盐碱土是盐化和碱化土壤的总称^［1］。全球盐碱土面积约为10.3亿hm²，由于气候变化对水土资源的影响，盐碱土面积还在以每年200万hm²的速度持续增长^［2］；预计到2050年，全球灌溉面积的50%将面临不同程度的盐碱化威胁^［3］。中国盐碱土面积位居全球第三位，约为0.37亿hm²，其中西部六省区（陕、甘、宁、青、内蒙古、新）的盐碱土面积占比达69.03%^［4］。丁建丽等^［5］发现渭-库绿洲警情总体情况较严重，绿洲北部内部耕地周围的荒地以及含水量少的区域，盐渍化危险度较高。而西北干旱区气候干旱、降水稀少、风沙频繁，在人类活动影响下土壤旱化和盐碱化问题还将进一步加剧，对区域居民生存、生态安全和社会经济发展构成严重威胁^［6］。20世纪60年代以来，土壤盐碱化治理逐渐成为推进全球绿色可持续发展的重要内容，各级地方政府相继出台了一系列政策措施，这些措施的顺利实施对推进西北干旱区盐碱化土壤改良和治理、遏制盐碱化扩张趋势起到至关重要的作用。

但是，由于气候变化和人类活动的差异，干旱区土壤水盐含量存在明显的区域分异，对盐碱土改良与治理产生不利影响。乌兰布和沙漠位于黄河内蒙古段西岸，第四纪以来环境演化呈现湖泊与沙漠多次反复的更替模式，湖相层与松散风成砂层迭覆出现^［7］，其东北部属于断陷盆地，自然排水条件极差^［8］，在气候干燥、强烈蒸发的环境条件下，土壤盐分含量普遍较高且存在极强的空间差异性。长期以来，国内外学者对乌兰布和沙漠土壤盐碱化问题的研究较少，难以准确把握土壤水盐分布的区域性特征。本文通过全覆盖的土壤水盐采样调查，研究了乌兰布和沿黄河段土壤水分和盐分的空间分布特征，并在盐碱土类型划分的基础上，分析了该区盐碱土分布的影响因素及土壤盐碱化成因，以期为该区土壤盐碱化防治提供理论支撑。

研究区位于乌兰布和沙漠东缘、内蒙古自治区阿拉善盟境内黄河西岸，东临乌海市海勃湾区和鄂尔多斯市鄂托克旗，南连乌海市乌达区，北靠巴彦淖尔市磴口县，总面积为1 590 km²，南北沿黄河流向长约80 km，东西宽约20 km。该地区高程差异较小，海拔1 010.3~1 135.9 m。

区域气候干燥，是典型的温带大陆性干旱气候，平均年降水量仅为102.9 mm，最大年降水量150.3 mm，最小年降水量33.3 mm；年平均气温为7.8 ℃，绝对最高气温39 ℃，绝对最低气温-29.6 ℃；年蒸发量2 258.8 mm。风沙天气频繁，风害多为西北风、西风和西南风，大风时间主要在3—5月，全年风沙日数大于80 d，年平均扬沙日数大于30 d。

区域内植被以强旱生灌木和半灌木为主，并有旱生多年生草本和一年生草本。全境以风沙土为主，同时存在不同程度的盐化土，成为沙生、盐生植物生长的天然场所^［9］。

2022年8月在乌兰布和沙漠沿黄河段进行野外综合调查，沿垂直黄河河道方向设置9条宽度为8~15 km的调查样带（图1），每条样带布设5个30 m×30 m的调查样地（5个样地平均间隔1.5~3.0 km），整个研究区共布设样地45个。每个样地内设置5 m×5 m的调查样方3个，每个样方内沿对角线方向选择3个土壤采样点，分别采集0~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm土层土壤样品。采集样品时先除去土壤表层的枯枝落叶，然后开挖剖面进行采样，剔除样品中的明显杂物后，将3个采样点相同土层土样混合作为一个样，其中一部分土样装入铝盒带回实验室，其余土样装入采样袋带回实验室进行土壤理化指标的测定。

土壤水分的测定采用烘干称重法，电导率的测定采用1∶5土水比电导率仪（DDS-308）法。可溶性盐分离子Na⁺和K⁺的测定采用火焰光度法，Ca²⁺和Mg²⁺的测定采用EDTA络合滴定法，SO42-的测定采用硫酸钡比浊法，Cl^-的测定采用硝酸银滴定法，CO32-和HCO3-的测定采用双指示剂-中和滴定法。所有实验测定均在中国科学院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室完成。

