王燕，赵哈林，董治宝，赵学勇，潘成臣

1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州730000；2. 中国科学院研究生院，北京100049

荒漠绿洲农田盐渍化过程中土壤环境的演变过程

王燕1,2，赵哈林1，董治宝1，赵学勇1，潘成臣1,2

1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州730000；2. 中国科学院研究生院，北京100049

土壤环境的盐渍化演变过程是盐渍化其它过程研究的基础。采用空间代替时间的方法，在干旱绿洲区选择大麦（Hordeum vulgare L.）作物地不同盐渍化阶段农田为研究对象，并以非盐渍化农田作为对照，探讨农田盐渍化过程中土壤理化特性的演变过程。结果表明，（1）随盐渍化程度的加剧，土壤颗粒组成发生变化，沙粒含量趋于增加，黏粒含量趋于减少，粉粒含量在重度和极重度盐渍化阶段完全消失。表土层土壤容重呈显著增加趋势（P＜0.05），但土壤温度没有显著性变化（P＞0.05）。（2）土壤有机碳、全氮、全磷和速效氮含量呈波动式降低趋势，而速效磷含量呈波动式增加的趋势。与未盐渍化农田相比，轻度、中度、重度和极重度盐渍化农田土壤表层有机碳和全氮含量分别减少了14.03%、26.26%、42.01%、48.03%；19.08%、35.63%、46.84%、56.88%。（3）随盐渍化程度的加剧，盐分表聚现象明显，除HCO3-外，Na+、Cl-、K+、Mg2+、SO42-、全盐含量均显著增加（P＜0.05），且随着深度的增加逐渐下降。与未盐渍化农田相比，轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤电导率、全盐，SO42-，Na+含量分别增加了31.42%、74.42%、203.95%、693.58%，6.56%、96.38%、86.36%、414.86%，5.23%、114.58%、104.00%、430.32%，31.46%、145.22%、345.11%、1797.70%；HCO3-下降了-11.31%、2.02%、3.75%、10.94%。（4）土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2+、Cl-、Mg2+、K+、Na+之间呈极显著正相关（P＜0.01），但与土壤含水量没有显著正负相关性，与黏粉粒含量呈显著负相关（P＜0.05）；土壤有机碳、全氮、速效氮之间呈极显著正相关（P＜0.01），但与土壤含水量没有显著正负相关性，与土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2+、Cl-、Mg2+、K+、Na+之间呈极显著负相关（P＜0.01）。这说明，在农田盐渍化过程中，随盐渍化程度的加剧，土壤逐渐粗化，结构趋于恶化；土壤碳、氮养分储存和供应水平趋于降低但土壤磷的变化不同；随盐渍化程度的加剧，更多盐分往土壤表层聚集，土壤上下层之间的各盐离子含量差异逐渐增加；土壤机械组成和土壤养分含量与土壤电导率、各盐离子含量密切相关。

农田；盐渍化；土壤理化性质；演变过程；绿洲

土壤是植物生长和植被发育的基础，它是植物根系分布和植物体固着的基质。土壤具有吸收和保持水分的巨大容量，同时也储藏着大量的无机矿物质养料，是一切植物生长和地表植被发育所需养分的来源。

