盐渍土的成土条件
除海滨地区以外,盐渍土分布区的气候多为干旱或半干旱气候,降水量小,蒸发量大,年降
水量不足以淋洗掉土壤表层累积的盐分。在中国,受季风气候影响,盐渍土的盐分状况具有季节性变化,夏季降雨集中,土壤产生季节性脱盐,而春、秋干旱季节,蒸发量大于降水量,又引起土壤积盐。各地土壤脱盐和积盐的程度随气候干燥度的不同有很大差异。此外,在东北和西北的严寒冬季,由于冰冻而在土壤中产生温度与水分的梯度差,也可引起土壤心土积盐。 盐化过程是指地表水、地下水以及母质中含有的盐分,在强烈的蒸发作用下,通过土体毛管水的垂直和水平移动逐渐向地表积聚的过程。中国盐渍土的积盐过程可细分为:
1)地下水影响下的盐分积累作用;
2)海水浸渍影响下的盐分积累作用;
3)地下水和地表水渍涝共同影响下的盐分积累作用;
4)含盐地表径流影响下的盐分积累作用(洪积积盐);
5)残余积盐作用;
6)碱化-盐化作用。
由于积盐作用和附加过程的不同,分别形成相应的盐土亚类。盐化过程由季节性的积盐与脱盐两个方向相反的过程构成,但水盐运动的总趋势是向着土壤上层,即一年中以水分向上蒸发、可溶盐向表土层聚集占优势。
水盐运动过程中,各种盐类依其溶解度的不同,在土体中的淀积具有一定的时间顺序,使盐分在剖面中具有垂直分异。在地下水借毛管作用向地表运动的过程中,随着水分的蒸发,土壤溶液的盐分总浓度增加,溶解度最小的硅酸的化合物首先达到饱和,而沉淀在紧接地下水的底土中,随后,溶液为重碳酸盐饱和,开始形成碳酸钙沉淀,再后是石膏发生沉淀,所以在剖面中常在碳酸钙淀积层之上有石膏层。易溶性盐类(包括氯化物和硫酸钠、镁)由于溶解度高,较难达到饱和,一直移动到表土,在水分大量蒸发后才沉淀下来,形成第三个盐分聚积层。因此表层通常为混合积盐层。在地下水位高(1米左右)的情况下,石膏也可能与其他可溶盐一起累积于地表。当然,自然条件的复杂性也会造成盐分在土壤剖面分布的复杂性,例如:雨季或灌溉造成的淋溶,使可溶盐中溶解度最高的氯化物首先遭到淋溶,使土壤表层相对富集了溶解度较小的硫酸盐类。又如在苏打累积区,因为碳酸钠的溶解度受温度影响较大,在春季地温上升时期,碳酸钠随其他可溶盐类一起上升到地表。到秋冬温度下降,苏打的溶解度减小,因而大部分仍保留在土壤表层而不被淋洗,所以一般情况下,苏打都累积于土壤的表层。总之,在底土易累积溶解度最小的盐类,包括R2O3、SiO2、CaMg(CO3)2、CaCO3、CaSO4和Na2SO4等。其他的盐类由于具有较高的溶解度,且溶解度随温度而变,因此具有明显的季节性累积特点,一般累积于土壤的表层。 碱化过程是指交换性钠不断进入土壤吸收性复合体的过程,又称为钠质化过程。碱土的形成必须具备两个条件:一是有显著数量的钠离子进入土壤胶体;二是土壤胶体上交换性钠的水解。阳离子交换作用在碱化过程中起重要作用,特别是Na—Ca离子交换是碱化过程的核心。碱化过程通常通过苏打(Na2CO3)积盐、积盐与脱盐频繁交替以及盐土脱盐等途径进行。
1.当土壤溶液含有大量苏打时,交换性钠进入土壤胶体的能力最强,其反应式为:
以上反应式中,CaCO3和MgCO3不易溶于水(特别当有苏打存在时),因此,钠几乎完全置换了交换性钙、镁。 土壤溶液中苏打的形成有若干途径:
(1)岩石的风化作用:
岩石风化产物使土壤和地下水中含Na2CO3和NaHCO3。
(2)物理化学作用(碱交换作用),反应式如下: 1.草原地区植物体内吸收了不少钠离子,当植物腐烂后,就转变为碳酸钠,逐渐累积在地表。
