天津滨海地区土壤剖面盐渍化特征及其影响因素

引用本文

王卫星, 李攻科, 侯佳渝, 刘永涛. 天津滨海地区土壤剖面盐渍化特征及其影响因素[J]. 物探与化探, 2015,39(1): 172-179.
WANG Wei-Xing, LI Gong-Ke, HOU Jia-Yu, LIU Yong-Tao. Salinization characteristics of soil profile in coastal areas of Tianjin and its affecting factors[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(1): 172-179. 复制到剪切板

Doi:10.11720/wtyht.2015.1.28
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天津滨海地区土壤剖面盐渍化特征及其影响因素

王卫星, 李攻科, 侯佳渝, 刘永涛

天津市地质调查研究院,天津 300191

作者简介: 王卫星(1982-),男,工程师,研究生学历,2010年毕业于中国地质大学(北京)地球化学专业,主要从事应用地球化学方向的研究工作。E-mail:

收稿日期: 2014-06-23

基金: 中国地质调查局项目(12120113002000)

摘要

土壤盐渍化是由自然或人类活动引起的一种环境风险,对工农业生产具有重要影响。本次研究在天津滨海地区布置了6条具有代表性的土壤盐渍化剖面,选取其中4个剖面进行了为期两年的按月采样监测。研究发现,除了BHY6土壤剖面由于长年耕种,表现为平衡型土壤剖面形态之外,其余基本表现为底聚型土壤盐渍化剖面形态;从剖面中下部直到底部浅层地下水位附近,土壤中阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-或Cl^-+HCO3-为主,尤其在浅层地下水矿化度显著偏高(达盐水程度)的地区,土壤中Na⁺、Cl^-所占比例具有绝对优势,具有滨海盐土的基本发生特征;气候因素、浅层地下水矿化度及埋深、表层土壤植被都是滨海地区土壤盐渍化的重要影响因素。表层土壤表现出春季积盐、夏季脱盐、秋冬季缓慢积盐的特征,浅层地下水矿化度越高、埋深越浅,其土壤剖面含盐量越高;果林地和长期耕种的土地可以降低土壤盐分的活性,有效抑制盐分的累积,降低滨海地区土壤盐渍化程度,保护和改良土壤。

关键词: 盐渍化; 土壤剖面; 影响因素; 天津滨海地区

中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)01-0172-08

Salinization characteristics of soil profile in coastal areas of Tianjin and its affecting factors

WANG Wei-Xing, LI Gong-Ke, HOU Jia-Yu, LIU Yong-Tao

Tianjin Institute of Geological Survey, Tianjin 300191, China

Abstract

Soil salinization is a major environmental risk caused by natural or human activities, and it has an important adverse effect on the industrial and agricultural production activities of mankind. The authors conducted the study of the layout of the 6 representative soil salinization profiles in the coastal areas of Tianjin, and chose 4 profiles as the monitoring sections for the two-year monthly sampling and monitoring. Studies show that the soil salinity profiles are of the bottom accumulation types in coastal area, except for BHY6 soil profile which shows the balance of soil profile type with years of farming. The cations are mainly Na⁺, and the anions are mainly Cl^- or Cl^- and HCO3-. From the lower soil profile to the bottom of the shallow groundwater level, the proportions of Na⁺, Cl^- ions in soil possess the absolute superiority in the shallow groundwater with significantly higher salinity (up to saline degree), and this shows the basic characteristics of coastal solonchak. Climatic factors, salinity and depth of the shallow groundwater and the vegetation in surface soil are important factors affecting soil salinization of coastal areas. The surface soil shows the features of salt accumulation in spring, desalination in summer, and slow salt accumulation in autumn and winter. The shallow groundwater mineralization degree is higher, and the shallower the buried depth, the higher the soil salt content. The fruit trees and long cultivated land can reduce soil salt accumulation effectively and lower the degree of soil salinization of soil in coastal areas, which is crucial for the protection and improvement of soil.

Keyword: salinization; soil profile; influencing factors; Tianjin coastal areas

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土壤盐渍化是由自然或人类活动引起的一种环境风险, 全球大约有8.31亿hm²的土壤受到盐渍化的威胁^[1]。我国盐渍土总面积约3 600万hm², 占全国可利用土地面积的4.88%^[2]。我国开展盐渍土研究已经有70多年的历史, 土壤盐渍化研究经历从基础理论探索到应用实践两个主要阶段^[3]。天津位于华北平原东北部, 海河流域下游, 北依燕山, 东临渤海, 土壤盐渍化面积约7 830 k $\begin{matrix} {m^{2}}^{[4]} \end{matrix}$ 。根据其成因分类, 盐渍化土主要为滨海盐渍土、内陆盐渍土和次生盐渍土3种类型^[5]。天津滨海地区属于海退地, 土壤和潜水原生含盐量较高, 加上地势低平, 地下水位埋深浅, 在半干旱气候条件下, 蒸发强烈, 盐分大量向土壤表层累积, 导致土壤次生盐渍化现象分布广泛, 滨海地区盐渍化土壤占该地区总面积的74.7%^[6]。土壤盐渍化对土地资源造成了破坏, 使得农业生产受到损失, 同时也对区域的生态环境构成了威胁。因此, 开展滨海地区土壤盐渍化剖面分布特征及其影响因素的研究, 对于天津市乃至环渤海地区合理开发利用土地, 保护生态环境, 保障区域的可持续发展具有重要意义。

1 研究区概况

天津滨海地区由原来的三个行政区组成, 从北向南分别为汉沽、塘沽、大港。滨海地区地势低平, 由冲海积低平原、海积低平原、贝壳堤3个主要地貌单元组成, 分带性明显, 反映全新世晚期以来海陆变迁、沉积环境变化和人类改造等特征。研究区属暖温带半湿润大陆与海洋过渡型季风气候, 夏秋季多雨, 春冬季干旱, 四季分明。全年平均气温约12 ℃, 多年平均降雨量552.7 mm, 降雨多集中在7~9月份, 占全年总降水量的73%以上。区内河流、水库、坑塘、洼淀、盐田星罗棋布, 海河水系和蓟运河水系为研究区的两大地表水系。

