槐林。翅堿蓬、檉柳等優勢地表覆被類型的地表覆被類型的土壤全鹽量較高。長有蘆葦和人工種植植被的地表覆被類型的土壤全鹽量都較低。土壤全鹽量在不同地表覆被類型之間的差異具有顯著差異（＜0.05），說明地表覆被類型能明顯體現土體表層全鹽量的差異。

2）90～100 cm土層深度的含鹽量

90～100 cm土層深度不同地表覆被類型的土壤全鹽量均值從高到低依次為：檉柳-蘆葦灌叢（VII型）、裸土（III型）、蘆葦草甸（II型）、翅堿蓬群落（VI型）、檉柳-白茅-蘆葦灌叢（VIII型）、檉柳-翅堿蓬灌叢（V型）、刺槐林（IV型）、棉田（I型）、麥田（IX型）。可以看出，地表覆被類型為自然地表覆被類型的深層土壤全鹽量高，地表覆被類型為人工地表覆被類型的土壤深層全鹽量低。

從土層深度來看，0～30 cm的全鹽量高于90～100 cm，這是由于該季節降水量少，蒸發強烈，出現了返鹽現象。土壤全鹽量在不同地表覆被類型之間的差異具有統計學意義（＜0.05），說明地表覆被類型能明顯體現土體深層全鹽量的差異，這主要是由于土壤表層全鹽量來源于深層土壤。

不同地表覆被類型間翅堿蓬群落和檉柳-翅堿蓬灌叢的土壤中全鹽量最高，說明檉柳和堿蓬這兩種植物的耐鹽性最強。地表覆被類型為刺槐林與麥田的區域0～30 cm土壤全鹽量與90～100 cm土壤全鹽量均明顯低于其他地區，這主要是由于小麥為人工種植作物，且耐鹽堿性較弱，為了保證其生長一般會選取鹽漬化程度較輕的地區種植，刺槐則是具有較好的抗鹽性，能夠在一定程度上降低土壤鹽分，常用于人工種植抗鹽堿。而檉柳、蘆葦、翅堿蓬等植被具有較強的耐鹽堿性，所以能夠在鹽漬化程度較重的地區自然生長。不同地表覆被類型下土壤鹽分存在差異可能一方面是由于地表覆被會受土壤鹽分的影響，植被在過高或過低的土壤鹽分環境中都難以生長，不同的植被也有各自適宜的生長條件，鹽分過高則發展為裸地，另一方面可能是由于部分植被能夠吸收土壤鹽分，并且能夠在一定程度上降低土壤水分蒸發，從而達到降低土壤鹽分的效果。

2個深度的土壤全鹽量差異顯著性檢驗結果表明，除裸土、刺槐林、檉柳-翅堿蓬灌叢和麥田外，各地表覆被類型的表層和深層土壤全鹽量的差異都達到顯著水平。這表明，可以在這4種地表覆被類型下，通過監測表層含鹽量來獲取深層全鹽量信息。

表2 不同地表覆被類型下土壤全鹽量與鹽基離子含量統計

注：I型表示棉田，II型表示蘆葦草甸，III型表示裸土，IV型表示刺槐林，V型表示檉柳-翅堿蓬灌叢，VI型表示翅堿蓬群落，VII型表示檉柳-蘆葦灌叢，VIII型表示檉柳-白茅-蘆葦灌叢，IX型表示麥田；**代表0.01水平下具有極顯著差異，*代表0.05水平下具有顯著差異，下同。

Note: Type I is cotton field, type II is reed meadow, type III is bare soil, type IV is robinia pseudoacacia forest, type V isandshrub, type VI iscommunity, type VII isshrub, type VIII isshrub, and type IX is wheat field; ** means extremely significant difference at 0.01 level, and * means significant difference at 0.05 level, the same below.

