張曉光　賴紅羽　李旭霖　李士美　崔德杰

摘要：以黃河三角洲典型縣城墾利縣為研究區(qū)，通過野外調(diào)查采樣，利用CIS技術(shù)研究了2007-2016年土壤鹽分時空變化情況，結(jié)果表明：研究區(qū)2007-2016年土壤鹽漬化具有強烈的變異特點，10 a間不同鹽漬化程度的土地面積變化明顯;非鹽漬化土壤面積變動輕微，中度和重度鹽漬化土壤面積降低了39.27%，輕度鹽漬化土壤面積增加了10.03%，鹽土面積也顯著增加;鹽漬化程度明顯減輕的區(qū)域主要分布在墾利縣中部和東南部，鹽漬化程度明顯加重的區(qū)域主要分布在墾利縣西南、中南和東部區(qū)域;鹽漬化程度變動與近年來秸稈還田、海水浸潤、土地利用方式改變等有很大關(guān)系，可以根據(jù)土壤的水鹽狀況來調(diào)整土地利用方式，有效、合理利用鹽漬化土地。

關(guān)鍵詞：土壤鹽漬化;土壤電導率;土地利用方式;黃河三角洲;

中圖分類號：TV213;S156

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j .issn. 1000- 1379.2019.04.014

我國鹽漬土主要分布在西北、華北、東北地區(qū)及沿海地區(qū)[1]，不同地區(qū)鹽漬化狀況不盡相同。黃河三角洲形成的原因是.黃河攜帶大量泥沙流經(jīng)渤海凹陷處，泥沙在此處沉積形成沖積平原[2]。由于靠近渤海，受海水入侵或頂托影響，因此鹽漬土呈現(xiàn)典型的濱海鹽漬土特點，鹽分以氯化物為主。再加上地下水位高、海拔較低等特點，該區(qū)域鹽漬化程度嚴重，已成為制約當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的重要因素之一[3-4]。因此，有必要監(jiān)測其空間分布特點、掌握其時間變化規(guī)律。

土壤鹽漬化的區(qū)域監(jiān)測，目前國內(nèi)外學者大多采用田間調(diào)查，并借助3S技術(shù)分析其分布特點和空間變異特征[5]?，F(xiàn)階段地統(tǒng)計插值方法的應用[6-10]，較之傳統(tǒng)監(jiān)測方法，節(jié)省了人力物力，提高了空間預測評價的準確性。針對黃河三角洲地區(qū)土壤鹽漬化空間分布情況，諸多學者進行了大量研究。范曉梅等[II]利用Kriging和Cokriging方法對整個黃河三角洲地區(qū)進行了土壤鹽漬化評價：王卓然等[12-13]分析了黃河三角洲墾利縣一個年份的土壤水鹽空間變異情況，證實了土壤鹽漬化的區(qū)域性宏觀規(guī)律較為穩(wěn)定，不同季節(jié)呈現(xiàn)相同的空間規(guī)律。在田塊尺度上，姚榮江等[14-15]根據(jù)大量土壤剖面數(shù)據(jù)，開展了土壤水鹽空間變異的特征研究：孫運朋等[16]研究了典型濱海棉田地塊在不同季節(jié)的土壤鹽分含量時空變化情況。然而以上工作要么側(cè)重探討短期土壤鹽分含量空間分布情況，要么側(cè)重田塊尺度土壤鹽分含量時空變化，并未對黃河三角洲土壤鹽分含量長時間、較大尺度的空間變化開展相關(guān)研究。在縣域尺度下，隨著土地開發(fā)利用強度的增強，土壤鹽分含量隨時間的變化是未知的，因此有必要進一步了解其在時間尺度上的變化規(guī)律。以黃河三角洲典型土壤鹽漬化縣域墾利縣為研究區(qū)，通過野外調(diào)查與采樣分析，結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)，研究了2007-2016年10 a土壤鹽分含量在空間上的變化規(guī)律，以期為區(qū)域資源合理利用提供技術(shù)支持。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

山東省墾利縣位于黃河三角洲腹地，由黃河沖積而成，海拔一般低于14 m，地形平坦，起伏不大，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū)，四季分明，溫差明顯。研究區(qū)面積2 204 km2。該區(qū)域受地形、地質(zhì)水文和人為活動等影響，土地鹽漬化較為突出。