研究区属华北地层大区晋冀鲁豫地层区的华北平原分区, 处在断陷及坳陷盆地内, 沉积了巨厚的新生代堆积物。巨厚的新生界是本区最显著的特征, 厚度普遍大于5 000 m, 其中古近系和新近系是本区油气资源和地下热水的主要生储层和储集层。第四纪以来的构造运动继承了古近纪和新近纪的格局, 海侵运动形成一套以河流相和洪泛平原相为主, 并夹海相堆积的砂、泥质松散沉积物, 沉积物明显受气候变更的影响。

研究区地处滨海平原, 多次海侵形成广泛分布的咸水, 咸水体由北向南增厚, 第一含水组全部为咸水, 向南部第二含水组也变为咸水。地下水的分布和富水特征受地貌和水系分布的影响, 沉积物为海积冲积层和冲积海积层, 含水层为中细砂和粉细砂, 富水性较差。土壤类型主要有盐化潮土、盐化湿潮土和滨海盐土几个亚类。盐化潮土主要分布在西部的地势略高地区, 如大港区徐庄子、大苏庄和南台子; 盐化湿潮土主要分布在西部地势低洼地带; 滨海盐土主要分布在东部滨海平原区。

2 研究方法

2.1 剖面盐渍化特征研究方法

根据前人关于表层土壤盐碱化区域调查研究成果, 结合滨海地区不同土地利用类型, 以及兼顾地理位置的均匀性, 布置了6条具有代表性的土壤盐渍化剖面(图1), 各剖面基本情况见表1, 采样时间为当年三月底返盐季节。土壤剖面采样深度从地表直到地下潜水以下, 滨海地区浅层地下水位埋深随地势高低而不同, 多在50~200 cm范围内。表层样品取两层, 深度分别为0~5 cm和5~20 cm; 中间位置每20 cm取一件样品, 至120 cm共取5层; 底部位置120~150 cm取一件样品, 根据初见水位埋深情况, 150~200 cm可以再取一层样品。每个土壤剖面共采集样品8~9件, 剖面样品测试项目为易溶盐离子(C $\begin{matrix} O_{3}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 、Cl^-、S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺), 计算相应样品的全盐量, 同时采集相应剖面浅层地下水样品进行水质分析。

土壤易溶盐样品测试方法:称取通过2 mm筛孔的风干土样50.0 g, 放入干燥的500 mL锥形瓶; 加入无二氧化碳的纯水250 mL, 加塞, 振荡3 min, 过滤分离; 分取100 mL清液, 水浴蒸干, 测定全盐量; 吸取清液50 mL于150 mL锥形瓶中, 用0.05 mol/L盐酸滴定C $\begin{matrix} O_{3}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ ; 吸取清液50 mL于150 mL锥形瓶中, 用0.05 mol/L硝酸汞滴定Cl^-; 移取10 mL清液, ICP-OES法测定Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺、S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 。测试技术标准参照中华人民共和国林业行业标准《森林土壤分析方法》(GB7830-7892-87)), 测试单位为国土资源部合肥矿产资源监督检测中心。

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	图1 天津滨海地区土壤剖面分布

表1 天津滨海地区土壤剖面基本概况

编号	地理位置	土地利用方式	土壤类型	土壤质地	$\begin{matrix} \frac{水位埋深}{cm} \end{matrix}$	$\begin{matrix} \frac{取样深度}{cm} \end{matrix}$
BHY1	汉沽杨家泊	旱地	盐化湿潮土	黏土	150	0~5	棕黑色粉质黏土
						5~20	棕灰色粉质黏土
						20~40	棕灰色粉质黏土
						40~60	棕灰色粉质黏土
						60~80	棕灰色粉质黏土, 夹粉砂
						80~100	棕灰色粉质黏土, 夹粉砂
						100~120	棕灰色粉质黏土, 夹粉砂
						120~150	土开始变软, 夹锈染
						150~200	棕灰色淤泥
BHY2	汉沽大田镇	果园	盐化湿潮土	重壤土	100	0~5	棕色粉质黏土
						5~20	棕色粉质黏土
						20~40	棕色粉质黏土, 夹粉砂
						40~60	棕色粉质黏土, 夹粉砂
						60~80	棕色粉质黏土, 夹粉砂
						80~100	棕色粉质黏土, 夹粉砂
						100~120	灰黄色粉砂
						120~150	灰黄色粉砂
BHY3	塘沽黄港水库南	林地	盐化湿潮土	黏土	140	0~5	棕色粉质黏土
						5~20	棕色粉质黏土
						20~40	棕色粉质黏土
						40~60	棕色粉质黏土
						60~80	棕色黏土, 夹粉砂
						80~100	棕色黏土, 夹粉砂
						100~120	棕色黏土, 夹粉砂
						120~150	深灰色淤泥质黏土
						150~200	深灰色淤泥
BHY4	大港刘岗庄	果园	盐化潮土	黏土	140	0~5	棕黄色黏土
						5~20	棕黄色黏土
						20~40	棕黄色黏土
						40~60	灰色、灰黄色粉质黏土
						60~80	灰黄色粉质黏土
						80~100	灰黄色粉砂
						100~120	灰黄色粉砂
						120~150	灰黄、灰色粉质黏土
						150~200	灰色淤泥
BHY5	大港油田	旱地	滨海盐土	黏土	85	0-5	棕黄色黏土
						5~20	棕黄色黏土
						20~40	棕黄色黏土
						40~60	棕黄色黏土
						60~80	棕黄色黏土
						80~100	棕黄色黏土
						100~120	棕黄色淤泥
						120-150	棕黄色淤泥
BHY6	大港太平镇	旱地	盐化潮土	轻壤土	100	0-5	棕色黏土
						5-20	棕色黏土
						20-40	棕色黏土
						40-60	棕色黏土
						60-80	棕色、灰黑色黏土
						80-100	灰黑色、灰黄色黏土
						100-120	灰黑色黏土夹锈染, 湿软
						120-150	灰黑色淤泥

