付騰飛， 張 穎， 高金尉， 陳廣泉??， 劉文全, 蘇 喬

(1.海洋沉積于環(huán)境地質(zhì)國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家海洋局第一海洋研究所，山東 青島 266061；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266061； 3.深海地球物理與資源實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所，海南 三亞572000)

黃河三角洲土壤鹽分時(shí)空變異特征研究?

付騰飛1,2， 張 穎1,2， 高金尉2，3， 陳廣泉1,2??， 劉文全1,2, 蘇 喬1,2

(1.海洋沉積于環(huán)境地質(zhì)國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家海洋局第一海洋研究所，山東 青島 266061；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266061； 3.深海地球物理與資源實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所，海南 三亞572000)

環(huán)渤海低平原區(qū)是中國(guó)渤海糧倉(cāng)的主要構(gòu)建地，該區(qū)域的海拔低，潛水位高，地下水礦化度大導(dǎo)致了土地含鹽量高，變幅大。本文運(yùn)用GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)黃河三角洲土壤含鹽量的時(shí)空變異特征進(jìn)行了研究，繪制了土壤含鹽量的空間分布圖。結(jié)果表明：黃河三角洲鹽漬土類型以氯化物型鹽漬土為主，自2002—2011年鹽漬化程度加劇，目前仍處于積鹽狀態(tài)；季節(jié)變化表現(xiàn)為土壤鹽分秋季高于春季，且由于秋季耕作翻土，土壤鹽分的變異程度較大；土壤鹽漬化在層位變化則表現(xiàn)為表聚。Kriging插值結(jié)果表明該區(qū)域的鹽分空間分布由河成高地向兩側(cè)洼地鹽分逐漸增加。本研究的研究結(jié)果對(duì)于濱海水土資源的開(kāi)發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)作用。

鹽漬土；時(shí)空變異；黃河三角洲；地統(tǒng)計(jì)分析

土壤鹽漬化是指在干旱/半干旱地區(qū)，土壤蒸發(fā)量大且地下水位相對(duì)高的地區(qū)，由于可溶性鹽分聚集而產(chǎn)生鹽分不斷升高的現(xiàn)象[1]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織FAO統(tǒng)計(jì)，中國(guó)2012年土地面積為942 470.1(1 000 ha)(ha=公頃)，其中農(nóng)業(yè)總面積為515 361.1(1 000ha)。而根據(jù)中國(guó)1∶100萬(wàn)土地資源圖[2]可知，我國(guó)鹽漬土總面積約為36 000.0(1 000 ha)，占我國(guó)可利用面積的4.88%，耕地中鹽漬化面積占全國(guó)耕地面積的6.62%，達(dá)到920.9(1 000 ha)，我國(guó)的鹽漬化災(zāi)害現(xiàn)狀非常嚴(yán)峻的。其中濱海鹽漬土位于我國(guó)東部及南海沿海地區(qū)，分散在我國(guó)18 000多公里的海岸線，從南至北跨越緯度24°左右。

海岸帶生態(tài)系統(tǒng)是世界上活躍但卻極度脆弱的區(qū)域[3]，由于全世界50%～70%的人口居住在僅占世界面積5%的海岸帶地區(qū)[4]。沿海灘涂的開(kāi)發(fā)利用是我國(guó)增加后備土地資源、保障糧食安全的有效手段[5]，李振聲院士基于我國(guó)對(duì)糧食增產(chǎn)的需求，提出了建設(shè)“渤海糧倉(cāng)”的戰(zhàn)略構(gòu)想[6]，其中渤海糧倉(cāng)的構(gòu)建地主要為環(huán)渤海低平原區(qū)，即渤海西部海拔低于20 m的低平原區(qū)，該區(qū)域具有海拔低，潛水位高，地下水礦化度大；土地含鹽量高，變幅大；地勢(shì)緩平，排水不暢，淡水資源貧乏易澇易旱等特點(diǎn)[7]。根據(jù)中國(guó)地下水信息網(wǎng)2011年的調(diào)查結(jié)果可知，該區(qū)域地下水補(bǔ)給嚴(yán)重不足，而開(kāi)采卻屬于超采區(qū)，地下水供水占供水水量的比重高達(dá)66.8%，地下水的超采導(dǎo)致了地下水位持續(xù)下降，負(fù)值區(qū)連年增大，引發(fā)海水倒灌并導(dǎo)致地下水侵染變咸, 在地表強(qiáng)烈蒸發(fā)作用下，土壤又產(chǎn)生不同程度的鹽漬化并不斷向內(nèi)陸腹地發(fā)展。2014年海洋公報(bào)指出山東土壤鹽漬化嚴(yán)重地區(qū)主要分布于萊州灣南岸低平原地區(qū)的濰坊壽光監(jiān)測(cè)區(qū)，鹽漬化范圍距岸達(dá)21.69 km，造成了面積廣闊的中低產(chǎn)區(qū)和大面積的鹽堿荒地，而這些鹽堿荒地是我國(guó)重要的后備土地資源，而目前主要的限制就是淡水資源匱乏以及由地下水導(dǎo)致的土地貧瘠。

