大港區土壤鹽漬化特征及植物對其鹽漬化的響應

隨著世界人口的增加，人口環境資源的問題變得緊迫。目前，世界上堿土面積的年平均收入為1:10。近年來,各地區采用不同方法進行鹽堿地改良1材料和方法1.1平均氣溫-4試驗地位于天津市大港濱海耐鹽堿植物科技園區,年均氣溫為12.3℃,最熱的7月份平均氣溫26℃,最冷的1月份平均氣溫-4℃;日照時間長,年平均日照2618h,累年太陽總輻射量121.1kcal/cm1.2試驗設計和樣品采集1.2.1土樣的采集造林前,在科技園區內選取8個小區,每個樣區按S型布設5個剖面點,分別采集0—10cm,10—20cm,20—40cm,40—60cm,60—80cm,80—100cm土樣,帶回實驗室分析.1.2.2驗地的設置和土樣的采集分析該地區的鹽漬化特征后,根據室內模擬實驗選出陶粒、蛭石、沸石作為造林時樹坑用隔離層,園林綠化廢棄物做改良劑,進行大田造林試驗.試驗地分為4個小區,每個小區為一個處理,分別為陶粒、蛭石、沸石作隔離層及對照(無隔離層).造林樹種為國槐(Sophorajaponica)3年生苗木,株行距為3m×3m.樹穴規格為直徑60cm,深度60cm.在樹穴底部和側壁分別鋪設一層厚度為10cm的隔離層,穴內用園林綠化廢棄物改良土壤,園林綠化廢棄物∶土壤=1∶5.經過2個生長季以后,在每個小區內隨機選取6個樹穴采集0—10cm的土樣.1.3測試測試將風干后的土壤磨碎分別過1mm孔徑篩,按土水比1∶5浸提,并測定土壤酸堿度及8大離子(Cl1.3原始數據信息庫主成分采用SPSS16.0軟件進行方差分析、相關性分析和主成分分析等數理統計分析.主成分分析法是將原來n個相互關聯的變量經過重新組合,轉化為n個相互獨立的綜合指標,且每個綜合指標是原有指標的線性組合.在力求數據信息丟失最少的原則下從這n個相互獨立的綜合指標中,選取幾個較少的綜合指標來盡可能多地反映原來的指標信息,這些綜合指標就稱為主成分.假設有n個樣本,每個樣本P個指標,記做X(1)建立原始數據資料庫主成分分析法是將原來n個相互關聯的變量經過重新組合,轉化為n個相互獨立的綜合指標,且每個綜合指標是原有指標的線性組合.在力求數據信息丟失最少的原則下從這n個相互獨立的綜合指標中,選取幾個較少的綜合指標盡可能多地反映原來的指標的信息,這些綜合指標就稱為主成分.假設有n個樣本,每個樣本P個指標,記做X(1)建立原始數據資料庫.(2)將原始數據標準化,消除量綱的影響.其中μ(3)在標準化數據矩陣的基礎上,計算標準化相關系數矩陣.(4)在得出相關系數矩陣R的基礎上,求出該矩陣的特征值λ1,λ2,λ3,…,λp,特征值的大小代表該主分量的方差,方差越大,該主分量包含評價對象的屬性越多.特征值所對應的特征向量由方程|u(5)主分量個數的確定及確定標準.將特征值從大到小排列,分別計算其方差貢獻率,以累計積方差貢獻率超過85%為原則,確定主成分的個數.2結果與分析2.1土壤鹽分分布為了全面了解該地區的土壤剖面鹽分特征和土壤鹽漬化的變化趨勢,測定了不同土層土壤的各種鹽分離子、全鹽量、pH值.這些指標都是判斷土壤鹽堿化的重要指標不同類型的離子在土壤剖面的分布規律不同.由圖1可以看出,土壤陰離子以Cl2.2有關土壤中可溶性離子的相關性分析通過對各離子之間的相關分析,揭示鹽分在土體中的存在形態,可在一定程度上反映出鹽分的運動趨勢2.3表層土壤中化鹽離子的科學計算主成分分析(PrincipalComponentAnalysis,PCA),是將多個變量通過線性變換以選出較少的重要變量的一種多元統計分析方法,又稱主分量分析.