南疆鹽漬土飽和浸提液與土水比1 ∶5浸提液電導率換算關系

劉旭　遲春明

摘要：對南疆50份鹽漬土樣品的飽和浸提液電導率（ECe）、土水比1 ∶5浸提液電導率（EC1 ∶5）、陰離子濃度進行測定與分析。結果表明：供試土壤鹽分類型主要為硫酸鹽-氯化物；ECe值與EC1 ∶5值間存在極顯著（P<0.01）的線性或冪函數關系，可由ECe=6.214×EC1 ∶5+1.011（r2=0.958）或ECe=7.474×EC0.8871 ∶5（r2=0.974）兩方程推算ECe值。使用上述兩方程及全鹽量-EC1 ∶5值關系方程換算后，獲得我國以全鹽量為指標的硫酸鹽-氯化物型鹽漬土鹽害分級區間所對應的ECe值區間范圍，其結果與歐美等國的以ECe值為指標的土壤鹽害分級區間基本一致。

關鍵詞：南疆；鹽漬土；飽和浸提液；1 ∶5浸提液；電導率；換算

中圖分類號： S156.4；S151.9文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0289-03

收稿日期：2014-02-26

基金項目：國家自然科學基金（編號：41161037）。

作者簡介：劉旭（1982—），女，碩士，講師，主要從事園林植物與鹽漬土環境研究。E-mail：jane4531171@126.com 。

通信作者：遲春明，博士，副教授，主要從事鹽漬土環境研究。E-mail：chichunming@126.com。土壤浸提液電導率（EC）是研究土壤鹽害程度的重要指標。制備土壤浸提液常用的土水比例包括飽和、1 ∶1、1 ∶2、1 ∶5、1 ∶10等[1-7]。由于水的稀釋作用，浸提液土水比越高，土壤化學指標含量越低[8-11]。國外一般采用與田間實際水分狀況最為接近的飽和浸提液測定結果來描述鹽堿土的化學性質。然而，土壤飽和浸提液制備存在飽和標準不易掌握、制備過程繁瑣、溶液量偏少、分析費用高等缺點[12-15]。其他土水比浸提液盡管其水分狀況與田間實際情況相距甚遠，但是具有制備過程簡單、省時省力、節省經費、溶液量充足等優點，因而被廣泛采用[16-18]。不少學者采用1 ∶5土水比的方法制備土壤浸提液。石元春等[19]、李冬順等[20]、遲春明等[21]分別建立了黃淮海平原鹽漬土、華北黑龍港區鹽堿土、松嫩平原蘇打鹽漬土飽和浸提液EC（ECe）與1 ∶5浸提液EC（EC1 ∶5）相互換算的經驗公式。由于各鹽漬土地區土壤含鹽量、鹽分組成、土壤質地等因素存在差異，各鹽漬土地區ECe、EC1 ∶5的換算關系并不相同。因此，不同地區應根據當地鹽漬土實際情況建立本區域的EC換算方程。南疆土壤含鹽量高，鹽分組成中富含CaSO4、CaCO3等微溶性及難溶性鹽分[22-23]。大多數學者采用土水比1 ∶5浸提液分析南疆地區鹽漬土化學性質，尚缺乏不同土水比浸提液間測定數據轉換的經驗公式。本研究探討南疆地區鹽漬土ECe與EC1 ∶5的換算關系，旨在為開展鹽漬土研究提供依據。

1材料與方法

1.1土樣采集及準備

土壤取樣地點位于新疆生產建設兵團第一師五團、六團、十團、十二團以及新疆維吾爾族自治區沙雅縣，共5個剖面，每個剖面按20 cm間隔取樣，取樣深度200 cm，共50份土樣。取樣區內土壤質地主要為沙土、沙壤土。將土樣帶回室內，自然風干，粉碎，過2 mm篩。