土壤盐分升高是土壤盐渍化的主要表征。盐渍化对环境的影响主要表现在土壤质量变劣、污染环境和生物群落的衰退。研究表明，盐渍化的发生和发展导致土壤物理、化学和生物学特征发生变化以及肥力水平的降低，甚至导致土地生态系统的生产能力和生态服务功能完全丧失（鲁春霞等，2001）。因此，阐述土壤环境的盐渍化演变过程是盐渍化其它过程研究的基础。目前，关于盐渍化对土壤理化性质影响的研究很多，主要集中在盐渍化土壤的水分物理特性（郭丽俊等，2011）、土壤的分散性（阎顺国等，1990；王苹等，1997）、微量元素（左东峰，1992；杨莉琳等，2001），以及养分元素（Carter等，1979；Carter和Webster，1990；牛灵安等，2003；李秋玲等，2010）的变化等方面，这些研究工作初步揭示了盐渍化土地的理化性质状况，然而对盐渍化过程中土壤理化性质演变的定量化研究较少。本文主要对农田盐渍化过程中土壤盐分组成、机械组成、肥力（包括有机碳、全氮、速效氮、速效磷含量）的变化等方面进行研究，分析农田盐渍化过程中土壤质地、物理特性和养分含量变化特征，以期揭示农田盐渍化过程中土壤环境的变化规律，进而为农田盐渍化的其他研究和盐渍化土地的防治提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验区位于甘肃省河西走廊中部的临泽县草地生态试验站，海拔1390 m，地理位置为100°02′（E），39°15′（N），面积280 hm2，属典型的大陆性荒漠气候类型。年均温7.6 ℃，最高温39.1 ℃（7月），最低温-28 ℃（1月），年均风速2.9 m·s-1，大于8级的大风日数21.7 d，年降水量121.51 mm，7─9月降水量占全年降水量的64.7%；年蒸发量2337.6 mm，是降水量的20多倍；干燥度5.08，无霜期179 d。地下水埋深1.5～2.0 m，2 m表层水矿化度为2.68 g·L-1，100 m深层水矿化度为0.37 g·L-1。地带性土壤属灰棕漠土，表层为风沙土，部分地段为盐渍土，分布面积为200 hm2。从盐分成分看，以硫酸盐为主，SO42-约占离子总量的33%以上，Mg2+占25%，Na+占16%，此外含微量的CO32-与HCO3-。盐分表聚强烈，是河西盐渍化土壤的代表类型。

在水文地质条件上，临泽县地处祁连山与合黎山的山前倾斜盆地，形成冲积、洪积地带。盆地内基岩构造与风化裂隙发达，促使祁连山的冰雪融水和降水渗人裂隙，汇集于沟谷、河床，排泄到冲积平原，以地表径流及地下潜流和沿途渗漏等形式汇集到盆地，形成埋深达5～200 m的较丰富的地下水，甚至溢出地表成泉，有的地区由于压差造成自喷。

1.2 试验设计

由于大麦（Hordeum vulgare L.）是河西走廊盐渍化农田的主要种植作物，因此选取大麦作物地为研究对象。在大麦作物地，盐渍化处理由4个盐渍化梯度构成：轻度（S1）、中度（S2）、重度（S3）和极重度盐渍化农田（S4）。土壤孔隙电导率（ECp）值分别为2～4、4～8、8～16 dS·m-1、＞16 dS·m-1。未盐渍化农田被设置为对照处理（CK）。在2011年4月各梯度样地被选定，选择标准为作物出苗情况结合0～10 cm土层土壤孔隙电导率（ECp）。各盐渍化梯度样地随机排列，每个梯度3块重复样地，共计15块样地。

1.3 土壤采样及分析方法

试验于2011年5─9月进行。大麦的播种量为3.75 kg·hm-2，播种期为2011年3月12日，收获期7月22日。各梯度播前施磷酸二铵[(NH4)2HPO4中N和P]375 kg·hm-2，尿素[CO(NH2)2中N]75 kg·hm-2，播后4～8周，追施尿素[CO(NH2)2中N]300 kg·hm-2。苜蓿的播种量为5.25 kg·hm-2，播种期为2010年9月20日，2011年6月22日、7月14日和9月16日刈割3茬。各梯度播前施磷酸二铵[(NH4)2HPO4中N和P]225 kg·hm-2，尿素[CO(NH2)2中N]75 kg·hm-2。田间管理：与大田一致。在2010年11月，大麦和苜蓿地各梯度灌冬水100 m3·hm-2。2011年生长季，大麦整个生育期灌水1次，灌水时间为5月下旬─6月上旬。苜蓿地整个生育期灌水4次，灌水时间分别为5月下旬─6月上旬、6月下旬─7月上旬、7月下旬─8月上旬和8月下旬─9月上旬。每次灌水100 m3·hm-2。

土壤采样于2种作物成熟期（7月9─14日；9月14─19日（第三茬））进行。在不同盐渍化梯度的每块样地随机设9个取样点，每个取样点用土钻分别取0～10，10～20，20～40 cm层土壤，分层混合在一起，在室内将土壤样品风干，过2 mm筛，以待做土壤理化性状的分析。在每个盐渍化梯度上使用环刀法测定土壤容重，每个样地5个重复；同时，用取土器分别取各层土壤，用高精度HH2Delta-T Devices Moisture Meter（英国）的WET Sensor土壤盐分计采集各层土壤电导率和土壤温度。土壤质地的测定采用湿筛加吸管法。土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾及土壤中各层的全盐、CaCO3、SO42-、Ca2+、Cl-、Mg2+、K+、Na+和HCO3-的测定方法为常规方法（中国科学院南京土壤研究所，1978）。

