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半干旱区湖泊湿地土壤养分与盐碱化特征研究

赵茜宇 于会彬 杨芳 王希欢 冯冬霞 张艺 王毛兰 廖海清

赵茜宇,于会彬,杨芳,等.半干旱区湖泊湿地土壤养分与盐碱化特征研究:以岱海为例[J].环境工程技术学报,2023,13(1):188-196 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210530
引用本文: 赵茜宇,于会彬,杨芳,等.半干旱区湖泊湿地土壤养分与盐碱化特征研究:以岱海为例[J].环境工程技术学报,2023,13(1):188-196 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210530
ZHAO Q Y,YU H B,YANG F,et al.Study on the characteristics of soil nutrients and salinization of lake wetlands in semi-arid region: taking Daihai Lake as an example[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2023,13(1):188-196 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210530
Citation: ZHAO Q Y,YU H B,YANG F,et al.Study on the characteristics of soil nutrients and salinization of lake wetlands in semi-arid region: taking Daihai Lake as an example[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2023,13(1):188-196 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210530

半干旱区湖泊湿地土壤养分与盐碱化特征研究—以岱海为例

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210530
基金项目: 国家重点研发计划项目(2019YFC0409205)
详细信息
    作者简介:

    赵茜宇(1997—),女,硕士研究生,主要从事湖泊湿地修复研究,zqy_cheer@163.com

    通讯作者:

    王毛兰(1979—),女,副教授,博士,主要从事水体富营养化、重金属污染、同位素地球化学等方面的研究,mlwang@ncu.edu.cn

    廖海清(1979—),男,研究员,博士,主要从事流域水环境治理、同位素环境地球化学研究,liaohq@craes.org.cn

  • 中图分类号: X524

Study on the characteristics of soil nutrients and salinization of lake wetlands in semi-arid region: taking Daihai Lake as an example

  • 摘要:

    为探究半干旱区湖泊湖滨带土壤养分与盐碱化特征,以典型盐化湖泊岱海为例,分析其湖滨带的草地、浅滩和盐碱地3种土地类型的土壤剖面4种养分〔有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)〕浓度、土壤钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、交换性钾(K+)、交换性钠(Na+)、碳酸根(CO3 2−)、重碳酸根(HCO3 )、氯(Cl)和硫酸根(SO4 2−)离子浓度分布,结合主成分分析和冗余分析等统计学方法,研究湖滨带土壤盐碱化特征及其影响因素。结果表明:1)岱海湖滨带不同类型土壤剖面盐分空间分布差异明显,其中草地和浅滩呈明显盐分表聚现象,表层全盐量均值分别达1.99、15.27 g/kg,而盐碱地土壤10~20 cm全盐量最高(17.30 g/kg)。2)湖滨带土壤pH为8.24~8.86,在浅滩和盐碱地深层较高,而在草地的浅层较高。盐碱地与浅滩土壤均属于碱土,而草地表层土壤多属于中度碱化土,其碱化度沿深度方向降低。3种土地类型的主要盐碱化因子为Cl、Mg2+、SO4 2−、Na+、全盐量、HCO3 、pH、CO3 2−。3)3种土地类型的4种养分浓度基本呈随土壤深度增加而减少的趋势,其中浅滩营养元素最丰富。根据冗余分析结果,3种土地类型中大部分离子间都具有很强的相关性,AP、Mg2+与pH均具有负相关性,其他盐分与养分在不同土地类型中相关性差异较大。

     

  • 图  1  岱海湖滨带土地类型分布示意

    Figure  1.  Schematic diagram of the distribution of land types in Daihai Lakeside

    图  2  不同土地类型土壤剖面盐分特征

    Figure  2.  Salinity characteristics of soil profiles of different landtypes

    图  3  不同土地类型OM、AN、AP、AK浓度随深度变化

    Figure  3.  Variation of OM, AN, AP, and AK concentrations with depth of different land types

