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黄河三角洲土壤盐渍化现状及其影响因素

来源:原创论文网 添加时间:2020-02-24

  摘    要: 为了解当前黄河三角洲土壤盐渍化的现状和影响机理,该文根据文献数据库和相关资料对黄河三角洲土壤盐渍化现状和研究情况进行了梳理,旨在为黄河三角洲土壤盐渍化的研究和治理提供参考借鉴。结果表明:地下水和植被状况与土壤发育关系最为密切;离排灌水渠的长度、地下水矿化度和埋深是影响黄河三角洲次生盐渍化3个最显着的因素;黄河三角洲区域的土壤盐分主要为NaCl、Na2SO4;地下水埋深、植被利用与土壤盐分之间存在相互作用的关系;多年生的苜蓿和刺槐林对于降低表层土壤的盐分含量具有明显的作用。

  关键词: 黄河三角洲; 土壤盐渍化; 研究综述;

  Abstract: In order to understand the present situation and influence mechanism of soil salinization in the Yellow River delta, the present situation and research situation of soil salinization in yellow River Delta has been described by literature database and relevant data.The aim is to provide reference for the study and control of soil salinization in the Yellow River delta. Studies have shown that:Groundwater and vegetation are most closely related to soil development.The secondary saline soil was mainly influenced by distance to drainage dykes, groundwater TDS and depth.The soil salinity is mainly NaCl and Na2 SO4 in the Yellow River delta. There are interactions between the depth of groundwater, vegetation utilization and soil salinity. Perennial alfalfa and acacia forests have significant effects on reducing the salt content of surface soil.

  Keyword: Yellow River Delta; Soil salinization; Summary;

  土壤盐渍化包括盐化和碱化2个方面,土壤盐化是指可溶性盐类在土壤中的累积,特别是在土壤表层积累的过程;土壤碱化则是指土壤胶体被钠离子饱和的过程,也常被称为钠质化过程(Sodication)[1]。土壤盐分的形成和积累,与地壳上层发生的诸多地球化学过程和水文化学过程有关。全球盐渍土面积约占陆地总面积的1/10,约有100多个国家存在不同比例的土壤盐渍化。据统计,我国盐碱化土地面积约为1亿hm2,其中现代盐碱土约占37%,残余盐碱土约占45%,潜在盐碱土约占18%[2]。

  黄河三角洲是由黄河入海口携带泥沙在渤海凹陷处沉积形成的冲积平原,是我国乃至世界形成陆地速度最快的河口三角洲之一[3]。受黄河和渤海等多种水动力因素的影响,该区域地下水埋藏较浅,矿化度较高,土壤普遍盐渍。黄河三角洲区域土壤盐渍化面积约为44.29万hm2,占总面积的50%以上,其中重度盐渍化土壤和盐碱光板地23.63万hm2,约占总面积的28.3%[4]。目前,土壤盐渍化问题已成为了制约当地生态稳定和农业发展的重要环境问题[5]。

  本文根据文献数据库和相关资料对黄河三角洲土壤盐渍化现状和研究情况进行了梳理,旨在为黄河三角洲土壤盐渍化的新研究以及为土壤盐渍化的治理提供理论依据。

  1 、黄河三角洲土壤盐渍化现状

  黄河三角洲区域年蒸发量大于降雨量,在此条件下土壤中盐分处于向上运移的状态,形成土壤季节性的返盐和脱盐[6]。土壤盐分随季节的变化而变化,主要规律为:春季积盐、夏季脱盐、秋季回升、冬季潜伏。黄河三角洲土壤盐分在剖面上主要表现为表聚型[7]。黄河三角洲地形南高北低,表现为山前平原-冲积平原-三角洲上部平原-海岸带-水下岸坡[3]。南部高地、沿黄河及其周边的高地,土壤含盐量较低;背河的洼地与滩涂地的土壤含盐量较高,含盐量平均值约为11.7g/kg;滨海滩涂地区受高矿化度地下水和海水入侵的影响,土壤含盐量达30g/kg以上[8]。黄河三角洲位于华北凹陷的东北部,区域内主要为第四纪地层,厚度达400~500m。河积粉砂和潮汐沉积物是地下水主要的赋存介质。黄河三角洲地下潜水埋深平均约为1.14m,且矿化度平均约为14.3g/L。黄河三角洲位于滨海湿润-半湿润海水浸渍盐渍区渤海氯化物盐渍土片,属于现代积盐过程[9]。

  黄河三角洲的人工植被主要为人工刺槐、白蜡、杨树、棉花和冬枣等。天然植被大多为耐盐植被,主要为芦苇、翅碱蓬、獐茅、白茅、柽柳等。植被类型单纯,顶极群落主要为盐化草甸和一年生盐生植物群落。黄河三角洲区域的植被与土壤盐分具有既相互影响又相互生存的关系,黄河三角洲区域由于土壤盐渍化而形成了独特的生态系统。黄河三角洲的土壤类型受近代黄河泛滥沉积的影响多形成滨海潮土。土壤质地以轻壤、砂壤为主,其次为粘土、重壤;岩性主要由粉砂、粘土质粉砂和粘土组成[9]。
 

