張飛龍 黃利英

摘要 為了探明山南乃東區(qū)支那河流域土壤鹽漬化特征，以支那河周邊鹽漬化程度嚴(yán)重棄耕農(nóng)田為對象，采用相關(guān)分析法和主成分分析法，開展鹽漬化危害離子的研究，旨在為該區(qū)域鹽漬化耕地改良提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，研究區(qū)土壤屬酸性土壤。土壤總鹽隨著土層深度的增加而降低，呈現(xiàn)表聚型特征。表層土壤總鹽含量為7.34 g/kg，評價屬于重度鹽漬化。0～20? cm表層土壤全鹽量與Cl-、SO42-表現(xiàn)出極強的相關(guān)性，20～50? cm土層全鹽量與Cl-的相關(guān)性明顯減弱，2個剖面pH與Cl-、SO42-呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。主成分分析結(jié)果表明，0～20? cm與20～50? cm土層主成分基本一致，結(jié)合各離子的剖面含量特征可知，影響該地區(qū)土壤中鹽漬化的主要鹽分是硫酸化鹽。

關(guān)鍵詞 土壤鹽漬化;變化特征;相關(guān)分析;主成分分析;山南乃東區(qū)支那河流域

中圖分類號 S156.4? 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）24-0102-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.023

Analysis on the Characteristics of Soil Salinization in Zhina River Basin of Shannan Naidong District

ZHANG Fei-long， HUANG Li-ying （Institute of Agricultural Quality Standards and Testing， Tibet Autonomous Region Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences， Lhasa， Tibet 850000）

Abstract In order to explore the characteristics of soil salinization in Zhina River Basin of Shannan Naidong District，taking the abandoned farmland with severe salinization around the Zhina River as the object，the correlation analysis method and principal component analysis method were used to carry out research on salinization hazardous ions， aiming to provide a scientific basis for the improvement of salinized cultivated land in this area.The results showed that the soil in the study area was acidic soil.The total soil salt decreased with the increase of soil depth， showing phenotype characteristics.The total salt content of the surface soil was 7.34 g/kg， which was evaluated as severe salinization.There was a strong correlation between the total salt content of the 0-20? cm surface layer and Cl-，SO42-， and the correlation between the total salt content of the 20-50? cm soil layer and Cl- was obviously weakened， and the pH of the two profiles was negatively correlated with Cl- and SO42-.The results of principal component analysis showed that the principal components of the 0-20? cm and 20-50? cm soil layers were basically the same.Combined with the profile content characteristics of each ion， it could be known that the main salt that affected the salinization of the soil in this area was sulfated salt.

Key words Soil salinization;Change characteristics;Correlation analysis;Principal component analysis;Zhina River Basin of Shannan Naidong District

基金項目 西藏自治區(qū)科技廳重點研發(fā)計劃（XZ201901NB06）。

作者簡介 張飛龍（1987—），男，陜西佳縣人，助理研究員，碩士，從事農(nóng)業(yè)環(huán)境研究。*通信作者，研究員，從事農(nóng)業(yè)環(huán)境研究。

收稿日期 2021-03-28

土壤鹽漬化是一種土壤退化的形式，也是一種生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)象[1]。近年來，土壤鹽漬化與次生鹽漬化問題日益突出，鹽漬化耕地面積不斷擴大，區(qū)域生態(tài)環(huán)境急劇惡化，嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的生長發(fā)育[2]。鹽漬土的發(fā)生受區(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，積鹽、脫鹽過程以及鹽分組成隨生物、氣候、地帶性土壤的發(fā)生過程的不同存在較大差異[3]。山南市乃東區(qū)亞堆鄉(xiāng)支那村，由于特殊的氣候和土壤條件，灌區(qū)內(nèi)存在大面積的鹽漬化土壤，據(jù)支那村干群反映，自1984年開始，農(nóng)田灌溉用水出現(xiàn)水質(zhì)異變，導(dǎo)致該村82.2 hm2土地長期灌溉異變超標(biāo)水，耕地出現(xiàn)重度鹽堿化，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)發(fā)展，給農(nóng)牧民群眾生產(chǎn)帶來極大損失，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。土壤鹽分含量是研究土壤鹽漬化的重要指標(biāo)，在目前土地整體質(zhì)量不斷惡化的情況下，土壤鹽漬化的研究就成為一項很重要的課題[4]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者就土壤鹽漬化開展了大量的研究工作[5-6]，但對青藏高原鹽漬土壤的形成原因、分布特征、改良措施等研究基本處于空白。該研究選擇西藏山南市乃東區(qū)亞堆鄉(xiāng)支那村支那河流域小區(qū)域鹽漬化土壤為研究對象，旨在摸索該區(qū)域土壤鹽漬化情況，研究其土壤鹽漬化特征，為該區(qū)域土壤鹽漬化控制與修復(fù)奠定一定的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于西藏山南乃東縣南部（28°57′28″ N，91°56′10″ E），平均海拔3 560 m。最高海拔為6 647 m的雅拉香波山是天然的雪山冰川，是該區(qū)域的主要水源。研究區(qū)屬高原溫帶季風(fēng)氣候，空氣稀薄，乃東年平均氣溫8.8 ℃，年均氣壓660.4 hPa，年均太陽輻射6 018.9 MJ，年均降水量383.2 mm，流域土壤 pH 小于7.0，呈酸性。