作為緩發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，土壤鹽漬化的鹽分特性不僅具有明顯的空間變異性，其在時(shí)間上也處于一個(gè)時(shí)刻變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。地統(tǒng)計(jì)學(xué)是建立在區(qū)域變化量理論基礎(chǔ)上的一種空間統(tǒng)計(jì)方法[8]，可以對(duì)土壤鹽漬化進(jìn)行描述和定量分析，很多研究學(xué)者已經(jīng)針對(duì)土壤鹽分的時(shí)空變異性開(kāi)展了很多研究[9-10]。20世紀(jì)90年代后，對(duì)土壤鹽分空間變異性的研究已經(jīng)有了很多詳細(xì)報(bào)道。Douaik[11]等對(duì)匈牙利東部田間鹽分進(jìn)行了空間變異分析，張展羽[12]等在江蘇濱海平原區(qū)應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)方法對(duì)土壤鹽分、地下水含量空間分析，得到區(qū)域水鹽的空間分布圖；王紅[13]等利用多尺度采樣數(shù)據(jù)，探索了兩個(gè)深度土壤鹽分的空間分異，對(duì)土壤鹽分進(jìn)行了估測(cè)；楊勁松[14]運(yùn)用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)與地統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法研究黃河三角洲表層土壤鹽分、pH與含水量的空間變異特征；吳向東[15]定量分析了灌溉前后黃河三角洲不同深度的土壤含鹽量空間變異性。目前，大多數(shù)研究都集中在內(nèi)陸鹽漬土，且多為區(qū)域的某一時(shí)刻的土壤鹽分空間變異性，缺少時(shí)間序列上的變化研究。本文采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)黃河三角洲的土壤鹽分的時(shí)空變異特征進(jìn)行了分析，其結(jié)果對(duì)濱海鹽漬土的科學(xué)管理、改良利用具有一定的指導(dǎo)作用。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

現(xiàn)代黃河三角洲位于山東省東北部，萊州灣西岸(見(jiàn)圖1)，地理坐標(biāo)為118°33′00″E～119°20′00″E，37°35′00″N～38°12′00″N，行政區(qū)劃上屬東營(yíng)市管轄，是由黃河沖擊物淤積而成，在萊州灣和渤海灣之間呈扇狀突出，是在1855年奪大清河注入渤海之后淤積形成的三角洲平原。其以墾利縣的寧海鎮(zhèn)為頂點(diǎn)，范圍從南邊的淄脈溝口到北邊的套爾河口，絕大部分位于東營(yíng)市境內(nèi)，面積達(dá)到5 000余平方公里。降水在時(shí)間上分配很不均勻，其中6～9月份約占全年降水的75%，這種降水分配差異的懸殊，導(dǎo)致了黃河三角洲地區(qū)的春旱夏澇，而且秋季又發(fā)生旱災(zāi)，導(dǎo)致旱澇交錯(cuò)。在黃河三角洲地區(qū)，平地的土壤類型主要是鹽化潮土、濱海鹽土以及潮土。由于地下水的水位較淺，易于發(fā)生鹽漬化。

