塔里木盆地典型盐渍土土壤成分分析

柴学平 杨赵平

摘要 [目的]研究塔里木盆地盐渍土成分信息。[方法]跨塔里木盆地选取11处土壤盐碱化极度严重的区域，每个区域重复采集5份土样，共计采集55份土壤，测量土壤中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-和SO42- 这8种离子的含量。[结果]每个区域内的5份土壤的盐成分信息一致，11个区域的土壤阴离子以Cl-居多，占85.70%～97.90%，SO42- 在9个区域占比在5.00%以下，只有6个区域检出HCO3-，但占比少（0.49%～4.85%），CO32-仅在一个区域检测到，且含量占比极低（0.19%）；阳离子以Na+为主，占比47.13%～95.50%，K+次之，占比1.92%～42.13%，这2种离子占阳离子总数的90%以上，Ca2+和Mg2+占比很少。[结论]塔里木盆地的盐渍土组分在数百公里间隔的空间分布上具有较高的一致性，阴离子以Cl-为主，阳离子以Na+和K+为主，与北疆及我国东部地区的盐渍土成分信息明显不同。

关键词 盐渍土；成分信息；塔里木盆地

中图分类号 S153.6 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）08-0183-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.08.048

Abstract [Objective] The research aimed to study the composition of saline soil in the Tarim Basin.[Method]Eleven salinesoil sites were sampled optionally in Tarim Basin，and five soil samples were collected in each site for a total of 55 soil samples.Eight ion contents，including K+，Na+，Ca2+，Mg2+，HCO3-，CO32-，Cl- and SO42-，were measured for each soil sample.[Result]The salt ion composition of five samples in the same site was consistent.The soil anions in 11 sites were mostly Cl-，accounting for 85.70%-97.90%，and the anion SO42- accounted for less than 5.00% in nine sites.The anion HCO3- had a small proportion （0.49%-4.85%） in six sites，and the anion only appeared in one site，with a quite low content （0.19%）.The cation was mainly Na+ （47.13%-95.50%），and K+ was the second （1.92%-42.13%） in eleven sites.The two ions account for more than 90% of the total number of cations.The anion of Ca2+ and Mg2+ accounted for a small proportion.[Conclusion]The saline soil components in Tarim Basin had a high consistency in the spatial distribution of hundreds of kilometers.The anions are mainly Cl- and the cations are mainly Na+ and K+.It was different form the ion composition of saline soil in Northern Xinjiang and the eastern areas in China.

Key words Saline soil；Composition information；Tarim Basin

土壤是人類社会生存发展中极其重要的自然资源，其数量和质量对农业生产发展有着直接的关联。现代科技社会中，人类利用各种先进的农业技术可以提高开垦更多的耕地，提高土壤肥力，产出更多的产品支撑社会的发展。但是土壤盐渍化是一种典型常见的土壤被破坏的现象，导致土壤生产力降低。我国土壤盐渍化的原因主要是两类：东部沿海地区海咸水入侵以及区域蒸发量大于降雨量[1-6]。

在新疆，特别是南疆环塔里木盆地农业区，降雨量极少，平均年降雨量为平原区10～80 mm、山区250～500 mm[2]。地下水补充主要是由于河流流水渗透，蒸发量远远大于降雨量，这造成了蒸发水分将土壤深处的盐碱成分大量地带到地表，使地表盐碱化日趋严重[7-10]。对土壤的盐渍化水平进行监测及治理，是科学界的一大难题。现有的观测技术基本上能够识别出区域内是否有盐碱分布，但是却无法快速识别具体的盐碱种类及含量。目前定量化测试手段主要有光谱检测、化学分析、物理分析等方法[11-15]，但是这些方法都要依托于对研究区域盐碱成分的了解。在现有文献中，对于塔里木盆地土壤盐碱成分的报道非常少见，所以在大范围内检测塔里木盆地区域盐碱成分的空间分布差异就很有必要。笔者在塔里木盆地西侧南疆阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区、和田地区等四地州进行土壤采样，获得区域盐分组成信息，以期为其他的盐碱土壤研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 土样采集与处理

南疆四地州所具面积非常大，农业区域分布非常广。此次土样采集由于经费时间等限制，不可能将取样数目设置的非常大。研究目标是确定土壤盐碱组分种类及其占比，所以需要寻找到在种类上有代表性的地点进行采样。在环塔里木盆地的戈壁上，发生降雨时，地表的盐壳使水分很难渗透进土壤下层，多在地表流动而在地势较低处汇成许多较大的水坑，这些水坑中的积水是周边几平方公里范围内的流水汇集而来，雨水汇集的过程中，会溶解地表盐分，所以其中的盐碱成分能代表周围很大范围的土壤可溶盐分信息。每年9—10月份之后，由于降雨量降低[16]，水坑中的水分蒸发殆尽，在坑底留下较厚的结晶层。

根据这一分析，2016年10月进行了土样采集，在塔里木盆地西侧四地州共确定了11个采样点，其中戈壁滩干涸水坑9个、农田排碱渠周边2个，具体位置见表1。每个样点中，采用五点交叉取样法，以样点正中心为第一个采样位置，沿东南西北4个方向间隔50 m再采样4处，采样深度0～20 cm，每个土样1 kg左右。采集回来的土样，放置在通风干燥处，使其自然风干。然后破碎，剔除石子等杂物，使用碾钵碾碎，用1 mm筛子过滤后放入自封袋预备后期检测。

