王朋飛，楊思存，，陳英，王成寶，霍琳，姜萬禮

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州　730070，2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州　730070)

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基于典范對應(yīng)分析的河西綠洲灌區(qū)土壤鹽漬化特征

王朋飛1，楊思存1，2，陳英1，王成寶2，霍琳2，姜萬禮2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州730070，2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州730070)

【目的】 探討河西綠洲灌區(qū)鹽漬化土壤全鹽(TS)、pH值與鹽分離子的數(shù)量關(guān)系及其對鹽堿地類型、分布的影響.【方法】 在河西綠洲灌區(qū)的甘州區(qū)和臨澤縣選擇典型區(qū)域取樣，運(yùn)用常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)和典范對應(yīng)分析方法，研究了土壤TS、pH值、鹽分離子的剖面分布、數(shù)量關(guān)系和影響因子.【結(jié)果】 剖面中的陽離子以Ca2+和Na+為主，陰離子以SO42-為主，土壤pH介于8.55～8.63.不同土層內(nèi)，K+與Mg2+、Ca2+與SO42-始終有較好的關(guān)聯(lián)性，Na+與Cl-在0～20 cm和40～100 cm土層、SO42-與Na+在20～40 cm土層、K+與Na+在40～80 cm土層有較好的關(guān)聯(lián)性.在0～100 cm全剖面上，pH的空間分布受HCO3-和Na+的影響較大，TS受SO42-、Cl-和Ca2+的影響較大.分層與全剖面的情況有所不同，0～20 cm土層內(nèi)TS和pH的空間分布主要受控于SO42-含量，20～40 cm土層內(nèi)受Cl-、Na+-、Ca2+和SO42-共同影響，40～60 cm和60～80 cm土層內(nèi)K+是主要影響因素，80～100 cm土層內(nèi)主要受控于K+和Mg2+含量.CCA第1排序軸反映了TS的變化情況，第2軸反映了pH的變化情況，第1軸特征值在0.57～0.74，解釋方差在41.5%～52.4%；第2軸特征值在0.35～0.62，解釋方差在36.2%～45.7%，TS是決定項(xiàng)目區(qū)鹽堿地類型和分布的主要因素.【結(jié)論】 該區(qū)土壤為輕度至重度鹽化，剖面土壤鹽分呈“T”型分布，具有明顯的表聚特征.

鹽堿地；鹽漬化特征；典范對應(yīng)分析；河西綠洲灌區(qū)

河西走廊是甘肅最主要的農(nóng)業(yè)商品生產(chǎn)基地，轄20個(gè)縣(區(qū))、15個(gè)國營農(nóng)場，區(qū)域面積約2.74×105km2，占全省總土地面積的60%和總?cè)丝诘?7%.由于有祁連山的水源，形成了石羊河、黑河、疏勒河3條主要的內(nèi)陸河，農(nóng)田灌溉面積達(dá)到6.26×105hm2，占全省灌溉面積的54%，極大地改善了這一區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益.但由于干旱的氣候條件和不合理的農(nóng)事活動(dòng)，使得各個(gè)灌區(qū)土壤鹽漬化問題都比較突出[1-5].土壤鹽漬化的發(fā)生和演變與人類大規(guī)模水土資源開發(fā)的方式和生產(chǎn)技術(shù)水平有著密切相關(guān)性，許多學(xué)者已經(jīng)對河西綠洲灌區(qū)土壤鹽漬化特征及其形成原因和影響因素做了研究[6-10]，如封閉型的水文地質(zhì)單元的匯水聚鹽帶地下水礦化度和土壤含鹽量均呈逐年上升趨勢,是灌區(qū)內(nèi)土壤次生鹽堿化形成的主要原因[11].但在環(huán)境因子方面，大都只是考慮了含鹽量或pH值等單因子對土壤性質(zhì)的影響，在研究方法上也大多采用多元線性回歸、相關(guān)分析、因子分析和地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法等來反映土壤—環(huán)境之間的關(guān)系，都無法直觀地給出多變量間的相互作用關(guān)系.河西綠洲灌區(qū)土壤鹽漬化類型、程度和鹽分離子組成多樣，利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)研究鹽漬化耕地空間變異會(huì)產(chǎn)生較大誤差.而數(shù)量生態(tài)學(xué)中的典范對應(yīng)分析(canonical correspondence analysis，CCA)是一種非線性多元直接梯度分析方法，它將對應(yīng)分析與多元回歸相結(jié)合，在對應(yīng)分析的迭代過程中，將每次得到的排序值均與環(huán)境因子進(jìn)行多元線性回歸，使之直接反映環(huán)境因子對排序結(jié)果的影響，被譽(yù)為當(dāng)前研究植物分布與環(huán)境關(guān)系最有效的直接排序方法[12-14].近年來，國內(nèi)學(xué)者已將其廣泛應(yīng)用于動(dòng)植物分布與氣候、海拔、地形等關(guān)系的研究[15-17].隨著國際上重要的生態(tài)學(xué)軟件CANOCO for Windows的推廣，該方法在土壤-環(huán)境領(lǐng)域也逐步得到應(yīng)用，在研究土壤性質(zhì)與環(huán)境因子間定量關(guān)系方面取得了重要進(jìn)展[18-22].本文通過在典型地區(qū)采樣，采用典范對應(yīng)分析方法，探討了河西綠洲灌區(qū)鹽漬化土壤全鹽(TS)、pH值與鹽分離子的數(shù)量關(guān)系及其對鹽堿地類型、分布的影響，旨在為該地區(qū)鹽堿地資源開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供可靠依據(jù).