2.2.2 不同地表覆被類型下土壤鹽基離子分布特征

2個土層的陰離子中，SO42-和Cl-遠高于其他離子；陽離子中，Ca2+含量較低，Mg2+的含量與Na+含量比較接近。不同地表覆被類型下不同深度的土壤SO42-、Cl-、Mg2+、Na+占陰陽離子總量在11%至38%之間，占比相對較高，且總體上比例較為接近，說明研究區的鹽土以硫酸鎂和氯化物為主，并且在不同的地表覆被類型下含量會有所差異。Na+與Cl-的含量變化情況大致一致，且含量比較接近，由此可知氯化物的主要成分應當為氯化鈉。

土壤Na+、Cl-含量在不同地表覆被類型間的差異極顯著（＜0.01），Ca2+、Mg2+、SO42-和HCO3-均無統計學差異（表3）。與土壤全鹽含量的分析結果對比發現，土壤所含Na+、Cl-含量變化與土壤全鹽量變化趨勢一致，這一現象說明，Na+、Cl-是造成該地土壤鹽漬化時空演變的主控因子，也是決定當地地表覆被類型演替的關鍵鹽基離子。因此，土壤中氯化鈉的含量是對該區進行土壤鹽漬化監測的指標，以及因地制宜地利用鹽漬土的依據。

Na+存在顯著差異可能是由于植被根系會加速土壤中的CaCO3溶解，從而提供Ca2+并置換出可溶性的Na+，不同的植被對這一作用的強度影響不同，這導致了不同地表覆被類型下土壤Na+的差異。而Cl-存在顯著差異則可能是由于Cl-的性質較為穩定，在土壤中Cl-的遷移主要受到土壤水分的影響，相同條件下土壤含水量越低Cl-含量越高，而不同的地表覆被類型會影響土壤水分的蒸發，進而影響到土壤中Cl-隨土壤水分的運移。

HCO3-在所有地表覆被類型中表層和深層的含量差異均不顯著。其他成分除了在裸土、麥田和檉柳-翅堿蓬灌叢中沒有差異外，在各地表覆被類型中都表現出不同程度的差異性，且達到統計的顯著水平。

比較0～30和90～100 cm土層中的鹽基離子發現，各地表覆被類型下的土壤表層中Ca2+、Mg2+、So42-和Cl-含量均高于底層。其中，Ca2+和Mg2+在2個土層中的差異規律基本一致，Ca2+呈顯著差異的地表覆被類型為：棉田、蘆葦草甸和翅堿蓬群落，Mg2+呈顯著差異的地表覆被類型為：棉田、蘆葦草甸、檉柳-翅堿蓬灌叢和翅堿蓬群落；SO42-呈顯著差異的地表覆被類型為：棉田、蘆葦草甸、翅堿蓬群落。雖然Na+與Cl-在不同地表覆被類型下表層或深層土壤中均差異顯著，但同一地表覆被類型中2個深度的土層中差異大多都不顯著。同時，Na+與Cl-在土層中的差異規律并不一致，不同土層中，除了刺槐林和麥田，其他地表覆被類型的Na+含量均是表土高于底土，但只有棉田、蘆葦草甸和檉柳-蘆葦灌叢的差異達到顯著水平，其他地表覆被類型的土壤中兩個土層中的Na+含量差異不明顯。Cl-差異顯著的地表覆被類型為：棉田、檉柳-翅堿蓬灌叢和翅堿蓬群落。這些數據意味著，地表覆被影響著鹽基離子在土體中運移，這種影響對不同的鹽基離子存在差異。

2.3 不同微地貌特征下土壤全鹽量與鹽基離子分布

2.3.1 不同微地貌類型下土壤全鹽量與鹽基離子分布特征

平地、河成高低、灘涂地、河灘地和洼地的樣本量分別為27、62、28、27、4。在兩個土層的陰離子中，SO42-和Cl-的含量遠高于其他離子。陽離子中，Ca2+含量較低，Mg2+的含量與Na+含量比較接近。不同微地貌類型下不同深度的土壤SO42-、Cl-、Mg2+、Na+占陰陽離子總量都在10%至33%之間，占比相對較高，且總體上比例較為接近，這與不同地表覆被類型下的研究結果相一致。在兩個土層中，0～30 cm土壤的Na+和90～100 cm土壤的Na+、Cl-在不同微地貌類型間的差異顯著，Ca2+、Mg2+、SO42-和HCO3-均無統計學差異。與土壤全鹽含量的結果對比發現，土壤所含Na+、Cl-含量變化與土壤全鹽量變化趨勢一致。各類地貌中，平地的全鹽量、Na+與Cl-明顯高于其他地區，這可能是由于平地地勢較為平緩，地下水流速較慢，有利于鹽分累積；河灘地的全鹽量、Na+與Cl-含量最低，這可能是由于黃河帶來的大量淡水沖刷造成的。除了洼地由于樣本數量較少難以比較，比較0～30和90～100 cm土層中的鹽基離子發現，其余各微地貌類型下的土壤表層中Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-和Cl-含量均高于底層。這表明微地貌類型對鹽基離子在土壤中的垂直運移的影響較小。

