侯迷紅，范富，2，張慶國，邰繼承，2，蘇雅樂其其格，閆瑾

（1.內蒙古民族大學農(nóng)學院，通遼 028000；2.內蒙古自治區(qū)飼用作物工程技術研究中心）

土壤是生物圈的重要組成部分，而土壤鹽堿化已經(jīng)成為越來越嚴重的問題，據(jù)估計，全世界的堿土正在以每年100～150萬hm2的速度增長，占全球陸地面積的10%，截至2008年，未開發(fā)利用的達到80%，嚴重限制了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。2022年中央一號文件提出“積極挖掘潛力增加耕地，支持將符合條件的鹽堿地等后備資源適度有序開發(fā)為耕地。”鹽堿地改良利用成為保護和利用耕地的重要舉措。西遼河流域是國家重要的產(chǎn)糧區(qū)，通遼市位于西遼河流域核心區(qū)域，是全國23個產(chǎn)量大市之一，2021年全市糧食產(chǎn)量達89.6億kg。通遼市總面積595萬hm2，總耕地面積138萬hm2。近年來，通遼市土壤鹽漬化趨勢較為明顯，全市堿化鹽土面積1.7萬hm2、草甸堿土面積13.9萬hm2、蘇打鹽堿化土面積52.6萬hm2，分別占全市土壤總面積的0.3%、2.3%、8.8%。開展西遼河流域鹽堿土改良利用研究，保護和利用好這一區(qū)域的耕地，對維護國家糧食安全和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展都具有重要意義。對鹽堿地的改良方法主要有水利工程、農(nóng)藝措施、化學及生物等措施[2-9]。但由于耗時長、花費大等原因，不能快速、有效的對鹽堿地進行合理的利用[10]。近年來，以種植耐鹽植物為核心的鹽堿地利用改良技術[11-14]逐步發(fā)展起來，種植耐鹽植物不僅體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境效益及土壤治理的目的，同時能夠增加農(nóng)民農(nóng)業(yè)經(jīng)濟收入，發(fā)展鹽堿地農(nóng)業(yè)。針對西遼河平原不同植被類型鹽堿土特征的研究較為鮮見。本文在西遼河平原農(nóng)田、草地、鹽堿荒地這3種不同利用方式7種植被類型下，對鹽堿地不同深度土壤剖面pH值、水溶性鹽總量、交換性鈉、陽離子交換量（CEC）、堿化度（ESP）等堿化指標定量分析，結合聚類分析的方法，揭示土壤剖面堿化特征變化規(guī)律，為當?shù)佧}堿地的改良和利用提供技術參考，推動西遼河平原干旱、半干旱區(qū)后備耕地資源開發(fā)利用和鹽堿地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

西遼河平原位于內蒙古自治區(qū)通遼市中部，是內蒙古自治區(qū)重要的糧食和畜產(chǎn)品生產(chǎn)基地。該區(qū)屬中溫帶半干旱季風氣候，年均日照時數(shù)2800～3100 h，年均氣溫5.0℃～6.5℃，年均降水量350～400 mm，年均蒸發(fā)量1800～2000 mm。地下水位通常在1～3 m，礦化度＜1 g·L-1，水質屬弱礦化度以NaHCO3和Ca（HCO3）2為主，總堿度可達0.4～0.5 g·L-1；土壤pH值在8.0以上，土壤中總含鹽量不高，一般很少超過0.7%，多為0.1%～0.5%，即輕度或中度鹽化土壤面積大；西遼河平原鹽堿地鹽化和堿化并存，土壤堿化現(xiàn)象比較普遍，即使非鹽化（土壤含鹽量<0.1%）灰色草甸土，其土壤的堿化度也可達到5%～45%以上；含鹽量高和含砂量大的鹽堿土，堿化度高達45%以上，最高的可達90%以上；鹽土均有堿化，堿土有鹽化和非鹽化，鹽土、堿土以斑狀與鹽堿化土呈復區(qū)存在。自然植被有羊草（Leymus chinensis）、虎尾草（Chloris virgata）、馬蓮（Iris ensata）、米蒿（Artemisia dalai-amae Krasch）等為主的草地及鹽堿荒地。