数据分析采样SPSS 15.0分析软件处理。

2 结果与分析

2.1 不同盐渍化阶段农田机械组成的变化

在农田盐渍化过程中0～120 cm土层土壤机械组成的变化过程见表1。各样地0.05～0.002 mm的土壤颗粒所占比重很大，均高于70%，即该区土壤机械组成以粉粒为主。随着盐渍化程度的加剧，土壤颗粒组成发生了明显的变化。其中，沙粒含量趋于增多，黏粉粒含量减少。与未盐渍化农田相比，轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田的沙粒含量分别增加了2.76%、11.08%、18.91%、50.60%；粉粒含量分别减少了7.95%、1.36%、5.86%、6.78%，到重度盐渍化阶段黏粒完全消失。

表1 农田盐渍化过程中土壤机械组成的变化(平均值±标准误差)Table 1 Changes in soil texture in the process of farmland salinization(means ± standard error)

2.2 不同盐渍化阶段农田土壤容重和土壤温度的变化

从图1中可知，随盐渍化程度的加剧，土壤表层0～10 cm土壤容重显著增加。方差分析表明，未盐渍化农田、轻度分别与中度、极重度盐渍化农田，重度与极重度盐渍化农田土壤表层土壤容重之间差异显著（P＜0.05）。从垂直方向看，极重度盐渍化农田土壤上下层之间土壤容重差异显著（P＜0.05），而轻度、中度、重度盐渍化农田土壤上下层之间土壤容重差异不显著（P＞0.05）。

图1 不同盐渍化程度农田土壤容重的变化Fig. 1 The change of soil bulk density in the process of farmland salinization

表2 农田盐渍化过程中土壤温度的变化(平均值±标准误差)Table 2 Change in soil temperature in the process of farmland salinization(means ± standard error)

随盐渍化程度的加剧，土壤温度呈波动式变化（表2）。未盐渍化农田0～120 cm平均土壤温度和表土层5 cm处土壤温度分别为23.59 ℃、24.59 ℃。轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田0～120 cm平均土壤温度分别比未盐渍化农田增加了-7.22%、8.02%、0.16%、-3.79%，轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田表土层5 cm处的土壤温度分别比未盐渍化农田增加了-12.37%、0.58%、-2.75%、-1.33%。中度盐渍化农田阶段土壤温度增温最高。方差分析表明，土壤各层不同盐渍化程度农田之间土壤温度差异不显著（P＞0.05）。从层间差异来看，极重度盐渍化农田土壤上下层土壤温度差异最大，上层比下层高4.53%。但方差分析表明，不同盐渍化阶段土壤各层土壤温度之间差异不显著（P＞0.05）。

2.3 不同盐渍化阶段农田土壤养分的变化

2.3.1 土壤有机碳、全氮、全磷和全钾

图2 农田盐渍化过程中土壤有机碳、全氮、全磷和全钾的变化Fig. 2 Changes in soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus and total potassium in the process of farmland salinization

随盐渍化程度的加剧，各层土壤有机碳含量呈波动式降低趋势（图2A）。未盐渍化农田土壤表层（0～10 cm）和亚表层（10～20 cm）的有机碳含量分别为15.84、10.45 g·kg-1。与未盐渍化农田相比，轻度、中度、重度和极重度盐渍化农田土壤表层有机碳含量分别减少了14.03%、26.26%、42.01%、48.03%；轻度、中度、重度和极重度盐渍化农田土壤亚表层有机质含量分别减少了-55.57%、-3.88%、19.18%、30.44%。未盐渍化农田分别与重度、极重度盐渍化农田，轻度、极重度盐渍化农田之间土壤表层有机碳含量差异显著（P＜0.05）。轻度分别与未盐渍化农田、中度、重度、极重度盐渍化农田之间土壤下层有机碳含量差异显著（P＜0.05），其他阶段之间土壤下层有机碳含量差异不显著（P＞0.05）。从层间差异看，极重度盐渍化农田土壤上下层有机碳含量差异显著（P＜0.05），其他阶段土壤上下层有机碳含量差异不显著（P＞0.05）。