1.2 數(shù)據(jù)的來(lái)源與處理

本論文的數(shù)據(jù)來(lái)源主要有兩個(gè)方面：一個(gè)是基于課題組多年野外采樣分析數(shù)據(jù)，主要包括黃河三角洲2011年4、9、11月的土樣取樣數(shù)據(jù)。黃河三角洲2002年土樣數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)-地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)(http://www.geodata.cn)。

土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù)首先采用SPSS21進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，其次采用GS+9.0進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)而選取鹽分空間分布的最優(yōu)擬合模型，最終選用ArcGIS9.3的地統(tǒng)計(jì)分析模塊和普通克里格法繪制土壤鹽分的時(shí)空分布特征圖。

圖1 黃河三角洲研究區(qū)位置圖Fig.1 The location map of study area in the Yellow River Delta

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽分離子統(tǒng)計(jì)特征變化

2.1.1 鹽分離子統(tǒng)計(jì)特征年際變化 將黃河三角洲2002和2011年春季4月采樣表層土壤的鹽分離子數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS21.0軟件描述性分析統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1[16]。

2002年表層土體的全鹽量為0.76%，2011年表層土體的全鹽量為1.01%，按照鹽漬土標(biāo)準(zhǔn)[1]，兩年表層土壤均為鹽土(見(jiàn)表2)，所以黃河口三角洲這兩年的鹽漬化程度比較高。

從均值上來(lái)說(shuō)，不論是土壤各個(gè)離子亦或土壤的全鹽量2011年都比2002年有所增加，但有機(jī)質(zhì)卻有所下降。所以黃河三角洲的鹽漬土鹽分在不斷積聚而土壤養(yǎng)分卻大幅降低。從黃河三角洲各個(gè)離子和鹽分來(lái)看除2011年的有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)屬于中等變異以外，其余均屬于強(qiáng)變異，而且除Mg2+外其余各離子、全鹽量和有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)2011年都小于2002年，說(shuō)明黃河三角洲鹽分的年際變異程度變小。

2.1.2 鹽分離子統(tǒng)計(jì)特征季節(jié)變化 對(duì)于黃河三角洲鹽分離子季節(jié)性變化分析，采用的是2011年4、9、11月采取的表層0～30 cm土樣進(jìn)行分析。

表1 黃河三角洲不同年份表層鹽分離子統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)Table 1 The statistical characteristic parameters of surface soil salt ions between different years in the YRD

注：TS為全鹽量Total salt

表2 土壤鹽分分級(jí)指標(biāo)[1]Table 2 The classification index of soil salinity[1]

Note：①Salinization series and application areas；②Coast,subhumid-semiarid area arid region；③Half drought condition and waste land area

從9月到11月，降雨逐漸減少，但蒸發(fā)量增大，因此鹽分離子應(yīng)重新聚集在表面，但僅有Cl-、Na+的含量高于9月，其余離子含量較9月都有所下降。這可能是因?yàn)?1月份地下水位大幅下降至臨界蒸發(fā)水位之下，研究學(xué)者曾研究黃河三角洲的臨界蒸發(fā)深度，在靠近灘涂地區(qū)的土壤質(zhì)地多為輕質(zhì)土壤和砂質(zhì)土壤，且地下水礦化度較高，因此其臨界蒸發(fā)水位較深，同理黃河三角洲的平地和黃河形成的高地土壤質(zhì)地多為中壤，且靠近河流地下水礦化度較低，因此這些地方的臨界蒸發(fā)水位較淺。

表3黃河三角洲不同季節(jié)表層鹽分離子統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)
Table 3 The statistical characteristic parameters of surface salt ion between different seasons in the YRD

