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土壤盐渍化是松嫩平原主要生态环境问题之一。潜水埋深及矿化度对盐渍土的发育程度和水盐运移都有着重要的影响。本文通过在松嫩平原典型苏打盐渍土区“中国大安碱地生态试验站”内进行野外实验,研究了人工控制潜水位和自然条件下的土壤水盐动态变化特征;并利用稳定同位素技术,分析了不同深度土壤剖面中的氧同位素变化特征及土壤水盐与氧同位素的关系,为苏打盐渍土水盐运动特征的研究提供了新的理论方法。
定位试验利用野外试验设施研究人工控制不同潜水位(1.0m、1.4m、1.8m、2.2m、2.5m)下苏打盐渍土含水量和盐分在土壤剖面深度和试验期间内(含水量为7月~10月中旬,盐分为7月~9月)的变化。受降水和蒸发等因素的影响,深度80cm以上土壤体积含水量随深度变化幅度较大,而40cm以上土壤含水量在试验期间变化幅度较大。人工控制潜水位下深度60和100cm处的土壤盐分和主要离子含量(Na+、HCO3-)表现为最大值,且在降水和蒸发的共同作用下,试验期间(7、8、9月)土壤盐分表现出高—低—高的变化趋势。由于7月份降雨主要集中在下旬,雨水只是对土壤表层水分有所补给,而底层土壤在春季强烈蒸发的影响下含水量仍然较少,因此7月份土壤水盐含量在剖面中的变化幅度最大;雨水在土壤中经过一个月的入渗之后,8月份土壤含水量和盐分含量在整个剖面中分布比较均匀,且变化幅度最小;9月份以后随着降雨量的减少和蒸发作用的增强,土壤水盐含量在剖面中的变化幅度又开始增加。
自然条件下潜水埋深较浅,土壤和潜水之间的相互作用较强,土壤水分和盐分含量在剖面中的变化幅度较小,并呈现出与降雨周期相似的周期性波动。自然条件和人工控制潜水位下降雨、蒸散作用对土壤含水量的影响深度大致相同(0~40cm)。土壤盐分含量从表层向下总体上呈增加趋势,在水分迁移作用下,试验后期盐分在土壤剖面中的分布变得比较均匀;土壤溶液EC与主要离子含量(Na-和HCO3-)之间表现出较强的相关性,因此可以根据土壤溶液EC来估算主要离子含量,并进一步掌握苏打盐渍土的盐分动态,为苏打盐渍土的治理和改善提供理论基石出。
利用稳定同位素示踪的方法分析了不同深度土壤水中氧同位素的变化特征,发现土壤水中δ18O在地表层受降水中δ18O的影响最明显;沿土壤剖面由上而下,这种影响越来越不显著;地下水与接近地下水的土壤层的水分交换较为活跃,从而使得接近地下水的土壤水中δ18O受地下水的影响较大,土壤水中的δ18O在这些深度表现为较低的值。不同深度土壤水中δ18O的空间分布实际上很好地记录了降水从地表向地下渗浸的过程,通过对两次降雨中的δ18O值和两次降雨期间δ18O在土壤剖面中的分布变化进行综合分析,可以了解水分在土壤剖面中的迁移深度,并进一步揭示盐分在土壤中的迁移变化。另外,通过分析发现:在地表没有积水的情况下土壤水中δ18O与土壤含水量和盐分之间表现出正相关关系,这种关系为今后苏打盐渍土水盐运移的定量研究提供了的理论指导。