1.2土壤浸提液制備

參照美國鹽土實驗室的方法[1]制備飽和浸提液。取250 g 土樣，放入500 mL塑料杯中，緩慢加入無CO2的蒸餾水，邊加水邊攪拌，同時不斷在實驗臺上振蕩塑料杯，直至土壤完全飽和。飽和泥漿的判斷標準為：反射光線時泥漿發亮；傾斜塑料杯時泥漿稍微流動。飽和泥漿靜止16 h，然后用布氏漏斗抽濾，得到飽和浸提液。參照美國鹽土實驗室的方法[1]制備土水比1 ∶5浸提液。 取10 g土樣置于200 mL錐形瓶內，加50 mL無CO2的蒸餾水。在往復式振蕩機上振蕩15 min（150～180次/min），靜置1 h，再振蕩5 min，然后用布氏漏斗抽濾，得到浸提液。

1.3土壤飽和含水量與浸提液EC值測定

采用烘干法測定土壤飽和含水量，首先稱取鋁盒質量（w1），然后取少量制備好的飽和泥漿放入鋁盒后稱質量（w2），最后放入烘箱105 ℃烘干至恒質量（w3）。計算得到土壤飽和含水量（ws，g/kg），計算公式如下：

ws=w2-w3w3-w1。（1）

式中，ws為土壤飽和含水量，g/kg。

1.4土水比1 ∶5浸提液陰離子測定

采用DDS-307型電導率儀測定土壤飽和浸提液與1 ∶5浸提液的EC值。為了確定土壤鹽分類型，對1 ∶5浸提液的陰離子進行測定。采用雙指示劑-中和滴定法測定CO2-3、HCO-3，采用硝酸銀滴定法測定Cl-，采用EDTA間接滴定法測定SO2-4[24-25]。

1.5數據處理

采用SPSS 12.0軟件統計分析數據。應用AVOVA進行顯著性檢驗、方差分析。應用Regression中的Linear、Nonlinear程序進行回歸分析。

2結果與分析

2.1供試土樣基本理化性質

從表1可以看出，ECe值明顯高于EC1 ∶5值。ECe最大值與最小值分別為34.31、0.75 mS/cm，EC1 ∶5的變化區間為010～5.47 mS/cm。ECe值、EC1 ∶5值的變異系數分別為 89.76%、81.37%，說明該區土壤鹽度變化很大。土壤飽和含水量的變化幅度為199.27～560.27 g/kg，平均值為 352.24 g/kg。土壤中不含碳酸鹽，而且重碳酸鹽含量遠低于硫酸鹽、氯化物，同時，SO2-4的含量/Cl-的含量>1。因此，供試土樣的鹽分類型為硫酸鹽-氯化物型。表1土壤基本理化性質

參數ECe值endprint

（mS/cm）EC1 ∶5值

（mS/cm）ws（g/kg）陰離子含量（mmol/L）CO2-3HCO-3SO2-4Cl-均值13.682.04352.2400.6212.426.89最小值34.310.10199.2700.180.560.31最大值0.755.47560.2701.3733.6418.73變異系數 89.76%81.37%23.39%0%24.32%34.57% 35.68%注：陰離子含量為飽和含水量下的測定值。

2.2土壤飽和浸提液與1 ∶5浸提液電導率關系方程

由圖1可見，ECe值與EC1 ∶5值間存在極顯著（r=0.979，P<0.01）的正相關關系。ECe值與EC1 ∶5值間可進行線性、冪函數擬合，其擬合方程分別為：

ECe=6.214EC1 ∶5+1.011（n=50，r2=0.958）；（2）

ECe=7.474EC0.8871 ∶5（n=50，r2=0.974）。（3）

經檢驗方程（2）、（3）均具有極顯著統計學意義（P<001）。

2.3飽和浸提液與1 ∶5浸提液間電導率換算方程驗證

為了驗證方程（2）、（3）的準確性，將50份土樣的ECe實測值分別與根據方程（2）與方程（3）獲得的計算值進行比較。t檢驗結果表明，50份土樣ECe的實測平均值為 13.68 mS/cm，方程（2）得到的平均值為13.50 mS/cm，方程（3）得到的平均值為 13.55 mS/cm。實測值的平均數與各方程計算值的平均數之間不存在顯著差異（P>0.05），即可以認為實測值與計算值來源于同一樣本。另外，將實測值與方程（2）、（3）獲得的計算值進行回歸分析，結果表明：方程（2）的計算值與實測值間差異極顯著（r2=0.958，P<0.01）（圖2-A）；方程（3）的計算值與實測值間差異極顯著（r2=0.958，P<0.01）（圖2-B）。理論上，如果計算值與實測值相等，那么回歸直線的斜率應該為1，常數項應該為0，決定系數（r2）應該為1。圖2-A中，決定系數（r2）同為0.958，但斜率0949比0.944更接近1，常數項0.573比0.581更接近0。因此，方程（3）的預測效果好于方程（2），方程（3）可以用于飽和浸提液與1 ∶5浸提液間電導率的換算。

