祝 瑜，褚琳琳，朱文東，孫 全，孫慶凱

客土造林后濱海鹽堿地土壤鹽分分布及影響因素分析

祝 瑜1，褚琳琳1※，朱文東2，孫 全3，孫慶凱4

（1. 河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，南京 211100；2. 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地水循環(huán)及地表過程重點實驗室，北京 100101；3. 連云港香河園林綠化工程有限公司，連云港 222047；4. 江蘇方洋建設(shè)工程管理有限公司，連云港 222047）

土壤鹽堿化問題嚴(yán)重制約著鹽堿地生態(tài)綠化環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。為研究客土造林后濱海鹽堿地土壤鹽堿化狀況的空間分布格局及影響因素，該研究開展實地調(diào)查采樣，結(jié)合地統(tǒng)計學(xué)、經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)和Kriging插值等方法分析徐圩新區(qū)濱海鹽堿地0～10、>10～20、>20～40、>40～60、>60～100 cm土層土壤鹽分分布格局及其影響因素。結(jié)果表明：1） 研究區(qū)5個土層土壤電導(dǎo)率均為中等強度變異，pH值是弱變異。大多數(shù)土層土壤電導(dǎo)率和pH表現(xiàn)為弱空間相關(guān)性，由隨機因素引起的空間變異性較弱，自相關(guān)引起的空間變異性較強。水平方向上看，研究區(qū)從西向東鹽堿程度逐步加深，垂直方向上，土壤電導(dǎo)率隨著土層深度增加而不斷變大；2）研究區(qū)客土0～100 cm土層土壤電導(dǎo)率均值為2.91 dS/m，屬于輕度鹽漬化土；原土0～100 cm土層土壤電導(dǎo)率均值為31.00 dS/m，屬于極重度鹽漬化土，原土上只有極少數(shù)耐鹽作物能自然正常生長?？屯镣寥离妼?dǎo)率明顯低于原土，但pH值與原土差異不大，客土土壤鹽分表聚和底聚現(xiàn)象明顯，存在返鹽返堿的問題，長期來看，客土造林并不是該地區(qū)綠化最好的方式。3）影響研究區(qū)土壤電導(dǎo)率的因素有河流湖泊水體電導(dǎo)率和pH值、土壤pH值、海拔、植被、氣候等。研究對于提高重度鹽堿土的開發(fā)利用率和改善景觀綠地建設(shè)，指導(dǎo)制定精準(zhǔn)鹽堿地綜合改良措施、管理制度等提供參考依據(jù)。

鹽分；電導(dǎo)率；地統(tǒng)計學(xué)；鹽堿地；客土；pH

0 引 言

土壤鹽堿化問題嚴(yán)重制約著鹽堿地生態(tài)綠化環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?？屯猎炝珠L久以來是改良土壤鹽堿土的一種方法。江蘇省海岸線長，蘇北沿海灘涂資源豐富，約占中國灘涂面積的1/4，且灘涂面積還在不斷增加[1-2]。徐圩新區(qū)位于連云港市東南部，海岸線長34.9 km，歷史上是一個產(chǎn)鹽重鎮(zhèn)，現(xiàn)在是國家東中西區(qū)域和合作示范區(qū)先導(dǎo)區(qū)，是江蘇沿海開發(fā)、“一帶一路”支點建設(shè)產(chǎn)業(yè)合作的主要實施載體。徐圩新區(qū)處于典型的粉砂淤泥質(zhì)海岸，地勢平坦，潛水位高，受海潮和海水型地下水的影響，區(qū)域內(nèi)絕大部分土壤含鹽量高，質(zhì)地黏重、結(jié)構(gòu)差、透氣性不良，除了耐鹽性極強的少數(shù)鹽生植物外，常規(guī)植物不能生長，綠化和生態(tài)環(huán)境建設(shè)難度較大。為了打造良好的投資環(huán)境，建設(shè)“生態(tài)徐圩、大美徐圩”，建成國內(nèi)化工園區(qū)生態(tài)環(huán)境示范標(biāo)桿，新區(qū)高度重視綠化工作，通過采用“客土造林”結(jié)合“暗溝排鹽+隔鹽層+土壤改良工藝”的技術(shù)模式，短時間內(nèi)達到了預(yù)期效果[3]。但“客土造林”的技術(shù)模式施工土方量大，客土來源少且容易破壞客土來源地生態(tài)，造林成本和管護成本高昂，綠化成本高達250元/m2以上，而且可持續(xù)性不強，樹木前期表現(xiàn)良好，后期生長逐步衰弱甚至死亡，存在“綠化難，后期管護和維持更難”等問題。鹽堿地綠化已經(jīng)成為徐圩新區(qū)亟待解決的重大問題，區(qū)域尺度土壤鹽堿空間分布特征的研究，有利于明確區(qū)域土壤鹽堿化程度，是決定土壤鹽堿綜合治理、利用方向和措施必不可少的工作。