1.2 樣品采集

采樣地點選擇鹽漬化較為嚴(yán)重的支那河區(qū)域周邊棄耕土壤。為保證土壤樣品具有代表性，采樣點選擇面積較大地塊，沿著支那河設(shè)置6個點，采用五點法采樣，分別采取0～20 cm與20～50 cm的表層土樣，混合后用四分法取約500 g的土樣用自封袋裝好帶回實驗室，每個地塊采集5份樣品，用于后續(xù)測試。采樣時期為2018年5月下旬。

1.3 土壤樣品處理與分析測定

將現(xiàn)場收集的土壤樣品帶回實驗室，在55 ℃下干燥，然后將其壓碎并通過2 mm篩后進行試驗。以土壤/水的比例（1∶5，W/V）攪拌并混合土壤樣品，充分搖動并靜置48 h，然后取上清液并通過0.45 μm濾膜以制備測量溶液。采用電導(dǎo)法使用電導(dǎo)率儀（DDS-307A型，上海）在土壤/水（1∶5，W/V）制備測量溶液中測定土壤總鹽。使用pH計（PB-10，Germany）在土壤/水（1∶5，W/V）中測量土壤pH。用陰離子色譜儀（DX-120，USA）對樣品中陰離子進行分析。通過ICP-MS（Thermo Fisher X-series，USA）和ICP-AES（TJA IRIS-Advantage，USA）分析測定金屬離子。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析 ?采用 Excel 2007進行土壤鹽離子含量特征等統(tǒng)計分析; 采用 SPSS 25.0進行相關(guān)性分析與主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤鹽分及其化學(xué)組分的剖面特征

開展對研究區(qū)土壤0～20 cm與20～50 cm 2個剖面各可溶性離子的檢測分析，通過分析2個土壤剖面鹽分及其化學(xué)組分的含量特征可揭示研究區(qū)耕作層土壤鹽分的整體特征。根據(jù) NY/T 1121.16—2006對土壤水溶性鹽總量劃分標(biāo)準(zhǔn)，土壤水溶性鹽總量<2 g/kg為非鹽漬化，2～4 g/kg為輕度鹽漬化，>4～6 g/kg為中度鹽漬化，>6～10 g/kg 為重度鹽漬化，>10 g/kg為鹽土。從土壤鹽分統(tǒng)計特征參數(shù)（表1）可看出，支那河區(qū)域0～20 cm 表層土壤總鹽平均值為7 340.00 mg/kg，屬于重度鹽漬化，而20～50 cm屬于非鹽漬化，這是由于荒地長期無灌溉，主要受降雨影響，而耕地要進行灌溉，受灌溉水的淋洗作用，灌溉期間耕地鹽分被淋洗到深層土壤，而無灌溉水淋洗的荒地地下水在毛管作用下向上移動，鹽分向上層土壤積聚，在強蒸發(fā)作用下表層土壤鹽分顯著增加，最終鹽分積聚在表層[7]。隨著土層深度的變化，土壤中主要鹽離子Cl-、SO42-、HCO3-、K+、Na+、Ca2+和Mg2+表現(xiàn)出明顯不同的變化。在水平方向上，0～20 cm土壤剖面的主要化學(xué)組分中陽離子含量大小順序均為Mg2+>Ca2+>Na+>K+ ，陰離子含量大小順序均為SO42->Cl->HCO3-，在20～50 cm土壤剖面的主要化學(xué)組分中陽離子含量大小順序均為Ca2+>Mg2+>Na+>K+，陰離子含量大小順序均為SO42->HCO3->Cl-，2個剖面土壤中主要陰鹽離子為SO42-，明顯大于其他離子，說明土壤中硫酸化物最多，其次為Ca2+和Mg2+，在0～20 cm土壤中以平均值計算含量分別占總鹽的77.56%、5.48%和12.13%，在20～50 cm土壤中以平均值計算含量分別占總鹽量的54.59%、12.22%和4.95%。在垂直方向上，土壤離子及全鹽自上而下呈現(xiàn)出垂直分異的特點，從平均值來看，Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+和Mg2+含量0～20 cm明顯高于20～50 cm，呈明顯的表聚效應(yīng)，HCO3-含量0～20 cm低于20～50 cm，呈一定的底聚效應(yīng)?？傷}量隨深度的變化呈顯著下降的趨勢，這與王彤等[5]的研究結(jié)果一致。研究區(qū)土壤為酸性土，pH 隨深度的變化而上升，由于不同土壤深度的 pH 均小于6，故CO32-不能存在。一般情況灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)土壤聚鹽和脫鹽過程并存，支那河流域表層土壤具有較高的全鹽，說明鹽離子主要發(fā)生聚鹽過程，由于是棄耕土壤，主要靠雨水的淋洗，脫鹽過程不明顯，這與該地區(qū)常年風(fēng)大、雨量少、蒸發(fā)量大的高原環(huán)境有著密切的關(guān)系。

