黄河三角洲地区棉田土壤盐分的时空分布特征研究 

刘洋+姜德锋+邹晓霞

摘要：黄河三角洲地区是我国重要的后备耕地资源，明确土壤盐分的空间变异特征是充分开发该地区土地资源的基础。本试验选取黄河三角洲地区典型土地利用类型棉田，沿黄河入海方向自内陆至海岸布设采样带，研究0～100 cm土层土壤盐分在剖面及空间的分布特征。结果发现，沿黄河入海方向自西向东土壤盐分呈上升趋势，与成土时间、距海远近和人类活动密切相关。整个采样区（利津县北宋镇至河口区孤岛镇）棉田土壤盐分以轻盐土为主，受人为耕作管理影响0～60 cm土壤条件趋于一致，空间变异性小于60～100 cm土层；研究区土壤盐分剖面类型以表聚型为主，分布在研究区的近海段，随着人类耕作熟化影响时间的加长和距海距离的增加，土壤盐分剖面由表聚型向振荡平均型和底聚型发展。合理的土地耕作在一定程度上可以减轻土壤盐渍化，在后期种植管理中应参照研究区土壤盐分等值线图，采取恰当的农田管理方式，降低土壤盐渍化，防止次生盐渍化的发生。

关键词：黄河三角洲；棉田；土壤含盐量；时空分布

中图分类号：S156.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）05-0068-06

Study on Spatial and Temporal Distribution of

Soil Salinity in Cotton Field in the Yellow River Delta

Liu Yang， Jiang Defeng， Zou Xiaoxia

（School of Agriculture and Plant Protection， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）

AbstractThe Yellow River delta is an important reserve cultivated land resources in China. To make clear the spatial variability of soil salinity is the basis of exploiting land resources in this area. In this study， the profile and spatial distribution characteristics of soil salinity in 0～100 cm soil layer in the typical land use type of cotton field were studied with sampling from inland to the coast along the Yellow River. The results found that the soil salinity along the Yellow River from inland to coastal areas was gradually increasing， which was closely related to the soil forming time， the distance from the sea and human activities. The study area was mainly light saline soil， and under the influence of artificial cultivation management， the spatial variability of 0～60 cm soil layer tended to be consistent， which was smaller than that of 60～100 cm soil layer. Surface accumulation was the main soil salinity profile type in the study area and mainly distributed in the coastal area of the study area. Along with the increase of human cultivation time and the distance from the sea， the soil salinity profile type was gradually transformed into the oscillating average type and bottom accumulation type. It showed that reasonable land management could reduce the soil salinization to some extent. In the late planting management， we should refer to the isogram of soil salinity in the study area and take appropriate farmland management ways to reduce the soil salinization and prevent the occurrence of secondary salinization.

KeywordsThe Yellow River delta； Cotton field； Soil salt content； Spatial and temporal distribution

隨着人口增长和经济发展，我国土地资源短缺与人民生活质量需求逐渐提高的矛盾日益尖锐[1]，开发后备耕地资源势在必行。作为我国乃至世界造陆速度最快的河口三角洲，黄河三角洲为我国提供了广阔的后备耕地资源[2]。但该地区土壤盐渍化突出，严重影响了农、林、牧业的可持续发展和生态安全[3]。因而充分了解黄河三角洲地区盐分的空间分布格局对合理开发该地区后备土地资源有重大意义。

适当的农艺措施和生物措施对土壤盐渍化有一定的改良效果[4]，土壤盐分的空间分布受植被类型的影响存在差异[5]。棉花作为耐盐碱性较强的作物，在黄河三角洲地区有着广泛的分布[6]。前人对棉田植被下土壤盐分的空间变异研究主要集中在试验田[7]或者小區域尺度[8]，跨度较小，难以体现自然冲击造陆和人为耕作熟化影响下土壤盐分的空间变异特性。而沿黄河河道自内陆至海岸的空间序列，既体现了黄河自然冲积造陆的时间序列，也体现了人为耕作熟化的影响过程，体现了自然因素和人为因素的协同影响。

为了揭示黄河三角洲地区土壤盐分在自然和人为因素协同影响下的空间特性，本试验选取该地区典型土地利用类型棉田作为研究对象，沿黄河入海方向自内陆至沿海布设采样带，揭示棉田种植方式下土壤盐分在剖面及空间上的变异特性，为黄河三角洲地区盐碱地合理改良、土地资源

的开发利用以及科学管理提供参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

采样带位于东营市利津县北宋镇至河口区孤岛镇（图1），沿黄河河道自内陆至入海口，介于东经118°10′50″～119°09′02″，北纬37°26′37″～37°49′36″之间。试验区地处北温带大陆性季风型气候带，年平均降水量在530～630 mm之间，年均蒸降比约为3.22，年均气温11.7～12.6℃[9，10]。地下水埋深1.5～2.4 m，该区由于沉积物的不断积累，地面蒸发强烈，海水浸润和黄河水侧渗现象较严重，导致土壤中可溶性盐类含量较高，加之淡水资源相对短缺，适合生长的植被类型多为抗盐碱性植物。经过人类长期的土地改良，由碱蓬、芦苇、柽柳、茅草等植物群落覆盖下的大批盐碱地转变成农田，尤以棉花居多。采样带地块耕作历史包括1855年黄河改道前陆地和改道后新冲积土地。