月份Month極小值Minmum極大值Maximum均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差Standarddeviation變異系數(shù)Coefficientofvariation偏度Skewness峰度KurtosisNa+44.532247.00400.52479.061.201.833.15932.631522.00444.60402.060.900.940.611113.272432.00512.34636.251.241.803.12K+42.0277.4812.0410.740.893.2514.3893.71117.3014.4223.491.634.1818.57112.9823.778.894.860.551.342.52Mg2+42.12359.0042.0761.351.462.9210.5191.82268.6060.7778.681.291.651.79115.10204.9057.8859.361.031.130.41Ca2+414.93909.70133.94144.871.082.719.65915.00811.00161.75188.271.162.285.921121.40458.75150.93132.130.881.130.57Cl-414.755096.001167.161382.021.181.320.5596.224417.001324.041413.221.070.96-0.101147.244880.001522.031628.411.070.83-0.66SO2-444.41655.50140.29117.960.841.583.3694.511983.00443.83513.511.161.813.141123.44632.70168.83169.531.001.541.79TS40.053.951.010.990.981.240.5090.063.331.261.090.870.65-0.79110.103.841.261.220.960.88-0.48有機(jī)質(zhì)40.212.440.800.380.471.313.1490.232.390.950.600.641.481.22110.362.030.890.480.541.140.46

黃河三角洲的臨界蒸發(fā)深度介于1.0～2.8 m，11月時(shí)研究區(qū)域的地下水埋深約為2～3 m，尤其以不靠近濱海的內(nèi)陸地區(qū)地下水下降的幅度最大，因此夏季溶于地下水中的離子成分較難像9月那樣在表面聚集，而Cl-、Na+含量11月的均值高于9月的原因則主要有以下兩個(gè)方面：首先近海區(qū)域的Cl-、Na+含量很高，且其地下水位仍處于臨界蒸發(fā)深度附近，地下水中的這兩種離子仍然能影響土體中的離子含量，從而抬高均值，再者Cl-、Na+這兩種離子相較于其他離子更易溶解和吸附，在蒸發(fā)作用下隨毛細(xì)作用積聚在土壤表面，因此其含量處于一直增加的狀態(tài)。

從全鹽量來(lái)看，不管是春季、夏季還是秋季，全鹽量都超過(guò)了0.6%，屬于鹽土，而且在一年中土壤的全鹽量在9月初達(dá)到最大值，之后維持基本不變，9月雖處雨季，但由于淺埋的地下水將鹽分帶至土壤表層，因此在此季節(jié)土壤鹽分依舊增加，11月秋季雖然地下水位下降，但強(qiáng)烈的蒸發(fā)將鹽分重新帶至表層。因此黃河三角洲在一年內(nèi)的不同季節(jié)，全鹽量總體趨勢(shì)還是在不斷積鹽，這與年際變化相吻合。而從有機(jī)質(zhì)來(lái)看，從春季到夏季再到秋季先升高再降低，這主要是由于隨著春夏季植物的生長(zhǎng)、腐敗導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)在一年內(nèi)有一個(gè)升高的趨勢(shì)。從變異系數(shù)來(lái)看，各月份所有離子的變異系數(shù)都超過(guò)0.5，說(shuō)明黃河三角洲的鹽分在一年內(nèi)季節(jié)變更下其鹽分變異也很強(qiáng)烈。全鹽量的變異系數(shù)9月最低，4月和11月偏高，這是由于盡管鹽分在表層一直聚集，但9月份由于地下水浸漬土壤，其變異性相對(duì)較小，有機(jī)質(zhì)則是在9月變異程度最大。

2.1.3 鹽分離子統(tǒng)計(jì)特征層位變化 黃河三角洲不同層位鹽分離子的統(tǒng)計(jì)是基于2011年11月份采樣結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的。從表4可以看出鹽分離子、全鹽量和有機(jī)質(zhì)的均值都呈表聚現(xiàn)象，基本呈表層>中層>底層，主要是由于秋季黃河三角洲的地下水參與積鹽的作用大大降低，鹽分聚集主要靠蒸發(fā)作用，在強(qiáng)光照和少雨的氣候下，鹽分隨毛細(xì)作用積聚在土壤表層。

表4 黃河三角洲不同層位鹽分離子統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)Table 4 The statistical characteristic parameters of surface salt ion at different soil layers in the YRD