表1 天津滨海地区土壤剖面基本概况

2.2 盐渍化影响因素研究方法

土壤盐渍化受到当地蒸发量(降水量)、微地貌特征、地下水矿化度、土地利用方式等多种因素的影响^[7]。雨季降水使土壤发生淋溶脱盐作用, 旱季潜水蒸发引起土壤积盐^[8]。地形的高低起伏影响地面和地下径流的运移, 土壤盐分也随之重新分配, 或积累富集, 或淋失贫化^[9]。地下水矿化度和土地利用方式、排灌亦是影响土壤盐渍化的重要因素^[10]。为了研究滨海地区土壤盐渍化季节性变化规律及其影响因素, 选取4个剖面(BHY2、BHY3、BHY4、BHY5)进行了两年的取样监测。采样时间从当年的4月份到第三年的3月份(由于当时研究目的不同, 4个监测剖面采样时间与6条土壤盐渍化特征研究剖面相差5年), 4个剖面均每月采样一次, 采样深度为0~150 cm, 采样间隔为0~5 cm、5~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm、100~120 cm、120~150 cm。监测样品测试项目为易溶盐离子(C $\begin{matrix} O_{3}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 、Cl^-、S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺), 并计算相应样品的全盐量。

3 土壤剖面盐渍化特征

BHY1土壤剖面位于汉沽杨家泊, 为旱地, 间歇性耕种。土壤剖面含盐量为(0.42~1.17)× 10^-3, 其中底部接近浅层地下水位150~200 cm处含盐量最高, 为1.17× 10^-3(表2)。剖面向下盐分含量逐渐增加, 为底聚型土壤剖面形态。表层0~5 cm和中下层80~150 cm土壤盐渍化类型为硫酸盐型, 中上层5~80 cm和底层150~200 cm土壤为氯化物— 硫酸盐型。表层主要以Ca²⁺、K⁺和S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 离子为主, 下部到底层主要以Na⁺和S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 离子为主(图2)。浅层地下水位为150 cm, 地下水矿化度为3 110 mg/L, 按照矿化度分类属于咸水(矿化度在3~10 g/L)。

BHY2土壤剖面位于汉沽大田镇, 为果园地。土壤剖面含盐量(0.66~1.44)× 10^-3, 其中底部接近浅层地下水位120~150 cm处含盐量最高, 为1.44× 10^-3。剖面向下盐分含量逐渐增加, 为底聚型土壤剖面形态。表层0~20 cm土壤盐渍化类型为氯化物— 硫酸盐型, 中部直到底层20~150 cm土壤为硫酸盐— 氯化物型。表层主要以Ca²⁺和S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} {O_{3}}^{-} \end{matrix}$ 离子为主, 下部到底层主要以Na⁺和S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 离子为主。浅层地下水位为100 cm, 地下水矿化度为3 510 mg/L, 按照矿化度分类属于咸水。

BHY3土壤剖面位于塘沽黄港水库南部, 为林地。土壤剖面含盐量为(0.59~3.29)× 10^-3, 其中底部接近浅层地下水位150~200 cm处含盐量最高, 为3.29× 10^-3。剖面向下盐分含量逐渐增加, 为底聚型土壤剖面形态。从表层直到底层土壤盐渍化类型均为硫酸盐— 氯化物型。表层主要以Ca²⁺、K⁺和S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 离子为主, 下部到底层主要以Na⁺和Cl^-、S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 离子为主。浅层地下水位为140 cm, 地下水矿化度为12 200 mg/L, 按照矿化度分类属于盐水(矿化度在10~50 g/L)。