1.2 數(shù)據(jù)采集與測試

2007年土壤采集時間為9月、10月，按照網(wǎng)格采樣，采集數(shù)據(jù)900個。考慮到部分采樣點不具備代表性，所以對2007年采樣點的布局及其代表性進行了篩選，共確定121個采樣點。2016年土壤采集時間為10月，進行網(wǎng)格布點，共布設(shè)了126個采樣點。為了與2007年采樣點匹配，將兩個年份的采樣點數(shù)據(jù)賦予地理坐標，疊加顯示，篩選出靠近2007年的采樣點?？紤]到兩個時期個別采樣點沒有完全重合，同時為了使采樣點能準確反映研究區(qū)的實際情況，在野外實地采樣時，根據(jù)區(qū)域植被類型、土地利用方式以及道路通達等因素進行了部分調(diào)整。研究區(qū)東部、黃河以南為自然保護區(qū)，當年未采樣，實際獲取2016年采樣點86個。

土壤樣品采集時，每個采樣點均在其周圍取3-5個點的土樣，混合后裝入塑料密封袋，貼上標簽。同時用GPS記錄采樣點位置，填寫野外采樣記錄。采集后的樣品帶至實驗室風干，研磨過2 mm篩，以備測試。

為了提高分析效率，對采集的土壤樣品，先測量土水比為1：5條件下的電導率，然后根據(jù)電導率和鹽分之間的關(guān)系，把電導率轉(zhuǎn)化成鹽分含量表示[17]。姚榮江等[18-19]在黃河三角洲地區(qū)進行過大量相關(guān)研究，有著成熟的電導率轉(zhuǎn)換方程，因此采用其方法計算土壤鹽分含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

對土壤鹽分含量數(shù)據(jù)利用SPSS 13.0軟件進行描述性統(tǒng)計分析[20]，兩個時期的土壤鹽分含量空間分布采用Arcgis 9.3地統(tǒng)計模塊完成[21]，不同等級鹽分含量的土地面積利用Arcgis 9.3空間分析模塊計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤鹽分含量描述性統(tǒng)計分析

對2007年、2016年土壤鹽分含量數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計分析，見表1。2007年研究區(qū)土壤鹽分含量最大值為22.98 g/kg，最小值為0.12 g/kg，平均值為3.93g/kg，變異系數(shù)為98.98%，說明該地區(qū)前期土壤鹽分含量變異程度非常大。峰態(tài)系數(shù)為10.28，說明該數(shù)據(jù)具有過尖的峰值，同時偏態(tài)系數(shù)為2.52.屬于高度偏態(tài)。在使用地統(tǒng)計學Kriging方法進行土壤鹽分含量空間插值和分析前，需要對數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布進行檢驗，很顯然上述原始數(shù)據(jù)并不符合正態(tài)分布，有必要對數(shù)據(jù)進行變換使之符合或接近正態(tài)分布。對數(shù)據(jù)進行對數(shù)變換后，偏態(tài)系數(shù)為-0.24，接近于0。雖然峰態(tài)系數(shù)為3.95.稍大于3，但是變換后中值接近平均值，所以可以認為變換后的數(shù)據(jù)接近正態(tài)分布，可以使用Kriging方法進行空間變異分析。2016年研究區(qū)土壤鹽分含量最大值為36.09 g/kg，最小值為0.05 g/kg，平均數(shù)為4. 17 g/kg，變異系數(shù)為177. 220-/0，超過了100%，說明2016年土壤鹽分含量屬于強烈變異，且變異程度比2007年要大。黃河三角洲地區(qū)土壤鹽分含量變異有增強趨勢，這一點與楊勁松等[6，12]在不同時期的研究結(jié)果一致。從峰態(tài)系數(shù)上看，該數(shù)據(jù)不是正態(tài)分布。對數(shù)據(jù)進行對數(shù)變換后，偏態(tài)系數(shù)為0.33，接近于0，峰態(tài)系數(shù)為2.32，數(shù)據(jù)分布比較接近正態(tài)分布。

2.2 2007年土壤鹽分含量空間分布特征

利用2007年121個采樣點數(shù)據(jù)和GIS軟件，進行普通Kriging插值，所得土壤鹽分含量空間分布見圖1。根據(jù)鹽分等級劃分標準，研究區(qū)土壤鹽分含量劃分為5個等級，土壤鹽分含量

