一、材料与方法
(一)土样采集及准备
土壤样品来源:第一批土样采集范围较广,取样地点位于东经122°51′—124°29′,北纬44°24′—46°08′范围内,包括吉林省西部的大安、乾安、通榆、洮南、镇赉5个县/市。共121份样品,取样深度为0~20 cm。第二批土样采自中国科学院大安碱地生态试验站(N45°35′58″—N45°36′28″,E123°50′27″—123°51′31″)。选取4块样地,样地面积为16 m2(4 m×4 m),每块样地用土钻按20 cm间隔取样,取样深度为0~200 cm,即10层,每层按对角线法取5点混合样。4块样地共计40份土样。将所有土样带回实验室,自然风干,粉碎,过2 mm筛。
(二)土壤浸提液制备
第一批土样配制饱和与土水比1∶5浸提液,第二批土样仅配制1∶5浸提液。
饱和浸提液的制备参照美国盐土实验室的方法(USDA,1954)。取250 g土样,放人500 mL的塑料杯中,缓慢加人无二氧化碳的蒸馏水,边加水边搅拌,同时不断在实验台上震荡塑料杯,直至土壤完全饱和。饱和泥浆的判断标准为:反射光线时,泥浆发亮;倾斜塑料杯时泥浆稍微流动。饱和泥浆静止16 h,然后用布氏漏斗抽滤,得到饱和浸提液。
制备土水比1∶5浸提液。取10 g土样至200 mL锥形瓶内,加50 mL无二氧化碳的蒸馏水。在往复式振荡机上震荡15 min(150~180次/min)。静止1 h,再振荡5 min。然后用布氏漏斗抽滤,得到浸提液。
(三)土壤浸提液化学性质分析
电导率(EC)采用DDS-307型电导率仪(上海精密仪器厂)进行测定,pH用PHS-3B型pH计(上海雷磁科学仪器厂)测定,两批土样均测定EC和pH。
离子分析时,第一批土样仅测定K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子,第二批土样测定K+、Na+、Ca2+、Mg2+阳离子,Cl-、SO42-浓度和HCO3-+CO32-总浓度。
K+、Na+、Ca2+、Mg2+采用原子吸收法测定, +用中和滴定法测定,Cl-采用硝酸银滴定法,SO42-采用比浊法测定。
阳离子总浓度和阴离子总浓度均由计算求得,即
式中TCC——阳离子总浓度(mmolc·L-1);
TAC——阴离子总浓度(mmolc·L-1)。
土壤钠吸附比采用计算法求得:
式中SAR——钠吸附比,(mmolc·L-1)1/2;
上述各式中,离子浓度的单位均为mmolc·L-1。
(四)土壤碱化度(ESP)的测定
碱化度采用以下公式计算:
式中E Na——交换性Na+(cmolc·kg-1);
CEC——阳离子交换量(cmolc·kg-1)。
交换性Na+采用乙酸铵-氢氧化铵-火焰光度法进行测定,CEC采用氯化铵-乙酸铵法进行测定。
二、结果与分析
(一)可溶性盐组成
以第二批土样为例分析土壤可溶性盐的组成情况。研究结果表明,土壤阳离子中以Na+为主,阴离子中以HCO32-和CO32-为主。Na+浓度(y)占阳离子总浓度(x)的比例达70%以上,二者呈极显著(p<0.01)正相关,相关系数r=0.98,二者的线性回归方程为:y=0.79x-0.38(n=40,p<0.001)(见图3.2);HCO32-+ CO32-浓度占阴离子总浓度的比例高达80%以上,二者相关系数r= 0.98(p<0.01),线性回归方程为:y=0.92x-0.34(n=40,p<0.001)(见图3.3)。
本研究结果进一步证明,松嫩平原盐渍土的盐分组成以NaHCO3和Na2 CO3为主,该区盐渍土属典型的苏打盐渍土。
图3.2 Na+浓度与阳离子总浓度的关系
图3.3 HCO32-与CO32-总浓度与阴离子总浓度的关系
(二)土壤碱化度(ESP)