在ArcGIS 10.7软件中运用地统计分析方法对研究区土壤水盐空间分异特征进行分析。分别采用反距离权重、局部多项式、径向基函数和普通克里金空间插值法对土壤含水量、电导率和离子含量进行空间插值，并对插值结果进行交叉验证（空间插值交叉验证是用于评估空间插值性能的一种方法，目的是确定插值方法在未知位置上的预测准确度，涉及数据准备、空间分割、模型训练、预测与验证、结果分析、参数调优和模型应用等步骤）。采用均方根误差（RMSE）、平均相对误差（MRE）、平均绝对误差（MAE）和R²表征模拟值和实测值拟合程度的好坏，其计算方法如下：

式中：Y_io、Y_ie分别为样本实测值和模拟值；n为观测样本数；Z(Si)表示观测到的变量在第i个位置的取值，z^(Si)为在该位置上所估计出的变量值，Z¯为所有的观测值的平均值。

在SPSS 21.0软件中对土壤理化指标间的相关性进行分析，在R语言中对土壤盐分指标进行主坐标排序和冗余分析。

采用反距离权重法、径向基函数法、局部多项式法、普通克里金法4种插值方法对乌兰布和沙漠沿黄河段土壤水盐指标的RMSE、MRE、MAE和R²进行模拟（表1）：4种插值方法对乌兰布和沙漠沿黄河段土壤水盐指标都有较高的预测精度，模拟效果较好，且4种插值结果的R² 都接近于1，即通过交叉验证得到的预测值和实测值较为接近。插值的精度从高到低依次为反距离权重法>径向基函数法>局部多项式法>普通克里金法。反距离权重法R²最高，比其他3种方法具有更准确的预测结果。因此，本研究采用反距离权重插值法对乌兰布和沙漠沿黄河段土壤水盐空间分布进行分析，结果可靠、准确。

在0~10 cm土层，自黄河河道至乌兰布和沙漠腹地方向，土壤含水量呈现逐渐减少的趋势（图2）。其中，巴彦木仁苏木向乌兰布和沙漠腹地的变化较为明显（含水量从27.08%减小到5.17%），乌海市向阿拉善盟地区变化较小（从2.77%减少到2.09%）。沿黄河河道（乌海市至磴口方向），土壤含水量分别呈现出从磴口（2.96%）、乌海（2.78%）向巴彦木仁苏木地区（21.48%）逐渐增大的趋势；其中，靠近黄河河道一侧变化较为明显（增加了18.7%）。除20~40 cm土层外，其他土层土壤含水量变化与0~10 cm土层含水量变化较为相似。20~40 cm土层沿黄河河道至乌兰布和沙漠腹地方向土壤含水量分布较为均匀，而沿黄河河道方向则出现土壤含水量南部高、北部低的现象，尤其在巴彦木仁苏木至磴口段，土壤含水量普遍较低。

土壤浸提溶液电导率空间分布如图3所示。可以看出，在0~10、10~20、20~40 cm土层，研究区北部土壤含盐量明显高于南部，但从40~60 cm土层开始，这一变化趋势开始趋于平缓，直至南北地区含盐量大致相同。在40~60 cm土层及其以上土层中，研究区北部土壤含盐量高于南部。土壤电导率自西向东逐渐增大（从0.07 dS·m^-1增大到0.17 dS·m^-1），在靠近巴彦木仁苏木地区达0.76 dS·m^-1，研究区中部向北至磴口方向含盐量明显高于研究区中部至乌海方向。

土壤含水量高的地区土壤含盐量也较大，其中在0~40 cm土层中较为明显，60~100 cm土层中不明显（图2~3）。

乌兰布和沙漠沿黄河段0~100 cm土层土壤可溶性阳离子（K⁺、Mg²⁺、Na⁺、Ca²⁺）含量普遍低于阴离子（Cl^-、SO42-、HCO3-）含量（图4）。其中，Cl^-含量最高，最大值达4.31 g·kg^-1，平均占可溶性盐分离子总量的62.17%；SO42-次之，平均最大值达6.70 g·kg^-1，占可溶性盐分离子总量的16.99%；Mg²⁺含量最低，为0.001~0.14 g·kg^-1，平均仅占可溶性盐分离子总量的0.53%。