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	图2 天津滨海地区土壤盐渍化分布特征

表2 天津滨海区土壤剖面盐渍化特征

编号	取样深度/cm						剖面形态
BHY1	0~5	0.49	0.44	1.02	1.04	硫酸盐型	底聚型
	5~20	0.42	0.99	1.55	0.56	氯化物— 硫酸盐型
	20~40	0.47	0.96	1.91	0.63	氯化物— 硫酸盐型
	40~60	0.41	0.58	5.10	0.60	氯化物— 硫酸盐型
	60~80	0.62	0.59	2.84	1.76	氯化物— 硫酸盐型
	80~100	0.77	0.29	3.81	2.76	硫酸盐型
	100~120	0.94	0.41	1.88	4.69	硫酸盐型
	120~150	1.03	0.26	1.64	6.18	硫酸盐型
	150~200	1.17	0.97	1.22	7.28	氯化物— 硫酸盐型
BHY2	0~5	0.75	0.52	0.88	1.12	氯化物— 硫酸盐型	底聚型
	5~20	0.78	0.95	1.72	3.39	氯化物— 硫酸盐型
	20~40	0.66	1.99	2.71	0.62	硫酸盐— 氯化物型
	40~60	1.19	1.30	1.19	5.13	硫酸盐— 氯化物型
	60~80	1.14	1.25	1.13	5.24	硫酸盐— 氯化物型
	80~100	1.18	1.11	0.92	6.07	硫酸盐— 氯化物型
	100~120	1.42	1.13	0.66	8.19	硫酸盐— 氯化物型
	120~150	1.44	1.29	0.87	8.96	硫酸盐— 氯化物型
BHY3	0~5	0.59	1.05	1.55	1.26	硫酸盐— 氯化物型	底聚型
	5~20	0.61	1.62	2.35	1.30	硫酸盐— 氯化物型
	20~40	0.92	1.49	1.89	4.18	硫酸盐— 氯化物型
	40~60	1.40	1.54	0.78	7.09	硫酸盐— 氯化物型
	60~80	2.08	2.28	0.30	12.94	硫酸盐— 氯化物型
	80~100	2.37	2.12	0.28	14.20	硫酸盐— 氯化物型
	100~120	2.90	2.77	0.20	16.39	硫酸盐— 氯化物型
	120~150	3.02	2.61	0.24	15.07	硫酸盐— 氯化物型
	150~200	3.29	2.87	0.13	13.47	硫酸盐— 氯化物型
BHY4	0~5	0.65	0.50	0.66	0.38	硫酸盐型	底聚型
	5~20	0.41	0.64	2.36	0.33	氯化物— 硫酸盐型
	20~40	0.67	0.95	1.12	0.89	氯化物— 硫酸盐型
	40~60	0.79	0.12	3.13	2.88	硫酸盐型
	60~80	0.83	0.90	2.66	2.90	氯化物— 硫酸盐型
	80~100	0.79	1.04	1.19	4.44	硫酸盐— 氯化物型
	100~120	0.97	0.91	1.18	4.76	氯化物— 硫酸盐型
	120~150	1.63	0.82	0.54	11.62	氯化物— 硫酸盐型
	150~200	2.38	1.96	0.27	13.07	硫酸盐— 氯化物型
BHY5	0~5	4.53	3.76	0.08	5.04	硫酸盐— 氯化物型	底聚型
	5~20	1.79	3.51	0.51	4.34	硫酸盐— 氯化物型
	20~40	3.07	4.07	0.28	17.66	氯化物型
	40~60	4.24	4.56	0.16	37.33	氯化物型
	60~80	5.19	5.92	0.07	40.97	氯化物型
	80~100	5.68	6.31	0.06	28.03	氯化物型
	100~120	6.16	6.86	0.06	35.28	氯化物型
	120~150	6.96	7.11	0.05	37.06	氯化物型
BHY6	0~5	1.22	0.76	0.29	0.98	氯化物— 硫酸盐型	平衡型
	5~20	1.11	0.73	0.76	3.34	氯化物— 硫酸盐型
	20~40	1.67	0.63	0.64	6.86	氯化物— 硫酸盐型
	40~60	1.78	0.51	0.29	6.87	氯化物— 硫酸盐型
	60~80	1.66	0.80	0.36	7.99	氯化物— 硫酸盐型
	80~100	1.44	0.92	0.49	7.83	氯化物— 硫酸盐型
	100~120	1.70	1.20	0.39	7.89	硫酸盐— 氯化物型
	120~150	1.62	1.52	0.39	11.15	硫酸盐— 氯化物型

注:分析单位为国土资源部合肥矿产资源监督检测中心

表2 天津滨海区土壤剖面盐渍化特征

BHY4土壤剖面位于大港刘岗庄, 为果园。土壤剖面含盐量为(0.41~2.38)× 10^-3, 其中底部接近浅层地下水位150~200 cm处含盐量最高, 为2.38× 10^-3。剖面向下盐分含量逐渐增加, 为底聚型土壤剖面形态。从表层直到底层土壤盐渍化类型均为硫酸盐— 氯化物型。表层主要以Ca²⁺、K⁺和S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 、HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 离子为主, 下部到底层主要以Na⁺和Cl^-、S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 离子为主。浅层地下水位为140 cm, 地下水矿化度为7 070 mg/L, 按照矿化度分类属于咸水。

BHY5土壤剖面位于大港油田区, 为旱地, 近年来为荒地。土壤剖面含盐量为(1.79~6.96)× 10^-3, 其中底部浅层地下水位以下120~150 cm处含盐量最高, 为6.96× 10^-3。与其他5个土壤剖面相比, 表层土壤0~5 cm含盐量异常偏高, 这可能与长期撂荒地表返盐有关, 但是总体来看向下盐分含量逐渐增加, 仍表现为底聚型土壤剖面形态。表层土壤盐渍化类型为硫酸盐— 氯化物型, 中部直到底部为氯化物型。表层主要以Mg²⁺、K⁺和HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 离子为主, 下部到底层主要以Na⁺和Cl^-离子为主。浅层地下水位为85 cm, 地下水矿化度为24 640 mg/L, 按照矿化度分类属于盐水。

BHY6土壤剖面位于大港太平镇, 为旱地, 长年耕种。土壤剖面含盐量为(1.11~1.78)× 10^-3, 土壤剖面含盐量变化不大, 为平衡型土壤剖面形态。从表层直到中部, 土壤盐渍化类型均为氯化物— 硫酸盐型, 底部土壤为硫酸盐— 氯化物型。整个剖面土壤主要以Na⁺和S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ 离子为主。浅层地下水位为100 cm, 地下水矿化度为4 940 mg/L, 按照矿化度分类属于咸水。

4 盐渍化影响因素分析

4.1 气候因素

通过4个土壤剖面为期两年的监测发现, 0~5 cm表层土壤暴露于地表, 受气候变化的直接影响, 对蒸发和淋滤作用反应敏感。从图3中可以看出, 剖面含盐量变化幅度较大(图中横坐标“ 1-4” 表示第一年度4月份, 以此类推)。除了监测剖面BHY5在第二年度夏秋季(2-8、2-9、2-10)含盐量不降反升之外, 其他监测剖面基本都表现出了盐分春季累积, 夏季下降, 秋冬季缓慢累积的趋势。天津滨海地区属暖温带季风型大陆性气候, 春季干燥, 多风少雨, 日照丰沛, 蒸发量占全年总量的36%左右, 全年的降雨量主要集中在夏季^[5]。土壤剖面监测期间, 滨海地区第二年度的降雨量较第一年度大(图4), 淋滤作用强烈, 导致整个剖面的平均含盐量相对于第一年度有所下降(图5)。因此, 滨海地区土壤具有春季干旱积盐、夏季多雨脱盐的特点。

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	图3 天津滨海区0~5 cm表层土壤不同月份含盐量动态变化曲线

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	图4 天津滨海区监测月份中滨海地区降雨量统计

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	图5 天津滨海区土壤剖面(0~150 cm)不同月份平均含盐量动态变化