随着盐渍化程度的加剧，土壤全氮呈波动式递减趋势（图2B）。未盐渍化农田土壤表层（0～10 cm）的全氮含量为1.08 g·kg-1，亚表层（10～20 cm）为0.63 g·kg-1。轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤表层全氮含量分别比未盐渍化农田下降了19.08%、35.63%、46.84%、56.88%；轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤亚表层全氮含量分别比未盐渍化农田下降了-50.93%、-4.37%、10.34%、37.45%。方差分析表明，未盐渍化农田分别与重度、极重度盐渍化农田土壤表层全氮含量差异显著（P＜0.05）。轻度分别与未盐渍化农田、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤亚表层全氮含量差异显著（P＜0.05）。从层间差异看，极重度化土壤上下层土壤氮含量差异显著（P＜0.05），其他阶段土壤上下层土壤氮含量差异不显著（P＞0.05）。

随着盐渍化程度的加剧，土壤全磷、全钾呈递减趋势（图2C-D）。未盐渍化农田土壤表层（0～10 cm）的全磷和全钾含量为1.45 g·kg-1、12.67 g·kg-1，土壤亚表层（10～20 cm）的全磷和全钾含量为1.39 g·kg-1、13.00 g·kg-1。轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤表层的全磷和全钾含量分别比未盐渍化农田土壤下降了-7.13%、11.72%、7.82%、1.84%，-2.63%、2.63%、5.27%、13.16%；轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤亚表层的全磷和全钾含量分别比未盐渍化农田土壤下降了-15.34%、7.39%、5.01%、7.63%，0.00%、12.82%、5.13%、15.39%。轻度盐渍化农田土壤表层全磷、全钾含量显著高于中度、重度、极重度盐渍化农田土壤（P＜0.05）；未盐渍化农田、轻度，中度、重度、极重度盐渍化农田土壤表层全磷、全钾含量差异不显著（P＞0.05）。从层间差异来看，重度盐渍化农田阶段土壤上下层全磷含量差异显著（P＜0.05），而未盐渍化农田、轻度、中度、极重度盐渍化农田阶段土壤上下层全磷含量差异不显著（P＞0.05）。未盐渍化农田、轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田阶段土壤上下层全钾含量差异不显著（P＞0.05）。

2.3.2 土壤速效养分

随着盐渍化程度的加剧，土壤速效氮呈波动式递减的趋势（图3A）。未盐渍化农田土壤表层（0～10 cm）的速效氮含量为63.76 g·kg-1，亚表层（10～20 cm）的速效氮含量为44.43 g·kg-1。轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤表层的速效氮含量分别比未盐渍化农田下降了9.67%、26.88%、40.74%、66.23%；轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤亚表层的速效氮含量分别比未盐渍化农田下降了-54.34%、15.51%、18.21%、55.77%。方差分析表明，未盐渍化农田、轻度、中度，轻度、中度、重度化及重度、极重度盐渍化农田之间土壤表层速效氮含量差异不显著（P＞0.05），未盐渍化农田、中度、重度盐渍化，中度、重度、极重度盐渍化农田之间土壤亚表层速效氮含量差异不显著（P＞0.05），其他阶段间土壤亚表层速效氮含量差异均显著（P＜0.05）。从层间差异来看，未盐渍化农田、重度盐渍化农田阶段土壤上下层速效氮的差异显著（P＜0.05）。

随盐渍化程度的加剧，土壤速效磷呈波动式增加的趋势（图3B）。未盐渍化农田土壤表层（0～10 cm）的速效磷含量为12.41 g·kg-1，亚表层（10～20 cm）的速效磷含量为3.02 g·kg-1。轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤表层的速效磷含量分别比未盐渍化农田增加了55.69%、-39.38%、-8.62%、194.77%；轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤亚表层的速效磷含量分别比未盐渍化农田增加了241.77%、8.86%、15.19%、440.51%。方差分析表明，未盐渍化农田、轻度、中度、重度盐渍化，轻度、极重度盐渍化农田之间土壤表层速效磷含量差异不显著（P＞0.05），轻度与未盐渍化农田、中度、重度、极重度盐渍化农田之间土壤亚表层速效磷含量差异显著（P＜0.05）。从层间差异来看，未盐渍化农田、轻度盐渍化农田阶段土壤上下层速效磷的差异不显著（P＞0.05），而中度、重度、极重度盐渍化农田土壤上下层速效磷差异显著（P＜0.05）。