表3 不同微地貌下土壤全鹽量、鹽基離子的比較

2.3.2 不同微地貌特征下土壤全鹽量與鹽基離子分布特征

表4為不同微地貌特征下全鹽量、各鹽基離子單因素方差分析下的顯著性，從表4中可以看出，僅有深層土壤Na+在不同海拔之間呈現顯著差異，其余鹽基離子與土壤全鹽量在不同坡向、坡度、海拔下的差異均不顯著，這說明了地形因素對于深層土壤鹽分的影響相對較大，但是該地區地形起伏不大，難以造成較大的差異，而表層土壤全鹽量與鹽基離子更會受到多方面的干擾因素的影響，很難通過坡向、坡度、海拔等地形反映出當地的土壤全鹽量與鹽基離子含量。

表4 不同微地貌土壤全鹽量、鹽基離子單因素方差分析的顯著性

2.4 地表覆被類型與地形地貌的交互作用

交互作用分析結果如表5所示。表5中的每一行列交叉處表示兩種因子交互作用對土壤鹽分特征的解釋力，而相同因子交叉處則表示該因子對土壤鹽分特征的解釋力大小。從表5中可以看到海拔為主導表層與深層土壤全鹽量和Na+變化的因子，而地表覆被類型則為主導表層與深層土壤Cl-空間變化的因子。主導表層與深層土壤全鹽量和鹽基離子空間變化的交互作用則均為坡向∩海拔，交互作用類型為非線性增強，坡向雖然在各項鹽分指標中的值均較低，但是這一因子與海拔相互作用后對土壤鹽分的解釋力大幅提高，能夠較好的解釋該地區的土壤鹽分變化，不同鹽分特征之間的值在0.545～0.708之間。而次強烈的交互作用則均為地表覆被類型∩坡向，交互作用類型為非線性增強，不同鹽分特征之間的值在0.521～0.613之間，僅次于坡向∩海拔，這說明地表覆被類型對于該地區的土壤鹽分演變也起到了相當重要的作用，僅次于海拔。該區域土壤鹽分特征的空間變異并不是由單一地學變量控制，而是由多項因素共同控制，其中，與微地貌的綜合特征關聯最強，地表覆被類型次之。

表5 地表覆被類型與地形地貌的交互作用q值

地表覆被類型或微地貌單一特征與土壤全鹽量以及Na+與Cl-的關系雖然不顯著，但是考慮兩個因子交互作用后的坡向∩海拔、地表覆被類型∩坡向與這些鹽分特征的關系卻變得顯著。這可能是由于不同因子之間的關系并不是簡單的線性疊加或者每個因子獨立起作用，而是非線性疊加，這導致兩個因子交互作用下對土壤鹽分特征的解釋力遠大于單一因子。

3 討 論

盡管全部鹽基離子在整個黃河三角洲區域內空間變異性較為強烈，但是不同地表覆被類型與微地貌類型之間只有全鹽量、Na+與Cl-存在顯著差異。這可能是由于區域范圍廣，影響區域內鹽分變化的因素較多，同一類型下也存在較大的變異性。例如選取棉花地與蘆葦草甸這兩類地表覆被類型下的點位的SO42-含量，棉花地的0～30 cm土壤SO42-變異系數為1.22，為強變異性，90～100 cm土壤SO42-變異系數為0.70，蘆葦草甸的0～30 cm土壤SO42-變異系數為0.61，蘆葦草甸的90～100 cm土壤SO42-變異系數為0.45，為中等變異性。但是棉花地0～30 cm土壤SO42-均值為0.22 g/kg，蘆葦草甸0～30 cmSO42-為0.21 g/kg，兩者之間不顯著性；棉花地90～100 cm土壤SO42-均值為0.10 g/kg，蘆葦草甸90～100 cm土壤SO42-均值為0.10 g/kg，兩者之間不顯著性。總體上，不同地表覆被類型或微地貌特征下的土壤鹽分特征均呈現明顯的表層高于深層，這與全區域內的結果相一致。這可能是由于五六月份該地區蒸發強烈且降水較少，土壤表層積鹽現象嚴重，各鹽基離子均會隨土壤水分向表層運移，并累積在表層土壤中。但是從空間分布上看，不同微地貌類型間表層土壤鹽分無顯著差異，造成這一現象的原因可能是不同的微地貌類型會造成地下水埋深、流速的差異，這會導致土壤鹽分累積量存在較大差異，表層土壤鹽分受到地表覆被類型、人類活動等干擾因素的影響，在相同微地貌類型之間也會存在較大差異，而深層土壤鹽分受此類影響較小，能夠反映出不同微地貌類型之間的差異。這與現在的很多研究結果一致。古麗娜爾等[28]認為土地利用、耕種、灌溉等人類農業活動使土壤表層鹽分變化幅度遠高于深層；Delpupo等[29]認為不同的地貌能夠反映所在地的鹽分累積的能力，并且根據坡向的不同導致了不同的土壤風化程度，從而導致不同坡向間鹽分的不同；楊奇勇等[30]認為不同的地貌類型會影響地下水埋深、排水條件，地下水埋深較淺、排水條件較差的地區會受到更大的次生鹽漬化的威脅。