變異系數(shù)除60～90 cm處的有機(jī)質(zhì)的變異屬于中等變異外，其余變異都屬于強(qiáng)變異，且從層位上看，除Na+外其余各個(gè)離子的變異系數(shù)都為30～60 cm最高，這說(shuō)明這一層位上的土壤在蒸發(fā)作用下變異程度最大。

2.2 鹽分空間結(jié)構(gòu)特征變化

2.2.1 鹽分空間結(jié)構(gòu)特征年際變化 對(duì)2002年4月和2011年4月黃河三角洲的表層樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)特征的年際變化比較(見(jiàn)表5)，在剔除特異值和經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換之后，數(shù)據(jù)基本呈現(xiàn)正態(tài)分布。2002年和2011年的理論模型分別為指數(shù)模型及球狀模型，塊金比分別為0.499和0.193，說(shuō)明2002年數(shù)據(jù)表現(xiàn)為中等空間相關(guān)性，而2011年呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)性，2002年鹽分受隨機(jī)因素(人類活動(dòng)耕作、灌溉等)和結(jié)構(gòu)因素(如土體母質(zhì)，氣候等)的影響相當(dāng)，而到了2011年，其受結(jié)構(gòu)性因素的影響更大。

從殘差和決定系數(shù)來(lái)講，2002年的擬合模型要優(yōu)于2011年，但變程均大于取樣距離，可以反映出其空間的相關(guān)性，說(shuō)明取樣距離合理。不同年份的土壤全鹽量的空間變異模型半方差圖見(jiàn)圖2。

表5 黃河三角洲不同年份表層土壤全鹽量變異函數(shù)理論模型參數(shù)Table 5 Variogram model of surface soil total salt between different years in the YRD

圖2 黃河三角洲不同年份表層鹽分?jǐn)?shù)據(jù)半方差模型圖Fig.2 Semi-variance model diagrams of surface soil salinity between different years in the YRD

2.2.2 鹽分空間結(jié)構(gòu)特征季節(jié)變化 將2011年4、9、11月的土樣進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，近似呈現(xiàn)正態(tài)分布，其各自理論模型分別為球形、高斯和球形模型，如表6所示。三個(gè)月份的全鹽量都呈現(xiàn)強(qiáng)烈的空間相關(guān)性。塊基比9月最低，11月次之，4月最大，這說(shuō)明隨機(jī)性因素的影響以4月最大，11月次之，9月最小，這是由于春季種植破壞了表層土，人類活動(dòng)影響較大，而到了秋季，由于收割等活動(dòng)導(dǎo)致隨機(jī)性影響也比較大。而9月處于雨季末，降水不再豐富，而光照蒸發(fā)還未很強(qiáng)烈，因此其受結(jié)構(gòu)性因素的影響較大。同時(shí)采樣距離小于其變程，說(shuō)明采樣距離內(nèi)能夠反映全鹽量的空間相關(guān)性，殘差和決定系數(shù)也基本呈現(xiàn)較好的精密性。

表6 2011年黃河三角洲不同季節(jié)表層土壤全鹽量變異函數(shù)理論模型參數(shù)Table 6 Variogram model of surface soil total salt between different seasons in the YRD, 2011

2.2.3 鹽分空間結(jié)構(gòu)特征層位變化 將2011年11月黃河三角洲不同土層的全鹽量進(jìn)行鹽分結(jié)構(gòu)分析，從表7可以看出，0～30、30～60和60～90 cm的最優(yōu)擬合模型分別為球狀、指數(shù)和球狀模型，三個(gè)土層的全鹽量都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，其中塊金比分別為0.193、0.068和0.008，說(shuō)明從表層到底層，隨機(jī)性因素的影響越來(lái)越小，土壤主要受人類活動(dòng)影響的是表層、其次為中層，而底層由于受人類影響較小，且在秋季受地下水的影響也較小，因而其塊金比較小。從殘差和決定系數(shù)看，模型擬合都較好。黃河三角洲不同土層的土壤全鹽量的空間變異模型半方差圖見(jiàn)圖4。