表3 天津滨海区土壤剖面浅层地下水盐分数据mg/L

编号	w(K⁺)+w(Na⁺)	w(Ca²⁺)	w(Mg²⁺)	w(Cl^-)	w(S $\begin{matrix} O_{4}^{2 -} \end{matrix}$ )	w(HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ )	矿化度
BHY1	642.8	116.0	155.8	645.2	661.1	890.9	3110
BHY2	714.3	221.5	155.8	1028.0	693.3	701.7	3510
BHY3	3207.3	329.6	589.4	5370.7	1954.0	747.5	12200
BHY4	1808.2	268.3	311.7	3031.0	1149.0	503.4	7070
BHY5	7764.0	331.0	821.1	13098.8	2087.0	537.0	24640
BHY6	1154.3	155.3	279.1	1808.0	1028.2	518.7	4940

注:分析单位为国土资源部天津矿产资源监督检测中心

表3 天津滨海区土壤剖面浅层地下水盐分数据mg/L

4.2 浅层地下水因素

由于滨海地区浅层地下水位埋深浅, 受地势和古河道影响, 一般在0~300 cm范围之间, 多次海侵形成广泛分布的咸水, 甚至盐水地下水。因此滨海地区浅层地下水的埋深和矿化度对该地区土壤盐渍化的形成可能起到至关重要的作用^[11]。从土壤盐渍化分布特征剖面及土壤剖面盐渍化分布特征可以看出, 除了BHY6土壤剖面之外, 其他5个剖面均表现为底聚型土壤剖面形态, 即浅层地下水位附近土壤含盐量高。从表3中可以看出, 6个土壤剖面浅层地下水矿化度由大到小排序为BHY5> BHY3 > BHY4 > BHY6> BHY2 > BHY1, 通过表2中剖面数据可以分别计算6个土壤剖面含盐量平均值, 其平均值由大到小依次为BHY5> BHY3 > BHY6 > BHY2> BHY4 > BHY1。浅层地下水矿化度越高, 土壤剖面含盐量越高, 土壤盐渍化程度越严重, 其中, 剖面BHY5、BHY3浅层地下水已达到盐水程度, 其土壤剖面含盐量相对于其他剖面明显偏高。

4.3 植被因素

前人曾以天津滨海塘沽地区农田、菜地、果园、湿地、人工草地5种土壤利用类型为研究对象, 对不同类型土壤中盐分组成和含量进行分析比较。结果表明, 在不同土地利用条件下, 农田、菜地、果园和人工草地中总盐分含量较低, 而湿地中较高, 其中果园土壤含盐量最低^{[12, 13]}。BHY2、BHY3、BHY4土壤剖面为果林地, 浅层地下水矿化度均达到咸水, 甚至盐水程度, 地下水位约在100~140 cm之间。根据经验, 在这样的地下水条件下, 这些剖面表层土壤春季积盐的现象往往比较明显^[4]。但是其剖面表层土壤在春季返盐季节, 与其他3个土地利用类型为旱地(耕地)的土壤剖面相比, 含盐量显著偏低, 这可能与果林地对土壤具有脱盐作用有关。林木的遮挡可以降低风速和削弱阳光照射, 减少地面水分蒸发, 另外林木具有发达的根系, 可以吸收土壤深层的水分, 并将其发散到空气中, 抑制了高矿化度地下水往表层土壤运移。林木的生长改善了土壤物理性质, 增加了有机质。土壤有机胶体数量的增加, 增强了对盐分离子的吸附能力, 降低了土壤盐分的活性, 有效抑制了盐分的累积^{[14, 15]}。BHY5土壤剖面位于大港油田区内, 近年来长期撂荒, 剖面表层土壤在春季返盐现象明显, 剖面浅层地下水矿化度已达到盐水程度, 且地下水位约为85 cm, 埋深相对较浅。长期撂荒, 使得土壤失去了植被的保护, 表层土壤在春季返盐季节的积盐程度显著提高, 因此, 植被覆盖也是滨海地区土壤盐渍化现象的一个重要影响因素。良好的植被覆盖对于降低滨海地区土壤盐渍化程度, 保护和改良土壤具有积极作用。

5 结论

天津滨海地区6条土壤盐渍化剖面研究表明, 除了大港太平镇的BHY6土壤剖面由于长年耕种, 表现为平衡型土壤剖面形态之外, 其他土壤剖面均随着剖面深度的增加, 盐分含量逐渐增加, 表现为底聚型土壤剖面形态。在土壤剖面中下部直到底部浅层地下水位附近, 土壤中阳离子以Na⁺离子为主, 阴离子以Cl^-或者Cl^-与HC $\begin{matrix} O_{3}^{-} \end{matrix}$ 离子为主, 尤其在浅层地下水矿化度显著偏高(达盐水程度)的地区, 土壤中Na⁺、Cl^-离子所占比例具有绝对优势, 具有滨海盐土的基本发生特征。

气候因素是滨海地区土壤盐渍化的影响因素之一, 其表层土壤含盐量对气候非常敏感, 表现出春季积盐、夏季脱盐、秋冬季缓慢积盐的特征。浅层地下水矿化度越高, 埋深越浅, 其土壤剖面含盐量越高, 土壤盐渍化程度越严重。土壤利用类型, 即表层土壤植被覆盖, 也是滨海地区土壤盐渍化现象的一个重要影响因素, 果林地和长期耕种的土地可以降低土壤盐分的活性, 有效抑制盐分的累积, 对于降低滨海地区土壤盐渍化程度, 保护和改良土壤具有积极作用。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[12]	马文梅, 王静, 曲东. 天津市塘沽区不同土地利用状况下土壤盐分变化特征[J]. 西北农业学报, 2011, 20(12): 152-157. [本文引用:1]
[13]	李红柳, 杨志, 孙贻超, 等. 天津市滨海盐生植物资源及其开发利用[J]. 中国土壤与肥料, 2007(1): 60-62. [本文引用:1]
[14]	崔晓阳. 土壤资源学[M]. 北京: 中国林业出版社, 2006: 210-218. [本文引用:1]
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1995

0.0

... 31亿hm²的土壤受到盐渍化的威胁^[1] ...