2.当土壤中积盐和脱盐过程频繁交替发生时,促进了钠离子进入土壤胶体取代钙、镁的过程,使土壤发生碱化。土壤中盐分为氯化物或硫酸盐时。
此反应是可逆的,钠在胶体上仅能交换一部分钙镁。当土壤溶液中钠的浓度与钙、镁总量之比等于或大于4时,钠便能被土壤胶体吸收。季节性干湿交替乃至每次晴雨变化,盐分在土体中都有上下移动,钠盐溶解度大而趋于表聚,钙、镁则向下层淋淀,致使土壤表层中钠盐逐渐占绝对优势,钠离子能进入交换点,碱化过程得以进行。
3.碱土的形成往往与脱盐过程相伴发生。在土壤胶体表面含有显著数量的交换性钠但土中仍含有较多可溶盐(以Na2SO4、NaCl为主,而非NaCO3或NaHCO3)的情况下,因土壤溶液浓度较大,阻止了交换性钠的水解,土壤的pH值并不升高,物理性质也不恶化。只有当该盐土脱盐到一定程度,一部分交换性钠水解,产生的OH-使pH升高时,粘粒上交换性钠的水化程度增加,粘粒分散,土壤物理性质才劣化。当土壤碱化度(ESP)①60000011_0194_0为a时,若土壤溶液的电导率(EC)②60000011_0194_1>b,粘粒仍呈絮凝状;当EC<b,则粘粒膨胀、胶溶。
土壤水溶性盐国家标准
1.盐渍土的分布
长江三角洲的盐渍土主要分布在河口沿江及沿海地段(图2.1.3)。按行政区域划分,属于江苏省南通市及上海市范围。据1980年土壤普查资料统计,该地区现有盐渍土的总面积为349.4万亩,其中南通市分布面积为296万亩,上海市为53.4万亩,分别占上述两市耕地面积的41.7%和10%(祝寿泉、单光宗等,1987;席承藩、徐琪等,1994)。一般情况下,离海愈近,土壤含盐量愈高;离海愈远,土壤含盐量则逐渐减少。从海岸向内陆依次为盐土-盐化潮土-底层盐化潮土,平行于海岸线呈带状分布。其特点:盐土分布区地下水矿化度多在5~10 g/L以上,整个土体含盐量都很高,0~20cm表土含盐量一般可达1%~2%,离子组成以Cl-为主,属氯化物盐土;盐化潮土地段地下水矿化度一般2~5g/L,土壤含盐量为0.2%~0.4%,离子组成虽仍以Cl-占优势,但 含量明显升高,为碳酸盐-氯化物盐土;底层盐化潮土地段,地下水矿化度1g/L左右,表土含盐量多在0.1%左右,以 为主,为氯化物-重碳酸盐盐化土。长江河口盐渍土的分布,由东向西由于受咸潮渗漏补给影响,近河口地段地下水矿化度较高,土壤盐渍化程度较重。随着远离河口,咸潮影响减小,地下水矿化度变低,土壤盐渍化程度亦轻。北支由于径流弱,海潮强劲,进潮量大,故沿岸土壤含盐量高,盐渍土分布面积大。南支由于径流量大,海潮势弱,倒灌入侵的影响较小,土壤盐渍化程度较轻,分布面积亦较小。
图2.1.3 长江三角洲河口地段土壤盐渍化概图
2.土壤水盐动态特征
土壤水盐动态,主要受当地气候条件的影响,随干湿季节的变化,土壤盐分的淋溶与聚积作用则交替进行。每年3~5月,雨量较少,蒸发日益加剧,土壤返盐速度快,耕层盐分累积量大,为一年的积盐高峰期。6~7月中旬,蒸发量很大,但梅雨季节来临,雨水增多,降雨淋盐作用大于积盐作用,土壤盐分趋于减少。7~9月,雷雨频繁,雨量大,时值淋盐盛期。10~11月,雨量显著减少,淋溶作用减弱,大量的土壤水和地下水消耗于蒸发,土壤盐分累积逐渐增多,为一年的第二个积盐期。12月至翌年2月,降雨偏少,但此时气温已显著下降,蒸发量很小,故在一般年份仅有微弱的返盐现象。雨量较多年份,土壤盐分略有下降,这一时期为水盐平衡相对稳定期。总体来说,土壤含盐量的年内动态规律是,夏季盐分淋洗含量下降,秋冬季节盐分上升聚积。在气候的影响下,脱盐与积盐交替着年复一年地进行着。除气候因素外,土壤水盐运动还要受地下水状况,灌排条件等多种因素的影响。
