全 文 ：第 12卷 第 2期
2 0 0 4年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．12 NO．2
Apri1， 2004
特大暴雨作用下土壤盐分运移特征研究
张妙仙 杨劲松 李冬顺
(中国科学院石家庄农业现代化研究所 石家庄 050021)(中国科学院南京土壤研究所 南京 210008)
摘 要 利 用粉砂壤 土柱 研究特 大暴雨过程 中土壤盐分运 移特 征结果表 明，当地 下水埋深 为 1．5m 时特 大暴雨作
用 下 0～30cm 土层土壤盐分下移至 30～105cm 土层段 ，属浅位脱盐 ，雨后土壤盐分极 易再 次升至耕作 层；地下水埋
深为 2．5m 时 0～83cm 土层土壤 盐分 下移 至 83～200cm 土 层段 ，其淋 洗效果最佳 ；地 下水埋 深为 3．0m 时 100～
200cm 土层土壤 盐分 下移至 205～255cm 土层段，属深部脱盐。
关键词 暴 雨 粉砂 壤 地下水埋深 盐分运移
Salt migration characteristics of silt loam soil by rainstorm．ZHANG Miao—Xian(Shijiazhuang Institute of Agricultural
Modernization．Chinese Academy of Sciences，Shijiazhuang 050021)，YANG Jin。Song，LI Dong—Shun(Institute of Soil Sci—
ence，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008)，CJEA，2004，12(2)：47～49
Abstract The salt migration characteristics of silt loam soil column were analyzed under the process of leaching by the
rainstorm in different groundwater depths under cotton vegetation．The results show that the salinity of 0～ 30cm soil
layer migrates down to 30～1 05cm when the depth to groundwater is 1．5 m which belongs to shallow desalt，and moves
up to topsoil easily again；the salinity of 0～83cm soil layer migrates down to 83～200cm when the depth to groundwater
is 2．5m which belongs to central desalt；the salinity of 100～200cm soil layer migrates down to 205～255cm when depth
to groundwater is 3m which belongs to deep dealt．
Key words Rainstorm ，Silt 1oam，Groundwater depth to surface，Salt migration
土壤水盐状况是由气候、地形、土壤、植被和农业生产活动等诸因素综合决定的，相对而言气候因素对土
壤水盐变化的影响最大 ，不同气候条件形成不同的水盐运动规律。黄淮海平原季风气候使土壤一潜水系统 中
水盐循环明显表现为季节性上行和下行运动。降雨和蒸发的强弱交替作用是土壤水盐运动主要物质基础和
能量来源 ，降雨 、蒸发和地下水构成影响系统并决定土壤水盐 的垂直运动 。 目前利用土柱与 田间试验研
究蒸发和淋洗条件下水盐运动规律已多见报道 ，而有关天然降雨 ，尤其是特大暴雨期间土壤水盐动态的研究
尚少见报道。本试验利用粉砂壤土柱研究了特大暴雨作用下盐分迁移规律，为区域旱涝盐渍综合治理和合
理调控地下水位提供参考依据。
1 试验材料与方法
试验在地处河南省封丘县应举乡西大村的中国科学 院封丘农业生态试验站进行，试验土柱横截面积为
3000cm ，以粉砂壤充填 ，其上种植棉花作物 。各土柱通过“马廖特”瓶控制地下水位 ，为常年定水头不变 ，地
下水埋深分别为 1．5m、2．5m和 3．Om。土柱中心装有中子仪导管 ，由中子仪进行水分监测，于 15cm、25cm、
50cm、75cm、105cm、135cm、165cm、195cm、225cm、255cm和285cm土层深处装有负压传感器和盐分传感器，