2008

0.0

王佳丽, 黄贤金, 钟太洋, 等. 盐碱地可持续利用研究综述[J]. 地理学报, 2008, 66(5): 673-684.

The exploitation of salt-affected land resources has made significant contribution to grain production. However it will be faced with a big challenge due to fresh water shortage and climate change. In the past few years, great progress has been made in sustainable utilization of salt-affected land. The contents of this paper include the following parts: (1) the major progress of Technology Research and Development (Tech R&D), drainage waters disposed off in an environmentally safe manner, and necessary management for technology of sustainable use of salt-affected land; (2) a detailed review of farm household behavior of technology choice for sustainable salt-affected land; (3) a brief review of the scientific research method for sustainable use of saline land. It is suggested that the following aspects should be further studied: (1) to strengthen the cooperation of scientists in different disciplines; (2) to emphasize the research on micro-subject farm household behavior of technology choice; (3) to increase the scientificity of research method.

盐碱地资源的开发利用对粮食生产具有重大贡献。但水资源的缺乏、气候变化使盐碱地开发利用工作更具挑战性。文章系统总结了近年来盐碱地可持续利用研究取得的重要进展：(1)盐碱地可持续利用的技术研发、排盐水环境安全处理及技术配套管理研究；(2) 盐碱地可持续利用的农户技术选择行为研究；(3) 盐碱地可持续利用的科学研究方法。提出盐碱地可持续利用进一步研究的建议：加强多学科交叉融合的研究；强调农户技术选择行为研究；增强研究方法的科学性。

... 88%^[2] ...

2012

0.0

李建国, 濮励杰, 朱明. 土壤盐渍化研究现状及未来研究热点[J]. 地理学报, 2012, 67(9): 1233-1245.

With the global warming, soil salinization has become a global concern in the world, and about 7% of the global land is threatened by salinity. In addition, this figure is rising. Soil salinization in China is critical, and the area of salt-affected soil is vast, which poses a great threat to agricultural development. This study summarizes the framework of the soil salinization research in China over tha past 70 years, and make comments on the inadequencies in previous studies at home and abroad. This study summarizes the present situation and future tendency of soil salinization research across the world in the last 30 years by using the literature database and data-sharing network, and identifies five research priorities and orientations for providing new ideas to carry out the saline soil research in the future.

随着全球气候暖化问题的日益加剧, 土壤盐渍化问题已经成为各国关心的全球性问题, 全球约有7%的土地受到盐渍化的威胁, 而且这个数字还在上升。我国是土壤盐渍化比较严重的国家, 盐渍化土壤面积大, 分布广, 对区域农业发展构成了严重的威胁。本文对70 年来我国土壤盐渍化研究的内容框架进行了梳理和概括, 并结合国内外的相关研究成果对已有研究中存在的不足进行了评述;借助文献数据库和相关数据共享网络对近30 年来国内外盐渍土研究的趋势和总体概况进行了总结, 提出了新形势下土壤盐渍化研究的5 个重点领域和方向, 旨在为今后开展盐渍土研究提供新的思路。

... 我国开展盐渍土研究已经有70多年的历史,土壤盐渍化研究经历从基础理论探索到应用实践两个主要阶段^[3] ...

2006

0.0

张征云, 孙贻超, 孙静. 天津市土壤盐渍化现状与敏感性评价[J]. 农业环境科学学报, 2006, 25(4): 954-957.

依据蒸发量/降水量、地下水矿化度和地形等评价因子,采用地理信息系统技术对天津市的土壤进行了盐渍化敏感性评价.盐渍化单因子敏感性和综合敏感性的空间分布分析结果表明,天津土壤盐渍化以中度敏感区为主,主要分布天津中部广大平原区,而高度敏感区及极敏感区则主要分布在滨海平原及大港区,不敏感区集中分布在北部蓟县山区.

... 根据经验,在这样的地下水条件下,这些剖面表层土壤春季积盐的现象往往比较明显^[4] ...

1990

0.0

陶维藩. 刍议天津平原地区土壤盐渍化[J]. 天津地质学会志, 1990, 8(2) : 132-138.

... 根据其成因分类,盐渍化土主要为滨海盐渍土、内陆盐渍土和次生盐渍土3种类型^[5] ...

... 天津滨海地区属暖温带季风型大陆性气候,春季干燥,多风少雨,日照丰沛,蒸发量占全年总量的36%左右,全年的降雨量主要集中在夏季^[5] ...

2012

0.0

廉晓娟, 李明悦, 王艳. 基于GIS的天津滨海新区土壤盐渍化空间分布研究[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(5): 2746-2748.

通过野外采样调查和GIS技术相结合,对天津滨海新区进行土壤盐渍化分布调查.结果表明,滨海新区土壤全盐平均含量为0.818％,土壤pH平均值为8.43,土壤Cl和Na+的平均含量接近,分别为0.27％和 0.22％；从滨海新区土壤全盐空间分布上来看,从西部到东部沿海基本呈条带状分布,土壤全盐含量逐渐升高.对不同盐渍化程度土壤的分布面积进行了统计, 非盐渍化土壤分布面积很少,仅占土地总面积的3.18％,轻度盐渍化土壤分布面积为107.43 km2,占土地总面积的6.34％,中度盐渍化土壤分布面积173.51 km2,占土地总面积的10.24％.重度盐渍化土壤分布面积为217.36 km2,占土地总面积的12.82％.盐土面积为1142.8 km2,占滨海新区陆地总面积的67.42％.其中全盐含量为0.6％～ 1.0％、1.0％～1.5％、＞1.5％的分布面积分别为388 47、411.82、342.51 km2,分别占总面积的22.92％、24.30％、20.21％.