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省張掖市甘州區(qū)和臨澤縣(N 38°54′ ～39°18′，E 99°57′～100°42′)，位于河西走廊中部，南依祁連山，背靠合黎山和龍首山，并與巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠接壤，是張掖盆地的重要組成部分，我國第二大內(nèi)陸河—黑河流經(jīng)其中，是典型的綠洲農(nóng)業(yè)和大型灌溉農(nóng)業(yè)區(qū).該區(qū)處在溫帶氣候區(qū)和暖溫帶偏干旱荒漠氣候交匯地帶，甘州區(qū)海拔1 370～2 200 m，年均降水量129.0 mm，年均蒸發(fā)量2 047.9 mm，年均氣溫7.3 ℃，年日照時(shí)數(shù)3 085.1 h，無霜期153 d；臨澤縣海拔1 380～2 278 m，年均降水量113.4 mm，年均蒸發(fā)量2 341.0 mm，年均氣溫7.6 ℃，年日照時(shí)數(shù)2 965 h，無霜期178 d.該區(qū)地帶性土壤為灌漠土和灰棕漠土，由于受干旱的氣候條件、土壤母質(zhì)含鹽量高和不合理的耕作、灌溉、施肥措施等的共同影響，土壤鹽漬化較為嚴(yán)重.甘州區(qū)總灌溉面積約5.09×104hm2，其中耕地鹽漬化面積1.41×104hm2，占27.74%，該區(qū)地勢相對平坦，土層較厚，質(zhì)地均一，通層多為輕壤質(zhì)，結(jié)構(gòu)良好，鹽漬化土地多處在低洼地帶.臨澤縣總灌溉面積約1.97×104hm2，其中耕地鹽漬化面積1.49×104hm2，占75.47%，該縣為“兩山夾一川”地形，土壤含鹽受地形影響較大，由于地形相對封閉，地下水位高，導(dǎo)致土壤鹽分向表層聚集，0～10 cm的土壤含鹽量可達(dá)300 g/kg.從鹽分類型來說，兩區(qū)都以硫酸鹽型和氯化物—硫酸鹽型為主，鹽分來源相對比較單一，鹽分在土壤剖面中呈“T”型分布.僅就鹽分類型和鹽分離子而言，對作物危害程度并不嚴(yán)重，但由于土壤含鹽量高，土壤溶液濃度過大，造成生理干旱威脅，致使農(nóng)作物生長受抑制.從作物種植類型來說，也都是以制種玉米、蔬菜、小麥、葵花等為主，農(nóng)田管理方式基本相似，在河西綠洲灌區(qū)有典型代表性.