土壤鹽分空間分布具有空間變異性，目前，地統(tǒng)計學(xué)被不斷完善并成功應(yīng)用于土壤性質(zhì)的研究，克里金插值法是最準(zhǔn)確的地統(tǒng)計學(xué)評估方法之一，它能估計在不相關(guān)的點分析變量的值，在分析和解釋土壤空間變異時，還經(jīng)常被用于繪制土壤特性分布圖[4-5]。系統(tǒng)分析和掌握鹽堿土的空間分布特征，是實現(xiàn)鹽堿土改良治理的基礎(chǔ)[6]，有關(guān)土壤鹽分空間分布及其影響因素分析在國內(nèi)外展開了較為廣泛的研究[7]，如王友年[8]利用克里金插值法研究了喀什葛爾河流域土壤鹽分空間，發(fā)現(xiàn)地下水對該地區(qū)土壤鹽漬化的影響較大；吳亞坤等[9]將電磁感應(yīng)式土壤表觀電導(dǎo)率測定技術(shù)作為基礎(chǔ)，獲得剖面土壤鹽分含量信息，采用反距離權(quán)重空間數(shù)據(jù)插值方法評估了新疆伊犁地區(qū)不同季節(jié)三維土壤鹽分空間變異特征；王瑞萍等[10]于春季在河套灌區(qū)烏拉特灌域采用地統(tǒng)計學(xué)、經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)和多指標(biāo)綜合評價方法對土壤鹽堿化指標(biāo)的空間分布特征進行分析，揭示了灌域土壤鹽堿化的主要影響因子；劉文全等[11]以鹽田復(fù)墾區(qū)典型地塊作為研究對象，利用三維克里格方法研究了不同棉花生育期土壤鹽分的三維空間變異特征，探究了土壤鹽分與有機質(zhì)的響應(yīng)關(guān)系。

綜上，現(xiàn)有研究多集中在原土土壤的鹽分空間分析，對于利用客土改良后土壤鹽堿變化以及濱海重度鹽堿地在客土造林后的土壤鹽分空間變異和影響因素還需要進一步研究。針對徐圩新區(qū)鹽堿地綠化研究中存在的問題，本文在田間采樣、化驗分析的基礎(chǔ)上，采用地統(tǒng)計學(xué)和Kriging插值等方法從水平及垂直方面完整有效地反映研究區(qū)土壤鹽堿信息，比較客土和原土的土壤鹽堿差異，揭示土壤鹽堿化的影響因素，以期為徐圩新區(qū)濱海鹽堿地的精確改良和水土資源合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法及數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于江蘇省連云港市徐圩新區(qū)濱海地區(qū)（119°17′～119°38′E，34°29′～34°40′N），處于典型的粉砂淤泥質(zhì)海岸，地勢平坦，土壤地下水埋深為1～1.5 m。該地區(qū)屬于暖溫帶濕潤性季風(fēng)海洋氣候，年平均氣溫14.1 ℃，年最高氣溫為40 ℃，年最低氣溫為-18.1 ℃，四季分明，夏季多雨，冬季干燥。年平均風(fēng)速3.1 m/s，最大風(fēng)速29.3 m/s，易受臺風(fēng)侵襲。年平均降雨量900.9 mm，且70%以上集中于6—9月；年平均蒸發(fā)量為855.1 mm，蒸發(fā)量年內(nèi)分配不均，5—9月蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的59%。研究區(qū)主體為鹽業(yè)用地，現(xiàn)規(guī)劃為石化工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)配套區(qū)用地[12]，徐圩新區(qū)2009年以來已建客土工程綠化項目105項，總面積約600 hm2，取得一定效果。工程要求綠化區(qū)域選用無鹽堿、土壤結(jié)構(gòu)良好的客土換土造林，客土層（種植層）要求鋪設(shè)滿足相應(yīng)種植喬木、灌木、草本植物生長需求的土層厚度，客土層下布設(shè)隔鹽層及排鹽溝。2021年7月，經(jīng)采樣分析，研究區(qū)土壤基本理化性質(zhì)如表1所示，pH值均大于7，為堿性土壤，土壤電導(dǎo)率均值為22.44 dS/m，屬于極重度鹽漬土。土壤總體質(zhì)量較差，與城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《綠化種植土壤》（CJ/T 340—2016）相比，僅有效磷和堿解氮含量處于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)底限值，有機質(zhì)含量顯著低于標(biāo)準(zhǔn)。