    图  4  土壤盐分与养分的RDA二维排序

    注:空心箭头表示盐分特征因子,实心箭头表示养分特征因子,空心箭头的长度越长代表该盐分特征因子对养分特征因子的分布影响越大。空心箭头与实心箭头之间的夹角表示盐分特征因子与养分特征因子之间的相关性,夹角为锐角表示正相关,钝角表示负相关。

    Figure  4.  RDA two-dimensional ordination map of soil salinity and nutrients

    表  1  岱海湖滨带各采样点位海拔及土地类型

    Table  1.   Elevation and land types of sampling points of Daihai Lakeside

    土地类型海拔/m土地类型区域概况
    盐碱地1 219地表面有明显盐斑大量析出,
    植被覆盖度小于5%
    浅滩1 220少量地表有盐斑析出,植被群丛主要以碱蓬草甸为主,植被覆盖度为20%~40%
    草地1 225植被群丛主要以本氏针茅草原、小糠草草甸、苔草鹅绒委陵菜草甸为主,植被覆盖度为50%~70%
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    表  2  全国第二次土壤普查养分分级标准[28]

    Table  2.   Nutrient classification standard of the second National soil survey

    土壤养分分级OM/%AN/(mg/kg)AP/(mg/kg)AK/(mg/kg)
    丰富>4>150>40>200
    较丰富3~4120~15020~40150~200
    中等2~390~12010~20100~150
    较缺1~260~905~1050~100
    0.6~130~603~530~50
    极缺<0.6<30<3<30
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    表  3  土壤剖面中pH、全盐、ESP及SAR分布

    Table  3.   Distribution of pH, total salt, ESP and SAR in soil profile

    土地
    类型
    土壤深度/cmpH全盐量/(g/kg)SARESP/%
    盐碱
    0~108.24±0.2316.63±4.3157.16±9.5645.54±7.42
    10~208.36±0.0917.30±4.1074.05±7.2152.09±9.21
    20~308.36±0.0412.92±3.9178.14±6.1153.44±4.45
    30~408.66±0.125.60±2.8843.93±4.1239.01±3.54
    40~508.67±0.024.59±1.8944.14±3.1139.13±3.12
    浅滩0~108.32±0.0215.27±1.9959.17±3.4246.24±2.48
    10~208.42±0.076.72±1.2546.12±3.1240.20±3.01
    20~308.48±0.065.08±0.6636.67±1.2034.72±1.12
    30~408.83±0.142.87±0.8728.42±1.5529.05±1.47
    40~508.86±0.082.09±0.1020.42±0.7722.52±1.02
    草地0~108.86±0.201.99±0.2211.26±1.1013.4±1.31
    10~208.80±0.131.15±0.144.58±0.885.25±0.91
    20~308.49±0.050.75±0.181.76±0.651.34±0.81
    30~408.48±0.020.70±0.090.90±0.080.08±0.01
    40~508.39±0.060.61±0.050.82±0.120.05±0.02
      注:表中数据为均值±标准差。
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    表  4  主成分因子的载荷矩阵和得分系数矩阵

    Table  4.   Factor load matrix and component score coefficient matrix of salt and alkali index

    盐碱化指标因子载荷矩阵(成分矩阵)成分得分系数矩阵
    主成分1主成分2主成分3主成分1主成分2主成分3
    HCO3 −0.1850.9380.009−0.0260.5310.008
    Cl0.9790.027−0.0840.1360.015−0.078
    Ca2+0.880−0.4040.0800.122−0.2290.074
    Mg2+0.925−0.121−0.0830.128−0.069−0.077
    SO4 2−0.9150.0420.1290.1270.0240.120
    K+0.8170.434−0.1810.1130.246−0.168
    Na+0.9820.104−0.0360.1360.059−0.033
    全盐量0.9880.077−0.0470.1370.044−0.043
    ESP0.7950.4870.0380.1100.2760.035
    pH−0.3240.866−0.275−0.1000.264−0.256
    CO3 2−−0.0290.2140.963−0.0040.1210.894
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