變異系數(shù)能反映隨機變量的離散程度，一般認(rèn)為變異系數(shù)CV≤10%為弱變異性，10%<CV<100%為中等變異性，CV≥100%為強變異性，離散程度越大表明成分的空間變異性越大[8] 。不同土層深度pH的變異系數(shù)均較小，說明變異性較弱。在0～20 cm土層，Mg2+和HCO3-的變異系數(shù)均大于100%，說明空間變異性較大，受地形地貌與水文氣象條件等因素的影響較大[9]。其余不同土層各離子都屬于中等變異性，說明該流域土壤全鹽水平分布不均，有較強的空間異質(zhì)性。

2.2 鹽離子相關(guān)性分析

對不同剖面土壤中鹽離子之間的相關(guān)性分析，不僅可以揭示離子與全鹽量及離子之間的相互關(guān)系，還能在一定程度上反映出鹽分在土壤中的運移趨勢[10]。相關(guān)性分析結(jié)果表明（表2），0～20 cm土層pH 與K+、Na+呈極顯著相關(guān)，與Ca2+相關(guān)性弱，與其他離子呈顯著相關(guān);Mg2+與Cl-、SO42-、Na+、總鹽呈極顯著相關(guān)，與K+、pH呈顯著相關(guān);Ca2+與其他離子相關(guān)性較弱;Na+與Cl-、SO42-、K+、Mg2+、pH、總鹽呈極顯著相關(guān)，與HCO3-呈顯著相關(guān);HCO3-與K+、Na+、pH呈顯著相關(guān);SO42-與Cl-、Na+、Mg2+、總鹽呈極顯著相關(guān)，與K+、pH呈顯著相關(guān);Cl-與SO42-、Na+、Mg2+、總鹽呈極顯著相關(guān)，與K+、pH呈顯著相關(guān);總鹽與Cl-、SO42-、Na+、Mg2+呈極顯著相關(guān)，與K+、pH呈顯著相關(guān)。20～50 cm土層總鹽與SO42-、Ca2+、Mg2+、pH呈極顯著相關(guān)，與Cl-、HCO3-、Na+呈顯著相關(guān);pH 與Cl-、SO42-、HCO3-、Ca2+、總鹽呈極顯著相關(guān)，與Mg2+呈顯著相關(guān);Mg2+與SO42-、Ca2+、總鹽呈極顯著相關(guān)，與Cl-、HCO3-、Na+呈顯著相關(guān);Ca2+與SO42-、HCO3-、Mg2+、pH、總鹽呈極顯著相關(guān)，與Cl-、Na+呈顯著相關(guān);Na+與SO42-、Ca2+、Mg2+、總鹽呈顯著相關(guān);HCO3-與Cl-、Ca2+、pH呈極顯著相關(guān)，與SO42-、Mg2+、總鹽呈顯著相關(guān);SO42-與Ca2+、Mg2+、pH、總鹽呈極顯著相關(guān)，與Cl-、HCO3-、Na+呈顯著相關(guān);Cl-與HCO3-、pH呈極顯著相關(guān)，與SO42-、Ca2+、Mg2+、總鹽呈顯著相關(guān)。

綜合以上分析，對比不同土層各鹽分離子之間的相關(guān)性可知，隨著土壤深度的變化，各離子間的相關(guān)系數(shù)也隨著改變，在土壤表層0～20 cm總鹽與Cl-、SO42-表現(xiàn)出極強的相關(guān)性，與Na+、Mg2+也表現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性;在土層20～50 cm，總鹽與Cl-的相關(guān)性明顯減弱，說明該地區(qū)土壤在經(jīng)歷脫鹽和積鹽過程中主要以硫酸鹽的運移為主，而氯化鹽在土壤中運移緩慢，這與王彤等[5]的研究結(jié)果一致。不同剖面pH與Cl-、SO42-呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，說明Cl-、SO42-含量越高，pH越低;與HCO3-呈現(xiàn)正相關(guān)性，因為HCO3-屬于堿性離子，其含量越高，pH越高。隨著深度的增加，SO42-與Cl-的相關(guān)性明顯減弱，與HCO3-的相關(guān)性明顯加強。