表1 研究區(qū)土壤基本理化性質(zhì)

1.2 樣品采集與測定

2021年8月下旬在徐圩新區(qū)濱海鹽堿地進行野外數(shù)據(jù)采集工作，參考徐圩新區(qū)土地利用圖、行政區(qū)劃圖、交通道路規(guī)劃圖等相關(guān)圖形資料進行布設(shè)采樣點，樣點包括濱海鹽堿原土以及客土。采用GPS定位，記錄采樣點經(jīng)緯度和海拔，采樣間隔約為3 km，全區(qū)共布設(shè)49個樣點，如遇到土壤樣點旁邊有河流湖泊，采集水體水樣，同時調(diào)查記錄樣點植被等情況，采樣見圖1。在每個采樣點用土鉆分層采樣，土層分別為0～10、>10～20、>20～40、>40～60、>60～100 cm，進行3次重復(fù)，得到735個土壤樣品。

將樣品帶回實驗室自然風(fēng)干后，挑去礫石、植物根系等，碾磨過篩，制作飽和泥漿，水土質(zhì)量比約為3∶5，離心獲得飽和泥漿提取液，用DDSJ-308F電導(dǎo)率儀（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）測定土壤提取液電導(dǎo)率值以及河流湖泊水樣，用PHSJ-3F（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）測定土壤提取液和河流湖泊水樣pH值[13]。參考《土壤農(nóng)化分析》[14]測定土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、堿解氮。有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定；有效磷含量采用鉬銻抗顯色法測定；速效鉀含量采用火焰光度計測定；堿解氮采用堿解擴散法測定。

圖1 研究區(qū)地理位置及采樣點圖

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

用SPSS 23.0軟件進行土壤電導(dǎo)率與pH值統(tǒng)計學(xué)分析。采用GS+9.0進行半方差函數(shù)變異分析和空間自相關(guān)性分析，得到最優(yōu)化模型和相關(guān)參數(shù)，用ArcGIS 10.2進行克里金插值，得到不同土層土壤電導(dǎo)率與pH的分布圖，用Origin 18.0軟件進行皮爾遜相關(guān)性分析及其他柱狀圖的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤電導(dǎo)率與pH值統(tǒng)計分析

2.1.1 不同土層土壤電導(dǎo)率與pH值描述性分析

從表2峰度和偏度系數(shù)可知，0～10、>10～20 cm土層土壤電導(dǎo)率近似服從偏態(tài)分布外，>20～40、>40～60、>60～100 cm土層土壤電導(dǎo)率分布均呈明顯的正態(tài)分布。研究區(qū)5個土層土壤電導(dǎo)率均值分別為19.82、19.79、22.28、23.53、26.79 dS/m，除0～10 cm表層土壤外，其他土層土壤電導(dǎo)率均隨土層深度增加而變大。各土層土壤電導(dǎo)率的最小值范圍在0.60～0.89 dS/m，差距較小，最大值范圍在57.77～71.76 dS/m，差距較大，中位數(shù)值表現(xiàn)為隨土層深度增加而逐漸變大的趨勢。各土層土壤電導(dǎo)率變異系數(shù)分別為82.68%、80.82%、76.58%、71.35%和64.69%，根據(jù)變異系數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)[15]來看均呈中等變異強度，按照從大到小的順序?qū)Ω魍翆油寥离妼?dǎo)率變異系數(shù)進行排列，順序為0～10、>10～20、>20～40、>40～60、>60～100 cm，土層深度越深，電導(dǎo)率變異系數(shù)越小。研究區(qū)5個土層土壤pH分布呈偏態(tài)分布，各土層土壤pH值范圍分別為7.36～8.53、7.61～8.57、7.70～8.38、7.38～8.45、7.65～8.24，表層0～10 cm土壤pH變化最大，20 cm以下土層土壤pH均值隨深度增大而逐漸減小。各土層土壤pH值的變異系數(shù)隨土層深度增大而減小，都屬于弱變異性。