随盐渍化程度的加剧，土壤速效钾呈波动式增加的趋势（图3C）。未盐渍化农田土壤表层（0～10 cm）的速效钾含量为200.00 g·kg-1，亚表层（10～20 cm）的速效磷含量为246.67 g·kg-1。轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤表层的速效钾含量分别比未盐渍化农田增加了13.33%、108.33%、123.33%、290.00%；轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤亚表层的速效磷含量分别比未盐渍化农田增加了-10.81%、52.70%、59.46%、101.35%。方差分析表明，未盐渍化农田、轻度盐渍化，中度、重度盐渍化农田土壤表层速效钾含量差异不显著（P＞0.05）。未盐渍化农田、轻度、中度盐渍化，未盐渍化农田、中度、重度盐渍化，中度、重度、极重度盐渍化农田土壤亚表层速效钾含量差异不显著（P＞0.05）。从层间差异来看，未盐渍化农田、重度盐渍化农田阶段土壤上下层速效钾的差异显著（P＜0.05），而轻度、中度、极重度盐渍化农田阶段土壤上下层速效钾含量没有显著性差异（P＞0.05）。

2.4 不同盐渍化阶段农田土壤离子组成的变化

如表3所示，不同盐渍化程度农田土壤阴离子均以SO42-含量最高，其次是Cl-、HCO3-，阳离子以Na+含量最高，其次是Ca2+、Mg2+，K+含量最低。从垂直剖面看，各离子在0～120 cm土层随着深度的增加而降低。随盐渍化程度的加剧，除HCO3-外，Na+、Cl-、K+、Mg2+、Ca2+、SO42-含量均显著增加。土壤EC、TS含量的变化规律与主要离子的变化规律一致。

与未盐渍化农田相比，轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤0～120 cm土壤EC分别增加了31.42%、74.42%、203.95%、693.58%，TS含量分别增加了6.56%、96.38%、86.36%、414.86%。主要阴离子SO42-分别增加了5.23%、114.58%、104.00%、430.32%，主要阳离子Na+分别增加了31.46%、145.22%、345.11%、1797.70%，Cl-、K+、Mg2+、Ca2+也表现出不同程度的增加。而HCO3-却没表现出相同的趋势，与未盐渍化农田相比，轻度、中度、重度、极重度盐渍化农田土壤HCO3-分别下降了-11.31%、2.02%、3.75%、10.94%。

对比各盐渍化阶段农田不同土层的土壤EC、TS含量以及各离子含量的变化可知，在未盐渍化阶段，上下层之间含量差异较小，随着盐渍化的加剧，这种层次之间的含量差异逐渐增加，更多盐分往土壤表层聚集。

表3 农田盐渍化过程中的离子组成(平均值±标准误差)Table 3 The main ion component of soil in different soil layers in the process of farmland salinization (means ± standard error)

2.5 土壤理化性质的相关性分析

土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2+、Cl-、Mg2+、K+、Na+之间呈极显著正相关（P＜0.01），但与土壤含水量没有显著正负相关性，与黏粉粒呈显著负相关（P＜0.05）；土壤有机碳、全氮、速效氮之间呈极显著正相关（P＜0.01），但与土壤含水量没有显著正负相关性，与土壤容重、黏粉含量之间没有显著相关性，与土壤电导率、全盐、SO42-、Ca2+、Cl-、Mg2+、K+、Na+之间呈极显著负相关（P＜0.01）（表4）。

3 讨论

3.1 农田盐渍化过程中土壤物理性质的变化

农田盐渍化影响土地生产力的一个很重要的因素就是物理性质差。在农田盐渍化过程中发生变化的一个重要土壤物理性质就是土壤质地。土壤质地又称土壤机械组成或颗粒组成，是指土壤不同粒径土壤颗粒的构成关系。土壤质地是决定土壤黏结性、容重、孔隙度等特性的重要因素，对于维系土壤的稳定性、肥力大小和有效性都有重要作用。本研究结果表明，随着盐渍化的加剧，作物覆盖降低，使地表裸露增加，在风蚀水蚀的共同作用下，粘粒减少，砂粒增加，导致土壤的粗化。土壤粗化以后，土壤的蓄水保肥能力下降。土壤质地和结构是土壤容重、孔隙度的决定性因素。有研究表明当土壤发生粗化时，土壤容重一般会增加(红梅等，2004；张芳等，2009；赵哈林等，2012)，这与本研究的结果一致。