4 結 論

本研究通過選擇黃河三角洲地區典型樣地進行野外采樣、室內分析及數據統計，對不同地表覆被類型、坡向、坡度、海拔、微地貌類型下的土壤鹽分特征進行分析，主要結論如下：

1）不同深度土壤全鹽量與鹽基離子含量均呈現較強的變異性，變異系數均大于0.1，且都有強烈的空間相關性。插值結果顯示不同深度土壤全鹽量與鹽基離子均呈現內陸地區向沿海地區逐漸升高的趨勢。并且總體上北部地區高于南部地區。

2）不同地表覆被類型之間不同深度土壤全鹽量與Na+、Cl-含量均呈現顯著差異，不同微地貌類型之間，只有表層土壤Na+以及深層土壤Na+、Cl-存在顯著差異，而在不同坡度、坡向、海拔間土壤全鹽量與鹽基離子均不存在顯著差異。

3）氯化鈉主導了不同地表覆被類型與微地貌類型之間的土壤鹽分演變。不同地表覆被類型或微地貌類型之間的土壤鹽分的空間變異特征與全區域的結果有所不同，全區域的土壤全鹽量與鹽基離子均有較強烈的變異性，而地表覆被類型、微地貌類型之間只有Na+、Cl-和全鹽量存在顯著差異。并且由于季節性積鹽，導致該地區不同的地表覆被類型或微地貌特征下均呈現明顯的表層土壤鹽分高于深層土壤鹽分。

4）地表覆被類型與微地貌特征的交互作用能夠較好的解釋該地區土壤鹽分空間分布。只考慮單因子的情況下，對研究區土壤全鹽量以及Na+含量解釋力最強的是海拔因子，最大交互作用值為0.226，對土壤Cl-解釋力最強的是地表覆被類型，最大值為0.200，單一因子對土壤鹽分空間分布的解釋力較弱。但是分析因子交互作用，海拔與坡向因子的交互作用對土壤全鹽量以及Na+、Cl-的交互作用解釋力最強，值在0.545～0.708之間，其次為地表覆被類型與坡向，值在0.521～0.613之間，能夠較好的解釋該地區土壤鹽分的空間分布。

[1] Wang Zhengjun, Zhuang Jingjing, Zhao Anping,et al.Types, harms and improvement of saline soil in Songnen Plain[C]//IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, 322(5).

[2] 張源沛，胡克林，李保國，等. 銀川平原土壤鹽分及鹽漬土的空間分布格局[J]. 農業工程學報，2009，25(7)：19-24.

Zhang Yuanpei, Hu Kelin, Li Baoguo, et al. Spatial distribution pattern of soil salinity and saline soil in Yinchuan plain of China[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2009, 25(7): 19-24. (in Chinese with English abstract)

[3] Wang Yugang, Deng Caiyun, Liu Yan, et al. Identifying change in spatial accumulation of soil salinity in an inland river watershed, China[J]. Science of The Total Environment, 2018, 621: 177-185.

[4] Yao Rongjiang, Wang Xiujuan, Wu Danhua, et al. Geostatistical monitoring of soil salinity for precision management using proximally sensed electromagnetic induction (EMI) method[J]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(20): 1362.

[5] 劉繼龍，劉璐，馬孝義，等. 不同尺度不同土層土壤鹽分的空間變異性研究[J]. 應用基礎與工程科學學報，2018，26(2)：305-312.