表2 不同土層土壤電導(dǎo)率和pH值描述性統(tǒng)計

2.1.2 不同土層土壤電導(dǎo)率與pH半方差函數(shù)分析

變異函數(shù)理論模型的各項擬合參數(shù)決定了理論模型的選擇[16]，由表3可知，0～10、>40～60 和>60～100 cm土層土壤電導(dǎo)率和pH的最優(yōu)半方差理論模型均為指數(shù)模型，>10～20 cm為高斯模型，>20～40 cm為球形模型。5個土層土壤電導(dǎo)率模型擬合決定系數(shù)分別為0.80、0.84、0.80、0.78和0.80，土壤pH模型擬合決定系數(shù)分別為0.84、0.84、0.88、0.94、0.73，擬合效果較好，能較準(zhǔn)確地反映徐圩新區(qū)鹽堿地部分空間土壤電導(dǎo)率和pH的空間變異結(jié)構(gòu)特征；變程是指半變異函數(shù)取值由初始的塊金值達到基臺值時采樣點的間隔距離，當(dāng)樣點間距超過變程時，可認(rèn)為不具有相關(guān)性。0～10 和>60～100 cm土層的變程明顯大于其他土層，說明0～10和>60～100 cm土層土壤電導(dǎo)率比其他3個土層空間相關(guān)性小。塊金值通常表示由于試驗誤差和小于試驗采樣尺度引起的變異，本文中0～100 cm土層土壤電導(dǎo)率和pH的半方差模型中的塊金值都很小，說明在采樣尺度下，影響土壤電導(dǎo)率和pH垂直變異的過程作用較小。在半方差理論模型中，塊金值與基臺值的比值被定義為基底效應(yīng)，根據(jù)CAMBARDELLA等[17]研究可知，若基底效應(yīng)小于25%，說明系統(tǒng)空間相關(guān)依賴性強；基底效應(yīng)處于25%～75%范圍內(nèi)，說明系統(tǒng)空間相關(guān)依賴性是中等水平；基底效應(yīng)大于75%，即系統(tǒng)空間相關(guān)依賴性弱。由表3可知，>10～20 cm土層土壤的電導(dǎo)率值的基底效應(yīng)分別為30.952%，處于25%～75%范圍內(nèi)，空間相關(guān)性呈中等水平，其他土層均為弱相關(guān)性。

2.2 不同土層土壤電導(dǎo)率與pH空間格局

研究區(qū)0～100 cm土層土壤電導(dǎo)率和pH值空間分布如圖2和圖3所示，由于采樣點的有限性，對未采樣的區(qū)域進行Kringing插值估計，即可對沒有采集數(shù)據(jù)的空間進行分析，得到最優(yōu)無偏估計值?？死锝鹩袔追N方法組成，包括簡單克里金、指示克里金、普通克里金和協(xié)同克里金，本文運用的是簡單克里金插值法。

表4是美國農(nóng)業(yè)部根據(jù)EC值劃分土壤鹽漬化程度等級的研究[18]，圖2結(jié)果顯示研究區(qū)主要是重度鹽漬化土壤和極重度鹽漬化土，總體來看，土壤電導(dǎo)率由西向東逐漸升高，且隨土層深度增大土壤電導(dǎo)率值也呈增大趨勢，不同區(qū)域之間有較大的差異，個別湖泊水庫之處，土壤電導(dǎo)率值較小，石化基地附近的土壤電導(dǎo)率值較大，石化基地對土壤存在一定的化學(xué)污染，導(dǎo)致土壤退化[19]。研究區(qū)還分布著大面積的曬鹽池與蝦塘[12]，土壤鹽分較重，為極重度鹽漬土，導(dǎo)致土地荒漠化，植被遭受到干擾和破壞[20]，只有極少數(shù)耐鹽作物能自然生長，為防止影響生物多樣性以及生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，區(qū)域內(nèi)綠化采用客土工程，使得土壤電導(dǎo)率分布不均。不同土層深度土壤電導(dǎo)率空間格局分布差異明顯，最大值都集中在靠東部的中下區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)非鹽漬化土占比最小，極重度鹽漬土占比最大，且在各個土層中都占比超過50%，隨土層深度增加而增大，在>60～100 cm土層中甚至占比超過80%。

表3 不同土層土壤EC和pH半方差模型

圖2 0～100 cm不同土層土壤EC空間分布圖

圖3 0～100 cm不同土層土壤pH空間分布圖

表4 土壤鹽漬化等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[18]