1.2土樣采集與分析

土壤樣品采集于2012年秋季作物收獲后，冬灌開始前進(jìn)行(10月28～11月1日)，此時(shí)的土壤鹽分變化受灌水和凍融影響較小，相對比較穩(wěn)定，基本上能反映河西綠洲灌區(qū)的耕地土壤鹽漬化狀況.樣點(diǎn)的布局既涵蓋了未經(jīng)人為干擾的自然堿灘、耕作多年的輕度鹽漬化耕地、中重度鹽漬化耕地和棄耕鹽堿荒地，又兼顧了耕地土壤鹽漬化類型(硫酸鹽型、氯化物-硫酸鹽型、硫酸鹽-氯化物型和鎂質(zhì)鹽漬土)和程度(輕度、中度、重度)的差異.采樣時(shí)用GPS記錄每個(gè)樣本點(diǎn)的位置，采用“S”形采樣法在每個(gè)樣點(diǎn)分0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm隨機(jī)采取5個(gè)樣本，將相同層次的土樣充分混合后代表該樣點(diǎn)土樣.共采集樣點(diǎn)70個(gè)，其中甘州區(qū)30個(gè)，臨澤縣40個(gè)，共采集土壤樣品350個(gè).采集的土樣帶回實(shí)驗(yàn)室后自然風(fēng)干，磨碎、過2 mm篩后備用.樣品室內(nèi)分析階段，70個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)分為5個(gè)土層，在室內(nèi)分析過程中于每個(gè)采樣點(diǎn)的5個(gè)土層中隨機(jī)挑選出1個(gè)土層設(shè)定1個(gè)平行，即每個(gè)采樣點(diǎn)在實(shí)測時(shí)有6個(gè)樣品.鹽漬土按鹽漬化程度分級標(biāo)準(zhǔn)為：輕度鹽漬化土：2～5 g/kg；中度鹽漬化土：5～7 g/kg；重度鹽漬化土：7～10 g/kg.

土壤樣品室內(nèi)分析選取的指標(biāo)為pH值和鹽分離子，其中pH使用德國Sartorius公司pH電極(PB-10標(biāo)準(zhǔn)型酸度計(jì))測定；離子組成的具體測定方法為：CO32-和HCO3-用雙指示劑鹽酸滴定法；Cl-用AgNO3滴定法；SO42-用EDTA間接滴定法；Ca2+、Mg2+用EDTA滴定法；K+、Na+用火焰光度法[23]；全鹽量(TS)采用加和法，即為8種鹽分離子之和.

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Microsoft Excel 2003和SAS 8.0軟件；典范對應(yīng)分析(CCA )采用國際標(biāo)準(zhǔn)通用軟件CANOCO for Windows進(jìn)行，先用軟件包中的WcanoImp程序?qū)Ⅺ}分離子和全鹽量、pH數(shù)據(jù)分別生成名為spe.dta和env.dta的文件，應(yīng)用Canoco for Windows 4.5進(jìn)行運(yùn)算，將生成的數(shù)據(jù)文件spe-env.cdw在Canodraw for Windows中作圖，排序結(jié)果用雙序圖表示[13].

2　結(jié)果與分析

2.1土壤鹽分剖面分布特征

從圖1-A和表1可以看出，0～100 cm各土層土壤全鹽量的平均值均在3.0 g/kg以上，表明研究區(qū)各層土壤均呈現(xiàn)鹽化狀態(tài).并且從研究所采70個(gè)采樣點(diǎn)的1 m土體全鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)來看最大值為18.162 g/kg，最小值為0.834 g/kg，均值為4.038 g/kg，由此可以看出研究區(qū)土壤存在著不同程度的鹽化，并且在從全鹽量在整個(gè)剖面中的分布狀況來看，各土層全鹽量分布態(tài)勢與整個(gè)土體的分布態(tài)勢基本一致，但是隨著深度的加深，各樣本間差距在逐漸縮小.研究區(qū)剖面土壤鹽分具有明顯的表聚特征，呈“T”型分布.0～20 cm土層土壤全鹽量的平均值為7.831 g/kg，明顯高于其他土層，是鹽分的積累層，為重度鹽漬化.20～40、40～60、60～80 cm土層的土壤全鹽量明顯下降，分別為5.390、4.440、4.155 g/kg，均呈中度鹽漬化.80～100 cm土層土壤全鹽量的平均值只有3.127 g/kg，為輕度鹽漬化.