3.2 农田盐渍化过程中土壤肥力的变化

农田盐渍化导致土壤肥力的变化。土壤碳、氮和磷是土壤有机质的重要组分。它们的变化对土壤肥力以及生态系统的稳定性具有重要的指示作用，而且土壤碳、氮的变化与大气CO2、N2O的变化以及全球变暖密切相关(Feng等，2002)。然而随着农田盐渍化的加剧，碳、氮和磷的变化规律却不相同。

土壤有机碳是陆地生物生物地球化学循环的主要成分之一，也是影响土壤结构的关键因子之一，是指示土壤健康的关键指标(王东波和陈丽，2006)。土壤有机碳是土壤有机质的重要组分，而土壤有机质在改善土壤的理化性状，促进土壤生物活动，提高土壤的保肥力和缓冲性方面发挥重要作用（Tejada等，2006）。土壤有机质又是土壤养分的源与库，具有活化土壤矿质元素的作用（杨明等，2013）。对盐渍土而言，有机质又是其改良的一种基础物质，有机质含量高，既有利于盐分的下淋，又可以堵住盐分的上升（田忠孝和曹季江，1993；牛灵安等，2003）。氮是植物生殖的重要营养元素之一，是影响植物生长和生产力的首要素。土壤氮大部分（＞95%）存在于土壤有机质中，仅有1%～2%以无机形态存在，而这部分容易被植物吸收利用。在自然植被下，土壤中的氮素主要来源于土壤有机质，因此随着盐渍化过程中土壤有机质的丢失土壤氮素也会受到影响。

表4 农田盐渍化过程中表层(0～40 cm)土壤理化因子之间的相关分析Table 4 Relationship between soil physic-chemical properties in the process of farmland salinization

随着盐渍化的加剧，农田作物覆盖降低，地表裸露，凋落物的输入减少，导致土壤有机碳含量的减少（Jobbagy和Jackson，2000；Carrera等，2009）。土壤碳和氮是紧密联系在一起的（Macedo等，2006），其中之一发生变化必然引起另一个的变化，因此，农田盐渍化过程中土壤氮素的变化与土壤有机碳的变化是相似的。

磷作为植物生长的必需元素之一，对植物的健康生长发育和新陈代谢都有重要的作用，但在土壤中易被固定，所以，利用率低。因此，土壤磷素的供应直接影响植物生长，然而，土壤速效磷含量一直是判断土壤磷素丰缺的主要依据，土壤PH值和CaCO3是影响速效磷最主要的因素。有研究表明大多数盐碱地对磷的供应是足量的（Chhabra，1985），本研究对全磷的研究也发现，随着盐渍化的加剧，土壤全磷没有显著性变化，因此，全磷对植物生长发育的影响较小。土壤速效磷却随着盐渍化的加剧呈增加的趋势，这与Gupta等（1990）的研究结果一致。土壤速效磷与土壤电导率呈正相关的原因主要有：（1）土壤中较高的Na+容易形成更多的可溶性Na3PO4，从而使速效磷含量增加。本文的研究结果表明，随着盐渍化的加剧，土壤中Na+含量显著增加（表3），因此，可以形成更多的Na3PO4，从而增加速效磷的含量；（2）土壤中CaCO3含量的增加可以大大降低速效磷的含量。本文的研究结果表明土壤中CaCO3含量随着盐渍化的加剧逐渐降低。可能是这两方面的综合主要导致土壤速效磷含量的增加。