土壤pH值是衡量土壤酸堿度的指標(biāo)，在很大程度上影響作物產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分和微生物活性等[21]。研究區(qū)土壤pH分布如圖3所示，0～10、>40～60和>60～100 cm土層土壤pH分布呈斑點狀分布，>10～20和>20～40 cm土層土壤pH呈條帶狀分布，整個區(qū)域土壤pH最小值為7.36，最大值為8.53，總體上>40～60 cm土層的土壤pH值較大，pH處于7.50～7.99范圍內(nèi)的頻數(shù)隨土層深度增加而增大，pH>8.0的頻數(shù)隨土層深度增加而減少，研究區(qū)整體都是屬于堿性土壤。

由表5相關(guān)性分析可知，研究區(qū)0～10、>10～20、>20～40、>40～60和>60～100 cm土層中，各土層土壤電導(dǎo)率值均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（<0.01），任意一層土壤電導(dǎo)率與其相鄰的下層土壤電導(dǎo)率相關(guān)性相較于與其他下層土壤最為顯著，此規(guī)律和前人研究相同[22]。>40～60 cm土層土壤電導(dǎo)率和>60～100 cm土層之間的相關(guān)性最顯著，相關(guān)系數(shù)為0.96，0～10和>60～100 cm之間的相關(guān)性最小，相關(guān)系數(shù)為0.77。除>20～40 cm土層土壤pH與>60～100 cm土層pH值無顯著相關(guān)關(guān)系，其他土層pH值兩兩之間均呈現(xiàn)極顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)范圍在0.34～0.84，且與電導(dǎo)率值存在相同的規(guī)律，即相鄰2個土層之間的相關(guān)性最高，隨著深度增加，相關(guān)性逐漸減小。總的來看，垂直方向上各層土壤電導(dǎo)率和pH互相作用、互相影響，各土層之間土壤pH的相關(guān)性比土壤電導(dǎo)率的小。

2.3 客土與原土土壤電導(dǎo)率和pH值對比

圖4是研究區(qū)原土裸地、原土有植被、客土裸地、客土有植被的衛(wèi)星圖，原土上僅鹽蒿、堿蓬等鹽生植物能存活，客土上種植的植物有檉柳、木槿等行道樹。由表6可知，研究區(qū)客土有植被覆蓋的土地0～100 cm土壤電導(dǎo)率值和pH值比無植被覆蓋的土壤小，原土有植被覆蓋土壤電導(dǎo)率比裸地的略小，原土有植被覆蓋的土壤pH值比原土裸地的略大?？屯?個土層土壤電導(dǎo)率先減小后增大，而原土土壤電導(dǎo)率值隨著土層深度的增加而增大。4種不同土地類型不同土層土壤pH值變化規(guī)律不明顯，可能是因為pH值相差不大，但可以發(fā)現(xiàn)表層0～20 cm土層土壤的pH值大于其他深層土壤。

表5 不同土層土壤EC和pH值相關(guān)性

注：*表示顯著相關(guān)（<0.05），**表示極顯著相關(guān)（<0.01）。

ote: * means significant correlation (<0.05), * * means extremely significant correlation (<0.01).

注：長方框內(nèi)為取土樣區(qū)域。

表6 不同土地類型不同土層土壤EC和pH值

注：不同小寫字母代表不同土層間差異達顯著水平（<0.05）。

Note: Different lowercase letters represent significant differences among different soil layers (<0.05).

2.4 土壤電導(dǎo)率和pH值影響因素分析

對土壤性質(zhì)與環(huán)境因素進行皮爾遜相關(guān)性分析（表 7），發(fā)現(xiàn)經(jīng)緯度和研究區(qū)土壤電導(dǎo)率和pH均無顯著相關(guān)性，海拔和土壤電導(dǎo)率存在顯著性負(fù)相關(guān)關(guān)系（<0.05），而河流湖泊水體電導(dǎo)率和土壤電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（<0.01），水體pH和土壤電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系（<0.05），植被和土壤電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（<0.01），即有植被覆蓋的土地，土壤的鹽分會低于無植被覆蓋的土地，植被對土壤鹽分有一定的改善作用。土壤電導(dǎo)率和土壤pH值呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（<0.01）。

表7 土壤性質(zhì)與環(huán)境因素相關(guān)性

注：REC和RpH為河流湖泊水體EC和pH值，SEC和SpH為土壤EC和pH值。

Note: REC and RpH mean the EC and pH values of rivers and lakes, and SEC and SpH mean the EC and pH values of soil.