盐分离子含量总体呈现出自西向东、由南到北逐渐增大的趋势。其中，Na⁺和SO42-含量的变幅最大，由乌兰布和沙漠腹地向东至巴彦木仁苏木地区逐渐增大，由巴彦木仁苏木向乌海市（南）方向逐渐减小。相比而言，Mg²⁺和HCO3-含量的变幅最小，由研究区中部至南部的分布较均匀。整个研究区Cl^-含量均较高，其中北部的变幅显著大于南部，最高值出现在巴彦木仁苏木及其北部地区。总体而言，研究区南部的盐分组成相对一致，而北部地区盐分组成的差异较大。

刘旭等^［10］指出，饱和浸提液电导率（ECe）、土水比1∶5浸提液电导率（EC_1∶5）之间存在极显著的线性或幂函数关系（P<0.01）。

通过上述两方程得出ECe取值区间。根据换算结果将乌兰布和沙漠沿黄河段土壤进行分类，可以划分为非盐碱土、轻度盐碱土、中度盐碱土、重度盐碱土和极重度盐碱土5种类型（表2，图5）。乌兰布和沙漠沿黄河段土壤多为非盐碱化土，占研究区总面积的41.37%，轻度盐碱土约占研究区面积的34.11%，中度盐碱土、重度盐碱土和极重度盐碱土分别占研究区总面积的10.56%、8.74%和5.22%，其中盐碱化最重的区域主要位于黄河沿岸靠近巴彦木仁苏木至磴口县以及乌海市海勃湾区附近。

据许志坤^［11］的研究，以Cl^-/SO42-的当量比对盐碱土进行分类，可将研究区盐碱土划分为氯化物类盐碱土（Cl^-/SO42->1）和硫酸盐类盐碱土（Cl^-/SO42-<1），其中氯化物类盐碱土约占研究区总面积的53.33%，多分布在研究区中部及北部地区，硫酸盐类盐碱土约占研究区总面积的46.67%，多分布在研究区南部，在巴彦木仁苏木一带有零星分布。

不同盐碱化程度土壤剖面可溶盐组成均以Cl^-和SO42-为主，其他离子含量所占比例相对较少（图6）。非盐碱化土和轻度盐碱化土剖面上下通体变化不大，盐分呈现“I”型分布，此时Cl^-含量对盐分的组成起主导作用。从中度至极重度盐碱土，土壤剖面盐分表聚现象越来越明显，盐分分布形态逐渐呈现出倾向于阴离子的“T”型分布，离子组成以SO42-含量的不断增加为主。在3类盐碱土中，SO42-垂直向地表运移的现象均非常显著，在重度盐碱土中，表层0~10 cm平均SO42-含量达到3.71 g·kg^-1，显著高于80~100 cm土层的0.27 g·kg^-1；而在极重度盐碱土中，0~10 cm土层平均SO42-含量高达10.57 g·kg^-1，比80~100 cm土层高605.97%。SO42-在整个区域上的平均值不大，但主要分布在中度、重度和极重度盐碱土的表层（图4、6），在乌兰布和沙漠沿黄河段盐碱土不断加剧的过程中发挥着巨大作用。

相比而言，Cl^-在中度和重度盐碱土中相对保持着剖面分布的均匀性，但在极重度盐碱土中，0~10 cm平均Cl^-含量达到4.42 g·kg^-1，比80~100 cm土层高186.17%，说明在极重度盐碱土中，Cl^-的垂向移动也是盐分不断累积加剧的重要因素。在所有阴离子中，HCO3-的含量仅次于Cl^-和SO42-，但相对而言，在不同盐碱化程度土壤中，其含量在整个土层中变化不大，表明该离子的分布在不同盐碱化程度土壤中具有一定的稳定性。

所有阳离子中，Na⁺在重度和极重度盐碱土中的表聚现象比较明显（图6），0~10 cm土层平均Na⁺含量比80~100 cm土层高977.22%和51.39%。相比而言，其他阳离子对土壤盐碱化程度的加剧影响不大。

土壤可溶性盐分离子含量与电导率均呈显著正相关关系，除Mg²⁺和HCO₃^-外，其他离子对盐碱化程度均有较大影响（表3）。此外，不同离子之间均存在不同程度的正相关关系，呈现出协同增减的趋势。与其他离子相比，Mg²⁺和HCO3-与其他离子之间的相关性均较低，进一步证明这两个离子在整个研究区的相对稳定性。

整体而言，含水量、黏粒、粉粒、全碳、全氮含量与土壤可溶性盐分离子含量均存在显著正相关关系，而砂粒含量与土壤可溶性盐分离子含量均存在显著负相关关系。RDA分析结果显示，所有理化指标可以解释33.1%的土壤盐分空间变化（图7）。其中，土壤粒径组成对土壤盐分的影响最大，其次为全碳含量和含水量。相比而言，pH值与土壤盐分组成的相关性较小，由表3可以看出，除对Cl^-和HCO3-存在极显著的影响外，对其他离子的影响均较小。容重与Na⁺、Mg²⁺和HCO3-含量存在显著负相关关系，但与电导率无显著相关性，可见容重对土壤盐分组成的影响较为有限。

