艾比湖湿地边缘带表层土壤盐分离子分析

苏艳　楚新正　徐珊

【摘 要】艾比湖作为新疆最大的咸水湖，对周边地区乃至整个新疆北部的生态平衡具有重要的意义与作用。对艾比湖湿地边缘带的土壤盐分离子进行分析，结果表明：（1）研究区内土壤的离子中，阴离子以Cl-和SO42-为主，HCO3-、CO32-的含量极少；阳离子以K++Na+为主，Ca2+、Mg2+含量较少，该区域是以氯化物为主的盐渍化土地。（2）不同盐分离子之间存在一定的相关性，其中Cl-与K++Na+呈现极其显著正相关；SO42-和Mg2+、Ca2+之间也存在高度的相关性。HCO3-、CO32-的与其他盐分离子的相关性都不强。（3）当需要减少工作量的同时不影响研究结果，可只对Ca2+、SO42-、Cl-三类离子进行分析。

【关键词】艾比湖湿地边缘带；土壤盐分；特征分析

0 前言

景观边缘带（Ecotone），亦可称为边缘带。它是相邻生态系统间的过渡地带，它的特征表现在被时空尺度和相邻生态系统之间的作用力所决定。在全球变化的背景下，它比其它地区更加敏感，具有“指示”和“预警”的意义。[1]

艾比湖作为新疆第一大咸水湖，自20世纪80年代起就受到专家的重视，2000年6月，艾比湖湿地成为自治区级自然保护区。钱亦兵、吴兆宁等人研究了艾比湖地区沙尘形成与地表条件之间的关系并对该地区土壤保持提供了一定的建议。[2]何静、高翔等对艾比湖自然保护区内的植物群落的数量分类进行研究，并通过土壤环境的特征解释了植物群落的分布。[3]马玉娥，钱亦兵等对艾比湖地区的植被分布状况及其多样性进行了研究。[4]邓怀敏、吉力力·阿不都外力等分析了艾比湖流域景观结构并研究了其余环境因子的关系。[5]

艾比湖湿地边缘带位于准葛尔盆地西南部边缘与阿拉山口风区交接处，生态环境脆弱。自20世纪50-70年代，艾比湖流域加大开发力度，入湖水量明显减少，艾比湖湿地边缘带的生态环境加剧恶化，导致土壤养分下降，植被大量消失，土地荒漠化加剧。[6-8]本文研究艾比湖湿地边缘带表层土壤盐分的离子特征，有助于在恢复当地生态过程中对人工种植植被的选择提供一定的信息支持，对推进保护和恢复艾比湖湿地边缘带，加快艾比湖流域生态环境综合治理，具有一定的现实意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

艾比湖湿地自然保护区（82°33′47″E--83°53′21″E，44°31′05″N--45°09′35″N，）东西长约102.63千米，南北宽72.3千米。它位于准格尔盆地西南部边缘带和阿拉山口风区交接处，深居大陆腹地。是奎屯河、博尔塔拉河、精河等多个河的尾闾湖，也是准噶尔盆地西侧水盐集聚的最低处，海拔为188米。气候为典型温带大陆性气候，干燥少雨多风，四季气候悬殊：冬、夏季漫长；春、秋季短暂；年平均气温5℃，年均降水量105.17mm，年均蒸发量2221.3mm。

1.2 土样采集

根据前期对遥感图像的解译，使用 GPS 定位技术在该区布点 66个，选取地面相对平坦，具有典型性的区域作为采样点，选择土样时尽量保持周围土壤性质相对一致，差异性较小的地方取土，每个样点取0-20cm土壤三份。 将每个样点取得的土样混合，作为待试样品。

1.3 测定方法

土样经风干，磨碎，过0.150mm筛后备用。将处理好的土样，采用1：5土水比例制备浸提液。对浸提液进行水溶性盐分析，分析项目包括：含盐量，Na++K+，Ca2+，Mg2+，CO32-，HCO3-，Cl-，SO42-等主要离子含量。其中，总盐采用质量法测定；CO32-、HCO3-采用双指示剂滴定法测定；Cl-采用AgN03滴定法测定；SO42-采用EDTA间接络合滴定法测定；Ca2+和Mg2+采用EDTA络合滴定法测定；Na++K+采用差减法测定。[9]

2 结果与讨论

2.1 土壤盐分组成与类型

土壤水溶性盐类是盐渍化土壤中主要的存在形式，过量的盐分导致土壤溶液高浓度提高了其渗透压力，导致植物根系吸水困难，引起植物死亡，导致盐害准概况的发生。所以，对土壤可溶性盐类的定性定量分析，对研究干旱区盐渍化土壤具有重要的意义，为土壤改良提供依据。[10]研究区土壤中各种离子占总盐的比例如图1所示。从图1可知，整个研究区内，土壤阳离子以K++Na+含量最高，为48.36%，Mg2+含量最低，为1.3536%；阴离子以Cl-最高，为38.7278%，CO32-含量最低，为0.1362%。

图1 各盐分离子占总盐量的比例

根据中国土壤学会盐渍土专业委员会对土属划分的标准[11]，Cl-/SO42->2为氯化物类型；1≤Cl-/SO42-≤2为硫酸盐-氯化物类型；0.2≤Cl-/SO42-<1为氯化物-硫酸盐类型；Cl-/SO42-<0.2为硫酸盐类型。可知研究区土壤类型为氯化物型盐渍化土壤。