3結論與討論

南疆鹽漬土ECe值與EC1 ∶5值間存在極顯著的線性或冪函數關系，可由EC1 ∶5推算ECe。以往關于黃淮海平原、華北地區以及松嫩平原鹽漬土相關研究中，EC1 ∶5與ECe間均是線性關系，本研究結果與此略有差異，這可能是由各研究區域鹽分種類、pH值、土壤質地等不同導致的。本研究供試土壤為硫酸鹽-氯化物型鹽漬土，松嫩平原地區主要為蘇打鹽漬土，黃淮海平原與華北地區主要為氯化物型鹽漬土。研究表明，由EC1 ∶5值推算ECe值時，較輕質地土壤的換算系數要高于較重質地的土壤，pH值較高土壤的換算系數低于pH值較低的土壤。目前，國際上通常采用ECe值作為判斷土壤鹽漬化程度的指標。歐美國家將ECe值為 4.00 mS/cm 作為判斷土壤開始發生鹽害的閾值，將ECe值為 8.00 mS/cm 作為農作物開始受到中度鹽害的判斷指標，將ECe值為 16.00 mS/cm 作為判斷農作物生長發育完全停止（死亡）的鹽害指標，即土壤鹽害分為輕度（4～8 mS/cm）、中度（8～16 mS/cm）、重度（>16 mS/cm）3級。我國根據農作物生長發育情況將土壤鹽化分為4級，并且采用土壤全鹽量作為分級指標。南疆鹽漬土地區可以采用方程St=4.0×EC1 ∶5來換算上述St區間對應的EC1 ∶5范圍（表2），使用方程（2）或方程（3）可以計算出ECe值對應的分級區間（表2）。表2硫酸鹽-氯化物型鹽漬土鹽害分級

作物生長情況鹽漬化程度全鹽量

（g/kg）EC1 ∶5值

（mS/cm）ECe值（mS/cm）方程（2）方程（3）稍受抑制（減產10%～20%）輕度鹽化2～30.50～0.754.07～5.604.04～5.79中度抑制（減產20%～50%）中度鹽化3～60.75～1.505.60～10.205.79～10.71嚴重抑制（減產50%～80%）重度鹽化6～101.50～2.5010.20～16.3210.71～16.85死亡極度鹽化>10>2.50>16.32>16.85

由表2可以看出，經方程（2）或方程（3）換算后，南疆地區硫酸鹽-氯化物型鹽漬土發生鹽害的閾值（ECe值為 4.07 mS/cm 或4.04 mS/cm）與歐美國家的閾值（ECe值為400 mS/cm）指標非常接近。作物死亡時的鹽度值（ECe值為16.32 mS/cm或 16.85 mS/cm）略高于歐美國家的判斷標準（ECe 值為16.00 mS/cm），但相差并不大；同時，中度鹽化土壤的ECe值范圍為5.60～10.20 mS/cm 或5.79～10.71 mS/cm，平均值為 7.9 mS/cm或8.25 mS/cm。因此，如果將硫酸鹽-氯化物型鹽漬土的鹽害等級也分為輕、中、重3級，其對應的ECe范圍大致可以設定為4.00～8.00、8.00～1600（17.00）、>16.00（17.00） mS/cm，其取值區間與歐美等國基本一致。因此，就南疆地區硫酸鹽-氯化物型鹽漬土而言，采用方程（2）或方程（3）推算ECe值，進而與國外相關研究進行比較分析是可行的。

參考文獻：

[1]USDA. Diagnoses and improvement of saline and alkali soils[M]. Riverside：United Sates Salinity Laboratory，1954：83-90.

