苏打盐渍化坡地冻结期的水盐变化规律研究.doc

盐渍土系统土壤水-地下水转化规律研究 罗金明1, 2, 4，邓 伟3，张晓平1，杨 帆1，李秀军1 1. 中科院东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130012；2. 齐齐哈尔大学理学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；3. 中科院成都山地灾害与环境研究所，四川 成都 610041；4. 中国科学院研究生院，北京 100039 通过野外定位观测和室内分析，探讨了苏打盐渍土微域特征（32 m长的横截面）及其水分和地下水之间的转化规律。结果表明：土壤特征以及微地貌格局是制约土壤表层水分迁移的主要因素，并由此形成了大汽降水－土壤水－地下水转化的特殊模式。盐化草甸土分布在相对低洼的部位，苏打碱土分布在微坡地和高平地。苏打碱土质地为粉砂质亚粘土－粘土－粉砂－砂砾垂直结构，盐化草甸土以粉砂和砂砾结构为主。地表径流为水分迁移的关键环节，盐化草甸土成为地表水和地下水转化的通道。承接微坡地和高平地的径流，盐化草甸土在雨季含水率较多（甚至大到饱和）且迅速补给地下水，使地下水位逐渐上升。坡地土壤（苏打盐渍土）整个土层的含水率变化不显著。运用Vensim对盐渍土系统的土壤水－地下水的转化过程进行了模拟，结果与观测数据基本一致。在现代盐渍化过程研究中，以坡面系统为研究单元并考虑坡面径流，才能认识到盐渍化地区土壤水－地下水之间转化的实质。 苏打盐渍土；水分迁移；系统模拟中图分类号：S155.2 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）0-1742-06松嫩平原西部是世界三大苏打碱土分布区之一，也是我国苏打碱土面积最大的地区[1]。受微地貌和水文因素的控制，碱土系统与其它地理事物单元相叠和镶嵌，呈现洼地与坡地相间的景观[1][2]。由于苏打碱土的碱化层胶体高度分散，通透性差，水分难以向下运移，草甸土渗透性好，利于水分垂向迁移[2][3]。砂粘相间的质地特征决定碱土地区土壤水－地下水之间转化十分复杂。以往苏打碱土水分迁移的研究，较少探讨局地土壤结构的差异对水分－和地下水之间迁移规律的影响。由于局地苏打盐渍土的结构很复杂[24]。微坡面系统是最基本的景观单元[56]，也是开所发面临的最基本单元，并且苏打盐渍土的治理关键在于水分的调控[7]。因此，需要对局地尺度下盐渍土系统中土壤水分和地下水之间的转化规律进行专门研究。 2006年6月2007年10月，作者在苏打盐渍土发育典型的吉林省大安地区，选择了1个32 m长的苏打盐化土壤截面（微坡面单元），进行了盐渍化地区土壤水－地下水转化规律的研究，旨在揭示苏打盐渍土的土壤水和地下水转化规律。该研究对盐渍化地区的水盐调控以及次生盐渍化治理方面具有重要指导意义。 本文选择松嫩平原古河道盐渍化滩地为研究对象，试验区位于吉林省大安市联合乡万福村（45°30′11″N，124°04′59″E），海拔142~143 m，属于半湿润半干旱气候，多年平均降雨量460 mm，集中在7、8月，蒸发量高达1800 mm[8]。浅层地下水阴离子以HCO3-和Cl-为主，阳离子以Na+为主，矿化度为1.21 g·L，pH为8.08，属于HCO3·Cl-Na型弱矿化度地下水，埋深在13.2 m之间波动（表1）。试验小区相对高差57 cm，包括洼地、微坡地和高平地三种微地貌单元，其中洼地面积占洼地占35％，微坡地占55％，高平地占10％。植物由圆叶碱毛茛(Ranunculus cymbalaria Pursh)、萹蓄蓼(Polygonum aviculare L)、寸草苔(Carex duriuscula C.A.Mey)、虎尾草(Chloris virgata Swarta)、羊草(Leymus chinensis Tzvel)等14个属，9个科组成；圆叶碱毛茛/萹蓄蓼群落、羊草/寸草苔群落沿洼地呈环带状分布，星星草/虎尾草/羊草群落呈斑状分布。 土壤含水量用TDR（Trime P，德国生产）测量，测量深度为030 cm、3060 cm、6090 cm。测定时间为2006年7月5日2006年10月30日，每3天测定1次。 测定pH值的水土比为11。测定土壤总盐分含量的水土比为15。 阳离子交换量（CEC）用乙酸钠－火焰光度计法测定。交换性钠离子浓度（Na+）用乙酸铵－氢氧化铵－火焰光度计法测定。碱化度（ESP）使用以下等式求得： ESP＝Na+/CEC×100 （1） 土壤粒径特征用过筛和粒度分析仪（SA-CP3，日本岛津生产）测定。土壤样品自然风干后，用10%草酸钠分离24 h，对于粒径大于0.063 mm的土样用手工筛选，对于粒径小于0.063 mm部分，用粒度分析仪测量。根据国际土壤质地分类标准分为砾石、粗砂、中砂、细砂、粉砂和粘粒。 水分渗透系数用土