3 討 論

研究區(qū)濱海鹽堿地土壤為極重度鹽漬土，在自然狀況下，僅有少部分鹽生植物能成活和生長，為打造良好投資環(huán)境，區(qū)內(nèi)實施了大量客土綠化工程。本次調(diào)查采樣點包括客土造林后的土壤以及徐圩新區(qū)的濱海鹽漬土。由表2可知，不同土層土壤電導(dǎo)率變異系數(shù)均為中等變異，且隨著土層深度增加，變異系數(shù)越小。從宏觀上看，研究區(qū)土壤從西向東土壤鹽漬化程度加深，很可能是因為海平面上升、海水入侵和颶風(fēng)等。只有>10～20 cm土層土壤的電導(dǎo)率值的基底效應(yīng)分別為30.952%，處于25%～75%范圍內(nèi)，空間相關(guān)性呈中等水平，其他土層均為弱相關(guān)性（表3）?？臻g相關(guān)性是由隨機因素和土壤自身結(jié)構(gòu)性因素共同作用的結(jié)果，其中隨機因素（比如不同的施肥、耕作方式等）的影響會使得同一層面的空間相關(guān)性減弱，而結(jié)構(gòu)因素包括土壤母質(zhì)、氣候以及地形等會使土壤電導(dǎo)率和pH的空間相關(guān)性增強。研究區(qū)大多數(shù)土層土壤電導(dǎo)率和pH的空間相關(guān)度在0%～25%之間，說明隨機因素引起的空間變異性較弱，自相關(guān)引起的空間變異性較強。從垂直角度上看，土壤電導(dǎo)率隨著土壤深度增加而變大，各土層土壤電導(dǎo)率值均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（<0.01），任意一層土壤電導(dǎo)率與其相鄰的下層土壤電導(dǎo)率相關(guān)性相較于與其他下層土壤最為顯著，此規(guī)律和前人研究相同[22]。

客土改良后的土壤電導(dǎo)率明顯低于原土，但是客土總體上沒有使土壤pH值降低，客土0～100 cm土層土壤pH值均值為8.07（表6），略高于《園林栽植土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的pH值建議值（6.0～7.8）[3]，可能是因為在客土后期養(yǎng)護澆水的過程中灌水量一次性過多，使土壤中的肥料流失，造成土壤返堿，因此澆水應(yīng)該采用小水灌透的方法，使水分緩慢滲入土中。土壤pH值受土壤母質(zhì)、地形、氣候、植被、人為耕作等影響[21]，本研究區(qū)土壤為堿性，原土裸地土壤pH值和原土有鹽生植物覆蓋的差異性小，但客土有植被覆蓋與裸地相較之下，綠化植物降低土壤pH值改良土壤堿性的作用較為明顯[23]。有鹽生植物覆蓋的情況下原土0～100 cm土層土壤電導(dǎo)率值均比原土裸地的小，種植鹽生植物可以有效地降低土壤含鹽量，改善土壤理化性質(zhì)[24-25]，還有研究證明鹽生植物的根系微生物群落是鹽漬土土壤修復(fù)的重要機制之一[26]。原土分為上有鹽生植物覆蓋和“鹽斑化”明顯的裸地[27]2種情況，這2種情況下，0～20 cm土層土壤電導(dǎo)率相差不大，>20～100 cm的相較之下差距偏大，相較于裸地，不論是人為種植的綠化植物還是自然生長的鹽生植物都能起到改善土壤鹽堿的作用[28-29]，與表7中土壤電導(dǎo)率和植被呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系的結(jié)論一致。由表6，客土土壤表層（0～10 cm）土壤電導(dǎo)率值比>10～60 cm的大，且表層和>60～100 cm土層土壤電導(dǎo)率在2～4 dS/m范圍內(nèi)，屬于輕度鹽漬土，土壤鹽分表聚和底聚現(xiàn)象明顯，主要是因為在客土工程綠化植物生長過程中，隔鹽材料隨著年限逐步老化失效，隔鹽排鹽系統(tǒng)漸漸堵塞積水及后期管護措施不到位等原因，土壤及地下水鹽分可在蒸發(fā)作用下隨毛管水上升[30]，造成土壤返鹽狀況，在客土養(yǎng)護過程中需定期檢查隔鹽排鹽措施，客土年限越大，返鹽狀況越明顯，客土技術(shù)對綠化來說具有不可持續(xù)性，長期來看客土綠化并不是研究區(qū)解決綠化問題最好的方式。

