





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (20): 4272-4284.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.20.018
高奇奇1,2(
), 韩哲群1,3, 张海睿1, 南珊珊1, 黄炎炎1, 朱恒侠1, 武雪萍1,2(
)
收稿日期:2025-08-06
接受日期:2025-09-24
出版日期:2025-10-16
发布日期:2025-10-14
通信作者:
联系方式:
高奇奇,E-mail:gaoqiqi06@163.com。
基金资助:
GAO QiQi1,2(
), HAN ZheQun1,3, ZHANG HaiRui1, NAN ShanShan1, HUANG YanYan1, ZHU HengXia1, WU XuePing1,2(
)
Received:2025-08-06
Accepted:2025-09-24
Published:2025-10-16
Online:2025-10-14
摘要:
【目的】研究土壤次生盐渍化对土壤质量与耕地产能的影响机制,为内蒙古引黄灌区盐碱地改良和生产力提高提供理论依据。【方法】选取内蒙古达拉特旗典型盐碱耕地万亩示范区作为研究区域,采用系统网格法布点采样,分别于2023年5、7和10月采集0—20 cm土层土壤样品,测定17个土壤物理、化学和微生物指标,分析土壤次生盐渍化的时空变化特征;利用主成分分析结合权重法评估土壤质量指数(SQI),并通过线性回归、随机森林模型和偏最小二乘路径模型揭示土壤次生盐渍化程度对耕地产能指数(CPI)的影响机制。【结果】土壤次生盐渍化指标呈现明显的时空变异,其中土壤电导率(EC)随地势降低而增加,空间变异系数29.2%—61.2%,且7月和10月EC值分别比5月增加82.6%和161.6%。利用主成分分析构建的SQI最小数据集包括团聚体平均重量直径(MWD)、速效钾(AK)和有效磷(AP)。研究区的SQI平均值为0.50,SQI<0.60的耕地面积占77.1%;CPI平均值为0.62,CPI>0.80的耕地面积占47.9%。线性回归分析表明,土壤次生盐渍化指标(尤其是EC)与SQI和CPI呈负相关关系,SQI与CPI呈显著正相关关系(P<0.05)。随机森林模型结果表明,5月EC对SQI影响最大,7月和10月EC对CPI影响最大。偏最小二乘路径模型分析发现,土壤次生盐渍化指标对CPI既存在直接负效应(标准通径系数=-0.610,P<0.001),也通过对SQI的负效应(标准通径系数=-0.694,P<0.001)来影响CPI,总效应为-0.789。【结论】引黄灌区土壤次生盐渍化主要通过直接盐分毒害和间接降低土壤质量双重路径显著降低耕地产能。因此,盐碱地耕地产能提升需采取“控盐-提质”协同策略。
高奇奇, 韩哲群, 张海睿, 南珊珊, 黄炎炎, 朱恒侠, 武雪萍. 引黄灌区次生盐渍化对土壤质量与耕地产能的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(20): 4272-4284.
GAO QiQi, HAN ZheQun, ZHANG HaiRui, NAN ShanShan, HUANG YanYan, ZHU HengXia, WU XuePing. Impacts of Secondary Salinization on Soil Quality and Cropland Productivity in the Yellow River Irrigation District[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(20): 4272-4284.
表1
土壤次生盐渍化指标描述性统计分析"
| 时间 Time | 指标Indicator | 最小值Minimum | 最大值Maximum | 平均值Mean | 标准差 SD | 变异性CV(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2023.5 | pH | 7.78 | 8.83 | 8.36 | 0.28 | 3.29 |
| 电导率 EC (mS·cm-1) | 0.31 | 1.07 | 0.71 | 0.21 | 29.19 | |
| 2023.7 | pH | 7.70 | 8.86 | 8.27 | 0.27 | 3.29 |
| 电导率 EC (mS·cm-1) | 0.41 | 3.10 | 1.30 | 0.80 | 61.22 | |
| 2023.10 | pH | 7.67 | 8.44 | 8.05 | 0.17 | 2.14 |
| 电导率 EC (mS·cm-1) | 0.69 | 3.30 | 1.86 | 0.89 | 47.86 | |
| 交换性钠 ENa (cmol·kg-1) | 0.75 | 3.75 | 2.55 | 0.73 | 28.59 | |
| 碱化度 ESP (%) | 1.38 | 6.33 | 4.37 | 1.17 | 26.82 |
表2
土壤质量指标主成分分析"
| 主成分 Principal components (PC) | 主成分1 PC1 | 主成分2 PC2 | 主成分3 PC3 |
|---|---|---|---|
| 特征值Eigenvalues | 4.897 | 3.323 | 1.188 |
| 方差Variance (%) | 37.669 | 25.562 | 9.138 |
| 累计方差Cumulative (%) | 37.669 | 63.231 | 72.369 |
| 权重Weighting value | 0.521 | 0.353 | 0.126 |
| 因子载荷Factor loading | |||
| 容重Bulk density | -0.793 | 0.272 | 0.165 |
| 含水量Soil water content | -0.431 | 0.683 | -0.025 |
| 平均重量直径Mean weight diameter | 0.897 | -0.115 | -0.198 |
| 有机碳Soil organic carbon | 0.655 | -0.299 | 0.197 |
| 全氮Total nitrogen | 0.376 | -0.581 | 0.409 |
| 有效磷Available phosphorus | 0.171 | 0.595 | -0.580 |
| 速效钾Available potassium | 0.012 | 0.834 | 0.000 |
| 碳代谢酶活性Carbon acquisition enzyme activity | 0.754 | 0.445 | 0.159 |
| 氮代谢酶活性Nitrogen acquisition enzyme activity | 0.552 | 0.421 | 0.514 |
| 磷代谢酶活性 Phosphorus acquisition enzyme activity | 0.121 | 0.761 | 0.471 |
| 细菌生物量Bacterial biomass | 0.800 | 0.406 | -0.166 |
| 真菌生物量Fungi biomass | 0.731 | -0.346 | -0.134 |
| 微生物生物量Total microbial biomass | 0.784 | 0.235 | -0.147 |
图2
土壤指标平均得分、土壤质量指数与耕地产能指数 BD:容重 Bulk density;SWC:含水量 Soil water content;MWD:平均重量直径 Mean weight diameter;SOC:土壤有机碳 Soil organic carbon;TN:全氮 Total nitrogen;AP:有效磷 Available phosphorus;AK:速效钾 Available potassium;Cacq:碳代谢酶活性 Carbon acquisition enzyme activity;Nacq:氮代谢酶活性 Nitrogen acquisition enzyme activity;Pacq:磷代谢酶活性 Phosphorus acquisition enzyme activity;Mbac:细菌生物量 Bacterial biomass;Mfun:真菌生物量 Fungi biomass;Mtm:总微生物生物量 Total microbial biomass"
图5
基于随机森林模型的土壤次生盐渍化指标对土壤质量指数与耕地产能指数的重要性分析 pH5、pH7和pH10分别代表5月、7月和10月土壤酸碱度 Soil acidity and alkalinity in May, July and October; EC5、EC7和EC10分别代表5月、7月和10月土壤电导率 Soil electrical conductivity in May, July and October;ENa:交换性钠 Exchangeable sodium;ESP:碱化度 Exchangeable sodium percentage. *: P<0.05, **: P<0.01"
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