[2]Rhoades J D，Manteghi N A，Shouse P J，et al. Estimating soil salinity from saturated soil paste electrical conductivity[J]. Soil Science Society of America Journal，1989，53：428-433.endprint

[3]Wagenet R J，Jurinak J J. Spatial variability of soluble salt content in a mancos shale watershed[J]. Soil Science，1978，126：342-349

[4]Mckenzie R C，Sprout C H，Clarik N F. The relationship of the yield of irrigated barley to soil salinity as measured by several methods[J]. Canadian Journal of Soil Science，1983，63：519-528

[5]Rugland R B. Correlation of electrical conductivities of the saturated paste extract（ECe）and the 1 ∶2 soil-to-water extract（EC1 ∶2）as a function of saturation percentage in greenhouse soil mixes[J]. HortScience，1972，7（2）：190-192.

[6]Sumner M E. Sodic soils：new perspectives[J]. Australian Journal of Soil Research，1993，31：683-750.

[7]Faulkner H，Wilson B R，Solman K，et al. Comparison of three cation extraction methods and their use in determination of sodium adsorption ratios of some sodic soils[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis，2001，32（11/12）：1765-1777.

[8]Reitemeier R F. Effect of moisture content on the dissolved and exchangeable ions of soils of arid regions[J]. Soil Science，1946，61（3）：195-214.

[9]Sonneveld C，van den Ende J. Soil analysis by means of a 1：2 volume extract[J]. Plant and Soil，1971，35：505-516.

[10]Longenecker D E，Lylerly P J. Making soil pastes for salinity analysis：a reproducible capillary procedure[J]. Soil Science，1964，97：268-275.

[11]Vaughan P J，Lesch S M，Corwin D L，et al. Water-content effect on soil-salinity prediction-a geostatistical study using cokriging[J]. Soil Science Society of America Journal，1995，59（4）：1146-1156.

[12]Rhoades J D. Electrical conductivity methods for measuring and mapping soil salinity[J]. Advances in Agronomy，1993，49：201-251.

[13]Sumner M E，Naidu N. Sodic soils：distribution，properties，management，and environmental consequences[M]. New York：Oxford University Press，1998.

[14]Zhang H，Schroder J L，Pittman J J，et al. Soil salinity using saturated paste and 1 ∶1 soil to water extracts[J]. Soil Science Society of America Journal，2005，69（4）：1146-1151.

[15]Slavich P G，Petterson G H. Estimating the electrical conductivity of saturated paste extracts from 1 ∶5 soil：water suspensions and texture[J]. Australian Journal of Soil Research，1993，31：73-81.

[16]Hogg T J，Henry J L. Comparison of 1 ∶1 and 1 ∶2 suspensions and extracts with the saturation extract in estimating salinity in Saskatchewan soils[J]. Canadian Journal of Soil Science，1984，64：669-704.

[17]Shirokova Y，Forkutsa I，Sharafutdinova N. Use of electrical conductivity in stead of soluble salts for soil salinity monitoring in central Asia[J]. Irrigaion and Drainage System，2000，14：199-205.

[18]Sonmez S，Buyuktas D，Okturen F，et al. Assessment of different soil to water ratios （1 ∶1，1 ∶2.5，1 ∶5） in soil salinity studies[J]. Geoderma，2008，144（1/2）：361-369.

[19]石元春，李韻珠，陸錦文，等. 鹽漬土的水鹽運動[M]. 北京：北京農業大學出版社，1986：151-160.

[20]李冬順，楊勁松，周靜. 黃淮海平原鹽漬土壤浸提液電導率的測定及其換算[J]. 土壤通報，1996，27（6）：285-287.

[21]遲春明，王志春. 松嫩平原鹽堿土飽和浸提液與土水比1 ∶5浸提液間化學參數的換算關系[J]. 生態學雜志，2009，28（1）：172-176.

[22]俞仁培，陳德明. 我國鹽漬土資源及其開發利用[J]. 土壤通報，1999，30（4）：15-16，34.

[23]王遵親. 中國鹽漬土[M]. 北京：科學出版社，1993：137-212.

[24]鮑士旦.土壤農化分析[M]. 北京：中國農業出版社，2000：178-200.

[25]劉光崧. 土壤理化分析與剖面描述[M]. 北京：中國標準出版社，1996：196-211.苗琦，羅揚婧，方文娟，等. 利用一測多評法同時測定梔子中6種成分含量[J]. 江蘇農業科學，2015，43（1）：292-295.endprint