樊丽琴，李 磊，吴 霞

(宁夏农林科学院农业资源与环境研究所，银川 750002)

研究土壤盐分与地下水的关系，对地下水浅埋区的盐碱地改良和土壤次生盐碱化防治具有重要理论价值和实际意义[1]。国内外学者有关地下水与土壤盐分关系的研究大多集中在地下水埋深与土壤盐渍化的关系方面[1-6]，研究表明，土壤盐分与地下水埋深有着紧密的联系。对于土壤与地下水及其化学成分共同作用下土壤盐分和地下水相互关系方面的研究较少[6]。

银北灌区是宁夏引黄灌区汇水集盐的地区，也是宁夏盐碱地发生的重灾区，根据2017年度宁夏水资源公报数据，该区地下水年平均埋深为1.81 m，非灌期(2月)地下水埋深均值为2.23 m，灌期(8月)地下水埋深均值为1.40 m。目前银北灌区较难改良利用的盐碱地主要分布在地势低洼、排水不畅的地区，本文以该区典型高水位盐碱地作为研究对象，分析土壤盐渍化与地下水埋深及地下水化学特征之间的关系,以明确高水位盐碱地土壤盐渍化的影响因子，为区域盐碱地改良利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于宁夏石嘴山市平罗县黄渠桥镇境内，在五四支沟两侧，地理位置为北纬39°1’′～39°2″，东经106°38″，海拔1 090 m。该区年均降雨量178.7 mm，6-9月降水量占总降水量的92%[8]。研究区共布设观测井31眼，均匀分布在距离五四支沟400 m范围内，种植作物以油葵、玉米为主。在各观测井附近设置土样监测点，春灌前测定各观测井地下水埋深，同时采集各观测点水样和土样。

1.2 测定项目与方法

2 结果与分析

2.1 试区土壤、地下水盐碱状况分析

研究区土壤剖面全盐和pH值描述性统计分析见表1。从土壤剖面全盐描述性统计分析结果来看，研究区0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层土壤全盐含量变化范围分别为0.75～ 9.27、0.66～ 6.23、0.75～5.46、0.78～4.83、0.75～4.83 g/kg，各土层全盐含量均值分别为3.34、2.25、2.09、2.05、2.03 g/kg，随土层深度增加，全盐含量依次降低，说明土壤盐分表聚现象明显；各土层全盐含量变异系数分别为57.14%、59.72%、52.83%、52.29%、49.05%，均呈中等强度变异，其中0～40 cm土层全盐含量变异系数较大。从土壤pH值描述性统计分析结果来看：0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层土壤pH值变化范围分别为8.43～9.76、8.47～9.77、8.63～9.74、8.74～9.75、8.77～9.80，各土层pH值均值分别为8.81、9.05、9.16、9.16、9.12，土壤呈中重度碱化现象；各土层土壤pH值变异系数分别为3.01%、3.08%、3.15%、2.99%、3.21%，均表现为弱变异。

表1 研究区土壤剖面全盐和pH值描述性统计分析Tab.1 The statistics of soil total salinity and pH value in the studied area

表2 研究区土壤盐分组成描述性统计分析Tab.2 The statistics of soil main ions in the studied area

表3 研究区地下水状况描述性统计分析Tab.3 The statistics of groundwater conditions in the studied area

2.2 土壤、地下水各盐碱指标相关性分析

表4 试区耕层土壤中全盐及各盐分离子的相关矩阵Tab.4 Correlation coefficients between various salt ions

表5 试区地下水各指标及其盐分组成之间的相关矩阵Tab.5 Correlation coefficients between groundwater indexes and ion composition

表6 试区土壤盐分组成与地下水各指标相关性分析Tab.6 Correlation analysis between soil salt ions and groundwater indexes

2.3 土壤、地下水各指标间主成分分析

F1=0.002Z1+0.006Z2-0.182Z3+0.039Z4-0.065Z5+0.001Z6-0.037Z7+0.27Z8+0.281Z9+0.158Z10+0.294Z11

F2=0.2Z1+0.247Z2+0.382Z3+0.336Z4+0.017Z5+0.164Z6+0.207Z7-0.091Z8-0.118Z9+0.117Z10-0.206Z11

F3=0.119Z1+0.047Z2-0.115Z3-0.325Z4+0.352Z5+0.175Z6-0.53Z7+0.027Z8+0.006Z9-0.146Z10+0.135Z11

表达式中的F1～F3、Z1～Z11为标准正态变换后的变量。

表7 主成分特征值及贡献率Tab.7 The eigen values and contribution rate of the principal component

表8 三个主成分的因子负荷矩阵Tab.8 The factor load matrix of three principal components

表9 三个主成分旋转后的因子负荷矩阵Tab.9 The factor load matrix of three principal components after rotation

表10 3个主成分的得分系数矩阵Tab.10 The score coefficient matrix of three principal components

3 结果与讨论

以上研究与他人的类似研究结论并不完全一致。有研究表明：地下水同一特征指标与土壤表层盐分含量的密切程度随时间推移而变化，春灌前地下水埋深对表层土壤盐分含量的影响程度高于地下水矿化度[7]；但也有研究表明：地下水矿化度与土壤含盐量空间相关性大于地下水埋深[12]；麦麦提吐尔逊·艾则孜对伊犁河流域土壤盐分与地下水埋深、矿化度、电导率、pH值与主要离子之间的关系进行了分析，结果表明：影响研究区土壤含盐量的地下水环境因子可以归纳为地下水矿化度、EC、Cl-、Mg2+、Na+与地下水埋深[13]；刘宏伟等认为：潍北平原土壤固有盐分的含量受沉积相( 土壤成因) 背景控制，地下水咸化是土壤盐分积聚的最主要影响因素[14]。主要是因为土壤盐分是土壤特性中最活跃和复杂的一部分，它受气象、地形、地下水文、土壤质地、微地貌、土体构型、耕作制度、灌溉等多种因素影响[15-18]，研究区处于地势低洼区域，地下水埋深多在1.5 m以下，与各监测点地下水埋深对耕层土壤盐分的影响相比，地下水矿化度及主要盐分离子对耕层土壤含盐量的影响更多地表现为直接影响，说明在农业生产中，解决干旱区高水位盐碱地土壤盐渍化的根本途径是淡化浅层地下水或者在地表下一定深度内铺设隔离层，进而减轻地下水盐分上移对土壤盐渍化的影响。