1.2采样设计

采样时间为2015年10月，正值棉花成熟期以及稳定积盐期。选择典型棉田，沿黄河入海方向由远及近随机选取11个主采样区（图1），每个主采样区内沿黄河入海方向“S”形采集5个样本，共采集55个样本，每个样本以20 cm为一个层次，进行0～100 cm土层的分层取样。

1.3测定方法

采集的土样带回实验室自然风干，磨碎，过2 mm筛后备用，采用残渣烘干—质量法测定水溶性总盐含量，测定方法参照鲁如坤[11]的方法。

1.4数据统计方法

本研究采用SPSS 21.0软件完成土壤含盐量的统计特征分析，利用Office 2010完成数据的统计计算及绘图，利用Surfer11软件绘制土壤盐分等值线图。

2结果与分析

2.1土壤含盐量的统计特征分析

研究区各土层土壤的平均含盐量在1.61 ～2.15 g/kg范围内（表1），根据土壤盐化分级标准[12]，试验区内0～100 cm的土层均为轻盐土，在人类长期的耕作影响下，土壤盐渍化有所改善，但整个采样区的盐分整体仍呈现表聚特征。

变异系数（CV）表明了样点的离散程度，CV>100%表现为强变异性；10%≤CV≤100%表现为中等变异性；CV<10%表现为弱变异性[13]。分析发现，各土层含盐量的变异系数在51.79%～71.14%之间，变异系数在垂直方向上有增大趋势，但均属于中等变异性（表1）。造成这种结果的原因可能是由于采样田均种植棉花，人为耕作管理方式相近，导致0～60 cm土壤条件趋于一致，但随着土层深度的增加，人为耕作影响减弱，而采样带跨度较长，海水浸渍侧渗影响逐渐凸显，导致60～100 cm土层盐分的空间变异性大于0～60 cm土层。

.2土壤含盐量的剖面特征分析

土壤盐分剖面分布由于人类活动、地形以及气候等因素的影响，具有一定的特点。基于土壤盐分含量的统计特征分析，可以将研究区土壤剖面划分为底聚型、表聚型和振荡平均型三类。

表聚型盐分剖面的主要特征是土壤表层盐分含量较多，其它层次的盐分含量少于该层，可认为其目前土壤脱盐过程不太明显，土壤盐分的运移处于上升状态。研究区中，这种类型的盐分剖面占剖面总数的45.5%，在地理位置上主要分布在试验区东部距海较近的地区（图2a）。造成这种分布现象的原因，一方面是采样区距离海洋较近，受海水的浸渍侧渗较严重；另一方面是该区域主要为1855年黄河改道后新冲积土地，成土时间较短，人类开垦熟化程度低，加之采样时间正值稳定积盐期，地下水返盐现象明显，地表蒸发强烈，低层盐分随水上移，呈现表聚型特征。

底聚型盐分剖面的主要特征是表层含盐量低，而下层含盐量较高，可认为目前土壤盐分的运移处于下行状态。在整个研究区此类剖面占样地总数的27.3%，在地理位置上主要分布在试验区的西部地区（图2b）。原因主要该区域为1855年黄河改道之前的陆地，距离海洋较远，成土时间较长，人类开垦熟化程度高，土壤改良较明显，呈现脱盐特征。但当此类剖面中底层盐分含量较高时，土壤次生盐渍化的威胁性较大[14]，影响土地质量和作物产量，在后期土地耕作过程中一定要注意合理管理，避免次生盐渍化的发生。

振荡平均型盐分剖面的主要特征是中间层盐分或高或低，但表层和底层的土壤含盐量差异不大，可认为目前处于脱盐或积盐过程的中间状态，土壤盐分的运移处于动荡状态。在整个研究区，此类的剖面占样地总数的27.3%，在地理位置上主要分布在试验区的中部地区（图2c）。原因是，该区域距海距离适中，受海水的浸渍侧渗的影响介于表聚型和底聚型之间，而受人类耕作影响的程度也是介于表聚型和底聚型之间，土壤处于脱盐和积盐的中间状态。此区域的土地若能合理开发改造，将有助于土体脱盐，降低土壤盐渍化。

综上，采样带的土壤盐分剖面类型很好地体现人为耕作和海水浸渍侧渗的协同影响，研究区的近海段主要分布着表聚型土壤剖面，随着人类耕作熟化影响时间的延长和距海距离的增加，土壤盐分剖面由表聚型向振荡平均型、进而向底聚型发展。