2.3 土壤鹽分離子主成分分析

通過對Cl-、SO42-、HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、pH和總鹽9個因子含量進行主成分分析，建立具有代表性和限制性的土壤鹽漬化特征因子，將其中具有錯綜復(fù)雜關(guān)系的因子進行降維，以方差累計貢獻率大于80%作為依據(jù)來確定因子個數(shù)，在信息損失最小的情況下選取主導(dǎo)因子，對9個因子進行主成分分析，以對土壤鹽漬化作出正確的評價[11]。通過對0～20 cm表層土壤9個因子進行主成分分析，得到各主成分特征值與方差貢獻率（表3），只有前2個主成分的特征值大于1，第1、第2主成分的特征值分別為7.41、1.14，貢獻率分別為82.29%、12.64%，第1、第2主成分累計貢獻率為94.93%，說明9個主成分因子中第1、第2主成分占主要部分。通過對20～50 cm表層土壤9個因子進行主成分分析，得到各主成分特征值與方差貢獻率（表4），只有前2個主成分的特征值大于1，第1、第2主成分的特征值分別為7.35、1.15，貢獻率分別為81.64%、12.72%，第1、第2主成分累計貢獻率為94.36%，說明9個主成分因子中第1、第2主成分占主要部分。從以上分析可知，0～20 cm 第1、第2主成分與20～50 cm第1、第2主成分特征值與方差貢獻率沒有顯著差異，說明二者可能第1、第2主成分基本一致。

從0～20 cm土壤因子得分矩陣（表5）可以看出，土壤第1主成分與Cl-、SO42-、K+、Na+、Mg2+和總鹽呈正相關(guān)，說明這幾種離子含量與第1主成分相關(guān)性較高;第2主成分與pH呈正相關(guān)，說明第2主成分與鹽漬化土壤酸堿度有較強的相關(guān)性。載荷值的大小反映該指標(biāo)對主成分的貢獻率[10]，從主成分載荷值來看，與第1主成分密切相關(guān)的離子載荷值都大于0.9，說明這5種離子與0～20? cm土壤鹽漬化密切相關(guān)，而這5種離子與總鹽都有顯著的相關(guān)性，5種離子之間也有極強的相關(guān)性，由此可以推斷Cl-、SO42-、K+、Na+、Mg2+是影響土壤鹽分的主要離子。從20～50 cm土壤因子得分矩陣（表5）可以看出，土壤第1主成分與Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+和總鹽呈正相關(guān)，第2主成分與K+呈正相關(guān)，說明20～50? cm土壤鹽漬化不僅受到Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+和總鹽影響，K+對其有一定程度的影響。從上述分析得知0～20 cm土層第1主成分相關(guān)離子與20～50 cm土層第1主成分相關(guān)離子基本一致，結(jié)合土壤SO42-的剖面含量特征可知，在0～20 cm土壤中SO42-以平均值計算含量占總鹽量的77.56%，在20～50 cm土壤中SO42-以平均值計算含量占總鹽的54.59%，說明影響該地區(qū)土壤中鹽漬化的主要鹽分是硫酸化鹽。

3 結(jié)論

（1）研究區(qū)不同深度土壤pH均小于6，屬于強酸性土，pH 隨深度的增加而上升。硫酸鹽是研究區(qū)鹽漬化土壤最主要可溶性鹽，SO42-以平均值計算在0～20和20～50 cm土層中含量分別占總鹽量的77.56%和54.59%。土壤評價屬于重度鹽漬化，總鹽含量隨土壤深度的增加而下降，呈現(xiàn)明顯的表聚型特征。土壤可溶性離子及總鹽自上而下呈現(xiàn)出垂直分異的特點，鹽漬化的空間變異性較大，0～20和20～50 cm土層各離子含量呈現(xiàn)明顯的差異。

（2）離子相關(guān)性研究結(jié)果表明，0～20 cm表層土壤總鹽與Cl-、SO42-表現(xiàn)出極強的相關(guān)性。20～50 cm土層總鹽與Cl-的相關(guān)性明顯減弱，但與SO42-仍表現(xiàn)出極強的相關(guān)性，說明該地區(qū)土壤在經(jīng)歷脫鹽和積鹽過程中主要以硫酸鹽的運移為主，而氯化鹽在土壤中運移緩慢。2個剖面pH與Cl-、SO42-呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，說明Cl-、SO42-含量越高，pH越低。

（3）主成分分析結(jié)果表明，0～20 cm與20～50 cm土層主成分基本一致，主要特征離子是Cl-、SO42-、Na+、Mg2+，結(jié)合各離子的剖面特征可知，影響該地區(qū)土壤中鹽漬化的主要鹽分是硫酸化鹽。

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