... 7%^[6] ...

2008

0.0

姚荣江, 杨劲松, 姜龙, 等. 基于聚类分析的土壤盐渍剖面特征及其空间分布研究[J]. 土壤学报, 2008, 45(1): 56-65.

Characteristics and regularity of spatial,horizontal and vertical,distribution of soil salinity in different salinity profile types were studied and summarized through application of hierarchical cluster analysis of typical soil salinity profiles in the Yellow River Delta,and these regularities were then used to explore spatial distribution of different salinity profile types.Results show that soil salinity profiles could be obviously classified into normal,inverted and even,and a soil profile of 180 cm in depth could be divided into four layers,0～20 cm,20～80 cm,80～120 cm and 120～180 cm in terms of the vertical distribution characteristics.Soil salinity exhibited strong variation in spatial distribution,both horizontal and vertical,salt accumulation at the surface soil layer was generally significant,and the regularity of soil salinity at different layers could serve as a reference for the classification of salinity profile types.Owing to compound impact of structural and stochastic factors,soil salinity at these layers all exhibited moderate spatial variation and identical spatial autocorrelation scale.The results of Kriging interpolation and spatial analysis indicated that the spatial distribution of soil salinity in surface layer was chiefly dominated by micro-topography and climate conditions,while the spatial distribution of soil salinity at deeper layers was mainly controlled by groundwater properties. The study area was predominated with inverted salinity profile types and,followed by normal and even ones,respectively.The distribution patterns of salinity profile types reflected variation of vegetation types and land use patterns to some extent,and human agricultural activity was the crucial reason for the formation of normal and even salinity profile types.The research results can serve as a theoretical and practical basis for zoning,amelioration,management and rational utilization of saline soils in the Yellow River Delta.

通过对黄河三角洲地区典型地块土壤盐渍剖面的聚类分析,研究并总结该地区不同盐分剖面类型土壤含盐量在水平方向以及垂直方向的分布特征和规律,运用该规律对各盐渍剖面类型的空间分布进行了探讨。结果表明:研究区土壤盐分剖面可以明显分为表聚型、底聚型和平均型3类,按照垂直分布特征可将0～180cm土体划分为0～20cm、20～80cm、80～120cm和120～180cm四个层次;研究区土壤含盐量在垂直方向和水平方向上变异较强,总体上盐分分布具有一定的表聚性,且各土层含盐量的规律性可以作为判断土壤盐分剖面类型的依据;受结构性因素和随机性因素的共同影响,各土层含盐量均表现为中等的空间自相关性和相同的空间自相关变化尺度。Kriging插值与空间分析结果表明,微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间分布的主要因素,地下水性质主导深层土壤盐分的空间分布;表聚型盐分剖面是研究区最主要的剖面类型,其次分别为底聚型和均匀型;不同盐分剖面类型的空间分布反映了植被类型和土地利用方式的差异,人为农业措施是形成底聚型与平均型盐分剖面的最直接因素。该研究结果为黄河三角洲地区盐渍土地的分区、改良、管理以及合理利用提供了理论基础和实践依据。

... 2 盐渍化影响因素研究方法土壤盐渍化受到当地蒸发量(降水量)、微地貌特征、地下水矿化度、土地利用方式等多种因素的影响^[7] ...

2005

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... 雨季降水使土壤发生淋溶脱盐作用,旱季潜水蒸发引起土壤积盐^[8] ...

2006

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刘庆生, 刘高焕, 薛凯, 等. 近代及现代黄河三角洲不同尺度地貌单元土壤盐渍化特征浅析[J]. 中国农学通报, 2006, 22(11): 353-359.

About 50% of the soils in the Neoteric and Modern Yellow River Delta are affected by salinity. The Geomorphology is a key factor for soil salinization. The hypsography affects the movement of surface and underground runoff, along with it water and salt content in soils are redistributed and accumulated. The objective of this research is to analyze the diversities of characteristics of soil salinization and its reasons in the different scale geomorphology units. On the base of field survey and GPS location and soil sample analysis from May 23 to May 29 in 2002, statistical analyses are used to study the differences of total salt content, pH, organic matter, Cl-/SO42-, HCO3-/(Cl-+SO42-), and (K++Na+)/(Ca2++Mg2+) of soils in the different geomorphology units. Both Kruskal-Wallis Test and Median Test are used to determine if above six parameters differ from each other in geomorphology units with different scales. The research results show that the soils in the neoteric and modern Yellow River Delta are affected strongly by salinity, which belong to coastal chloride type saline soil, and lack organic matter, and are basic. With the depth of soil increasing (0cm~10cm, 10cm~30cm and 30cm~60cm), the degree of salinization becomes less severe; Characteristics of soil salinization in the different geomorphology units with the same scale differ from each other, generally, with the scale lessening (from the first to the fourth level of geomorphology unit) these kinds of differences become quite apparent. Only pH is different between the first level of geomorphology units, and from the second to the fourth level of geomorphology units total salt content of soils in the different geomorphology units are different, and with the depth of soil increasing HCO3-/(Cl-+SO42-) and (K++Na+)/(Ca2++Mg2+) in the different geomorphology unit also become different.