2.3 2016年土壤鹽分含量空間分布特征

2016年土壤鹽分含量空間分布情況見圖2.由圖2可以看出，研究區(qū)2016年總體上不同等級的鹽漬化土地分布和2007年的相近。但土壤鹽分含量分布在空間上更有規(guī)律性，顯示為距離渤海越遠，鹽分含量一般越低。鹽土主要分布在研究區(qū)中南部和東部靠海區(qū)域，與范曉梅等[11-12]的研究結(jié)果大體一致。由表2可以看出，該地區(qū)中度鹽漬化土壤面積和鹽土面積最大，分別占研究區(qū)總面積的30.75%和29.90%，其次為輕度鹽漬化土壤、重度鹽漬化土壤，說明鹽漬化程度仍然比較嚴重。

2.4 土壤鹽分含量時空分布變化特點及原因

由2007-2016年土壤采樣點插值結(jié)果可知，10 a間不同鹽漬化程度的土壤面積有所變化。非鹽漬化土壤面積雖然在2007年顯示為0，但這是Kriging方法平滑所致，不代表實地沒有非鹽漬化土壤，又由于2016年非鹽漬化土壤面積較?。▋H占1. 64%），因此可以認為非鹽漬化土壤面積基本沒有發(fā)生變化或發(fā)生了輕微變化。中度鹽漬化土壤面積減小明顯，減小了35.41%：重度鹽漬化土壤面積減小了3.86%：輕度鹽漬化土壤面積增加了10.03%，增幅較大。說明經(jīng)過自然變遷與人為調(diào)控和治理，一部分中度和重度鹽漬化土壤轉(zhuǎn)化成了輕度鹽漬化土壤。鹽土面積增加了27.6%，原因可能是：研究區(qū)東部2007年采樣數(shù)量小，空間預測時權(quán)重低：土地利用方式不合理以及農(nóng)田棄耕導致土壤鹽漬化程度加重。

為了進一步了解哪個區(qū)域土壤鹽漬化程度發(fā)生了變化，將兩個時期土壤鹽分含量空間分布圖層進行疊加分析，并將時空變化圖層進一步處理，歸類為鹽漬化程度變嚴重區(qū)和鹽漬化程度變輕區(qū)，同時疊加墾利縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃邊界，以更清晰直觀地展現(xiàn)黃河三角洲地區(qū)土壤鹽分含量的時空變異，見圖3。鹽漬化程度明顯降低的區(qū)域主要分布在墾利縣中部的西宋鄉(xiāng)、黃河口鎮(zhèn)西部及勝坨鎮(zhèn)大部分區(qū)域，鹽漬化程度明顯加重的區(qū)域主要分布在墾利縣西南部的郝家鎮(zhèn)、東部黃河口鎮(zhèn)大部分區(qū)域。永安鎮(zhèn)土壤變化較為復雜，土壤鹽漬化程度上升與下降趨勢并存。

研究區(qū)中部、南部及東部沿海地區(qū)土壤鹽漬化程度較嚴重，西部地區(qū)土壤鹽漬化狀況稍輕，尤其是2016年土壤鹽分含量在空間分布上更具規(guī)律性，顯示為距離渤海越遠，鹽分含量一般越低。范曉梅等[11-12.22]研究發(fā)現(xiàn)，沿海地區(qū)土壤鹽分含量高于內(nèi)陸地區(qū)的。對此分布特點一般認為是，靠海地區(qū)地下水位高、土壤受海水浸潤影響大，離海遠的地區(qū)海拔較高、地下水位低所致。

鹽漬化程度變化的原因是多樣化的，尤其是近幾年經(jīng)濟發(fā)展迅速，農(nóng)業(yè)活動、土地開發(fā)劇烈，各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)鹽漬化程度變化的原因不盡相同。勝坨鎮(zhèn)、永安鎮(zhèn)北部、西宋鄉(xiāng)和黃河口鎮(zhèn)西部土壤鹽漬化程度表現(xiàn)為降低趨勢。據(jù)調(diào)查，西宋鄉(xiāng)、永安鎮(zhèn)（北部）、勝坨鎮(zhèn)、墾利鎮(zhèn)等為農(nóng)業(yè)大鎮(zhèn)，大多數(shù)耕地進行了秸稈還田，土壤固碳數(shù)量增加，土壤有機質(zhì)含量提升[23]，一定程度上遏制了土壤鹽漬化的趨勢。2007年開始實施測土配方施肥項目，農(nóng)業(yè)用肥更加科學合理，因此一定程度上降低了土壤鹽漬化程度，改善了土壤質(zhì)量。土地利用方式的改變也會造成鹽漬化程度的變化，不同土地利用方式中（見圖4，據(jù)2016年調(diào)查結(jié)果整理），水田和林灌用地土壤鹽分含量最低，其次是旱田，荒地（草地）鹽分含量最高。黃河口鎮(zhèn)西部現(xiàn)今不再旱作，而是改種大面積水稻，水稻的種植對土壤鹽分能起到淋洗作用19]，從而降低了土壤鹽分含量。

