黑龙江西部地区土壤pH值、阳离子交换量和有机质的分布特征

李艳，郝占魁，石强，刘文环

(1.富裕县林业和草原局，黑龙江 齐齐哈尔 161200；2.齐齐哈尔市铁峰区林业和草原局，黑龙江 齐齐哈尔 161005；3.黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

土壤阳离子交换量是判断土壤肥力的重要指标之一，结合土壤有机质含量，可以作为是否需要施肥的依据。土壤阳离子交换量的影响因素很多，包括土壤质地、土壤黏粒组成、土壤有机质含量等等。已有研究发现土壤阳离子交换量与有机质之间存在显著相关性，王晓春[1]在对太原市代表性区域内土壤进行研究时发现，阳离子交换量与有机质含量呈现正相关性，认为增加土壤有机质含量，可以提高土壤阳离子交换量，进而增强土壤的保肥性与缓冲能力；而土壤pH值含量与阳离子交换量之间存在负相关性，认为阳离子交换量的升高，会导致土壤pH值的下降。魏孝荣[2]在对黄土高原不同利用类型土壤的研究中发现，土壤有机质、阳离子交换量呈现出相似的变化趋势，土壤pH值的变化情况与之相反。张雪娇[3]在对北京保护地草莓土壤的研究中也证实，土壤有机质与阳离子交换量之间存在极显著正相关性，相关系数为0.46，而土壤pH值与阳离子交换量之间表现为弱负相关性，相关系数为-0.165。许亚琪[4]在对南通市的土壤进行分析时，同样得到土壤有机质与阳离子交换量之间存在显著正相关性，但随着阳离子交换量的增加，这种相关性发生离散，相关系数降低，相关程度有所下降；阳离子交换量与土壤pH值之间呈负相关性，但认为这2种线性关系不能在所有土壤类型中建立。

土壤pH值与全盐量能很好反映土壤盐渍化程度[5]，国外通用土壤饱和浸提液来测定土壤pH值，我国通用水土比5∶1浸提液测定[6]。已有大量研究表明，土壤饱和浸提液与水土比5∶1浸提液测得的土壤pH值、全盐量均存在极显著正相关性，并且得出了换算方程，包括迟春明[7]对吉林省境内松嫩平原盐碱土、李冬顺[8]对河南省境内黄淮海平原盐渍土、郭建忠[9]对山西大同盆地盐渍土的测定等等。本试验对黑龙江西部、松嫩平原中部地区的土壤进行研究，在对比了土壤有机质、土壤阳离子交换量、土壤pH值及全盐量的分布特征及其之间的关系后，进行综合分析，以期为改良土壤、提高土壤保肥供肥能力提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

供试土样来自于黑龙江省大庆市龙凤区卧里屯境内的红旗泡。该地位于松嫩平原中部，属中温带大陆性季风气候区，冬季严寒而漫长，春季干旱多大风，夏季高温而多雨，秋季凉爽短促。年平均气温3.3 ℃，最低气温-37.2 ℃，最高气温38.3 ℃。年平均降水量为426 mm，年平均水面蒸发量为972 mm，最大冻土深2.14 m。土壤类型以盐碱型草甸土为主，长年种植玉米，供试土样共计71个。土样基础理化性质见表1。

1.2 样品的采集

试验所用土样的取样深度为0～20 cm土层，按照“S”形路线进行采样，取样后的土壤带回实验室，四分法对角取2份混合，过1 mm土壤筛的土样用来测定土壤有效态指标、土壤pH值、土壤阳离子交换量及全盐量，过100目土壤筛的土样用来测定土壤有机质含量。

1.3 测定方法

土壤阳离子交换量的测定采用乙酸钠-火焰光度法；土壤有机质的测定采用重铬酸钾外加热法；土壤pH值的测定采用水土比5∶1浸提-电位法；全盐量采用残渣烘干-质量法[10]。

1.4 数据处理与分析

使用EXCEL2007、SPSS19.0进行数据的统计与分析

2 结果与分析

2.1 土壤整体特征的分布情况

表2表示的是该区域71份样品的土壤pH值、阳离子交换量、有机质含量及全盐量的分布情况，可以看出，土壤pH值的变异系数较小，说明该区域土壤pH值的范围较集中，平均值基本在8.14上下，属于盐碱土。阳离子交换量的变异系数也不大，数值集中在20～30 cmol·kg-1，总共有54个样品，>30 cmol·kg-1的土样仅有4个。土壤有机质的变异系数较大，含量小到3.9 g·kg-1，大到41.5 g·kg-1，<10 g·kg-1的有9个，10～20 g·kg-1有19个，20～30 g·kg-1有30个，30～40 g·kg-1有12个，由于取样地块是耕地土壤，人为影响很大，涉及化肥施用残留、作物根系腐烂等各种因素。土壤全盐量的变异系数很大， 但是数据分布较均匀。