徐圩新區(qū)東臨黃海，水域面積占全域面積的11.4%，形成“三縱八橫六湖”錯綜復(fù)雜的河湖水系，研究區(qū)土地主要為徐圩鹽場的曬鹽用地及配套的輸水道以及送水道，常年引海水曬鹽，河流湖泊水體電導(dǎo)率值高，鹽分重[12]。由表7可知土壤采樣點周圍的河流湖泊水體電導(dǎo)率和土壤電導(dǎo)率存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（<0.01），水體pH和土壤電導(dǎo)率存在顯著正相關(guān)關(guān)系（<0.05）。所以在周圍有河流湖泊的土地上進行客土等綠化工程，必須選擇當(dāng)?shù)馗鼮槟望}堿的植物，且更注重灌溉養(yǎng)護管理。有學(xué)者[31]針對生態(tài)輸水對甘肅青土湖地區(qū)土壤鹽漬化的影響進行研究，發(fā)現(xiàn)隨著水域水體鹽分降低，周圍鹽漬土轉(zhuǎn)化為非鹽漬土，而湖區(qū)外圍土壤鹽分先降低后升高，最后發(fā)生土壤次生鹽漬化。目前從機理性上對河流湖泊水體鹽堿度對土壤鹽分的影響還需更加深入的研究。研究區(qū)經(jīng)緯度和土壤鹽堿度并沒有相關(guān)性，而一些研究證明[32-33]，海拔高度與土壤電導(dǎo)率值存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與本研究一致。氣候是影響鹽堿化的重要因素之一[34]，土壤鹽堿化季節(jié)性變化明顯，春秋積鹽、夏季脫鹽，冬季隱蔽性積鹽[35]，采樣時8月雨季排水不暢加上夏季高溫蒸發(fā)作用，土壤中鹽分在表層聚積使鹽分濃度增加達到最大值，使其鹽漬化程度加深[36]，所以后期還需對春秋等季節(jié)土壤鹽分狀況進行研究。

4 結(jié) 論

根據(jù)采樣監(jiān)測結(jié)果分析了客土造林后的徐圩新區(qū)濱海鹽堿土0～100 cm 5個土層土壤電導(dǎo)率和pH空間分布特征以及影響因素，得出以下結(jié)論：

1）研究區(qū)0～10、>10～20、>20～40、>40～60和>60～100 cm土層土壤電導(dǎo)率均為中等強度變異，pH值是弱變異性，變異系數(shù)隨土壤深度增加而變大。大多數(shù)土層土壤電導(dǎo)率和pH表現(xiàn)為弱空間相關(guān)性，由隨機因素引起的空間變異性較弱，自相關(guān)引起的空間變異性較強。水平方向上看，研究區(qū)從西向東鹽堿程度逐步加深，垂直方向上，土壤電導(dǎo)率值隨著土層深度增加而不斷變大，相鄰2個土層之間土壤電導(dǎo)率相關(guān)性最高，隨著深度增加，相關(guān)性逐漸減小。

2）研究區(qū)客土0～100 cm土層土壤電導(dǎo)率均值為2.91 dS/m，屬于輕度鹽漬化土；原土0～100 cm土層土壤電導(dǎo)率均值為31.00 dS/m，屬于極重度鹽漬化土。原土上只有極少數(shù)耐鹽作物能自然正常生長，客土土壤鹽分表聚和底聚現(xiàn)象明顯，存在返鹽返堿的問題，后期養(yǎng)護中應(yīng)利用小水灌透的方式以及定期檢查排鹽隔鹽措施，在咸水河流湖泊旁邊的土地綠化時選用更耐鹽堿的植物，長遠來說，客土改良并不是解決該地區(qū)綠化最好的方式。影響研究區(qū)土壤電導(dǎo)率的因素有河流湖泊水體電導(dǎo)率和pH值、土壤pH值、海拔、植被、氣候等。所以在后續(xù)的綠化造林工程中應(yīng)該更加注重以上影響因素，制定更為適宜完備的綠化造林方案。土壤鹽分還具有時間變異性，在今后的研究中，應(yīng)當(dāng)重視土壤鹽分的時空分布、不同年限客土土壤理化特性變化以及河流湖泊水體性質(zhì)對周圍土壤鹽堿影響的機理性研究。