计算机 自动采集水盐数据，以电导率表示盐分浓度。离表土 2cm 处筒壁设有径流孔通向地下室 ，地下水埋
深处装有入渗出流孔可观测地表径流和降雨补给量。并配置小型地面气象观测场观测 降雨 、水面蒸发和气
温等气象要素。
2000年 7月 4～7日该试验模拟土柱经历 了建柱以来最大 自然暴雨淋洗过程并进行适时监测 ，这次降
雨过程由 7月 4日17：00～7月 7日6：00历时 61h共降雨 366．3ram，最大降雨时段为 7月 5日22：15～7月
6日6：10其降雨强度达 25mm／h，致使试验模拟土柱盐分向下移动(见表 1)。
*国家重点基础研究(973)发展规 划项 目(G1999011803)部分研 究内容
收稿 日期 ：2003—07—08 改 回日期 ：2003—08—03
48 中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
2 结果与分析
2．1 地下水埋深 1．5m与 2．5m时土壤盐分迁移特征
地下水埋深为 1．5m 时降雨过程土壤盐分动态变化见图 1，图 1表明雨前表层土壤盐分最高 ，为表聚型
(T字型)盐分分布 ，15cm土层处 电导率达 30ds／m，表现为典型的土壤强度积盐。降雨使表层盐分不断向下
移动 ，盐峰迁移时间比降雨开始时间滞后 16h，盐峰依次出现在 25cm土层和 50cm 土层处 ，盐峰迁移速度为
0．875cm／h，0～30cm土层土壤盐分移至 30～75cm土层处 ，0～30cm土层土壤盐分 降低 ，25cm土层处电导率
降 至2．5ds／m，30～75cm土层土壤盐分升高 ，50cm土层处 电导率 由5ds／m升至23ds／m，75～150cm地下水
35
30
— 25
喜 20
嚣15
10
0
0 20 40 60 80 l00 l20 l40
土层／cm
图 1 地下水埋深 1．5m时土壤盐分动态(2000)
Fig．1 Curve of EC and s0iI depth in 1．5m
depth to groundwater in 2000
0 50 lO0 l50 2oo 250
土层／cm
图 2 地下水埋深2．5m时土壤盐分动态(2000)
Fig．2 Curve of EC and soil depth in 2．5m
depth to groundwater in 2000
位土层 土壤盐分基
本不变，盐分剖面变
为腰聚型，且雨后不
久土壤 表层表现 出
盐分回升迹象。
地 下 水 埋 深
2．5m 时 土壤 盐 分
迁移特 征。地 下水
埋深 为 2．5m 时水
盐动态变化见 图 2，
图 2表明雨前 50cm
土 层 土 壤 盐 分 最
高 ，电导率为 11．3ds／m，土壤盐分剖面呈 V字型 ，表现为土壤 中度积盐。降雨使表层和心土层盐分 向下移
动 ，盐峰迁移时间比降雨开始时间滞后 59h，盐峰依次 出现在 50cm
． 土层和 lOOcm 土层处 ，盐 峰迁移速度为
0．585cm／h，雨后盐分剖面呈底聚型，0～83cm土层土壤盐分降低，83～200cm土层土壤盐分升高，25cm土层
处电导率降至 lds／m 以下(非盐化电导率范围)，lOOcm 土层 电导率达 12ds／m，200～250cm地下水位土层土
壤盐分基本不变。
2．2 地下水埋深 3．Om时土
壤盐分 迁移特征 与各
处理比较
地下水埋深为 3．0m时
土壤 盐分动态变化见 图 3，
图 3表明上部 0～lOOcm土
层土壤 盐分低 于 2ds／m，属
非盐化土壤 ，降雨并未使该
层土壤盐分发生显著变化 ，
雨前 195cm 土层 土壤 盐分
最高，电导率为 1lddm，土
壤盐分剖面为底聚型。降雨
0 50 lO0 l50 200 ·250 300
土层 ／cm
图3 地下水埋深 3．0m时土壤盐分动态(2000)
Fig．3 Curve of EC and soil depth in 3．0m
depth to groundwater in 2000
15
10
b
‘E 0
一 5
~a-lO
磐一15
— 20
— 25
— 30
：八， 。．入
： ⋯一
l —E —l Smtl~下水埋深
． 二：=
图4 不同地下水埋深土壤电导增量变化
Fig．4 Curve of EC and soil depth in
diferent groundwater depths
使 75～210cm土层土壤盐分降低 ，210-250cm土层土壤盐分升高 ，盐峰出现在 225cm土层处 ，盐峰迁移时间比
降雨开始时间滞后 136h，盐峰迁移速度为0．221crn／h，250～300cm地下水位土层土壤盐分基本不变。