对比各个指标间的关系可以看出，土壤质地、含水量及土壤养分之间也普遍存在显著相关性。其中，土壤容重与含水量之间呈显著负相关关系，pH值与土壤含水量、全碳含量呈显著正相关关系，而土壤质地也与含水量、容重、pH值、全氮和全碳含量间存在极显著相关关系，可见各个指标除对土壤盐分组成存在直接影响外，也存在较大的间接影响。

土壤属性的空间分布研究是土壤污染治理、土地管理和现代农业开展的重要依据^［12］。本文通过对土壤水盐空间分布的分析发现，研究区土壤水分自南向北、自西向东逐渐增加，靠近黄河与巴彦木仁苏木方向的土壤含水量以及含盐量比其他地区高，主要受黄河水分的渗透与该区人为引流灌溉耕地的影响。

研究区巴彦木仁苏木一带土壤盐碱化问题较为严重，这主要是由于巴彦木仁苏木地处黄河沿岸，地势南高北低、西高东低，黄河沿岸有较大面积的适耕土地和河滩草场，当地农民主要引入黄河水进行灌溉，经长时间的蒸发累积，土壤中含盐量增大，土壤中可溶性盐离子浓度增加。当地农民在使用化肥时，Na₂SO₄、NaCl等中性或近中性盐类在土壤表层和土体中积累，使土壤发生中性或碱性反应，土壤溶液中的Na⁺进入土壤胶体，使土壤胶体中含有更多的可置换性钠，使土壤溶液呈高碱度，从而引起土壤理化性质的改变，也造成土壤盐碱化^［13］。

分析发现，土壤含水量越高的地区土壤盐分含量也越高，土壤盐碱化问题越严重，含水量高和盐碱化严重的地区基本分布在靠近黄河的区域和居住人口较多的区域，这说明人类活动和黄河水入渗是造成当地土壤盐碱化的重要因素^［14］。黏粒、粉粒含量与土壤盐分及其可溶性离子含量之间存在较强的正相关关系，这主要是由于黏粒和粉粒多的土壤通常具有较高的含水量和较多的微观孔隙，增加了土壤中的电解质数量，从而使电导率升高。相比而言，砂粒较分散，难以蓄存土壤水分，盐分也减少停留在砂粒土壤中。

研究区0~40 cm土层土壤盐分自南向北逐渐增大的趋势较为明显，40~60 cm该变化趋于平缓，60~80 cm土壤盐分南北差异较小，总体自边缘向磴口方向逐渐增大。就研究区整体而言，土壤盐分分布与土壤水分分布相似，靠近黄河与研究区北部地区含盐量较高，这种变化可能由两部分因素造成，一是磴口与乌海地区人口较多，致使当地耕地面积较为广泛，为增加土壤肥力，提高作物产量，人为施加农家肥等有机肥料和无机肥增加了该地区土壤中的盐分；二是这些地区靠近黄河，农垦后在黄河中引流进行大水漫灌，由于灌排系统不完善，地下水位急剧上升，达到临界深度以上，不可避免地产生土壤次生盐碱化^［15］。

研究区位于乌兰布和沙漠东部、黄河西岸，区域内气候干旱、降雨少^［16］，其东部靠近黄河，这种地理位置使得靠近黄河区域的含水量大于远离黄河的区域，而黄河水中含有的矿质元素、盐分等通过渗透和人为引流灌溉进入土壤，这些矿质元素、盐分在土壤中沉积、迁移，使得研究区东部水盐含量明显高于西部。

就地形来看，研究区海拔约1 050 m，属处于阿拉善高原之冲积平原，在地质构造上是一个断陷盆地^［17］，其上多为冲积、淤积和风积物，多为高低不等的，3~10 m的流动、半固定、固定沙丘、平缓沙地及丘间低地相互交错呈复合分布的地貌类型^［18］。黄河流经磴口县的东南端，磴口县绿洲的地势西北方高于东南方，海拔1 048~1 053 m^［19］。而黄河水面高于乌兰布和沙漠，所以研究区黄河附近的区域为了弥补降水少，蒸发强，干旱缺水的不利因素，从黄河引流灌溉，但由于气候特征，引流灌溉渗漏、蒸发损失大，水分输送难，土壤盐分不易淋溶，在土壤中大量集聚，造成黄河附近区域土壤盐碱化严重。