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Spatial distribution pattern and influencing factors of soil salt in coastal saline-alkali land after afforestation with foreign soil

ZHU Yu1, CHU Linlin1※, ZHU Wendong2, SUN Quan3, SUN Qingkai4

(1.211100,; 2.,,100101,; 3.,222047,; 4.222047,)

Soil salinization has seriously restricted the ecological greening environment of saline-alkali land in the sustainable development of modern agriculture. This study aims to study the spatial distribution pattern and influencing factors of soil salinization in the coastal saline-alkali land after afforestation with foreign soil. The study area was taken as the coastal saline-alkali land in Xuwei New Area, Lianyungang City, Jiangsu Province, China. The field survey and soil sampling were then carried out. The soil electrical conductivity and pH value were also selected as the main indicators to evaluate the soil salinization. An analysis was made to determine the distribution pattern of soil salt in the 0-10, >10-20, >20-40, >40-60, and >60-100 cm layers of coastal saline-alkali land, combining with geostatistics, classical statistics, and Kriging interpolation. The spatial variation was explained using the semi-variance function optimization model, which fully and effectively reflected the soil saline-alkali information from the horizontal and vertical aspects. A comparison was finally made on the soil saline-alkali differences between the foreign and the original soil. The results showed that: 1) The soil electro conductivity of 0-10, >10-20, >20-40, >40-60, and >60-100 cm soil layers varied with the medium intensity, particularly with the weakly variable pH value. The variation coefficient increased with the increase of the soil depth. A weak spatial correlation was found in the soil electro conductivity and pH values of most soil layers. The weak spatial variability was caused by random factors, where the autocorrelation caused the strong spatial variability. In addition, the salinity of the study area gradually deepened from the west to the east in the horizontal direction. By contrast, the soil conductivity value continuously increased with the increase of soil depth in the vertical direction. There was the highest correlation between the soil electro conductivity and the two adjacent soil layers. The correlation gradually decreased with the increase in depth. 2) The saline-alkali soil belonged to the extremely severe salinized soil, where only a few salt-tolerant crops can grow naturally and normally. There was an outstanding surface and bottom accumulation of salt in the foreign soil, indicating the salt return and alkalization. The measures of salt drainage and salt isolation can be checked regularly to slowly infiltrate into the soil by small water irrigation in the later maintenance. Plants with more salt-tolerant should be selected to plant on the land beside saline rivers and lakes. The foreign soil can also be improved for greening in the long run. 3) The influencing factors of the soil electro conductivity included the electro conductivity and pH value of rivers and lakes, soil pH value, altitude, vegetation, and climate. Therefore, more attention should be paid to formulate more suitable for the subsequent afforestation projects. There was also time variability in the soil salinity. Future research can be expected to focus on the temporal and spatial distribution of soil salinity, the physical and chemical characteristics of foreign soil in different years, and the influencing mechanism of the nature of rivers and lakes on the surrounding soil salinity. The finding can provide a strong reference for the development and utilization rate of heavy saline-alkali soil, in order to improve the construction of landscape and green space, particularly for the formulation of comprehensive improvement measures and management systems in the precise saline-alkali soil.

salts; electrical conductivity; geostatistics; saline alkali land; foreign soil; pH

10.11975/j.issn.1002-6819.202210190

S156.41；S287

A

1002-6819(2023)-06-0149-09

祝瑜，褚琳琳，朱文東，等. 客土造林后濱海鹽堿地土壤鹽分分布及影響因素分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2023，39(6)：149-157.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202210190 http://www.tcsae.org

ZHU Yu, CHU Linlin, ZHU Wendong, et al. Spatial distribution pattern and influencing factors of soil salt in coastal saline-alkali land after afforestation with foreign soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(6): 149-157. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202210190 http://www.tcsae.org

2022-10-25

2023-01-27

徐圩新區(qū)成果轉(zhuǎn)化項目“徐圩新區(qū)鹽堿地原土綠化技術(shù)模式研究”；連云港市重點研發(fā)計劃（SF2220）；中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究計劃項目（QYZDJ-SSW-DQC028）；國家重點研發(fā)計劃子課題（2017YFC040320502）

祝瑜，研究方向為農(nóng)業(yè)水土工程。Email:374626997@qq.com

褚琳琳，博士，副教授，研究方向為鹽漬土治理利用與鹽漬化防控。Email:chuLL@hhu.edu.cn