土壤ESP是判断土壤碱化(钠质化)程度的重要指标。松嫩平原盐渍土地区,碱化土壤分为四级(吉林省土壤肥料总站,1998):弱度碱化土壤(5%<ESP<15%)、中度碱化土壤(15%<ESP<30%)、强度碱化土壤(30%<ESP<45%)和碱土(ESP>45%)。在供试的第一批121份土壤样品中,ESP的变化幅度为0.39%~76.51%,其中仅6份样品的ESP<5%,属于非碱化土壤,其余115份土样均为碱化土壤(见表3.4)。而且,ESP>45%的碱土样品数量高达60份,占全部样品总数的50%左右,而5%<ESP<15%的弱碱化土样品数量仅为10份,仅占样品总数的8.26%。因此,松嫩平原苏打盐渍土不但碱化土壤的面积较大,而且ESP很高,强碱化土和碱土的比例很大。
表3.4 松嫩平原121份盐渍土样品ESP分布情况
图3.4 土壤ESP的剖面分布
第二批土样取自4个盐渍土剖面,将同一土层ESP数据求取平均值后,分析ESP在土壤剖面的分布情况(见图3.4)。由图3.4可见,随剖面深度的不断增加,土壤ESP先升高后降低。在0~80 cm土层,ESP随剖面深度的增加而增加,最小值为0~20 cm土层的63.66%,最大值出现在60~80 cm土层,ESP高达95%。在80~200 cm剖面深度内,土壤ESP随剖面深度的不断增加而逐渐降低,最小值为180~200 cm土层的57.36%。
(三)土壤饱和浸提液化学性质
土壤饱和浸提液的EC(EC e)、SAR(SAR e)和pH(pH s)是判断土壤盐渍化程度的重要指标。国际上通常将EC e=4 dS·m-1作为盐土与非盐土划分标准(USDA,1954;Sumner&Nadiu,1998),美国盐土实验室将EC e<4.0 dS·m-1、SAR e>13.0(mmolc·L-1)1/2、pH s>8.5的土壤定义为钠质土(USDA,1954)。在以往的研究中,松嫩平原苏打盐渍土的浸提液均采用土水比1∶5的方法获得,并未对EC e、SAR e、pH s等指标进行报道。因此,对研究松嫩平原苏打盐渍土的EC e、SAR e、pH s等指标进行研究具有重要意义。
表3.5 供试土样EC,SAR,pH的统计分析结果
本研究结果表明,松嫩平原苏打盐渍土EC e、SAR e和pH s的数值均很高(见表3.5),平均值分别为42.45 dS·m-1,580.92(mmolc·L-1)1/2和9.77。在121份样品中,105份土样的EC e大于4 dS·m-1,111份土样的SAR e超过13.0(mmolc·L-1)1/2,130份土样的pH s大于8.5,这表明土壤的盐渍化程度很高。而且,EC e、 SAR e和pH s变化幅度很大,三者的最小值分别为1.02 dS·m-1,0.12(mmolc·L-1)1/2和7.30,三者的最大值分别为227.00 dS·m-1,4 042.57(mmolc·L-1)1/2和10.79,这说明土壤的盐渍化程度空间差异很大。
比较饱和与1∶5浸提液的化学参数可以发现,EC e和SAR e显著高于土水比1∶5浸提液的EC(EC1∶5)和SAR(SAR1∶5)(见表3.5)。这说明,如果用EC1∶5和SAR1∶5来判断该区土壤的盐化和钠质化程度,那么其结果将远远低于土壤实际的盐渍化程度。但是,pH s与土水比1∶5浸提液pH(pH 1∶5)的统计结果十分接近。这说明苏打盐渍土的pH s与pH 1∶5相差不大,其原因可能是,土壤盐分以NaHCO3和Na2 CO3为主,土壤浸提液的缓冲性很强,以致于土壤浸提液水分状况发生很大变化时其pH变化不大。
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