黃河口鎮(zhèn)東部靠近沿海，受海水浸潤影響，土壤鹽分含量一直較高[12]，且該區(qū)域大部分為黃河三角洲自然生態(tài)保護區(qū)，一般不進行農(nóng)業(yè)活動，土壤有機質(zhì)積累較少，因此土壤鹽漬化顯示為一定程度的加重。墾利縣南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)部分土壤鹽漬化程度加重，多為土地利用方式改變引起。之前該區(qū)域多種植水稻，且建立了水稻種植示范區(qū)，而今大量稻田改建成水塘等，水稻種植時的以水洗鹽作用消失后，土壤中鹽分不斷向地表聚集。因此可以根據(jù)土壤的水鹽狀況來調(diào)整土地利用方式，有效、合理利用鹽漬化土地。

研究區(qū)地下水位埋深較淺，以2-3 m為主，礦化度高，多高于2 g/L，且越靠近海岸礦化度越高[24-26]。有學者[27]認為，地下水位和礦化度對土壤含鹽量起著重要作用，而土壤鹽漬化時空變化是否受到地下水的影響需要進一步系統(tǒng)研究?？紤]到地下水位的變化主要受降水量和蒸發(fā)量、灌水量和排水量影響，近幾年墾利縣未發(fā)生較重旱澇災害，灌溉條件和方式未發(fā)生太大改變。所以，一般認為墾利縣地下水位和礦化度近期沒有太大年度變化，相關(guān)文獻也多是使用歷史平均地下水位數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)。因此近10 a墾利縣土壤鹽漬化的變化受地下水的影響可以認為是極小的。

3 結(jié)論

（1）研究區(qū)2007-2016年土壤鹽分含量整體較高，土壤鹽漬化具有強烈的變異特點，而且變異程度有增強趨勢。

（2）2007年研究區(qū)中部和南部沿海地區(qū)重度鹽漬化土壤和鹽土分布較多，鹽漬化程度最重，西部和東部以中度鹽漬化土壤為主。總體上研究區(qū)中度鹽漬化土壤面積最大，占研究區(qū)面積的66.16%：其次為重度鹽化土壤，占22.59%：其他程度鹽漬化土壤共占11.25%。

（3）2016年研究區(qū)鹽漬化土壤分布情況和2007年的相近，但土壤鹽分含量分布在空間上更有規(guī)律性，顯示為距離渤海越遠，鹽分含量一般越低。鹽分含量特別高的區(qū)域主要分布在研究區(qū)西南部、中南部和東部靠海區(qū)域。非鹽漬化、輕度鹽漬化、中度鹽漬化、重度鹽漬化、鹽土土壤占研究區(qū)總面積的比例分別為1.64%、18.98%、30.75%、18.73%、29.90%.

（4） 10 a間不同鹽漬化程度的土壤面積有所變化。非鹽漬化土壤面積基本沒有或發(fā)生了輕微變化，中度鹽漬化和重度鹽漬化土壤面積共降低了39.27%.輕度鹽漬化土壤面積增加了10.03%.鹽土面積也有一定程度增加，整體上鹽漬化程度還是比較嚴重的。鹽分含量明顯減輕的區(qū)域主要分布在墾利縣中部和東南部，這可能與近年來秸稈還田、種植水稻有很大關(guān)系;土壤鹽漬化程度明顯加重的區(qū)域主要分布在墾利縣西南、中南和東部區(qū)域，這與受海水浸潤影響、土地利用方式改變等相關(guān)。因此可以根據(jù)土壤的水鹽狀況來調(diào)整土地的利用方式，有效、合理利用鹽漬化土地。

參考文獻：

[1]趙其國，史學正，土壤資源概論[M].北京：科學出版社，2007：339-358.

[2]AN D Y，ZHAO G X，CHANC C Y，et al.Hyperspectral FieldEstimation and Remote-Sensing Inversion of Salt Content inCoastal Saline Soils of the Yellow River Delta[J].IntemationalJoumal of Remote Sensing， 2016， 37（2）： 455-470.

