摘要:
为了得出沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的关系，抽样调查河北省沧州市泥质海岸土壤含盐量，采用烘干残渣法和电率法测样本土壤含盐量，测定出的土壤拟合含盐量和残渣含盐量做对比并建立电导率与残渣之间拟合模型y = 3.2186x + 50.755、R2 = 0.9968并检验拟合模型的准确性。为了检验拟合模型y = 3.2186x + 50.755、R2 = 0.9968是否对其他地区有参考价值，与以前经验公式对比。结果证明：沧州泥质海岸土壤含盐量率的拟合模型为：y = 3.2186x + 50.755, R2 = 0.996，在一定范围内，公式求算的含盐量与烘干残渣法的平均误差为−0.30114，可以在沧州地区使用。经过对经验公的对比及分析，发现该拟合关系式对盐渍区均有很大的参考价值。
Abstract:
To arrive at Cangzhou muddy coast the relationship between soil salt content and electric conduc-tivity, off the coast of Hebei Cangzhou argillaceous soil salinity of sampling, sample drying residue method and electric rate method is used to test the soil salt content, determine the residue of soil salt content and salt content compare and established between electrical conductivity and residue fitting model y = 3.2186x + 50.755, R2 = 50.755 and verify the accuracy of the fitting model. To test the fitting model y =3.2186x + 50.755, R2 = 50.755 whether has reference value to other regions, compared with previous empirical formula. Results show that: Cangzhou muddy coast fitting model of soil salt content rate are as follows: y = 3.2186x + 50.755, R2 = 0.996, within a certain range, the formula to calculate the salinity and drying residue method’s average error is 0.30114, can be used in Cangzhou region. After % through comparison and analysis of the experience and, found that the fitting relation of saline area all have great reference value.
1. 引言
滨海盐碱地造林是我国沿海防护林建设的攻坚任务之一，特别对于泥质海岸沿海地区，土壤高盐含量是造林成活的主要限制性因子。测定土壤含盐量是盐碱地植被构建过程中重要任务，开发和合理使用盐碱地，做到造林工作的适地适树，则需要获取不同地区土壤含盐量的准确信息。现阶段测定土壤含盐量的方法有烘干残渣法、新式的电率法 [1] 、电流–电压四端法 [2] 、盐分传感器定位检测法 [3] 、电磁感应法 [4] 、盐分离子求和法等。测定土壤含盐量的常用的烘干残渣法精确度高，误差小，但操作比较麻烦，费人力、物力，费时，成本高。新式的电率法省时、省力，快速，但可能有测定误差，要求在一定范围内使用。现阶段，电导法因其操作方便、快捷被广泛应用 [5] 。我国盐渍土分布广且类型多样，不同盐渍区的盐分组成相差很大，对电导率测定含盐量具有一定影响；同时生产单位早已习惯了用比较常用的烘干残渣法来测定土壤含盐量的高低，从而导致了电导率测定法未被广泛应用。本研究为了满足沧州泥质海岸土壤调查需要，对该地区土壤含盐量与电导率之间的关系进行研究，拟合适合沧州滨海盐化土壤的电导率和盐分含量经验公式，以期为该区土壤盐分调查和农林业生产提供理论参考。
2. 采样点分布概况
2.1. 位置和地貌
黄骅市位于北纬38˚09'~38˚39'，东经117˚05'~117˚49'；盐山县位于北纬37˚49'~38˚06'，东经116˚56'~117˚30'；两地均属于河北省沧州市的东南部，地处华北滨海平原。海兴县地处北纬37˚56'~38˚17'，东经117˚20'~117˚58'，是河北平原东南端渤海西岸，南傍卫新河下游北岸是黄河故道漫流区域。地势平坦，大部分海拔标准高度2.0米至2.4米，西高东低。
2.2. 土壤
该试验区皆以盐土为主。
2.3. 气候
黄骅处于暖温带半湿润性季风气候区，靠近渤海，具有海洋气候特征。季风显著，夏季潮湿多雨，冬季干燥寒冷。年降水量平均627 nm。盐山地区属与温带季风气候，四季分明，光照充足，全年平均温度12.1℃，雨热共季，年平均降雨量624 nm，无霜期200天左右。