黄河三角洲土壤盐渍化现状及其影响因素
 

  2 、黄河三角洲土壤盐渍化研究

  2.1 、土壤盐渍化影响因素

  土壤盐分积累受到自然因素和人为因素双重的影响,是双重影响相互叠加的结果[9]。

  2.1.1、原生土壤盐渍化

  相关研究表明,影响黄河三角洲表层、底层土壤含盐量的因素由大到小依次为:地下水埋深、地下水矿化度>植被盖度>离海远近>地形指数>土壤有机质。这一规律与黄河三角洲盐渍土的形成和进化的自然规律相适应。黄河入海口泥沙不断淤积、新陆地不断形成,在此背景下,地下水和植被状况与土壤发育关系极为密切。地下水埋藏浅、矿化度高向地下水埋深变大、土壤脱盐淡化转变,地表由无植被覆盖向少有的耐盐植被覆盖再向高等植物转变。高等植物的出现增加了地表覆盖度,减少了土壤水分的蒸发,进而阻止了土壤盐分的上升积聚。其他因素均是间接地影响土壤含盐量,并且不同深度土壤体盐分含量的影响因素基本一致[9]。

  2.1.2、次生土壤盐渍化

  相关研究表明,影响黄河三角洲表层土壤次生盐渍化的因素由大到小依次为:离排灌渠远近>地下水矿化度>地下水埋深>地形指数>离海远近>土壤有机质。人类活动严重影响着土壤次生盐渍化,农田的排水灌溉系统对改善土壤盐分含量具有重要作用,离排灌渠的距离与土壤改善的效果呈显着正相关。同时,地下水埋深和矿化度对表层土壤次生盐渍化也起着重要的作用[9]。与表层土壤相比,排灌系统对降低深层土壤含盐量的权重略有下降,主要与区域地下水埋藏浅,深层土壤更易受地下水矿化度的影响有关。相关研究结果表明,地下水矿化度、埋深是控制土壤次生盐渍化的关键因素[9]。此外,平原引黄蓄水库的修建也是造成土壤次生盐渍化的重要因素。在引黄干渠两侧和调蓄水库周围,引水、蓄水容易侧渗,造成四周地下水位的进一步提高,加剧了土壤次生盐渍化[10]。

  2.2 、土壤盐渍化与盐渍离子关系

  黄河三角洲土壤盐渍化程度较重,其表层至1m深剖面土壤均处于中度及以上盐渍化程度。相关研究表明,地下水离子中以Na+、Cl-为主,地下水电导率、Na+、Cl-显着影响着土壤表层盐分的积聚,而p H、CO32-和HCO3-对土壤表层盐分的积聚影响程度相对较小[11]。黄河三角洲土壤盐渍离子含量最大的为Cl-,最小的为K+,这是由于区域内盐渍土离渤海较近,且地下水埋藏较浅,其盐渍土受海水浸渍和地下水影响有关。土壤盐渍离子含量从大到小的排列顺序依次为:Cl->Na+>SO42->Ca2+>Mg2+>K+,土壤中Cl-、Na+、SO42-的浓度远大于其他盐分离子,黄河三角洲土壤盐分主要为NaCl、Na2SO4。影响黄河三角洲土壤盐渍化的盐渍离子并未随时间的发展而发生改变。黄河三角洲的土壤盐分在不断积聚的同时,土壤有机物含量却在不断的降低[12]。

  2.3、土壤盐渍化与植被利用类型关系

  与未有植被利用的土壤相比,植被利用后土壤容重降低,土壤孔隙度、土壤团聚体、毛管持水量与饱和含水量均有明显的提高;土壤TOC、有效磷、速效氮含量均有显着增加;但土壤总盐分含量却呈显着降低趋势。相关研究表明,黄河三角洲主要的土壤利用类型相比较,物理性质变化为:麦田>棉田>苇地>碱蓬地>裸地[13]。同时,地下水埋深、土壤盐分对植被物种分布也具有显着的影响[14]。植被是反应土壤盐渍化程度的标志,通过观察植被类型、生长状况可直接对土壤盐渍化定性。不同土地利用方式会对土壤盐分的运移产生一定的影响,从而改变土壤盐分在剖面上的含量。研究结果表明,多年生的苜蓿和刺槐林可减少表层土壤的盐分含量,在土壤剖面上表层土壤的盐分含量明显低于底层土壤[7]。在黄河三角洲区域,不同植被覆盖条件下土壤盐分含量的变化规律为:刺槐林地<芦苇草甸<柽柳灌丛<翅碱蓬地<裸地[9];人工栽植的刺槐林地土壤含盐量低于天然更新的柽柳林地和人工耕作的棉花地[15]。

  3 、小结

  综合已有的研究结果表明:(1)地下水和植被状况与土壤发育关系最为密切。控制地下水埋深、改善地下水质和增加植被覆盖等措施,是防治黄河三角洲土壤盐渍化的重要措施。

  (2)离排灌水渠的长度、地下水的矿化度和埋深是影响黄河三角洲次生盐渍化3个最显着的因素。因此,实时监测土壤和地下水的盐碱度、地下水的水位和化学组成、改善田间灌溉排水设施、水分入渗属性,对于预防土壤次生盐碱化具有重要作用。

  (3)黄河三角洲区域地下水电导率、Na+、Cl-显着影着响土壤表层盐分的积聚,p H、CO32-和HCO3-对土壤表层盐分的积聚影响程度相对较小。土壤盐分主要为NaCl、Na2SO4。因此,治理与预防黄河三角洲土壤盐渍化,需以土壤中NaCl和Na2SO4为重点。

  (4)地下水埋深、植被利用与土壤盐分之间存在着相互作用的关系。地下水埋深、土壤盐分决定着植被的分布和生长情况,而植被的生长又能改变土壤盐分含量。多年生的苜蓿和刺槐林能降低表层土壤的盐分,这一研究成果对于改善土壤盐渍化具有较好的借鉴作用。

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