圖3 2011年黃河三角洲不同季節(jié)表層鹽分?jǐn)?shù)據(jù)半方差模型圖Fig.3 Semi-variance model diagrams of surface soil salinity between different seasons in the YRD, 2011表7 2011年黃河三角洲不同土層全鹽量變異函數(shù)理論模型參數(shù)Table 7 Variogram model of total salt at different soil layers in the YRD, 2011

土層/cmSoillayer理論模型Theorymodel塊金值C0基臺(tái)值C0+CC0/(C0+C)變程A/mRSSR20～30S0.2191.1360.193104000.1780.54930～60E0.0711.0360.068117000.1000.57560～90S0.0070.8800.008115000.0550.667

圖4 2011年黃河三角洲不同層位鹽分半方差模型圖Fig.4 Semi-variance model diagrams of salinity at different soil layers in the YRD, 2011

2.3 鹽分空間分布特征變化

2.3.1 鹽分空間分布特征年際變化 對(duì)于鹽分的空間分布分析，我們首先采用GS+對(duì)土壤鹽分離子的空間分布確定最優(yōu)擬合模型，然后采用ArcGIS 10.0地統(tǒng)計(jì)模塊(Geostatistical Analyst)進(jìn)行趨勢(shì)分析和正態(tài)檢驗(yàn)，在插值的過(guò)程中去除趨勢(shì)效應(yīng)，選定最優(yōu)模型，然后對(duì)采取土樣的鹽分離子及全鹽量進(jìn)行了空間插值，黃河三角洲鹽分空間分布特征的年際變化分別見(jiàn)圖5。

2.3.2 鹽分空間分布特征季節(jié)變化 由黃河三角洲表層土壤不同季節(jié)的鹽分離子插值圖5，可以看出在季節(jié)變化的同時(shí)，鹽分離子的分布規(guī)律基本不變依舊為北部和東南部高，中間河成高地含量低。從表層全鹽量插值圖6來(lái)看，全年中鹽土依舊是面積最大的，4月與9月在黃河三角洲西南部存在少量的中、輕度鹽漬土，且9月的這些面積較4月稍大些，而11月研究區(qū)基本全為鹽土。這主要是由于4月春季和11月秋季都是蒸發(fā)積鹽的季節(jié)，鹽分在表層積聚，因此其鹽漬化程度較高，而9月為雨季結(jié)束，表層鹽分會(huì)被淋洗至下層，因而相對(duì)表層鹽漬化程度較低。

2.3.3 鹽分空間分布特征層位變化 從鹽分插值圖7可以看出，黃河三角洲秋季在不同層位上的鹽分離子呈現(xiàn)表聚現(xiàn)象。總體呈現(xiàn)出東南部低，其余沿海地區(qū)較高的分布規(guī)律。鹽漬化程度也以表層最為嚴(yán)重，中層和底層在東南至西北方向，出現(xiàn)鹽分降低區(qū)域，各層土壤鹽漬化程度面積如表8所示。

表8 黃河三角洲不同層位鹽漬化程度面積統(tǒng)計(jì)表

圖5 2002、2011年黃河三角洲表層土壤鹽分空間分布Fig.5 Spatial distribution of surface soil salinity in the YRD in 2002, 2011

圖6 黃河三角洲不同季節(jié)表層土壤鹽分空間分布Fig.6 Spatial distribution of surface soil salinity between different seasons in the YRD

圖7 黃河三角洲不同層位土壤鹽分空間分布Fig.7 Spatial distribution of soil salinity at different layers in the YRD

3 結(jié)論

本文利用多年野外采樣數(shù)據(jù)對(duì)黃河三角洲表層土壤鹽分的年際、季節(jié)變化進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)其在深度和平面上的變化也進(jìn)行了研究，由分析結(jié)果可知：

(1)黃河三角洲表層鹽分均值由2002年的0.76%增至2011年的1.01%，從均值上說(shuō)兩年均為鹽土，鹽漬化程度較高，且鹽分呈增加趨勢(shì)，但其變異系數(shù)卻呈降低趨勢(shì)。塊金比由2002年的0.499降至2011年的0.193，說(shuō)明該區(qū)域的結(jié)構(gòu)性因素(如天氣、土體母質(zhì)、地貌)對(duì)土壤鹽分的影響越來(lái)越大。在整個(gè)區(qū)域內(nèi)2年均呈現(xiàn)出河成高地鹽分較低，兩邊向海岸洼地的方向鹽分逐漸增加這樣的趨勢(shì)，在取樣點(diǎn)統(tǒng)計(jì)面積7 850.02 km2內(nèi)，表層鹽土面積所占的比例由38.7%上升至85.1%，鹽漬化加重。鹽漬土類型以氯化物型鹽漬土為主。