2.4. 植被
该试验区属于温带植被类型，针对区段环境分别种植不同耐盐碱、耐干旱的冬枣、酸枣、柽柳、紫穗槐等树种。
3. 研究方法
3.1. 土壤样品
2018年春季，在河北沧州黄骅市、盐山县、海兴县在田间用土钻取有代表性的新鲜土样，刮去土钻中的上部浮土，将土钻在田间0至20厘米处采集土壤约100 g，捏碎后迅速装入已经准确质量的大型铝盒内，盖紧装入容器，带回室内，将铝盒外表擦拭干净，随机抽样，每个地方11个，共33。
3.2. 土壤含盐量的测定
3.2.1. 烘干残渣法
烘干残渣法是目前精确度最高的方法，本文也以该方法所得结果为基准与其他方法进行对比分析，即将蒸馏水和样土5:1震荡浸提3 min，提取25 ml于蒸发皿80摄氏度水浴蒸干，称重。重复2到3次，求算术平均值。
3.2.2. 电导法
待测液制备：采用5:1水土比，称取过1 mm筛风干土样30.00 g，放入振荡瓶中，加无CO2蒸馏水150 ml，盖好瓶塞，在振荡机上振荡5 min。然后，将布氏漏斗与抽气系统相连，铺上与漏斗直径大小一致的滤纸两张，缓缓抽气，同时用少量湿润滤纸，使滤纸与漏斗紧贴，将悬浊土浆缓缓倒入漏斗，直至抽滤完毕，滤液倒入三角瓶中备用。提取待测液电导率仪测出电导率。重复2到3次，求算术平均值。
3.3. 数据处理
利用Excel对测得数据进行统计分析。
4. 结果与分析
4.1. 土壤拟合含盐量与残渣含盐量对比分析
在沧州采集的33份样本测得的电导率，根据经验公式y = 3.90x + 0.0015可以推导出样本的拟合含盐量。通过样本的拟合含盐量与残渣含盐量比较，相对误差为−0.02，在其误差允许范围内，但其绝对误差很大，平均值达到了1492.04，不符合误差允许范围，证明拟合公式y = 3.90x + 0.0015在沧州地区测定有很大的误差，不适合在沧州地区测定含盐量，如表1所示。
4.2. 建立电导率与残渣之间拟合模型
在沧州地区共采集33份土壤样本，随机抽取25份用Excel绘制散点图并建立电导率与残渣之间的拟合模型：y = 3.2186x + 50.755 R2 = 0.9968 (如图1)。为了检验建立的电导率与残渣之间拟合模型：y = 3.2186x + 50.755 R2 = 0.9968是否符合沧州地区，采用的是用剩下的8份土壤样本检验，分析绝对误差、相对误差(见表2)。其中绝对误差平均值为−236.68、相对误差为−0.301。与经验方程y = 3.90x + 0.0015绝对平均值1492.04相比误差明显小，相对误差−0.02相比变大了但仍然在误差允许范围内。总的来说，建立的电导率与残渣之间拟合模型比经验公式更加适合沧州地区测定含盐量。
Table 1. Comparison of soil fitting salt content and residue salt content
表1. 土壤拟合含盐量与残渣含盐量的对比
Figure 1. Model of soil salinity and conductivity of muddy coastal soil in Cangzhou
图1. 沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的模型
Table 2. Error analysis of soil fitting salt content and residue salt content
表2. 土壤拟合含盐量与残渣含盐量的误差分析
5. 讨论
迄今为止已有很多学者对电导率与土壤含盐量的关系进行探讨，尹建道和孙佳杰 [6] ，蔡阿兴和陈章英 [7] ，张瑜斌和邓爱英 [8] 指出两者存在显著的线性关系；又有学者刘广明和杨劲松 [9] ，Simón M [10] ，Heydari N [11] 认为当土壤含盐量浓度较高时采用线性关系对含盐量进行预测存在一定的误差，包括土壤含盐量、土壤水分、土壤盐分离子类型及强度等一系列的微观因素在一定程度上都影响着土壤含盐量和电导率的线性关系 [12] ，本试验是对沧州地区土壤含盐量与电导率的关系进行的研究。
公式拟合适用于滨海地区，但经验公式有误差，如表1中可以看出误差很大，所以为了测定含盐量的准确性，必须建立电导率与含盐量的拟合模型。通过本实验测定分析并得出如下结论：沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的关系为：y = 3.2186x + 50.755 R2 = 0.9968，经过线性回归检验达到了极显著水平(P < 0.001)；通过本实验测定分析并得出如下结论：沧州泥质海岸土壤含盐量与电导率的关系为：y = 3.2186x + 50.755 R2 = 0.9968，经过线性回归检验达到了极显著水平；用8个样本数据证明拟合模型准确性。通过与滨海地区的传统经验公式对比，做结果对比，平均误差为0.844%，对天津、山东滨海地区有参考价值。但在实验过程中，烘干残渣法可由于手法，或没有做空白实验，可能导致实验数据偏高。关于利用电导率用公式求算土壤含盐量准确度问题一般认为 [13] ，高浓度含盐浸提液可能因为离子对的形成，离子行动受限而导致离子活度下降；或在电场作用下，离子运动受到松弛电力和电泳力等阻力的作用从而使运动速度减慢，继而导电能力降低，从而影响到了电极传感元件的敏感性和稳定性，导致测定结果偏低。