Liu Jilong, Liu Lu, Ma Xiaoyi, et al. Spatial variability of soil salt in different soil layers at different scales[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2018, 26(2): 305-312. (in Chinese with English abstract)

[6] 陳星星，張江輝，才仁加甫，等. 南疆干旱地區土壤鹽分空間變異特征研究：以庫爾勒三十一團為例[J]. 灌溉排水學報，2019，38(9)：108-114.

Chen Xingxing, Zhang Jianghui, Cai Renjiafu, et al. Study on spatial variability of soil salinity in arid area of southern xinjiang:a case study on 31th regiment of korla[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(9): 108-114. (in Chinese with English abstract)

[7] Bui E N. Soil salinity: A neglected factor in plant ecology and biogeography[J]. Journal of Arid Environments, 2013, 92: 14-25.

[8] El-Keblawy A, Abdelfattah M A, Khedr A A. Relationships between landforms, soil characteristics and dominant xerophytes in the hyper-arid northern United Arab Emirates[J]. Journal of Arid Environments,2015, 117: 28-36.

[9] 楊帆，章光新，尹雄銳，等. 松嫩平原西部土壤鹽堿化空間變異與微地形關系研究[J]. 地理科學，2009，29(6)：869-873.

Yang Fan, Zhang Guangxin, Yin Xiongrui, et al. Spatial variability of soil salinity and alkalization and its correlation with mic-topography in the west of songnen plain[J]. Scientia Geographica Sinica, 2009, 29(6): 869-873. (in Chinese with English abstract)

[10] Yu Pujia, Liu Shiwei, Yang Hongtao, et al. Short-term land use conversions influence the profile distribution of soil salinity and sodicity in northeastern China[J]. Ecological Indicators, 2018, 88: 79-87.

[11] He Bin, Cai Yongli, Ran Wenrui, et al. Spatiotemporal heterogeneity of soil salinity after the establishment of vegetation on a coastal saline field[J]. Catena, 2015, 127: 129-134.

[12] Khatibi R, Soltani S, Khodagholi M. Effects of climatic factors and soil salinity on the distribution of vegetation types containing Anabasis aphylla in Iran: A multivariate factor analysis[J]. Arabian Journal of Geosciences, 2017, 10(2): 36.

[13] Marzieh M, Mahdi N, Saeed N, et al. Relationship between landform and soil salinity in the surface and subsurface soils (case study: Southeast of Fars Province, Iran)[J]. Modeling Earth Systems and Environm, 2016, 2(1): 16.

[14] 楊萍果，楊苗，毛任釗. 海河低平原不同地貌土壤鹽分特征研究[J]. 土壤，2011，43(2)：285-288.

Yang Pingguo, Yang Miao,Mao Renzhao.Study on soil salt characteristics of different landforms in low Haihe River plain[J]. Soils, 2011, 43(2): 285-288. (in Chinese with English abstract)

[15] 張華艷，牛靈安，郝晉珉，等. 黑龍港流域微地貌與地下水埋深對土壤潛在鹽漬化的影響[J]. 水土保持通報，2018，38(5)：83-90.

Zhang Huayan, Niu Ling’an, Hao Jinmin, at el. Effect of micro-topography and groundwater depth on soil potential salinization in heilonggang basin[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2018, 38(5): 83-90. (in Chinese with English abstract)

[16] 王紅，宮鵬，劉高煥. 黃河三角洲多尺度土壤鹽分的空間分異[J]. 地理研究，2006,25(4)：649-658.

Wang Hong, Gong Peng, Liu Gaohuan. Multi-scale spatial variations in soil salt in the Yellow River Delta[J]. Geographical Research, 2006, 25(4): 649-658. (in Chinese with English abstract)

[17] 徐海量，張沛，趙新風，等. 河水漫溢干擾對土壤鹽分的影響：以塔里木河下游為例[J]. 水土保持通報，2016，36(5)：1-6.

Xu Hailiang, Zhang Pei, Zhao Xinfeng, et al. Effect of river-flooding on soil salinity in lower reaches of Tarim River[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2016, 36(5): 1-6. (in Chinese with English abstract)

[18] 王丹丹，于志同，程猛，等. 渭干河綠洲不同土地利用類型土壤鹽分的變化特征分析[J]. 干旱區地理，2018，41(2)：349-357.