近、现代黄河三角洲近50%的土地为不同程度的盐渍化土。在土壤盐渍化过程中，地貌因素至观重要。地形的高低起伏，影响地面、地下径流的运动，土壤中的水分和盐分也就随之重新分配和积累。研究的目的是分析不同尺度下地貌单元之间土壤盐渍化特征差异及原因。为此，利用2002年5月23日到29日对近、现代黄河三角洲野外考察、GPS定点和土壤采样分析所得数据，对6个表征土壤盐渍化特征的参数（土壤的全盐量、pH值、有机质、Cl-/SO42-、HCO3-/(Cl-+SO42-)、(K++Na+)/(Ca2++Mg2+)）进行统计分析，并进行多个独立样本的非参数检验（Kruskal-Wallis Test和Median Test），检验6个参数在同一尺度不同地貌单元之间是否有明显的差异，结果表明：（1）近、现代黄河三角洲土壤盐渍化程度严重，整体属于滨海氯化物型盐渍土类型，有机质相对缺乏，土壤偏碱性。随土层深度增加（0cm~10cm、10cm~30cm、30cm~60cm），盐渍化程度逐渐减轻；（2）同一尺度下不同地貌单元之间土壤盐渍化特征存在差异。一般地，随尺度变小（从一级到四级地貌单元），土壤盐渍化特征差异越来越明显，存在差异的参数也逐渐增加。一级地貌单元只有pH值明显不同，从二级地貌单元到四级地貌单元，3个土层土壤的全盐量随不同的地貌单元而有明显的差别，且随着土层深度的增加，HCO3-/(Cl-+SO42-)和(K++Na+)/(Ca2++Mg2+)也变得明显不同。这也说明不同地貌单元下盐分组成及离子比例、积盐、脱盐过程存在差异，且随土层深度增加差异越大。

... 地形的高低起伏影响地面和地下径流的运移,土壤盐分也随之重新分配,或积累富集,或淋失贫化^[9] ...

2012

0.0

侯佳渝, 刘金成, 曹淑萍, 等. 天津市沿海地区土壤剖面盐分监测及研究[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(5): 2746-2748.

[目的]为了掌握天津市沿海地区土壤盐分在时间和空间上的变化规律,促进土地资源的可持续利用.[方法]开展了为期2年每月一次的土壤剖面盐分监测及研究.[结果]天津市沿海地区表层土壤含盐量对气候非常敏感,表现出春季积盐、夏季脱盐、秋冬季缓慢积盐的特征；土壤积盐程度与浅层地下水埋深、矿化度关系密切,浅层地下水埋深越浅,矿化度越高,土壤积盐程度越高,反之亦然；当地下水埋深低于2 m时,土壤盐渍化现象就较弱.植被可以有效地减轻土壤盐渍化.[结论]在气候和水文地质条件相对稳定的前提下,控制地下水埋深和增加植被覆盖是抑制区域土壤盐渍化的主要措施.

... 地下水矿化度和土地利用方式、排灌亦是影响土壤盐渍化的重要因素^[10] ...

2004

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... 因此滨海地区浅层地下水的埋深和矿化度对该地区土壤盐渍化的形成可能起到至关重要的作用^[11] ...

2011

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马文梅, 王静, 曲东. 天津市塘沽区不同土地利用状况下土壤盐分变化特征[J]. 西北农业学报, 2011, 20(12): 152-157.

In this study, soil samples were collected from different land use types, including farmlands, vegetable lands, orchards, wetlands, and artificial lands, in the Tanggu Region of Tianjin. The result shows that salt compositions in the top layer of soils were high contents, and had a quite different salinity levels. 61% of soil samples were saline soils, 11% strongly salinized, 11% moderately salinized, and 18% slightly salinized. The types of soil salinization were mainly chloride accounting for 68%, chloride sulfate accounts for 25%, and sulfate chloride accounts for 7%. Under the different land use types, the total soil contents in the farmlands, vegetable lands, orchards, artificial lands were low levels but high content in the wetlands. The highest proportion of water soluble anion was Cl - in the wetlands, SO 4 2- in vegetable lands, and HCO 3 - in orchard lands. In five land use types, Na + was significantly greater than K + , and the content of Ca 2+ and Mg 2+ was similar. In generally, the highest proportion of Na + was shown in wetlands , and the highest proportion of K + in orchard lands.

以天津塘沽区农田、菜地、果园、湿地、人工草地5种土壤利用类型为研究对象，对不同类型土壤中盐分组成和含量进行分析比较。结果表明，该研究区表层土壤总体含盐量较高，且盐渍化程度差异较大。研究区内土样61%为盐土， 11%重度为盐渍化，11%为中度盐渍化，18%为轻度盐渍化。土壤盐渍化类型主要为氯化物（占68%）、氯化物-硫酸盐（占25%）和硫酸盐-氯化物（占7%）。在不同土地利用条件下，农田、菜地、果园和人工草地中总盐分含量较低，而湿地中的较高。土壤中水溶性阴离子表现为湿地Cl - 比例最高、菜地SO 4 2- 比例最高及果园中HCO 3 - 比例最高的特征。5种土地利用类型中，Na + 含量明显大于K + ，而Ca 2+ 与Mg 2+ 含量相近。总体上表现出湿地Na + 比例最高，果园K + 比例最高的特征。

... 结果表明,在不同土地利用条件下,农田、菜地、果园和人工草地中总盐分含量较低,而湿地中较高,其中果园土壤含盐量最低^[12,13] ...

0.0

李红柳, 杨志, 孙贻超, 等. 天津市滨海盐生植物资源及其开发利用[J]. 中国土壤与肥料, 2007(1): 60-62.

盐生植物因其可在重盐渍环境中生长而具有重要的生态价值和经济价值,并成为天然的耐盐基因种质库.由于其较强的抗逆性以及利用价值,相关研究及开发利用在近期已成为国内外科研工作的热点之一.天津滨海地区各地分布着大量的盐生植物.目前对这些盐生植物资源还缺乏深入系统的研究.本文对天津滨海地区的盐生植物资源进行了总结,并提出了开发利用这些资源的一些建议.

... 结果表明,在不同土地利用条件下,农田、菜地、果园和人工草地中总盐分含量较低,而湿地中较高,其中果园土壤含盐量最低^[12,13] ...

2006

0.0

... 土壤有机胶体数量的增加,增强了对盐分离子的吸附能力,降低了土壤盐分的活性,有效抑制了盐分的累积^[14,15] ...

2004

0.0

... 土壤有机胶体数量的增加,增强了对盐分离子的吸附能力,降低了土壤盐分的活性,有效抑制了盐分的累积^[14,15] ...