1.2 土樣的采集與處理

于研究區(qū)河漫灘（北緯43°44′21"，東經(jīng)121°92′33"，海拔142 m），選擇了3種利用方式（農(nóng)田、草地和鹽堿荒地）7種植被類型，分別為玉米地、水稻田2種農(nóng)田，米蒿群落、馬蓮群落、虎尾草群落、羊草群落4種草地及鹽堿荒地，每種植被類型隨機選擇3個典型取樣點，樣點之間距離≥20 m；每個取樣點土壤剖面分0～5、5～15、15～30、30～50 cm 4層采樣，采樣時盡量避免人為干擾及個別特殊部位，應按照由下而上的順序整層均勻取土。用四分法取樣1～2 kg后，裝入取土袋，帶回實驗室，去除石礫和植物根系，經(jīng)過風干，過1 mm篩后，用于測定土壤鹽分和養(yǎng)分等性質。

1.3 測定項目與方法

土壤pH值的測定采用電位法（土∶水=1∶5），水溶性鹽總量的測定采用殘渣烘干-質量法，交換性鈉含量的測定采用乙酸銨浸提火焰光度法，CEC的測定采用乙酸鈉浸提火焰光度法；ESP為交換性鈉與陽離子交換量含量的比值[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進行了數(shù)據(jù)處理，用SPASS16.0統(tǒng)計分析軟件進行了統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 鹽堿地不同植被類型土壤pH值

由表1知，不同剖面層次土壤pH值明顯不同。在0～5 cm土層中，除鹽堿荒地外，其他植被類型土壤pH值均小于9.0，虎尾草、馬蓮和水稻田介于8.3～8.6之間，米蒿、玉米田和羊草介于7.5～8.0之間，鹽堿荒地和其他植被類型間pH值差異均達極顯著水平（P＜0.01），虎尾草、馬蓮和水稻田兩兩間無極顯著差異（P＜0.01），米蒿、玉米田和羊草兩兩間無極顯著差異（P＜0.01）。在5～15 cm土層中，鹽堿荒地pH值大于10.0，虎尾草、馬蓮和水稻田介于9.0～10.0之間，米蒿、玉米田和羊草介于8.0～8.2之間，鹽堿荒地和其他類型間pH值差異均達極顯著水平（P＜0.01），馬蓮和虎尾草、水稻田間無極顯著差異（P＜0.01），米蒿、玉米田和羊草兩兩間無極顯著差異（P＜0.01）。在15～30 cm土層，鹽堿荒地與虎尾草、馬蓮、水稻田間無極顯著差異（P＜0.01），4種植被類型pH值均在10.0左右，米蒿、玉米田、羊草分別與其他植被類型間差異達極顯著水平（P＜0.01），3種植被類型pH值均在10.0以下。在30～50 cm土層，鹽堿荒地pH值最高達10.03，玉米地最低為8.32，其他植被類型均在9.7～10.0之間。

表1 不同植被類型0～50 cm剖面土壤pH值Table 1 The pH value of soil profiles of 0-50 cm under different vegetation typies

不同植被類型土壤剖面層次pH值分布變化趨勢不同。鹽堿荒地、虎尾草群落、水稻田土層間的pH值變化均呈先上升再下降的趨勢，且均為15~30 cm土層的pH值最高，呈“橄欖”型。其他植被類型土層間的pH值變化則呈逐漸上升的趨勢，均為30～50 cm土層的pH值最高，呈“底聚”型，且馬蓮最高為10.03、玉米最低為8.32、米蒿和羊草居中，分別為9.71和9.80。各植被類型的pH值均在0～5 cm土層中最小，且裸地9.24＞虎尾草8.56＞馬蓮8.48＞水稻田8.35＞米蒿7.91＞玉米地7.84＞羊草7.73。