圖1　土壤含鹽量及其在剖面中的分布特征Fig.1　Soil salt content and vertical variation in soil profile表1　土壤全鹽量各層分布特征Tab.1　Various soil entire salt quantity distributed characteristics

(g·kg-1)

變異系數(shù)是反映變異離散程度的重要指標(biāo)，在一定程度上解釋了變量的空間分布特性.從圖1-B可以看出，研究區(qū)剖面土壤全鹽量的變異系數(shù)都比較高，介于64%～131%，表明土壤含鹽量具有較強(qiáng)的變異性，說明河西綠洲灌區(qū)鹽漬化耕地的土壤含鹽量分布不均勻，空間異質(zhì)性較強(qiáng).從變異系數(shù)的剖面垂直分布來看，0～20 cm土層的變異系數(shù)明顯高于其他土層，這主要是因?yàn)樵搶訛楦鲗?，更容易受微地形、耕作、灌溉、施肥等的影響而發(fā)生劇烈變化.40～80 cm土層的變異系數(shù)相差不大，說明外在因素的干擾作用進(jìn)一步減弱，促進(jìn)了這幾層土壤介質(zhì)的均勻性，使得含鹽量的水平分布相對比較均勻.80～100 cm土層的變異系數(shù)最小，一方面是受另一方面地下水參與了鹽分的重新分配，地下水鹽分組成的穩(wěn)定性，使得底層土壤含鹽量的分布更加均勻且趨于穩(wěn)定.

2.2土壤pH剖面分布特征

從圖2-A中可以看出，研究區(qū)各層土壤pH的平均值均高于8.5，表明土壤鹽化特征明顯，且有堿化趨勢；從pH值在土壤剖面中的分布態(tài)勢來看，雖有從上層向下層遞增的趨勢，但總體變化不大，其中0～20 cm土層最低，為8.55；80～100 cm土層最高，也只有8.63；其他土層介于8.56～8.61.

從圖2-B可以看出，研究區(qū)剖面土壤pH的變異系數(shù)都不高，介于2.86%～3.61%，說明土壤pH的變異性很小，空間分布很均勻.從變異系數(shù)的剖面垂直分布來看，0～20 cm和20～40 cm土層最低，這可能是由于這兩層是施肥層和作物根系密集分布層，施肥、灌水和根系分泌物都對pH產(chǎn)生了影響.60～80 cm和80～100 cm土層最高，可能是鹽分離子淋溶至該層時(shí)發(fā)生了堿化，但堿化程度受鹽分離子淋溶量和地下水鹽分離子組成的影響較大，因此變異性也相對較大.

2.3土壤鹽分離子分布特征

2.3.1陽離子分布特征從土壤剖面中陽離子分布態(tài)勢來看(圖3-A)，各土層中Ca2+離子含量最高，占陽離子總量的比例在31.28%～48.09%；其次是Na+，占陽離子總量的比例在25.11%～35.18%；再次是Mg2+，占陽離子總量的比例在21.22%～26.50%；K+含量最低，只占陽離子總量的5.57% ～7.04%.從陽離子在土壤剖面中的分布來看，K+含量在各土層中的差異不大，在垂直剖面上的分布比較穩(wěn)定；Na+、Ca2+、Mg2+含量在剖面中的分布態(tài)勢與全鹽分布態(tài)勢基本一致，都是0～20 cm土層最高，越往下層越低.

圖2　土壤pH及其在剖面中的分布特征Fig.2　Soil pH and vertical variation in soil profile

圖3　土壤主要陽離子含量及其在剖面中的分布特征Fig.3　Major cations and vertical variation in soil profile

從土壤剖面中陽離子含量的變異系數(shù)來看(圖3-B)，各離子的變異強(qiáng)度都比較大，Ca2+的變異系數(shù)介于112.28%～166.28%，呈上層和下層低、中層高的趨勢，峰值出現(xiàn)在60～80 cm土層.Na+、Mg2+、K+的變異系數(shù)都呈現(xiàn)出從上層到下層遞減的趨勢，其中Na+的變異系數(shù)介于87.07%～215.14%，K+的變異系數(shù)介于98.86%～173.95%，Mg2+的變異系數(shù)介于68.75% ～ 186.02%，60～80 cm與20～40 cm土層相近，略高于40～60 cm和80～100 cm土層.