Wang Dandan, Yu Zhitong, Cheng Meng, et al. Characteristics of soil salinity under different land use types in Weigan River Oasis[J]. Arid Land Geography, 2018, 41(2): 349-357. (in Chinese with English abstract)

[19] Abliz A, Tiyip T, Ghulam A. et al. Effects of shallow groundwater table and salinity on soil salt dynamics in the Keriya Oasis, Northwestern China[J]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(3): 260.

[20] 楊學濤，李品芳，侯振安，等. 瑪納斯河流域不同地貌單元棄耕地土壤鹽分差異研究[J]. 土壤學報，2012，49(6)：1241-1246.

Yang Xuetao, Li Pinfang, Hou Zhenan, et al. Temporal and spatial variability of soil salinity in deserted cropland as affected by landform in the Manasi river valley[J]. Acta Pedologica Sinica, 2012, 49(6): 1241-1246. (in Chinese with English abstract)

[21] 劉洪蓬. 羅布泊“大耳朵”地區地貌類型與鹽分分布關系的研究[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2011.

Liu Hongpeng. Study on the connection of geomorphic types and salt distribution in the Big Ear Area of Lop Nur Lake[D]. Urumqi: Xinjiang Agricultural University, 2011.(in Chinese with English abstract)

[22] 李玉義，張風華，潘旭東，等. 新疆瑪納斯河流域不同地貌類型土壤鹽分累積變化[J]. 農業工程學報，2007，23(2)：60-64.

Li Yuyi, Zhang Fenghua, Pan Xudong, et al. Changes of salt accumulation in soil layers with different landforms in Manas River Valley in Xinjiang Region of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2007, 23(2): 60-64. (in Chinese with English abstract)

[23] 曹建榮，徐興永，于洪軍，等. 黃河三角洲淺層地下水化學特征與演化[J]. 海洋科學，2014，38(12)：78-85.

Cao Jianrong, Xu Xingyong, Yu Hongjun, et al. Research on the variation and evolution of groundwater chemistry in the Yellow River Delta[J]. Marine Sciences, 2014, 38(12): 78-85. (in Chinese with English abstract)

[24] 呂真真，楊勁松，劉廣明，等. 黃河三角洲土壤鹽漬化與地下水特征關系研究[J]. 土壤學報，2017，54(6)：1377-1385.

Lü Zhenzhen, Yang Jingsong, Liu Guangming, et al. Relationship between soil salinization and groundwater characteristics in the Yellow River delta[J]. Acta Pedologica Sinica, 2017, 54(6): 1377-1385. (in Chinese with English abstract)

[25] 汪小欽，王欽敏，勵惠國，等. 黃河三角洲土地利用/覆蓋變化的微地貌區域分異[J]. 地理科學，2008，28(4)：513-517.

Wang Xiaoqin, Wang Qinmin, Li Huiguo, et al. Spatial pattern of LUCC in different micro-geomorphic types of Huanghe River Delta[J]. Scientia Geographica Sinica, 2008, 28(4): 513-517. (in Chinese with English abstract)

[26] 張成揚，趙智杰. 近10年黃河三角洲土地利用/覆蓋時空變化特征與驅動因素定量分析[J]. 北京大學學報：自然科學版，2015，51(1)：151-158.

Zhang Chengyang, Zhao Zhijie. Temporal and spatial change of land use/cover and quantitative analysis on the driving forces in the Yellow River delta[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2015, 51(1): 151-158. (in Chinese with English abstract)

[27] 劉艷麗，李成亮，高明秀，等. 不同土地利用方式對黃河三角洲土壤物理特性的影響[J]. 生態學報，2015，35(15)：5183-5190.

Liu Yanli, Li Chenliang, Gao Mingxiu, et al. Effect of different land-use patterns on physical characteristics of the soil in the Yellow River delta region[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(15): 5183-5190. (in Chinese with English abstract)

[28] 古麗娜爾·哈里別克，海米提·依米提，努爾模達·達拉拜，等. 于田綠洲典型區域土壤鹽分空間分異規律研究[J]. 水土保持通報，2012，32(3)：28-32.

Gulnar·Hailbek, Hamid·Yimit, Nuermoda·Dalabai, et al. A study on spatial heterogeneity of soil salinity in the typical area of Yutian Oasis[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2012, 32(3): 28-32. (in Chinese with English abstract)

[29] Delpupo C, Schaefer C E G R, Roque M B, et al.Soil and landform interplay in the dry valley of Edson Hills, Ellsworth Mountains, continental Antarctica[J]. Geomorphology, 2017, 295: 134-146.