2.2 鹽堿地不同植被類型的土壤水溶性鹽總量

由表2知，相同深度剖面層次，不同植被類型的土壤水溶性鹽總量明顯不同。鹽堿荒地與虎尾草、水稻田，在0～5 cm土層無極顯著差異，在其他各層次差異均達極顯著水平（P＜0.01）。鹽堿荒地與米蒿、玉米地，在0～5 cm和5～10 cm土層差異均達極顯著，在15～30 cm無極顯著差異（P＜0.01）。鹽堿荒地與馬蓮在0～5 cm和30～50 cm土層間差異極顯著，在5～15 cm和15～30 cm土層間無極顯著差異（P＜0.01）。鹽堿荒地和羊草在15～30 cm土層差異極顯著，其他各層次均無極顯著差異（P＜0.01）。除30～50 cm土層外，其他各土層中，虎尾草群落與水稻田間，米蒿群落與玉米田間均無極顯著差異（P＜0.01）。在土壤剖面各層次鹽堿荒地和水稻田的水溶性鹽總量均較高。

表2 不同植被類型0~50 cm剖面土壤的水溶性鹽總量（g·kg-1）Table 2 The total water-soluble salt of soil profiles of 0-50 cm under different vegetation typies

不同植被類型土壤剖面層次水溶性鹽總量變化趨勢不同。鹽堿荒地和水稻水溶性鹽總量隨著土層深度的增加表現(xiàn)為先增加后降低，呈“橄欖”型?；⑽膊菟苄喳}總量隨著土層深度的增加逐漸下降。米蒿和馬蓮水溶性鹽總量隨著土層深度的增加逐漸增加，呈“底聚”型。羊草水溶性鹽總量隨土層深度增加表現(xiàn)為先降低后增加再降低的變化趨勢，呈“S”型。玉米田水溶鹽總量呈表聚型，在0～5 cm土層內最高，其他層次基本相同。

土壤中鹽分的分布受到地形、降水量分布不均、植物蒸騰、人為等因素的影響[16-18]，羊草草地的最高含鹽量在15～30 cm的土層，而水稻田、米蒿地、馬蓮地的最高值則在30～50 cm土層。鹽堿荒地通氣透水性差，0～5 cm土層的含鹽量高，是限制作物生長的重要因素，水稻田30～50 cm土層含量高可能是由于淋洗導致，玉米地0～5 cm土層含量高的原因可能是肥料的殘留，應注意合理耕作、施肥和灌溉。

2.3 鹽堿地不同植被類型的土壤交換性鈉

由表3知，相同深度剖面層次，不同植被類型下土壤交換性鈉含量的特征明顯不同。0～5 cm土層中，水稻田與玉米地，米蒿與羊草間無極顯著差異（P＜0.01），鹽堿荒地、虎尾草和馬蓮分別與其他各植被類型兩兩間差異均達極顯著水平（P＜0.01），且土壤交換性鈉大小順序為鹽堿荒地＞馬蓮＞虎尾草＞水稻田和玉米地＞米蒿和羊草；在5～15 cm土層中鹽堿荒地和水稻田分別于其他各植被類型兩兩間差異均達極顯著水平（P＜0.01），虎尾草和馬蓮間無極顯著差異（P＜0.01），米蒿、玉米地與羊草間無極顯著差異（P＜0.01），交換性鈉大小順序為鹽堿荒地＞水稻田＞虎尾草和馬蓮＞米蒿、玉米地和羊草。15～30 cm土層中，米蒿與玉米地間無極顯著差異（P＜0.01），其他各植被類型兩兩間交換性鈉均達極顯著水平（P＜0.01），水稻田含量最高，米蒿和玉米地最低。30～50 cm土層中，水稻田與米蒿間無極顯著差異（P＜0.01），其他各植被類型間差異均達極顯著水平（P＜0.01），鹽堿荒地含量最高，玉米地最低。

表3 不同植被類型0～50 cm剖面土壤的交換性鈉含量（cmol·kg-1）Table 3 The exchangeable sodium content of soil profiles of 0-50 cm under different vegetation typies（cmol·kg-1）

