沼泽沉积剖面特征元素比值及其环境意义——盐碱化指标及气候干湿变化

沼泽发育过程中堆积的各类沉积物真实地记录下区域环境演变与沼泽发育过程的信息。以向海沼泽湿地为研究对象,由137Cs2、10Pb法定年实现沉积层深度坐标向年代坐标的转换,对典型沉积剖面特征元素比值进行了综合剖析。结果表明:Sr/Ba、Rb/K、(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3等比值具有盐碱化和气候干湿变化的指示意义。该区域的盐碱化并非只发生在近几十年,而是由来已久,只是近年来人类活动促进了盐碱化进程。霍林河流域近240年来气候存在冷干—暖湿—冷干的多次波动,1880年之前气候以冷干为主,并有小幅度波动;1880年后气候开始转暖,但仍以冷暖波动振荡为主。

除草剂草甘膦对棉田土壤盐化和碱化指标的影响

为了明确草甘膦对棉田土壤盐碱化趋势的影响,于室内设计试验分别研究了草甘膦不同处理对河南安阳和安徽安庆两地棉田土壤盐化、碱化指标的影响。结果表明,两地土壤经草甘膦处理后,其电导率（EC）、总碱度（TAL）、钠碱化度（ESP）、钠吸附比（SAR）、p H表现出不同的变化,安庆地区土壤盐碱化指标上升趋势明显,在2.5~20 g·L-1草甘膦处理后随着施药次数和施药剂量的增加而提高;安阳地区土壤的盐碱化指标受草甘膦影响较小,仅在连续4次施药后且在20 g·L-1高浓度处理下,其EC、TAL和ESP表现出上升趋势。经草甘膦不同处理后,土壤p H虽有上升趋势但变化幅度较小。由此可见,多次使用草甘膦后,虽然两地土壤各项指标的变化都处于非盐化和非碱化范围内,但有上升为盐化和碱化的趋势。

蚯蚓粪对盐碱土壤速效养分和碱化指标的影响

本试验采用盆栽的方式进行,按照蚯蚓粪和盐碱土的不同配比设置处理,在大豆的不同生育时期取样,探讨了施用污泥蚯蚓粪对盐碱土壤速效养分含量和碱化指标的影响。结果表明:施加蚯蚓粪的各处理与对照相比,均增加了土壤速效氮、磷、钾养分的含量,且随着蚯蚓粪含量的增加而增加;降低了土壤的pH值,增加了土壤阳离子交换量,降低了土壤碱化度、总碱度和钠吸附比,各处理与对照相比pH值分别降低了0.56、0.6、0.66、0.7和0.79个单位;阳离子交换量分别提高了25.70%、28.52%、36.84%、64.63%和77.60%;碱化度分别降低了74.27%、78.70%、81.35%、84.95%和86.91%;总碱度分别降低了20.39%、23.68%、27.89%、30.52%和31.84%;钠吸附比分别降低了64.01%、68.32%、69.11%、67.80%和65.05%。以上说明,蚯蚓粪对盐碱土壤具有一定的改良效果。

基于离子光谱特征波段反射率的土壤碱化指标反演模型

以新疆奇台地区碱化土壤为研究对象,通过分析碱化土壤实测光谱反射率曲线与八大离子、pH、碱化指标相互间的相关关系,建立基于离子光谱特征波段反射率的各碱化指标一元及多元光谱反演模型,并对其精度进行验证。结果显示:Na^+、CO_3^(2-)、HCO_3^-含量与光谱反射率正相关,最高点的相关系数分别为0.710、0.798、0.749,而Ca^(2+)、Mg^(2+)含量与光谱反射率负相关,相关系数最高均不超过-0.370,反映出前3类离子含量与光谱反射率关系更为密切。SAR(钠吸附比)和ESP(碱化度)与Na+相关系数同为0.954,TA(总碱度)、RSC(残余碳酸钠)、pH与CO_3^(2-)的相关系数分别为0.946、0.949和0.953,总体上Na^+和CO_3^(2-)含量对各碱化指标的影响更大。各碱化指标与土壤光谱反射率的相关性TA>RSC>ESP>pH>SAR;其中TA与光谱反射率的相关系数达到0.863。碱化指标TA的离子光谱特征波段反射率反演模型精度最好,其R^2为0.703,比利用实测光谱反射率建立的pH反演模型的R^2高约14%,说明前者精度更高,能更好地反映研究区内土壤的碱化程度。利用离子光谱特征波段反射率实现对土壤碱化的预测会成为今后研究的重点。

基于盐(碱)生植被盖度的土壤碱化分级

以土壤大面积碱化的新疆奇台绿洲为研究区,探讨了盐(碱)生植被盖度与土壤碱化指标pH、碱化度(ESP)、钠吸附比(SAR)、残余碳酸钠(RSC)、总碱度(TA)的关系。研究表明:研究区土壤存在大量的可代换性钠,碱化强烈。植被盖度与各土壤碱化指标均呈极显著的负相关关系,其与pH的相关系数最高,达0.810,其次为ESP,植被盖度主要受土壤碱化程度的影响。以盐(碱)生植被盖度为主要依据并结合多种土壤碱化指标对研究区碱化土壤进行分级:植被盖度50%左右,pH<8.0,ESP<3%,SAR<3,为非碱化土;植被盖度10%～40%,pH 8.0～9.5,ESP 3%～35%,SAR 3～40,为碱化土;植被盖度<10%,pH>9.5,ESP>35%,SAR>40,为碱土。以植被盖度对碱化土壤的响应为依据建立的土壤碱化分级标准既拓宽了碱化土壤分级的研究视角,也符合研究区的实际情况。

西辽河盐碱地不同植被类型土壤碱化特征差异分析

为研究西辽河平原盐碱地在不同植被类型对土壤碱化特征分布的影响,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法,选择了7个采样点,2种农田(玉米地、水稻田),4种草地(米蒿、马莲、虎尾草、羊草)和盐碱荒地,对0~5、5~15、15~30、30~50 cm不同深度土壤剖面pH值、水溶性盐总量、交换性钠、阳离子交换量(CEC)、碱化度(ESP)等碱化指标的变化规律进行了系统研究。结果表明,不同植被类型土壤剖面的碱化特征均有明显差异。从0~30 cm耕层来看,西辽河盐碱荒地、虎尾草、马莲和水稻田为碱性土壤,米蒿、玉米地和羊草为中性土壤。盐碱荒地与马莲地在3~5 g·kg^(-1)之间,为中度盐化,虎尾草地、米蒿地、玉米地和羊草地均在3 g·kg^(-1)以下,为轻度盐化。盐碱荒地、虎尾草、马莲和水稻田的ESP值均大于40%,为极度钠质土,米蒿、玉米地和羊草为重度钠质土。与盐碱荒地相比,不同植被类型土壤的盐化程度和碱化程度均有所下降,农田玉米地盐碱化指标下降最为显著(P<0.01),表明苏打盐碱地经农田玉米地利用后更有利于土壤脱盐化过程和脱碱化过程。对不同植被类型土壤的pH值、水溶性盐总量、交换性钠含量、CEC、ESP进行聚类分析,将植被类型分为3类,米蒿和玉米为一类,羊草和马莲为一类,虎尾草、盐碱荒地和水稻为一类。米蒿盐碱地可开发种植玉米,羊草地可开发种植马莲,虎尾草地和盐碱荒地可开发种植水稻,给农民带来较大的经济价值。研究结果可为盐碱地的改良和利用模式提供技术参考。