4 结论

（1）随着农田盐渍化程度的加剧，土壤颗粒组成发生变化，沙粒含量趋于增加，黏粒含量趋于减少，粉粒含量在重度和极重度盐渍化阶段完全消失。

（2）随着农田盐渍化程度的加剧，表土层土壤容重显著增加，但在这一过程中，土壤温度没有显著性变化。

（3）随着农田盐渍化程度的加剧，土壤有机碳、全氮、速效氮含量下降，全磷没有显著性变化，而速效磷含量显著增加。

（4）随农田盐渍化程度的加剧，盐分表聚现象明显，除HCO3-外，Na+、Cl-、K+、Mg2+、SO42-、全盐含量均显著增加。各离子含量随深度的增加逐渐下降，在未盐渍化阶段，上下层之间含量差异较小，随着盐渍化的加剧，这种层次之间的含量差异逐渐增加，更多盐分往土壤表层聚集。

（5）分析表明，在农田盐渍化过程中，土壤黏粉粒和土壤养分含量与土壤电导率、各盐离子含量密切相关。

CARRERA A L, MAZZARINO M J, BERTILLER M B, et al. 2009. Plant impacts on nitrogen and carbon cycling in the Monte Phytogeographical Province, Argentina[J]. Journal of Arid Environments, 72: 192-201.

CARTER M R, WEBSTER G R. 1990. Use of calcium-to-total cation ratio as an index of plant-available calcium[J]. Soil Science, 149: 212-217.

CARTER M R, WEBSTER G R, CAIMS R R. 1979. Calcium deficiency in some solonetzic soils of Alberta[J]. Journal of Soil Science, 30: 161-174.

CHHABRA R. 1985. Crop response to phosphorus and potassium fertilization of a sodic soil[J]. Agronomy Journal, 77(5): 699-702.

FENG Q, ENDO K N, CHENG G D. 2002. Soil carbon in desertified land in relation to site characteristics[J]. Geoderma, 106: 21-43.

GUPTA R K, ABROL I P, 1990. Salt-affected soils: their reclamation and management for crop production[J]. Advances in Soil Science, 11: 223-288.

JOBBAGY E G, JACKSON R B. 2000. The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation[J]. Ecological Applications, 10: 423-436.

TEJADA M, GARCIA C, GONZALEZ J L, HERNANDEZ M T. 2006. Use of organic amendment as a strategy for saline soil remediation: influence on the physical, chemical and biological properties of soil [J]. Soil Biology and Biochemistry, 38: 1413-1421.

MACEDO M O, SABY N, WALER C, et al. 2006. Changes in soil C and N stocks and nutrient dymatics 13 years after recovery of degraded land using leguminous nitrogen-fixing trees[J]. Forest Ecology and Management, 255(5-6): 1516-1524.

郭丽俊, 李毅, 李敏, 等. 2011. 盐渍化农田土壤斥水性与理化性质的空间变异性[J]. 土壤学报, 48(2): 277-284.

红梅, 韩国栋, 赵萌莉, 等. 2004. 放牧强度对浑善达克沙地土壤物理性质的影响[J]. 草业科学, 21(12): 108-111.

李秋玲, 姚文超, 郭孝. 2010. 混合碱茅在河南省中度盐渍土土壤中改良效果的研究[J]. 家畜生态学报, 31(3): 66-68.

鲁春霞, 于云江, 关有志. 2001. 甘肃省土壤盐渍化及其对生态环境的损害评估[J]. 自然灾害学报, 10(1): 99-102.

牛灵安, 赫晋珉, 张宝忠, 等. 2003. 盐渍化改造区土壤有机质变化与培肥系统研究[J]. 中国农业大学学报, 8(增刊): 26-30.

田忠孝, 曹季江. 1993. 有机质改良盐碱土的初步研究[J]. 土壤肥料, (1): 16-19.

王东波, 陈丽. 2006. 放牧对草地生态系统土壤理化性质的影响[J]. 科技与经济, (10): 105-106.

王苹, 李建东, 欧勇玲. 1997. 松嫩平原盐碱化草地星星草的适应性及耐盐生理特性研究[J]. 草地学报, 5(2): 80-84.

阎顺国, 郭树林, 朱兴运. 1990. 碱茅草对河西盐渍化土壤理化性质的影响[J]. 草业科学, 7(3): 26-29.

杨莉琳, 李金海. 2001. 我国盐渍化土壤的营养与施肥效应研究进展[J].中国农业生态学报, 9(2): 79-81.

杨明, 孙毅, 高玉山, 等. 2013. 有机肥对苏打盐碱土的改良效果研究[J].吉林农业科学, 38(3): 43-46.

