張錦新　李慧　鄭愷雯　陳小玲

[摘要]土壤鹽堿化是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙之一，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的重要課題。不同地區(qū)的土壤鹽堿化程度存在高度的空間變異性，這就加大了鹽堿地治理與改良的難度。為了更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，本文初步探討了在鹽堿地的治理過程中，地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在土壤鹽堿化的空間變異研究中的應(yīng)用，研究結(jié)果表明，使用該方法既能降低土壤中硝酸根的含量、提高氮肥利用效率，又能改善土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而從根本上解決土壤次生鹽堿化問題。

[關(guān)鍵詞]鹽堿化；土壤；空間變異；地統(tǒng)計(jì)學(xué)

中圖分類號(hào)：S156.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20180827

據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織和聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織的不完全統(tǒng)計(jì)，全世界鹽堿地面積已達(dá)9.55438億公頃。中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所最新研究顯示，我國(guó)各種類型的鹽漬土總量為9913.3萬(wàn)公頃。

堿土和堿化土壤的形成與土壤中碳酸鹽的累積有著密切的關(guān)系，植物在土壤鹽堿化嚴(yán)重的地區(qū)幾乎不能生存。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因土壤鹽堿化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)25億元。土壤鹽堿化已成為重要的環(huán)境問題之一，是引起土地退化、土地荒漠化的主要誘導(dǎo)因素之一，也是土地資源利用和開發(fā)最主要的障礙。

鹽堿地的出現(xiàn)受區(qū)域性因素的影響較大，其鹽分組成及離子比例具有明顯的地域特點(diǎn)，積鹽、脫鹽過程以及鹽分組成隨生物、氣候、地帶性土壤的不同存在較大差異。探討鹽堿土理化性質(zhì)的空間分布特征，為進(jìn)一步開展區(qū)域土壤治理及調(diào)整各項(xiàng)農(nóng)業(yè)管理措施和物質(zhì)提供支撐，是有效進(jìn)行綜合治理的前提和基礎(chǔ)，其中地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在空間變異分析中發(fā)揮著重要的作用。本文綜述了土壤鹽堿化空間異質(zhì)性研究的進(jìn)展與相關(guān)理論，以期為鹽堿土的研究提供科學(xué)參考。

1土壤鹽堿化及其治理研究

土壤的鹽堿化過程主要是因?yàn)橥寥乐写罅康柠}堿性離子累積造成土壤的鹽堿化（鹽漬化），分為pH值在7.1～8.5的輕度鹽堿化、pH值在8.5～9.5的中度鹽堿化和pH值為9.5以上的重度鹽堿化。鹽堿土的形成主要受自然和人類活動(dòng)的影響，雖然自然因素（如氣候、地形、土壤母質(zhì)、水文等）是導(dǎo)致鹽堿土形成的本質(zhì)原因，但是人為因素（如農(nóng)業(yè)過度開墾、不合理灌溉、植被破壞等）在極大程度上加快了其形成過程。

目前，圍繞鹽堿地改良與利用的研究較多，尤其是如何在鹽堿地上實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高效利用已成為研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從鹽堿地的形成原因、分布特征、對(duì)植被的影響、改良措施等方面開展了大量的研究工作，反映了土壤與環(huán)境之間的相互關(guān)系?，F(xiàn)階段，有關(guān)濱海地區(qū)鹽堿地的改良與治理技術(shù)通?？梢愿鶕?jù)改良措施的不同分為物理、化學(xué)、生物和綜合改良方法等幾個(gè)方面。不同的方法均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，不同地區(qū)由于土壤鹽堿化程度、性質(zhì)等的不同，其具體適合的改良措施也不盡相同。然而，在鹽堿地的治理與改良上由于存在盲目借鑒的問題，收效甚微，因此針對(duì)不同地區(qū)的鹽堿地及其環(huán)境特點(diǎn)，研究適合當(dāng)?shù)氐柠}堿地治理與改良方法非常必要。