长江河口地段,地势低平,径流滞缓,故土壤水盐的水平运动远远不如垂直运动活跃。但由于各地区灌排条件不同及受咸潮入侵影响的差异,在平面上,盐渍土的分布出现了一定的分异。通吕运河以北沿海地区,由于灌排条件较好,土壤和地下水有明显的脱盐淡化趋势,而通吕运河以南的启东境内,由于直接受海水侵袭和咸水倒灌顶托,土壤脱盐和地下水淡化速度较缓慢。从长江北支江水水质来看,汛期矿化度普遍较低,枯水期矿化度明显地普遍升高(表2.1.2)。汛期除连兴港闸外,江水矿化度均小于1 g/L;枯水期江水矿化度除上游地段外均大于1g/L,向海方向矿化度升高,最高达27.99g/L,与海水矿化度接近。南支是长江的主流,由于流量大,相应海潮入侵势态较弱。
表2.1.2 长江北支水质分析结果
注:矿化度一词在国标称溶解性总固体
3.降雨和地下水位对土壤水盐动态的影响
研究表明,降雨对河口地区土壤的水盐动态具有重要的影响作用,是影响当前水盐动态变化的主要因素之一。从启东1975年6月24日至7月25日的降雨量和地下水位观测结果(图2.1.4)可见,地下水位随降雨量的增加而升高,雨量愈大,地下水位上升幅度也愈大,尤其是连续降雨的情况下,上升幅度更大。一般大雨后第一天地下水位即有明显升高,如6月24日降雨65mm,25日地下水位急剧上升到距地表0.16m,然后开始以每日25~30cm的速度下降,随时间延长,下降速度也日趋减缓,直到1m左右时,即开始处于相对稳定状态,在多日无雨的情况下,地下水位一般变化不大。
图2.1.4 降水量与地下水埋深变化关系图
从全年来看,以夏季(6~9月)多雨季节的地下水位为最高,启东、海门的地下水位平均埋深分别为115cm和136cm,春季(2~5月)的水位与夏季接近,分别为117cm和146cm,唯秋、冬季节(10~1月)雨量稀少,地下水位明显下降,分别为159cm和189cm。滞流在土壤和地下水中的盐分,随水位的升降而发生季节性的变化,多雨季节,地下水位升高,土壤和地下水淡化。少雨季节,水位降低,地下水因蒸发而浓缩,土壤盐分向地表积聚。在多年变化中,土壤盐分的淋溶和积聚作用交替进行。
本区具有适宜于土壤脱盐的气候条件,年平均降水量都在1000mm以上,加之本区经济发达,人口密集,人均耕地面积少,土地的利用率即复种指数高(多一年二熟或二年五熟制),地面覆盖度大,有利于滞蓄雨水,减少地面蒸发。同时,合理的轮作,频繁的耕种、施肥加速了土壤熟化,改善了土壤结构,增加了土壤通透性,从而更加强了淋盐和抑盐的效果。
4.地下水矿化度与土壤含盐量的关系
地下水矿化度及地下水位是影响土壤盐分动态的重要因素。以兴隆沙监测点为例,图2.1.5显示了监测点处月均地下水矿化度和月均土壤含盐量的对应关系。40cm深度处的土壤含盐量是由土壤盐分传感器监测换算获得。结果显示,尽管地下水矿化度和土壤含盐量月均值在年内均有一定的波动,但它们有非常相似的动态变化趋势,土壤含盐量随地下水矿化度的升降而升降,两者相关较密切。地下水矿化度的变化控制了土壤盐分动态及积盐规律,夏季地下水矿化度的降低带来土壤含盐量的减少,秋冬季地下水矿化度的升高又造成土壤含盐量的升高。土壤含盐量的动态曲线与地下水矿化度动态曲线相比,存在时间上的滞后,土壤含盐量的变化幅度也小于地下水矿化度的变化幅度。
5.长江水位对土壤水盐动态的影响