2.3.2陰離子分布特征從土壤剖面中陰離子的分布態(tài)勢來看(圖4-A)，河西綠洲灌區(qū)鹽漬化耕地土壤中沒有CO32-，SO42-在各土層的陰離子總量中占據(jù)了絕對的優(yōu)勢，所占比例均超過了70%，是研究區(qū)的最重要的陰離子.從SO42-的剖面中的分布態(tài)勢來看，與全鹽量和Ca2+、Mg2+、Na+的分布態(tài)勢相似，都呈現(xiàn)出從上層到下層遞減的趨勢，其中0～20 cm土層最高，達(dá)到了86.19%，80～100 cm土層最低，為70.88%.HCO3-是研究區(qū)土壤中另一重要的陰離子，占陰離子總量的7.60%～20.00%，其在剖面中的分布態(tài)勢與土壤pH的分布態(tài)勢基本一致，都是從上層向下層遞增，0～20 cm土層最低，80～100 cm土層最高.研究區(qū)土壤中的Cl-含量較低，只占到了陰離子總量的6.21%～9.12%，在剖面中的分布態(tài)勢與土壤pH和HCO3-相類似，都是從上層向下層遞增.

從陰離子含量的變異系數(shù)來看(圖4-B)，SO42-的變異強(qiáng)度最大，介于84.37%～139.54%，最大值出現(xiàn)在0～20 cm，土層最小值出現(xiàn)在80～100 cm土層，但60～80 cm高于20～40、40～60、80～100 cm土層.HCO3-的變異強(qiáng)度次之，介于61.01%～129.86%，最大值出現(xiàn)在0～20 cm土層，有隨土層加深而減小的趨勢.HCO3-的變異強(qiáng)度最小，只有20～40 cm土層達(dá)到了99.84%，其他土層都維持在30%左右.

圖4　土壤主要陰離子及其在剖面中的分布特征Fig.4　Major anions and vertical variation in soil profile

2.4土壤鹽漬化特征的典范對應(yīng)分析

土壤全鹽(TS)和pH值是判斷土壤鹽堿化程度的重要指標(biāo)，它們既是鹽堿地分類的重要依據(jù)，也是鹽堿地改良利用過程中反映土壤質(zhì)量變化的重要指標(biāo)[24]，但上述研究結(jié)果并不能直觀地反映出土壤全鹽、pH與鹽分離子之間的數(shù)量關(guān)系.研究區(qū)土壤全鹽量在剖面中的分布態(tài)勢與Ca2+、Mg2+、Na+和SO42-含量相似，說明土壤全鹽量與這4種離子含量之間可能有較好的關(guān)聯(lián)性.土壤pH在剖面中的分布態(tài)勢與HCO3-和Cl-相似，說明土壤pH與這4種離子含量之間可能有較大的相關(guān)性.為了將盡可能多的鹽分指標(biāo)結(jié)合在一起，更好地反映河西綠洲灌區(qū)鹽漬化耕地剖面土壤鹽分組成之間的相互關(guān)系，本研究采用典范式對應(yīng)分析法(CCA)，將研究區(qū)鹽漬土的表征指標(biāo)TS和pH作為研究對象，將土壤中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、SO42-、Cl-和HCO3-作為環(huán)境變量，對0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層土壤鹽分因子之間的關(guān)系進(jìn)行了深入典范對應(yīng)分析.

就研究對象在各土層的受控因子而言，與全剖面情況有所不同.0～20 cm土層SO42-的箭頭連線最長，說明SO42-對TS和pH的空間分布影響較大；20～40 cm土層Cl-的箭頭連線最長，其次是Na+、Ca2+和SO42-，說明這4種離子的影響較大；40～60 cm和60～80 cm土層都是K+的箭頭連線最長，其次是Na+和Mg2+，說明土壤TS和pH的分布已受到K+和Mg2+的影響；80～100 cm土層K+和Mg2+的箭頭連線最長，說明泥質(zhì)膠結(jié)砂層中的Mg2+和土壤母質(zhì)中豐富的K+都對土壤TS和pH的分布產(chǎn)生了影響.

從不同鹽分離子箭頭連線之間的夾角來看，K+與Mg2+、Ca2+與SO42-之間始終較小，說明它們之間具有較好的關(guān)聯(lián)性，且在各土層內(nèi)均呈正相關(guān).Na+與Cl-之間的夾角在0～20 cm和40～100 cm土層都很小，且越往下層夾角越小，說明它們之間有很好的關(guān)聯(lián)性，越往下層關(guān)聯(lián)度越強(qiáng)，但在20～40 cm土層，Na+與Cl-之間的夾角>90°，說明它們在該層呈負(fù)相關(guān)；而SO42-與Na+之間的夾角正好與Cl-相反，20～40 cm土層<90°，其他土層均>90°，說明它們之間主要是負(fù)相關(guān)；K+與Na+之間的夾角也有類似情況，在0～40 cm和80～100 cm土層>90°，40～80 cm土層<90°，這可能一方面與作物根系對鹽分離子的吸收有關(guān)，另一方面也與地表蒸發(fā)、水鹽運(yùn)移等過程有關(guān).