石膏、磷石膏、沸石等物質(zhì)在改良鹽堿地的研究中被廣泛采用，其中石膏是利用Ca²⁺交換土壤中的Na⁺達(dá)到改良效果，并被認(rèn)為是相對(duì)安全的材料，不過在福建濱海鹽堿地治理中很少有相關(guān)報(bào)道。生物炭能改善土壤結(jié)構(gòu)、過濾灌溉水中的鹽基離子并激發(fā)土壤微生物群落的活性。楊東研究了秸稈還田模式對(duì)濱海鹽漬地的改良效果，表明秸稈深埋可以破壞土壤毛細(xì)管的連續(xù)性，降低潛水的蒸發(fā)，減少深層土壤鹽分向表層的運(yùn)移，增加水分下滲，提高脫鹽系數(shù)，保墑抑鹽的效果顯著，對(duì)消除鹽堿障礙有明顯的效果，秸稈還田還可以減少焚燒處理帶來的環(huán)境污染。此外，許多企業(yè)研究生產(chǎn)了各種土壤改良劑，這些改良劑多由多種材料混合而成，經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)具有不錯(cuò)的改良效果。符鮮等研究了鹽漬化土壤優(yōu)化磷配比下施氮水平對(duì)土壤水鹽及產(chǎn)量的影響，通過田間試驗(yàn)研究了鹽漬化灌區(qū)基于優(yōu)化磷配比下不同的施氮水平（N0、N1、N2、N3）對(duì)套作小麥、玉米土壤水鹽及產(chǎn)量的影響及其之間的關(guān)系。結(jié)果表明，在優(yōu)化磷配比下，套作小麥、玉米土壤含水率、鹽分都隨施氮水平的提高呈先降低后增加的趨勢(shì)，N2、P2處理時(shí)土壤含水率、鹽分最低；套作小麥、玉米的產(chǎn)量隨著施氮水平的提高而先增加后降低，并且N2、P2處理下的小麥、玉米產(chǎn)量最大，合理的氮磷配施（N2、P2）可以提高作物對(duì)水分和養(yǎng)分的利用率，增加作物的產(chǎn)量。施氮水平與土壤含水率之間呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），與土壤鹽分的相關(guān)性為極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），與產(chǎn)量之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。這樣的研究結(jié)果對(duì)合理地制定施肥方案，調(diào)控土壤水鹽含量，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，減少環(huán)境污染及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)作用。

可以根據(jù)改良措施的不同將治理方法分為物理、化學(xué)、生物和綜合改良，不同地區(qū)由于土壤鹽堿化程度、性質(zhì)不同，其具體適合的改良措施也不盡相同。

2地統(tǒng)計(jì)學(xué)及其空間變異性研究

地統(tǒng)計(jì)又稱地質(zhì)統(tǒng)計(jì)，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)是20世紀(jì)六七十年代發(fā)展起來的一門新興的數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科的分支。自從20世紀(jì)60年代G.Matheron創(chuàng)建了地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法后，國(guó)內(nèi)外開展的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)踐及土壤科學(xué)研究中便逐漸引入空間變異性理論及地統(tǒng)計(jì)學(xué)的區(qū)域化變量理論，尤其是在土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、水分特征、狀態(tài)參數(shù)、重金屬及其他元素的空間變異的實(shí)踐與研究中。20世紀(jì)80年代后，T.M.Burgess等將區(qū)域化變量理論和Kriging估值方法引入了土壤科學(xué)的研究，成為土壤科學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。到目前為止，該研究?jī)?nèi)容一直是土壤科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。地統(tǒng)計(jì)學(xué)已經(jīng)被證實(shí)是分析土壤特性空間分布特征及其變異規(guī)律最有效的方法之一，主要探索空間分布特征及其變異規(guī)律。由于土壤鹽堿化指標(biāo)數(shù)據(jù)具有空間結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，因而地統(tǒng)計(jì)學(xué)是研究空間分異的有效方法。顧鑫等以東北松嫩平原鹽堿化土壤為研究對(duì)象，基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析了田塊尺度鹽堿土特性，結(jié)果表明土壤的電導(dǎo)率、pH值、容重、孔隙度、含水量及飽和持水量存在顯著的空間分異，為鹽堿地綜合利用、土壤資源可持續(xù)利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了更加科學(xué)的理論依據(jù)。

3結(jié)論

土壤鹽堿化是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙之一，土壤鹽堿度的隨機(jī)性分布、高度空間變異性加大了農(nóng)田土壤改良及培肥的難度。研究土壤鹽堿化的空間變異性，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)各項(xiàng)管理措施和物質(zhì)投入。地統(tǒng)計(jì)學(xué)是研究空間異質(zhì)性的良好方法。