表2 土壤pH值、阳离子交换量、有机质含量

2.2 土壤pH值与阳离子交换量的关系

图1 土壤pH值与阳离子交换量的关系

图1是对土壤pH值与阳离子交换量做的线性分析，r值为0.140 7，未达到0.1显著水平。张雪娇[3]在对北京保护地草莓土壤的研究中总结，土壤pH值与阳离子交换量之间表现为弱负相关性，相关系数为-0.165。目前对二者之间的关系进行的研究差异性很大，存在争议。理论上认为，当土壤pH值下降时，土壤胶体表面羟基解离减少，所携带的负电荷减少，阳离子交换量也随之降低，就表现为正相关性；但另一方面认为，阳离子交换量是由有机、无机的交换基构成的，有机交换基主要是腐殖酸，因此阳离子交换量越高，土壤中的腐殖酸越高，相应的土壤pH值会下降，这就表现为负相关性[1]。

2.3 土壤有机质含量与阳离子交换量的关系

如图2所示，在对有机质含量与阳离子交换量做的线性分析中发现，二者存在极显著正相关性，相关系数为0.586 8，说明提高土壤有机质含量，可以增加有机胶体数量，从而增加阳离子交换量，提高土壤的缓冲能力，增加保肥性，这与前人的研究结果一致。

图2 土壤有机质含量与阳离子交换量的关系

2.4 土壤pH值与全盐量的关系

由于饱和泥浆的水土比与田间实际水分状况相接近，因此，国外采用饱和浸提液测定土壤pH值，但由于饱和泥浆的饱和点不易掌握，得到的浸提液很少[11]，所以我国一般采用水土比为2.5∶1或5∶1的浸提液来测定土壤pH值。为了方便国际交流，已有的大量研究多是侧重于饱和浸提液与水土比为2.5∶1或5∶1浸提液之间的土壤pH值的关系、全盐量的关系，却鲜有研究分析土壤pH值与全盐量之间是否存在相关性。基于此，本研究对二者进行了线性拟合，如表3所示，土壤pH值与全盐量之间存在极显著的正相关性﹙r=0.647 3，P<0.01﹚。即随着土壤pH值的增加，全盐量相应增大。虽然达到了0.01水平极显著正相关性，但二者之间的相关系数仍不是很大，考虑到土壤水溶性盐的浸提受环境及操作影响很大，空气中二氧化碳的分压、水土作用时间、浸出液放置时间等均能影响浸出液的盐分数量，因此对土壤pH值与全盐量的相关性分析仅针对该试验区域、该种类土样、该取样标准，甚至本次试验，不能代表所有区域土壤的研究。

阳离子交换量与全盐量之间也存在极显著正相关性，r=0.412 7，说明阳离子交换量在很大程度上影响着全盐量。

表3 4种指标的相关性系数

**表示达到0.01水平极显著相关性，*表示达到0.05水平显著相关性。n=71

3 结论与讨论

通过对取样地区71个土壤样品pH值、有机质、阳离子交换量及全盐量的测定分析，得到该区域土壤pH值在8.14上下浮动；阳离子交换量的变化幅度不大，均值为23.43 cmol·kg-1；有机质的变化较大，主要集中在10～30 g·kg-1；水溶性盐总量变化范围为0.27～5.74 g·kg-1，变异系数很大。

本次研究的土壤阳离子交换量与土壤pH值之间的线性关系未达到0.1水平，认为不存在相关性。阳离子交换量的大小受多种因素共同制约，该区域土地利用形式、改土方式、肥料残留等均能产生影响，因此，需要进行有针对性的探讨；土壤阳离子交换量与土壤有机质含量存在极显著正相关性，相关系数为0.586 8，说明土壤有机质的提高可以增加阳离子交换量，增强土壤的缓冲能力，进而提高土壤的保肥供肥性；土壤pH值与水溶性盐总量之间存在极显著的正相关性﹙r=0.647 3，P<0.01﹚，可以根据土壤pH值对全盐量的大小进行初步预测。