4 2 0 8 6 4 2 0
T
≠∞p／静蹄
2 0 8 6 4 2 0
【-
山．mp／静蹄
第 2期 张妙 仙等 ：特大暴雨作用下土壤盐分运 移特征研 究 49
不同地下水埋深盐分运移特征比较。经 10年(1989～2000年)降雨淋溶、植物蒸腾等各种因素影响综
合作用，3种不同地下水埋深处理模拟试验土柱盐分剖面表现 出极显著差异 ，分别为强度浅部积盐、中度中
浅部积盐和底土积盐。而这场特大暴雨又使盐分分布发生不同程度变化 ，雨后不同地下水埋深土壤 电导增
量见图 4。为消除雨前土壤盐分的影响和便 于对 比分析雨后不同地下水埋深土壤 电导增量率见图 5。3种
地下水埋深土壤盐分迁移特征见表 2，表 2表明地下水埋深越大 ，脱盐部位越深，脱盐时间越滞后 ，脱盐速度
越慢且脱盐量越小。当地下水埋深为1．5m 时 0-30cm 土层土壤盐分下移至 30～105cm 土层段 ·最大脱盐
部位在 15cm土层处，其电导降低率为 81％，最大积盐部位在 50cm土层处，其电导增量率为 179％，雨后上
部 30cm 土层 电导率 <5d m，属浅位脱盐 ，脱盐不彻底 ，雨后盐分极易再次升至耕作层 ；当地 下水埋深为
250cm时0～83cm土层脱盐，83～200cm土层段积盐，25cm土层处脱盐最大，最大电导降低率为93％，盐峰
出现在 100cm土层处 ，其电导增量率为 32％；雨后上部 50cm 土层电导率 <5ds／m，属中浅部脱盐 ；地下水埋
深为 3．0m时 由于土壤上层原始盐分较小 ，脱盐率最大值虽在 25cm ~Me ，但并无真正脱盐意义 。主要是
100～200cm 土层段盐分下移至 205～255cm土层段 ，上部 155cm土层电导率<5ds／m，135cm ~Me脱盐率
最大 ，为 35％，225cm土层处电导增量率最大 ，为 46．55％，属深部脱盐 ，这对一般土壤改 良意义较小 ，但有防
l 土壤潜在盐渍化的意 义。
表 2 不 同地下水埋深土壤盐分迁移特征
Tab．2 Ihe salt migration characteristics in soil profile
in diferent groundwater depths
项 目 地下水埋深／m Groundwater depth 1o surface
Items 1 5 2 5 3．0
枷 3
图 5 不同地 下水埋深土壤 电导增量率变化
Fig．5 Curve of EC increment percentage and
soil depth in diferent groundwater depths
3 小 结
地下水埋深对降雨淋盐效果影响很大 ，地下水埋深越大则脱盐部位越深 ，脱盐时间越滞后 。当地下水埋
深为 1．5m时上层土壤积盐最强 ，雨水使盐分从耕作层移至心土层 ，雨后 0～30cm土层 电导率<5ds／m，30～
75cm土层电导率增至 5～23ds／m，返盐威胁较大 ；当地下水埋深为 2．5m时降雨使盐分 由耕作层和心土层下
移至底土层，雨后 0～50cm土层电导率<5ds／m，50～150cm土层电导率增至 5～12ds／m，脱盐率最大，积盐
率最小 ，淋盐效果最佳 ，但仍存在盐分上升威胁 ；当地下水埋深为 3．0m时 0～150cm 土层无盐化 ，为深部底
土积盐 ，降雨使盐分继续 向下移动 ，土壤潜在盐渍化威胁较小 ，属较安全 的地下水埋深。本研究发现粉砂壤
质地土壤盐渍化、潜水蒸发和降雨淋洗作用均以2．5m地下水埋深为转折点，2．5～3．Om间存在更为合理控
制土壤盐渍化的地下水埋深，初步分析约在 2．8m左右，与笔者以往对大面积统计分析结果和潜水蒸发研究
结果H’ 相吻合，这有待今后进一步深入研究。本研究结果为地下水埋深固定不变试验条件下所得，而田间
实际地下水位是变化的，特别是在此大暴雨过程 中地下水位上升会导致土壤盐分迁移特征的变化 ，尚需进
行动水位条件下试验观测研究验证 。
参 考 文 献
石元春，李保国，李韵珠等 区域水盐运动监测预报 石家庄：河北科学技术出版社，1991．19～26
石元春 ，辛德惠 ，李韵珠等 ．黄淮海平原的水盐运 动和旱涝盐碱 的综合治理 ．石家庄 ：河北人 民出版社 ，1983
王遵亲等 中国盐渍土 北京：科学出版社，1993 387～390
张妙仙，杨劲松 ，李冬顺等．各种优化目标下的最佳地下水埋深探讨．土壤通报，2001(32)：72～75
张妙仙，杨劲松．地下水埋深对土壤及地下水盐分影响的信息统计分析 土壤，2001，33(5)：239～242
张妙仙 高温蒸发期潜水位平衡深度研究．土壤侵蚀与水土保持学报，1998，4(6)：27～30
啪 啪 啪 ∞ 0 辱} 啪
＼爵蚓罂印