张芳, 王涛, 薛娴, 等. 2009. 不同沙漠化程度高寒草甸的土壤理化性质特征[J]. 干旱区资源与环境, 23(8): 155-159.

赵哈林, 周瑞莲, 赵学勇, 等. 2012. 呼伦贝尔沙质草地土壤理化特性的沙漠化演变规律及机制[J]. 草业学报, 21(2): 1-7.

中国科学院南京土壤研究所. 1978. 土壤理化分析[M]. 上海: 上海科学技术出版社: 25-29.

左东峰. 1992. 盐渍土冬小麦叶面喷施硼锌铁肥优化配比及增产效应研究[J]. 北京农业大学学报, 18(3): 293-297.

Change of Soil Physico-chemical Characteristics in Farmland Salinization in Arid Oasis

WANG Yan1,2, ZHAO Halin1, DONG Zhibao1, ZHAO Xueyong1, PAN Chengchen1,2

1. Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2. Graduate University, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

The study on development process of soil environment salinization is a basis for studies of other processes in salinization. In this paper, by using the method of replacing time with space, soil physico-chemical characteristics in the process of farmland salinization (from non-saline (CK), to lightly, moderately, heavily and to severely salinized Hordeum vulgare L. grown field) were investigated in an arid oasis in northern China. The results showed that: (1) With an increase in salinity, the content of clay decreased, but soil bulk density in surface layer presented a increasing trend (P＜0.05). As for soil temperature, no significant change was found among the five stages (P＞0.05). (2) Soil organic carbon (C), total nitrogen (N), total phosphorus (P) and available N concentrations decreased significantly with an increase in salinity, while available phosphorus (P) concentration increased significantly. Compared to the non-saline field, soil organic C and total N in lightly, moderately, heavily, severely salinized field decreased by 14.02%, 26.26%, 41.98%, 48.04% and 19.08%, 35.63%, 46.84%, 56.88%. (3) With an increase in salinity, more and more salts accumulated in surface layer. Except HCO3-, all the salt ions increased significantly with an increase in salinity (P＜0.05), and decreased significantly with an increase in depth. Compared to the non-saline field, soil EC, total salts, SO42-, Na+in lightly, moderately, heavily, severely salinized field increased by 31.42%, 74.42%, 203.95%, 693.58%; 6.56%, 96.38%, 86.36%, 414.86%; 5.23%, 114.58%, 104.00%, 430.32%; 31.46%, 145.22%, 345.11%, 1797.70%; HCO3-decreased by -11.31%、2.02%、3.75%、10.94%. (4) Analysis showed that there were very significant positive correlation among soil EC, TS, SO42-, Ca2+, Cl-, Mg2+, K+and Na+(P＜0.01), but they were significantly negatively correlated with fine particle content (P＜0.05). Analysis also showed that there were very significant positive correlation among soil organic C, total N and available N (P＜0.01), but they were very significantly negatively correlated with soil EC, TS, SO42-, Ca2+, Cl-, Mg2+and K+as well as Na+(P＜0.01). As a whole, in the process of farmland salinization, soil particle composition presented a coarsening trend, soil structure became deteriorating with an increase in salinity; the storage and supply of soil organic C, total N and available N decreased gradually, but the change of soil phosphorus (P) was different; with an increase in salinity, more and more salts accumulated in surface layer, the difference of the salt ions concentrations between the upper and lower layers increased gradually; soil particle composition and soil nutrient content had significant correlation with soil EC and salt ions concentrations.

farmland; salinization; soil physico-chemical characteristic; change process; oasis

S156.4

A

1674-5906（2014）11-1744-08

王燕，赵哈林，董治宝，赵学勇，潘成臣. 荒漠绿洲农田盐渍化过程中土壤环境的演变过程[J]. 生态环境学报, 2014, 23(11): 1744-1751.

WANG Yan, ZHAO Halin, DONG Zhibao, ZHAO Xueyong, PAN Chengchen. Change of Soil Physico-chemical Characteristics in Farmland Salinization in Arid Oasis [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(11): 1744-1751.

国家“973”项目（2009CB421303）；国家自然科学基础项目（30972422）；国家科技支撑计划项目（2011BAC07B02-06）

王燕（1983年生），女，博士，主要从事生态恢复和土壤盐渍化等研究。E-mail: gaotian1978@163.com

2014-05-16