本文將9個變量(土壤全鹽量、Cl本文對大港區土壤全鹽量、Cl將標準化后的各項指標帶入由表2選出的兩組方程可以得出第一主成分及第二主成與各項指標的因子負荷量和因子得分系數(表3).因子負荷量表示各原始變量與主成分之間的相關系數,因子得分系數可用于計算各主成分得分值(Z由表3可知,第一主成分與全鹽量、K綜合以上分析可知,該地區鹽漬化特征明顯,土壤結構性差,物理性狀惡化;主要影響因子為K2.4不同處理材料的綜合評價分析根據試驗地土壤的鹽分特征,結合室內土柱模擬實驗提出3種改良措施.分別以陶粒、蛭石、沸石作隔離層,以園林綠化廢棄物做有機改良劑,進行大田造林試驗.造林樹種選擇相對耐鹽堿的國槐.經過一個生長季后測定各處理的土壤陽離子、土壤陰離子、土壤pH值和土壤全鹽量,并進行統計分析.同時,計算第一、二主成分評價指標得分值Z由表4可知,與對照相比,3種改良措施的全鹽量、K由于第一主成分是反映土壤鹽化狀況的綜合指標,第一主成分越大表明土壤鹽漬化狀況越嚴重,反之則較輕;第二主成分是反映土壤堿化和土壤結構狀況的綜合指標,第二主成分越大表明土壤堿化狀況越嚴重、結構越惡化.通過主成分分析,第一、第二主成分評價指標得分排序均為處理3<處理2<處理1<對照(表4).表明用3種材料作隔離層進行植樹造林降鹽堿效果及結構改良效果由高到低依次是沸石>蛭石>陶粒.從鹽堿地改良技術的綜合評價指標F值的大小也可以近一步看出濱海鹽堿地改良的綜合效果最好的是沸石,其次是蛭石.沸石作為隔離層能夠顯著降低土壤鹽堿度,是由于沸石顆粒較粗,能夠有效地打破毛管水的運輸通道,降低了毛管水向樹穴內部的運移的速率,因此鹽分的表聚現象明顯降低;其次由于沸石具有架狀結構,就是說在它們的晶體內,分子像搭架子似地連在一起,中間形成很多空腔,自身具有較強的吸附能力,土壤中的Cl2.5降低0—沸石處理對土壤物理性質的影響研究為近一步研究沸石的降鹽機理,又研究了沸石處理過的土壤0—50cm深的物理性質,結果見表5.由表5可知,在0—50cm土層深處,沸石處理的土壤密度顯著小于對照,0—10cm土層降低了16%,20—30cm土層降低了12%,40—50cm土層降低了8%;總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均顯著大于對照,其中0—10、20—30、40—50cm土層的總孔隙度分別比對照增加了21%、18%、13%,毛管孔隙度分別比對照增加了13%、12%、6%,而非毛管孔隙度分別比對照增加了158%、178%、250%,說明非毛管孔隙的增加量要遠遠大于毛管孔隙,這也加強了雨水洗鹽的過程,更為植物的正常生長提供了良好的土壤環境.3不同處理對土壤理化性質的影響通過相關性分析和主成分分析得出天津市大港地區濱海鹽堿土壤的鹽漬化類型屬于氯化物型,且Cl根據實驗地鹽漬化特征,利用陶粒、蛭石和沸石3種材料在樹坑周圍作隔離層,結合樹穴內微區改土,在大田進行植樹造林的田間試驗.經過1個生長季后測定各處理的土壤陽離子、土壤陰離子、土壤pH值和土壤全鹽量等.結果表明,3種改良措施均表現出顯著的降鹽效果,陶粒、蛭石和沸石的降鹽率分別為17.478%、32.856%、58.559%.沸石作隔離層不