2.2 土壤盐分离子频数分布统计分析

土壤中各类盐分离子之间既存在着发生学上的关系，也存在着化学上的基本关系，频数分布能反映样本在总体中的分布情况[12]。对研究区土壤可溶性盐分离子进行了频数分布统计分析（表1）。从表1中每个盐分离子平均值的大小可以看出研究区土壤的盐分离子组成，阴离子主要是Cl-，含量为30.09g/kg；其次是SO42-，含量为6.49g/kg；CO32-含量最小，在多个样本中均未检测到；阳离子主要是K++Na+，含量为37.57g/kg。由变异系数可看出，哥盐分离子均表现出一定成的的离散状态，其中CO32-的离散程度最高。

2.3 土壤盐分离子之间的相关性分析

土壤中的各类离子之间既存在着发生学上的关系，也存在着化学上的基本关系，在研究灌区土壤盐渍化过程中，不仅要关注盐分总量，也要分析各大离子之间的相关性。本土壤盐基离子进行相关分析，可在一定程度上反映出盐分的运移趋势[11]，亦可反映离子间的相互关系，可以为盐渍化土壤的预防和改良提供科学依据[13]。

艾比湖处于干旱地区，蒸发作用剧烈，溶有盐类的水在蒸发作用遐沿土壤孔隙到达地表，水分汽化，盐类则残留在土壤表面。土壤表层中的盐分离子表聚强烈。本研究对土壤表层（0-20cm）的盐分离子进行相关性分析，进而了解盐分离子的相互关系。

相关性分析结果表明，Cl-与K++Na+呈现极其显著正相关，相关系数达0.945，说明氯化钾和氯化钠是氯化物的主要组成部分。同时SO42-和Mg2+相关性也较高为0.883，SO42-和相Ca2+关性也较好为0.681，可见研究区内的硫酸盐类物质主要为硫酸钙以及硫酸镁。HCO3-、CO32-与其他盐分离子的相关性都不强（表2）。

2.4 土壤盐分离子的聚类分析

R型聚类可以根据变量间关系的亲疏程度对研究对象的观测变量进行聚类，使得具有共同特征的变量作为一类[14]。为此，本研究依据欧式距离矩阵对研究区土壤盐分离子之间的关系进行了聚类分析（图3）。

如图3所示，若以3.5为距离系数阈值的分类标准，可将盐分离子分为3类，分别是：Ⅰ类：HCO3-、CO32-、Ca2+、Mg2+；Ⅱ类：SO42-；Ⅲ类：Cl-、K++Na+。根据聚类分析的结果，当该研究区样本数过大时，为了减少工作量，且不失去有用的信息，我们只需要选择其中的3种离子进行分析，就能反应该研究区的土壤盐分特征。此时，我们选取Ca2+、SO42-、Cl-进行分析。

3 结论

（1）研究区内土壤的离子中，阴离子以Cl-和SO42-为主，HCO3-、CO32-的含量极少；阳离子以K++Na+为主，Ca2+、Mg2+含量较少。该区域是以氯化物为主的盐渍化土地。

（2）通过对研究区内土壤盐类离子的相关分析，发现不同盐分离子之间存在一定的相关性，其中Cl-与K++Na+呈现极其显著正相关；SO42-和Mg2+、Ca2+之间也存在高度的相关性。HCO3-、CO32-与其他盐分离子的相关性都不强。

（3）通过对研究区内土壤各盐类离子的聚类分析可知，当需要减少工作量的同时不影响研究结果，可只对Ca2+、SO42-、Cl-三类离子进行分析。

【参考文献】

[1]楚新正，张素红.景观边缘带性质功能及动态变化的初步研究[J].新疆师范大学学报：自然科学版，2002，21（3）：50-54.

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[3]何静，高翔，吕光辉，等.艾比湖自然保护区植被群落的数量分类及土壤环境解释[J].新疆农业科学，2010，47（5）：1030-1035.

[4]艾比湖地区植被分布及物种多样性研究[J].2012，29（5）：776-783.

[5]邓怀敏，吉力力·阿不都外力，马龙.艾比湖流域景观结构及其环境因子关系研究[J].干旱区资源与环境，2014，28（10）：123-127.

[6]郭双双，王勇辉.艾比湖流域风沙土盐分特征分析[J].干旱地区农业研究，3013，31（5）：196-199.

[7]吉力力·阿不都外力，徐俊荣，穆金，等.艾比湖盐尘对周边地区土壤盐分及景观变化的影响[J].冰川冻土，2007，29（6）：928-939.

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[9]张韫，等.土壤·水·植物理化性质分析教程[M].北京：中国林业出版社，2011，11.

[10]张飞，丁建丽，塔西甫拉提·特依拜.干旱区典型绿洲土壤盐渍化特征分析—以渭干河-库车河三角洲为例[J].草业学报，2007，16（4）：34-40.

[11]中国土壤学会盐渍土专业委员会.中国盐渍土.分类分级文集[C].南京：江苏科学技术出版社，1989，3-35.

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[13]丁晓妹.甘肃省秦王川灌区土壤盐分特征变化分析[D].兰州大学，2011.

[14]章文波，陈红艳.实用数据统计分析及SPSS 12.0应用[[J].人民邮电出版社，2006：179-182.

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[责任编辑：汤静]