长江水量虽然有丰水年、平水年和枯水年之分,但长江河口水位比较稳定,通常都在2.2~3.0m之间,而沿岸地面高程约2.5m左右,因此,江水位基本上与地面持平,或略高于地面。在大潮汛期,潮位一般为3~4m,有时可达5m以上,无疑会对近岸地下水产生一定的影响。
图2.1.5 地下水矿化度与土壤含盐量
为了分析江水位对北支沿岸地下水的直接影响范围和程度,将长江潮位资料与距河岸不同距离的地下水位观测结果进行回归分析(表2.1.3),经计算,0.8km及1.1km范围内在0.001置信度水平下,极显著相关;1.7km及3.1km范围内在0.01 置信度水平下,显著相关;5.7km以外,无相关性。分析显示,距江愈近,长江潮位对地下水位影响愈强烈,表现为回归方程的斜率愈大(罗秉征、沈焕庭等,1994)。
表2.1.3 长江潮位(x)与沿江地下水位(y)回归结果
从长江高潮位及平均水位与距长江不同距离地下水位资料分析,距长江0.8km及1.1km处的地下水位变化规律与长江口高潮位及平均水位的变化基本上是一致的。由此可见,长江对沿岸1.1km范围内地下水的影响是强烈的。而1.7km处地下水的变化主要表现在6~9月受长江高水位的影响。观测资料表明,沿岸1.5km范围内,在长江高潮位的影响下(潮位0~5m),地下水有壅高现象,壅高值一般小于10cm,1.5km以外小于3cm,但地下水位的高峰期与长江潮位的高峰期并非同时出现,而有滞后现象。
在沿江的一定范围内,由于受咸潮入侵的影响,地下水的矿化度一般都较高,海门段沿江地带矿化度多在1g/L以上,启东达2~4g/L。从2m土体的平均含盐量来看,也有离江愈近含盐量愈高的趋势(表2.1.4)。
表2.1.4 长江沿岸土壤含盐量及地下水矿化度
6.长江水与内河水的联系
根据长江及通吕河1988年5月至1989年6月的观测资料,通过绘制水位变化过程线可以看出,长江水位与通吕河水位升降变化基本上是一致的,无论长江还是通吕河其水位均以6~9月为最高,10~1月为最低,经回归分析,相关系数为0.843。长江水与内河水具有明显的水力联系。
本区土壤盐渍化演变的总趋势是逐渐向脱盐的方向发展,但局部地区由于海水入侵严重,排水条件差,土壤和地下水脱盐淡化受到限制,土壤盐渍化有扩大的趋势。同时,由于地下水位较高,不仅容易酿成涝渍灾害,而且在强烈蒸发条件下,土壤积盐作用增强。从水盐动态的长期平衡趋势来看,只要具有通畅的排水条件,大部分土壤演变的总趋势是在不断地向土壤脱盐和地下水淡化的方向发展。
可溶性盐类主要由阳离子Na+、Ca2+、Mg2+和阴离子Cl-组成。
区内土壤因成土时间、地貌及海潮侵袭等因素,表层含盐量有不同差异。从样品分析数据来看,区内表层土壤中含盐量在0.041%~8.18%之间,平均为1.769%。
为展示表层土壤中盐化程度的自然赋存状态,根据全国第二次土壤普查土壤盐化分级指标,结合区内土壤全盐含量数据的离散程度,划分了八级,其中五-八级相当于国家指标盐土级,其他与国家分级相同。
主要特征
土壤中所含的可溶性盐达到一定数量后, 会直接影响作物的正常生长, 而可溶盐又因其组成不同, 对作物为害程度也不同,当然这与各种作物的耐盐能力也有密切关系。因此, 分析土壤中可溶盐的总量及其组成, 了解土壤盐分的动态, 不仅是进行盐渍土分类、作物种植、土壤改良、采取灌溉排水等措施的重要依据, 也是对土壤次生盐渍化进行预测预报所必不可少的数据。
以上内容参考:百度百科-土壤可溶性盐
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