2.3土壤含盐量的空间特征分析

为了得到在水平方向上的不同土层土壤含盐量的空间分布状况，根据Kriging空间插值方法，

利用Surfer11软件，绘制等值线图（图3）。

研究区沿黄河入海方向自西向东土壤含盐量呈递增趋势，主要是由于沿采样带自西向东，冲积成土时间逐渐缩短，人为耕作改良作用逐渐减弱，加之距海距离逐渐缩短，地下水海水浸渍侧渗的程度逐渐增大，盐分浓度整体呈增高趋势。但是研究区表层土壤盐分等值线变化相对较缓，表明不同区域间土壤含盐量差异较小。

整个研究区的土壤盐分以表聚型为主，0～20 cm土层土壤含盐量高于其他土层，随着土层的加深土壤含盐量呈降低趋势，并且盐分的空间变异性随着土壤深度的增加有所增加。主要原因是表层土壤受人为耕作作用的影响要大于地势、地下水位和海水浸渍侧渗的影响，采样区均为棉田，耕作管理方式相对一致，导致土壤盐分的空间差异性较小，随着土层深度的加深，人为耕作的影响减弱，地下水位、海水的浸渍侧渗等结构性因素影响增强，土壤盐分的空间变异性增加。

等值线图在D-2区出现一个“鱼眼”区（高盐分含量区），经实地查证该采样区地势较低洼，受地下水浸渍侧渗影响较大，土壤返盐严重。该采样区的土壤盐分剖面为振荡平均型，但整个土层剖面的盐分含量均高于临近几个采样区，这表明虽然该区域在整个采样带的中部区域，成陆时间较早，受人为耕作影响时间较长，但由于地势低洼的原因，整个土层返盐现象仍较重。所以，对于此类区域，耕作利用需慎重，仅靠耕作管理很难降低土壤盐渍化，若盲目垦殖利用难以得到理想的效果。

3讨论与结论

黄河三角洲大部分面积的土壤属于盐渍化土壤，且盐渍化程度相当高[15]，但本研究发现，整个采样区棉田土壤盐分以轻盐土为主，表明盐渍化土壤在人类长期的耕作影响下，土壤脱盐明显[16]。水平方向上研究区土壤盐分呈中等变异性，但60～100 cm土层盐分的空间变异性大于0～60 cm土层，变异程度主要与距海远近以及人类活动等因素有关[17]。造成这种结果的原因可能是由于采样田均种植棉花，人为耕作管理方式相近，致使0～60 cm土壤条件趋于一致，但随着土层深度的增加，人为的耕作影响减弱，而采样带跨度较长，海水浸渍侧渗的影响逐渐凸显[6]。

通常将土壤盐分剖面划分为底聚型、表聚型和振荡平均型，表聚型盐分剖面和振荡平均型盐分剖面都属于非稳定状态[18]，在采样区中这两种剖面类型占到72.8%。成土时间长短和土地改良状况的差异在不同土壤盐分剖面类型中具有一定的体现[19]。研究区的近海段主要分布着表聚型土壤剖面，随着人类耕作熟化影响时间的延长和距海距离的增加，土壤盐分剖面由表聚型向振荡平均型和底聚型发展。李宝富等[20]研究也发现，未耕作土壤含盐量高，且表层聚集现象明显，随着耕作时间的延长，土壤脱盐明显，且各土层土壤含盐量逐渐趋于稳定，这表明合理的耕作在一定程度上能够降低土壤的盐渍化程度。

通过土壤盐分等值线图可以直观的观察到研究区土壤盐分在水平和垂直方向上的变化，对于及时调整耕作、灌溉等农田管理措施以及提高作物产量具有十分重要的指导作用[21]。整体上由研究区的西部到东部呈盐分递增趋势，呈现出条带状和斑块状格局，且各土层盐分分布存在着较强的空间相似性，其原因主要是随着采样带自内陆至沿海方向，海水浸渍侧渗影响增大，土壤盐分含量增高[9]。从整个采样带的剖面结构来看，随着土壤深度的增加，土壤含盐量呈降低趋势，整个采样带土壤盐分剖面分布以表聚型为主，说明土壤盐渍化仍是制约当地农业生产的重要因子[10]。

综上，研究区沿黄河入海方向自西向东土壤盐分呈上升趋势，与成土时间、距海远近和人类活动密切相关。整个采样区棉田土壤盐分以轻盐土为主，受人为耕作管理影响0～60 cm土壤条件趋于一致，空间变异性小于60～100 cm土层；土壤盐分剖面类型以表聚型为主，分布在研究区的近海段，随着人类耕作熟化影响时间的加长和距海距离的增加，土壤盐分剖面由表聚型向振荡平均型和底聚型发展，很好地体现了人为耕作和海水浸渍侧渗的协同影响。盐渍化土壤严重影响土地质量和作物产量，合理的土地耕作在一定程度上可以减低土壤的盐渍化，应在以后的种植管理中参照研究区土壤盐分的等值线图，采取恰当的农田耕作方式，降低土壤盐渍化，防止次生盐渍化的发生。

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