圖5　各土層土壤鹽分的CCA二維排序圖Fig.5　Two-dimensional ordination diagram of canonical correspondence analysis of salts in various soil layers

2.4.2土壤鹽分離子組成對鹽堿化參數(shù)的影響程度分析從表1和圖5可以看出，不同土層環(huán)境因子(鹽分離子)前2個(gè)排序軸的相關(guān)系數(shù)均為0，表明前2個(gè)排序軸是完全垂直的；研究對象(鹽漬化參數(shù))前2個(gè)排序軸的相關(guān)系數(shù)絕對值均小于0.03，表明這2個(gè)排序軸也近乎完全垂直，且前2個(gè)排序軸的累積方差貢獻(xiàn)率都在80%以上，說明對各層土壤鹽漬化參數(shù)和環(huán)境因子進(jìn)行的CCA排序結(jié)果是可信的.但由于河西綠洲灌區(qū)土壤鹽漬化類型、程度和鹽分離子組成的復(fù)雜性，導(dǎo)致不同土層TS、pH、鹽分離子與前2個(gè)CCA排序軸的相關(guān)系數(shù)、特征值和解釋方差的變化存在著較大差異.HCO3-在整個(gè)0～100 cm土層都與第1排序軸的相關(guān)性較大；Cl-在0～20 cm和40～100 cm土層與第1排序軸的相關(guān)性較大，在20～40 cm土層與第2排序軸的相關(guān)性較大；SO42-在20～100 cm土層與第1排序軸的相關(guān)性較大，在0～20 cm土層與第2排序軸的相關(guān)性較大；Ca2+和Mg2+都在0～40、60～80 cm土層與第1排序軸的相關(guān)性較大，在40～60、80～100 cm土層與第2排序軸的相關(guān)性較大；K+在0～40 cm和60～100 cm土層與第1排序軸的相關(guān)性較大，在40～60 cm土層與第2排序軸的相關(guān)性較大；Na+在0～20 cm和40～80 cm土層與第1排序軸的相關(guān)性較大，在20～40 cm和80～100 cm土層與第2排序軸的相關(guān)性較大.

總體來看，CCA第1排序軸反映了TS的變化情況，第2軸反映了pH的變化情況，第1軸特征值在0.57～0.74，解釋方差在41.5%～52.4%；第2軸特征值在0.35～0.62，解釋方差在36.2%～45.7%，說明鹽分離子對TS的影響要大于pH，是決定河西綠洲灌區(qū)鹽堿地類型和分布的主要因素.

表2　各土層TS、pH、鹽分離子與研究對象前2個(gè)CCA排序軸的相關(guān)系數(shù)、特征值和解釋方差Tab.2　Correlation coefficients,eigenvalues,cumulative percentage variance for TS,pH,salt ions between axis1 and axis2 of CCA in various soil layers

SPX1：土壤屬性排序軸Ⅰ；SPX2：土壤屬性排序軸Ⅱ；*表示顯著差異(P<0.05),**表示極顯著差異(P<0.01).

3　結(jié)論

研究區(qū)土樣間鹽化程度不一，呈輕度到重度的鹽化，且各層土壤均呈鹽化狀態(tài)，表層的鹽化程度最高，隨深度增加鹽化程度呈下降趨勢.剖面土壤鹽分具有明顯的表聚特征，呈“T”型分布.剖面中的陽離子以Ca2+為主，離子含量最高，占各土層陽離子總量的31.28%～48.09%，其次是Na+，占25.11%～35.18%；陰離子以SO42-為主，占各土層陰離子總量的70%以上，其次是HCO3-，占7.60%～20.00%.各層土壤pH的平均值介于8.55～8.63.