不同植被類型土壤剖面層次交換性鈉含量變化趨勢不同。鹽堿荒地、虎尾草、馬蓮與水稻田隨剖面深度增加，交換性鈉含量表現(xiàn)為先增加后降低，呈“橄欖”型，但鹽堿荒地和馬蓮在5～15 cm土層含量最高，虎尾草和水稻田在15～30 cm土層含量最高。米蒿、玉米地與羊草隨剖面深度增加，交換性鈉含量基本呈逐漸增加趨勢，呈“底聚”型。

2.4 鹽堿地不同植被類型的土壤CEC

由表4知，相同深度剖面層次，不同植被類型下土壤CEC的特征明顯不同。在0～5 cm土層中，鹽堿荒地、虎尾草和水稻分別與其他各植被類型間有極顯著差異（P＜0.01），其他各植被類型間均無極顯著差異（P＜0.01），土壤CEC大小順序為鹽堿荒地＞水稻田＞虎尾草＞馬蓮、米蒿、玉米地和羊草。在5～15 cm土層中，玉米地和羊草間土壤CEC無極顯著差異（P＜0.01），其他各植被類型間差異均達極顯著水平（P＜0.01），土壤CEC大小順序為鹽堿荒地＞水稻田＞虎尾草＞馬蓮＞米蒿＞羊草和玉米地。15～30 cm土層中，鹽堿荒地與虎尾草間，玉米地與羊草間均無極顯著差異（P＜0.01），馬蓮、水稻田和米蒿分別與其他各植被類型間兩兩差異達極顯著水平（P＜0.01），土壤CEC大小順序為水稻田＞虎尾草和鹽堿荒地＞馬蓮＞羊草和玉米地＞米蒿。30～50 cm土層中，玉米地分別與馬蓮和羊草無極顯著差異，虎尾草、鹽堿荒地、米蒿和水稻田分別與其他植被類型兩兩間差異達極顯著水平（P＜0.01）。

表4 不同植被類型0～50 cm剖面土壤CEC（cmol·kg-1）Table 4 The cation exchange capacity of soil profiles of 0-50 cm under different vegetation typies（cmol·kg-1）

不同植被類型土壤剖面層次CEC變化趨勢不同。鹽堿荒地與水稻田CEC隨著剖面深度的增加表現(xiàn)出先增后降趨勢，呈“橄欖”型，鹽堿荒地最大值在5～15 cm土層，水稻田最大值在15～30 cm土層?；⑽膊菖c馬蓮CEC隨著剖面深度的增加而增加，呈“底聚”型。米蒿、玉米地與羊草CEC隨著剖面深度的增加表現(xiàn)出先降再增的趨勢，米蒿最小值在15～30 cm土層，玉米地與羊草最小值出現(xiàn)在5～15 cm土層。

2.5 鹽堿地不同植被類型的土壤ESP

由表5知，相同深度剖面層次，不同植被類型下土壤ESP的特征明顯不同。在0～5 cm土層中，水稻田、米蒿與羊草間土壤ESP無極顯著差異（P＜0.01），鹽堿荒地、馬蓮、虎尾草和玉米地分別與其他植被類型間均有極顯著差異（P＜0.01），土壤ESP大小順序為鹽堿荒地＞馬蓮＞虎尾草＞玉米地＞水稻田、羊草和米蒿。5～15 cm土層中，鹽堿荒地、虎尾草與水稻田間土壤ESP無極顯著差異（P＜0.01），馬蓮、羊草、玉米地和米蒿分別與其他景觀類型間有極顯著差異（P＜0.01），土壤ESP大小順序為馬蓮＞虎尾草、水稻田和鹽堿荒地＞羊草＞玉米地＞米蒿。15～30 cm土層中，鹽堿荒地與馬蓮，水稻田與米蒿間土壤ESP無極顯著差異（P＜0.01），羊草、虎尾草和玉米地分別與其他植被類型間兩兩有極顯著差異（P＜0.01），羊草土壤ESP最大，玉米地最小。30～50 cm土層中，鹽堿荒地與馬蓮，羊草與米蒿間土壤ESP無極顯著差異（P＜0.01），水稻田、虎尾草和玉米地與其他植被類型間兩兩有極顯著差異（P＜0.01），水稻田土壤ESP最高，玉米地最低。