[3] 范曉梅，劉高煥，唐志鵬，等，黃河三角洲土壤鹽漬化影響因素分析[J].水土保持學報，2010，24（1）：139-144.

[4] 董林水，宋愛云，孫景寬，等，黃河三角洲貝殼堤島土壤鹽分空間分異特征[J].水土保持學報，2016，30（6）：289-295.

[5] NAVARRO - PEDRENO J，JORDAN M M， MELENDEZ -PASTOR I， et al.Estimation of Soil Salinity in Semi-AridLand Using a Ceostatistical Model[J].Land Degradation&Rehabilitation， 2007， 18： 1-15.

[6] 楊勁松，姚榮江，黃河三角洲地區(qū)土壤水鹽空間變異特征研究[J].地理科學，2007，27（3）：348-353.

[7] 王雪梅，柴仲平，塔西甫拉提·特依拜，渭干河一庫車河三角洲綠洲表層土壤鹽分空間異質(zhì)性分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26（5）：88-93.

[8]LV Z Z，LIU G M， YANC J S，et al.Spatial Variability ofSoil Salirtty in Bohai Sea Coastal Wetlands， China： Partitioninto Four Management Zones[J].Plant Biosystems， 2013，147（4）：1201-1210.

[9] 吳從穩(wěn)，陳小兵，王松濤，等，黃河三角洲濱海棉田土壤鹽分特征研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2014，32（5）：149-153.

[10] 劉鑫，魏占民，王長生，等，基于ArcCIS的河套灌區(qū)土壤鹽堿化空間分析[J].人民黃河，2011，33（12）：88-91.

[11] 范曉梅，劉高煥，劉紅光，基于Kriging和Cokriging方法的黃河三角洲土壤鹽漬化評價[J].資源科學，2014，36（2）：321-327.

[12] 王卓然，趙庚星，高明秀，等，黃河三角洲典型地區(qū)春季土壤水鹽空間分異特征研究：以墾利縣為例[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報，2015，32（2）：154-161.

[13] 王卓然，趙庚星，高明秀，等，黃河三角洲墾利縣夏季土壤水鹽空間變異及土壤鹽分微域特征[J].生態(tài)學報，2016，36（4）：1041-1049.

[14] 姚榮江，楊勁松，基于電磁感應儀的黃河三角洲地區(qū)土壤鹽分時空變異特征[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2008，24（3）：107-113.

[15] 姚榮江，楊勁松，鄒平，等，基于電磁感應儀的田間土壤鹽漬度及其空間分布定量評估[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（2）：460-469.

[16]孫運朋，陳小兵，張振華，等，濱海棉田土壤鹽分時空分布特征研究[J].土壤學報，2013，50（5）：891-899.

[17]魯如坤，土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1999：86-91.

[18] 姚榮江，楊勁松，姜龍，等，基于聚類分析的土壤鹽漬剖面特征及其空間分布研究[J].土壤學報，2008，45（1）： 56-65.

[19] 吳向東，陳小兵，呂真真，等，黃河三角洲農(nóng)田灌溉前后土壤鹽分時空變異特征研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2013，31（3）：194-199.

[20]賈俊平，何曉群，金勇，統(tǒng)計學原理[M].北京：中國人民大學出版社，2015：72-93.

[21] 張曉光，王志剛，宋祥云，等，采樣點數(shù)量對黃河三角洲墾利縣土壤鹽分空間變異的影響[J].資源科學，2016，38（12）：2375-2382.

[22] 劉玉斌，韓美，劉延榮，等，黃河三角洲土壤鹽分養(yǎng)分空間分異規(guī)律研究[J].人民黃河，2018，40（2）：79-84.

[23] 秦都林，王雙磊，劉艷慧，等，濱海鹽堿地棉花秸稈還田對土壤理化性質(zhì)及棉花產(chǎn)量的影響[J].作物學報，2017（7）：1030-1042.

[24]王遵親，祝壽泉，俞仁培，等，中國鹽漬土[M].北京：科學出版社，1993：41-45.

[25] 王卓然，黃河三角洲典型地區(qū)土壤水鹽動態(tài)規(guī)律、影響因素與預測模型[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2017：72-96.

[26]安樂生，黃河三角洲地下水水鹽特征及其生態(tài)效應[D].青島：中國海洋大學，2012：25-73.

[27] 栗現(xiàn)文，周金龍，趙玉杰，等，高礦化度對砂性土毛細水上升影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（8）：84-89.

【責任編輯呂艷梅】