[30] 楊奇勇，楊勁松，李曉明. 不同閾值下土壤鹽分的空間變異特征研究[J]. 土壤學報，2011，48(6)：1109-1115.

Yang Qiyong, Yang Jingsong, Li Xiaoming. Spatial variability of soil salinity research under different thresholds[J]. Acta Pedologica Sinica, 2011, 48(6): 1109-1115. (in Chinese with English abstract)

Spatial distribution of soil salinity under different surface land cover types and micro-topography in the Yellow River Delta

Wang Ruiyan1, Kong Shenbin1, Xu Lu1, Li Yuhuan1, Chen Weihan1, Zhao Enlai2

(1.,,271018,; 2.,261061,)

Strong seawater immersion usually determines the formation of the Yellow River Delta and the land-making process of the Yellow River. The soil is generally rich in soluble salt, due to the groundwater is highly mineralized during the formation process. The salinization situation can deteriorate into full-scale ecological system in recent years. It is necessary to analyze the distribution characteristics of soil salinity in this area, further to clarify influence factors, such as surface cover types and landform features, in order to effectively control soil salinization, and prevent potential salinization as the chemical elements increased in soil. Taking the Yellow River Delta estuary as the research area, this study aims to analyze the spatial variation characteristics of total soil salt content and base ions (Ca2+, Mg2+, Na+, SO42-, HCO3-, Cl-) using various geostatistical methods, such as the Kriging interpolation method. A single-factor analysis of variance was used to calculate the differences in soil salinity in the area under different surface cover types and micro-landform features. Geodetectors were also used to explore the interaction effect between the soil salinity and some parameters, including the land cover type, landform type, slope, landscape, and altitude in the area. The results show that the coefficient of variation of surface soil Mg2+reached 1.0108, indicating a strong variability. The rest of base ions indicated a medium variability with a strong spatial correlation. There was a decrease from coastal to inland for both the total salt content and base ions. About 42.57% area was slightly saline soil, whereas, only 0.51% was moderately saline soil. The total salt content in soil was significantly different from the content of Na+and Cl-among different surface cover types. The single-factor ANOVA results demonstrated that the content of Na+and Cl-in the surface and deep soil reached 0.00, indicating a very significant difference, whereas, the total salt content of surface soil was 0.01, reaching a very significant difference, and the total salt content of deep soil was 0.028 to reach a significant difference. There were significant differences in the content of Na+and Cl-between different types of micro-landscape. The results of single-factor analysis of variance for Na+in the surface and deep soils were both 0.002, reaching a very significant difference, while the analysis of Cl-in the deep soil was 0.039, reaching a significant level of difference. The deep soils at different altitudes have significant differences in Na+. The altitude has the strongest explanatory power for total soil salinity and Na+, and the surface cover types have the strongest explanatory power for soil Cl-. The slope direction and altitude have the strongest effect. The interaction of soil salinity was the strongest, where thevalue was between 0.545 and 0.708, followed by the surface cover type and slope aspect, where and thevalue was between 0.521 and 0.613. Both types of interaction can be used to better explain the change characteristics of soil salt. Therefore, the characteristics of soil salinity can be served as an indicator for the types of surface cover and micro-topography, while these factors, including the altitude, slope direction, and types of surface cover, can also pose a strong impact on the soil salinization under the interaction.

soils; salinity; spatial distribution; surface cover types; topography; Yellow River Delta

王瑞燕，孔沈彬，許璐，等. 黃河三角洲不同地表覆被類型和微地貌的土壤鹽分空間分布[J]. 農業工程學報，2020，36(19)：132-141.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.19.015 http://www.tcsae.org

Wang Ruiyan,Kong Shenbin, Xu Lu, et al. Spatial distribution of soil salinity under different surface land cover types and micro-topography in the Yellow River Delta[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(19): 132-141. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.19.015 http://www.tcsae.org

2019-08-29

2020-09-25

山東省重點研發項目(2015GNC110010 )；“十三五”國家重點研發計劃（2017YFD0200702）；山東農業大學創新團隊項目（SYL2017XTTD02）；山東農業大學青年教師成長計劃經費和青年創新基金（23694）

王瑞燕，博士，副教授，主要研究方向為土地資源遙感。Email：wry@sdau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.19.015

S156.4+1

A

1002-6819(2020)-19-0132-10