表5 不同植被類型0～50 cm剖面土壤ESP（%）Table 5 The alkalization degree of soil profiles of 0-50 cm under different vegetation typies（%）

不同植被類型土壤剖面層次ESP變化趨勢不同。鹽堿荒地、虎尾草、馬蓮、玉米地和羊草土壤ESP隨著剖面深度的增加先增后降，呈“橄欖”型，鹽堿荒地、玉米地和羊草最大值出現(xiàn)在15～30 cm土層，虎尾草、馬蓮最大值出現(xiàn)在5～15 cm土層。水稻田土壤ESP隨著剖面深度的增加呈先增后降再增的趨勢，呈“S”型，最大值出現(xiàn)在30～50 cm土層。米蒿土壤ESP隨著剖面深度的增加逐漸增加，呈“底聚”型。

交換性鈉的含量和CEC含量會共同影響土壤的ESP值。鹽分中碳酸鈉的危害最大，會增加土壤ESP值，交換性鈉的水解為強堿性反應，西遼河流域的土壤類型以蘇打鹽堿土為主[19]，鈉離子代換膠體上鈣、鎂離子的量較多，其ESP值普遍較高。堿化度越高的土層，越不利于根系的伸展，土壤養(yǎng)分的運輸，還會影響土壤的通氣透水性[20]。

2.6 鹽堿地不同植被類型的土壤堿化指標聚類分析

對不同植被類型土壤堿化植被做聚類分析（見圖1）。由圖1可知，閾值為1.00時，將鹽堿地7個植被類型聚成3類。第一類為米蒿和玉米，這2個植被類型土壤的pH值均在8.0～9.0之間，水溶性鹽總量在2.0 g·kg-1之下，交換性鈉的含量在2.5 cmol·kg-1之下，CEC含量在5.0～5.5 cmol·kg-1之間，ESP在25%～45%之間，顯著低于其他5個植被類型；第二類為羊草和馬蓮，這2個植被類型土壤的pH值均在8.5～9.5之間，水溶性鹽總量在2.0～3.5 g·kg-1之間，交換性鈉的含量在2.5～3.0 cmol·kg-1之間，CEC含量在5.5～6.5 cmol·kg-1之間，ESP在55%～70%之間；第三類為虎尾草、鹽堿荒地和水稻田，這3個植被類型土壤的pH值均在9.0～10.20之間，水溶性鹽總量在2.0～5.5 g·kg-1之間，交換性鈉的含量在6.0～9.5 cmol·kg-1之間，CEC含量在10.0～15.0 cmol·kg-1之間，ESP在55%～67%之間。

圖1 不同利用方式植被類型土壤堿化指標的聚類圖Fig.1 The cluster analysis between alkalinization index under different vegetation types

3 討論

國際劃分標準，pH>8.5的土壤為堿性土壤，5.5

按照鹽土與鹽化土壤鹽分分級標準，主成分是蘇打（CO32-和HCO3-）時，水溶性鹽含量>0.7%為鹽土，0.5%～0.7%之間為重度鹽化土，0.3%～0.5%之間為中度鹽化土，0.1%～0.3%之間為輕度鹽化土[24]。因此，水稻田水溶性鹽總量平均為5.33 g·kg-1，屬于重度鹽化土，可能由于水稻田施肥導致，鹽堿荒地與馬蓮地在3~5 g·kg-1之間，屬于中度鹽化土，虎尾草地、米蒿地、玉米地和羊草地均在3 g·kg-1以下，為輕度鹽化土。

根據(jù)楊道平和俞仁培[25]的研究結果，鈉質土可分為輕度、中度、重度和極度四個等級，對應的ESP范圍分別為5%~10%、10%~20%、20%~40%、>40%。因此，從0～30 cm耕層土壤來看，鹽堿荒地、虎尾草、馬蓮和水稻田的ESP值均大于40%，為極度鈉質土，米蒿、玉米地和羊草為重度鈉質土。