1.2 土壤盐分指标测定

每一份样品称取50 g，与250 g蒸馏水混合，浸泡振动后使土壤中盐分完全充分溶解。对水溶液进行可溶性盐的测定，共测定8种离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-。其中CO32-和 HCO3-采用双指示剂中和法测定； Cl-采用 AgNO3 滴定法测定； SO42-采用 EDTA 间接滴定法测定； Ca2+和Mg2+采用 EDTA 絡合滴定法测定； Na+和 K+采用火焰光度计法测定[14-15]。每一个采样点的5份数据取平均值，可得离子含量的质量比例信息（g/kg）。为了更好地分析其中的盐分组成，将质量含量换算成摩尔含量（mol/kg）。

2 结果与分析

由于测定的土样含有地表结晶盐层，所以测定结果中盐含量数值比较大。塔里木盆地11个区域的盐渍土阴离子中（图1），Cl-占绝对多数，含量为0.233 8～1.225 0 mol/kg；CO32-仅在9号区域检测到，且含量很低（0.030 0 mol/kg），其余区域检测值均为0。在偏碱性土壤中，CO32-大多与Mg2+ 、Ca2+等离子结合成不溶于水的盐，所以在水分蒸发后形成的结晶盐层中未检测到。在其余的2种阴离子中，在6个区域HCO3-可检出但含量极少，含量在0.005 7～0.017 2 mol/kg，还有5个区域没有检出，所以HCO3-基本上可以忽略不计；SO42-稍多，含量在0.017 5～0.033 5 mol/kg，但无法与Cl-相比，含量比Cl-少一个数量级。从数据中可以看出，在不同地区的盐碱土壤中，SO42-含量变化不大。

由图2可知，阳离子中Na+含量最高，为0.381～0.816 mol/kg；其次是K+，含量为0.013～0.507 mol/kg，K+含量差异很大，最高含量0.507 mol/kg出现在昆玉市，最低的0.013 mol/kg出现在阿拉尔垦区；除昆玉市2个采样区域（0.089、0.079 mol/kg）外，其余9个采样区域Mg2+ 含量在0.002～0.021 mol/kg，远小于 K+、Na+ 这2种离子；在大多数区域中Ca2+含量远少于Na+、K+，为0.014～0.095 mol/kg。

为了能够反映出不同地区盐碱土壤成分对比，分别计算阴离子中各离子的占比，以及阳离子中4种离子的占比，见表2。将获得的盐渍土中各离子含量按照《岩土工程勘察规范》分类标准，对盐渍土进行分类[17]。根据规范要求计算所有样品的C（Cl-）/2C（SO42-）的值，其中C（Cl-）与C（SO42-）为2种离子在100 g土中所含毫摩尔数。经计算，11个区域盐渍土的C（Cl-）/2C（SO42-）比值分别为14.57、10.65、20.07、20.68、13.88、9.75、10.84、4.54、3.60、23.43和15.31，可见该比值在所有样品中均远大于2，根据规范，所有样品全部都属于氯盐渍土。

由上述数据可知，排除8、9号区域（昆玉市）异常外，各样地中Cl-占阴离子比重均超过90%，SO42-在所有区域中均有检出，但含量很少，均在5%以下。阳离子中，K+、Na+含量有较大起伏，但是总体Na+含量高于K+，两者共同占阳离子总量的90%左右。在不同区域中，Ca2+占比起伏较大，但多数含量在5%以下。

除去8、9号样品（昆玉市）外，其他区域中Mg2+含量均远远小于其他阳离子。昆玉市这2个样品在Cl-占比、Mg2+含量2个方面均出现反常情况，经分析初步判断为工业污染所致。在这2个采样点5 km范围内有一座大型的水泥厂以及与之配套的厂用发电机组，其排放的污染物应该是导致2个采样点Mg2+含量异常的原因。这2个样点之间离子含量也存在较大差异，原因应该是取样点选取时样地8就在大型的排碱渠旁边，其离子含量会受到水流影响；样地9远离任何流水，其沉积的盐分基本保持不变。

由以上分析可知，虽然各个土壤样品采集地点相隔数百公里，但是盐碱土壤中主要的盐成分具有较高的一致性，含量最高的均为Na盐，第二位的是K盐；还有一些极少的钙盐，阴离子部分基本为Cl-，还有极少量的SO42-；其他成分基本可以忽略不计。

3 结论

通过对南疆四地州塔里木盆地西侧11个典型盐碱土采样点的土样K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-这8个离子含量测试，获得了这些地区盐碱成分种类信息。塔里木盆地盐碱土壤中主要可溶性成分为NaCl和KCl以及极少量的Ca盐；Na+、K+占阳离子总数90%以上；Cl-在阴离子中占比95%以上。大多数地区土壤呈弱碱性，也有少数为弱酸性。土壤中硫酸盐含量极低，这一点与内地大多数盐碱区域具有较多的硫酸盐情况有很大不同[18-22]。在进行南疆盐碱土成分定量化检测方面的研究中，应该可以以NaCl和KCl为主。此次研究采样土壤为自然土壤，与经常进行施肥、排碱操作的耕作土壤应该会存在较大差异。

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