典范對應(yīng)分析結(jié)果表明，K+與Mg2+、Ca2+與SO42-在各土層內(nèi)始終有較好的關(guān)聯(lián)性；Na+與Cl-在0～20 cm和40～100 cm土層的關(guān)聯(lián)性較好，SO42-與Na+正好與其相反，在20～40 cm土層的關(guān)聯(lián)性較好；K+與Na+在40～80 cm土層的關(guān)聯(lián)性較好.在0～100 cm全剖面上，土壤pH的空間分布受HCO3-和Na+含量的影響較大，土壤含鹽量受SO42-、Cl-和Ca2+含量的影響較大，是決定河西綠洲灌區(qū)鹽堿地類型和分布的主要因素.

各土層的影響因素與全剖面有所不同，0～20 cm土層內(nèi)土壤含鹽量和pH的空間分布主要受控于SO42-含量，20～40 cm土層內(nèi)受Cl-、Na+、Ca2+和SO42-共同影響，40～60 cm和60～80 cm土層內(nèi)K+是主要影響因素，80～100 cm土層內(nèi)主要受控于K+和Mg2+含量.

典范對應(yīng)分析通過箭頭連線的長短、所處的象限、箭頭之間的夾角以及與角符號間距離的遠(yuǎn)近等，在CCA二維排序圖上可以直觀地給出各鹽分離子之間以及土壤TS、pH值與鹽分離子之間的關(guān)系，并通過各土層TS、pH、鹽分離子與研究對象前2個(gè)CCA排序軸的相關(guān)系數(shù)、特征值和解釋方差等，來確定不同土層的主控因子和影響河西綠洲灌區(qū)鹽堿地類型和分布的主要因素，是一種更加科學(xué)的區(qū)域鹽堿地特征及改良利用情況評價(jià)方法.

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(責(zé)任編輯李辛)

Characteritics of soil salinization based on canonical correspondence analysis method in the Hexi oasis irrigation district of Gansu Province

WANG Peng-fei1,YANG Si-cun1,2,CHEN Ying1,WANG Cheng-bao2,HUO Lin2,JIANG Wan-li2

(1.College of Resources and Environment,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China；2.Institute of Soil,Fertilizer and Water-saving Agriculture,Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China)

【Objective】 To study the quantitative relationship between distribution of TS,pH value and salt ion in soil profile in the Hexi oasis irrigation district,and the effects of them on types and distribution of saline-alkali soil.【Method】 The soil samples were collected from the typical area of Ganzhou District and Linze County in the Hexi oasis irrigation district,conventional statistics and canonical correspondence analysis were used to research the distribution of TS,pH and salt ion in soil profile,quantitative relationship among them and impacting factors.【Result】 The cation and anion in soil profile were Ca2+,Na+and SO42-respectively,with pH value varying between 8.55 and 8.63.K+and Mg2+,Ca2+and SO42-were well correlated in all soil layers,the correlation between Na+and Cl-in the layers 0～20 cm and 40～100 cm,SO42-and Na+in 20～ 40 cm soil layer,K+and Na+in 40～ 80 cm soil layer were all well linked.In 0～100 cm soil profile,the spatial distribution of pH was mainly controlled by HCO3-and Na+,TS was mainly controlled by SO42-,Cl-and Ca2+,respectively.In different soil layers,The spatial distribution of pH,TS and salt ion were different from that in the whole soil profile,the distribution of pH and TS were mainly controlled by SO42-in 0～20 cm soil layer,by Cl-、Na+、Ca2+and SO42-together in 20～40 cm layer,by K+in 40～60 cm and 60～80 cm layers,by K+and Mg2+in 80～100 cm soil layer.Axis1 and axis 2 of CCA reflected the changes of TS and pH value,respectively.The eigenvalues and cumulative percentage varied from 0.57 to 0.74 and 41.5% to 52.4% of axis 1,respectively,and they varied from 0.35 to 0.62 and 36.2% to 45.7% of axis 2 correspondingly.TS was the main factor determining the type and distribution of saline-alkali land in the Hexi oasis irrigation district.【Conclusion】 The soils in the region were lightly to severely salinized,the salt content showed T-shaped distribution pattern and obviously accumulated in surface soil.

saline-alkali land;salinization characteristics;canonical correspondence analysis;Hexi oasis irrigation district

王朋飛(1988-)，男，碩士研究生，主要從事鹽堿地改良利用研究.E-mail:seet168@163.com

楊思存，男，副研究員，主要從事土壤養(yǎng)分管理與鹽堿地改良利用研究.E-mail:yangsicun@sina.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41261072)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903001).

2015-04-17；

2015-05-07

S 156.4+1

A

1003-4315(2016)04-0092-09