試驗中，虎尾草草地、馬蓮地5～15 cm土層的ESP值極顯著高于其他土層；玉米地15～30 cm土層的ESP值高于其他土層，而鹽堿荒地、羊草草地15～30 cm土層的ESP值極顯著高于其他土層；水稻田、米蒿地30～50 cm土層的ESP值極顯著高于其他土層。在植被生長條件下，一方面，地表蓋度的增加降低了表層土壤的蒸發(fā)強度，進而減弱了鹽分在地表的積累[26]，另一方面，植物根系生長可以改善土壤物理性質，增強土壤導水性能，從而促進鹽分淋洗[27-29]，因此，表層土壤的鹽漬化程度相對較低。而鹽堿荒地由于地表蒸發(fā)強烈，引起鹽分在表層聚集，從而導致表層土壤鹽漬化程度相對較高[22]。

整體來看，西遼河流域典型鹽生景觀三種土地利用方式（農(nóng)田、草地和鹽堿荒地）對土壤pH值、水溶鹽總量、交換性鈉、CEC值和堿化度的影響變化規(guī)律基本一致，均表現(xiàn)為鹽堿荒地、虎尾草地、水稻田相對較高，玉米地和米蒿地相對較低，羊草和馬蓮居中，這主要是由于植被生長和農(nóng)業(yè)耕作、施肥、灌溉等管理過程改變了土壤鹽分狀況。不同土地利用方式對土壤鹽堿化程度影響較大，鹽堿地在不同改良利用方式下土壤鹽堿化程度呈逐漸降低的變化趨勢[23]，但仍然具有一定的局限性。

對鹽堿地不同利用方式的景觀植被類型與土壤的堿化指標進行聚類，米蒿和玉米屬于一類，羊草和馬蓮屬于一類，虎尾草、鹽堿荒地和水稻田屬于一類。因此，建議生長米蒿的鹽堿地種植玉米，羊草地種植馬蓮，虎尾草地和鹽堿荒地種植水稻，這樣可為鹽堿區(qū)域農(nóng)民帶來較大的經(jīng)濟價值。從某種程度上來說，一些吸鹽植物能夠吸收并積累鹽分，通過地上部分的收獲而去除鹽分[30]，利用耐鹽堿植物來降低鹽堿土壤中過多的鹽堿離子，將是一種很好的治理途徑。這還需進一步研究驗證，今后應對耐鹽堿植物生長的生理生態(tài)特性及栽培技術開展綜合研究。

4 結論

不同植被類型土壤剖面的堿化特征均有明顯差異。從0～30 cm耕層來看，西遼河鹽堿荒地、虎尾草、馬蓮和水稻田為堿性土壤，米蒿、玉米地和羊草為中性土壤。鹽堿荒地與馬蓮地為中度鹽化，虎尾草地、米蒿地、玉米地和羊草地為輕度鹽化。鹽堿荒地、虎尾草、馬蓮和水稻田的ESP值均大于40%，為極度鈉質土，米蒿、玉米地和羊草為重度鈉質土。與鹽堿荒地相比，不同植被類型土壤的鹽化程度和堿化程度均有所下降，農(nóng)田玉米地鹽堿化指標下降最為顯著（P＜0.01），其中土壤pH值平均降至8.12，水溶性鹽平均降至0.93 g·kg-1，交換性鈉平均降至1.51 cmol·kg-1，CEC平均降至5.42 cmol·kg-1，ESP平均降至26.60%。對不同植被類型土壤的pH值、水溶性鹽總量、交換性鈉含量、CEC、ESP進行聚類分析，將植被類型分為3類，米蒿和玉米為一類，羊草和馬蓮為一類，虎尾草、鹽堿荒地和水稻為一類。米蒿鹽堿地可開發(fā)種植玉米，羊草地可開發(fā)種植馬蓮，虎尾草地和鹽堿荒地可開發(fā)種植水稻。