(2)從季節(jié)變化上看，黃河三角洲土壤表層鹽分均值由春季的1.09%增至秋季的1.22%，變異系數(shù)由0.87增至0.96，說(shuō)明黃河三角洲由春季轉(zhuǎn)為秋季時(shí)，土壤表層積鹽，且變異程度變大，其塊金比的變化趨勢(shì)處于增加，說(shuō)明隨機(jī)性因素(人類活動(dòng))的影響增大，這是由于秋季耕作翻土所導(dǎo)致。區(qū)域分布的規(guī)律與年際基本一致，秋季表層鹽漬化的面積和程度都比春季有所增高。

(3)從研究區(qū)秋季的不同層位鹽分來(lái)看，黃河三角洲表、中、底層的鹽分均值分別為1.26%、0.80%和0.65%，變異系數(shù)分別為0.96、0.88、0.79，說(shuō)明黃河三角洲土壤鹽分處于表聚，鹽漬土面積和鹽漬化程度都以表層為首，表層硫酸鹽型鹽漬土面積比底層大。

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Abstract: As the granary of the bohai sea, the costal low plain around Bohai is of low altitude, high groundwater level, groundwater salinity, which lead to the soil salinization and the soil salinity varied much. The GIS and statistical method were adopted to analyze the temporal and space variation characteristics of soil salinity in the Yellow River delta, the distribution space of soil salt content is also mapped. The results showed that the soil type of Yellow River delta is mainly chlorine saline soil type, the salinization degree is increasing from 2002 to 2011 and is still in salt deposition stage at present, and seasonal variation is that the soil salinity is higher in autumn than in spring,as well as the soil salinity variation is larger in autumn due to the tillage. Soil salinization in horizon change is that salt accumulation in top soil. The spatial distribution maps of soil salinity interpolated by Kriging method indicated that the salt distribution has close relationship with terrain, from the flood heights to the slopes, and other large-scale depression, the direction of the salt content gradually increase. The results is important guiding role for the development and utilization of the coastal water and soil resources.

Key words: saline soil; spatio-temporal variation; Yellow River Delta; geostatistical analyst

責(zé)任編輯 徐 環(huán)

Study on Spatio-Temporal Variability of Saline Soil Salinity in the Yellow River Delta

FU Teng-Fei1,2, ZHANG Ying1,2, GAO Jin-Wei3, CHEN Guang-Quan1,2, LIU Wen-Quan1,2, SU Qiao1,2

( 1.Key Laboratory of Marine Sedimentology and Environmental Geology, First Institute of Oceanography, SOA, Qingdao 266061, China； 2. Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266061, China; 3. Laboratory of Marine Geophysics and Deep-Sea Georesource, Institute of Deep-sea Science and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Sanya 572000，China)

X37

A

1672-5174(2017)10-050-11

10.16441/j.cnki.hdxb.20160476

付騰飛， 張穎， 高金尉， 等. 黃河三角洲土壤鹽分時(shí)空變異特征研究[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2017, 47(10): 50-60.

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山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2016年度開(kāi)放基金項(xiàng)目(201609); 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC04028000)資助 Supported by the 2016 Open Fund of Shandong Provincial Key Laboratory of Marine Ecology and Environment & Disaster Prevention and Mitigation (201609); National Key Research Project (2016YFC04028000)

2017-06-06；

2017-07-17

付騰飛(1985-)，男，工程師，主要研究方向?yàn)闉I海鹽漬土水鹽運(yùn)移監(jiān)測(cè)預(yù)警。E-mail：futengfei@fio.org.cn

?? 通訊作者：E-mail：chenguangquan@fio.org.cn