研究区气候属于典型的中温带大陆性气候，降水稀少，平均年降水量102.9 mm，终年盛行西南风，风势强烈，年均风速4.1 m·s^-1［20］。这使可溶性盐分的淋溶变得困难，土壤盐碱化程度加剧。另外，随着气候的变暖，土壤的积盐速度加快，积盐强度增加，土壤的含盐量也会相应提升，从而使得土壤盐碱化更加严重，造成研究区西部与北部土壤盐碱化较为严重。

人为不合理的水土资源利用是乌兰布和土壤盐碱化的一个主要诱因。黄雅茹等^［21］对乌兰布和沙漠3种不同的土地利用类型（耕地、林地、荒漠灌丛）进行了土壤肥力综合评价，结果表明耕地的土壤肥力等级最低，这与本文的研究结果相似。研究区盐碱化程度较高的地区基本分布在人类聚集地附近，因为当地气候干燥、降水稀少，当地居民发展农业进行农田灌溉时，只能开采地下水或者从黄河引流，而黄河及地下水中的含盐量高，这部分盐分通过灌溉用水进入土壤，加之灌溉设施老化、不匹配、沟渠过浅、排水不畅等因素，一般会导致地下水位上升，使得盐分积累，加剧盐渍化。研究区西部地下水埋深5~8 m，浅层水资源丰富，据内蒙古河套总局勘测资料，浅层承压、半承压水极为丰富，有100 m含水层，总储量为57亿m^3［22］。刘秀强^［23］发现土壤含盐量与地下水矿化度和埋深比值呈正相关，土壤含水率与地下水埋深负相关。而地下水中盐分含量相对较高，当地农民在使用地下水灌溉时，地下水中的盐分进入土壤，经过蒸发等作用后，盐分大量累积，造成土壤盐碱化。其次，当地居民增加土壤肥力发展农业时，为了提高作物产量，大量使用有机化肥和农家肥，加快了土壤中盐分的集聚，加速了土壤盐碱化的进程。再者，当地居民发展畜牧业，在放牧的同时严重破坏了当地生态环境，加剧了当地沙漠化进程，使当地生态环境更加恶劣，加速土壤盐碱化。王露露等^［24］研究发现随着农作物播种面积与GDP的增加，土壤盐渍化问题随之加剧；张延硕等^［25］进行了模拟，用黄河水、地下水和纯水灌溉农作物，分析不同水质条件下土壤盐分的变化规律，结果表明，长期使用黄河水及地下水进行灌溉，会带入以Na⁺为主的盐分，灌溉过程中会造成盐分积累，加剧土壤盐渍化。刘智君^［26］发现，乌兰布和地区进行渠道衬砌后，减小了渠系水渗漏量，减少灌溉时对地下水的补给，使地下水水位降低，减小了地下水的蒸发等作用，有效降低了土壤含盐量，有利于改善土壤盐碱化问题。苌沙沙^［27］也提出乌兰布和地区靠天然降雨无法保障农业生产，只有从黄河引水或利用地下水才能满足农业生产和其他用水需求。除此之外，缑倩倩^［28］认为中国西北干旱区的每个灌区都是有联系的，是一个随时与外界交换水和盐的系统。因此，流出与流入土壤的水和盐之间的关系以及导致灌区盐碱化的盐分来源与去向问题都存在不确定性，需要在未来开展进一步深入研究。

综上所述，乌兰布和干旱的气候环境、独特的地理位置以及从黄河引流灌溉、开采地下水等人类活动是造成当地土壤盐碱化的重要因素。

包梅荣等^［29］认为乌兰布和沙漠属于生态环境脆弱区，其土壤基质的不稳定性和强劲的风蚀力作用加速了该地区土壤盐碱化进程。因此，采取有效措施保持土壤稳定性，减少风蚀，对生态环境的修复、减速和控制当地土壤盐碱化具有重要作用。例如，①物理改良：深耕松土、铺沙压碱等；②化学改良：使用石膏等化学药剂；③生物改良：种植高抗盐植物、提高植物抗盐能力等措施，改善土壤荒漠化和土壤盐碱化^［30］。

乌兰布和地区土壤盐碱化是一个常见的问题，可以采取以下防治措施。①坡耕地和水田农田改造。采取土地改造措施，如平地切沟、坡地修沟，增加田间排水设施，改善土壤排水条件，降低盐碱积累。②调整灌溉制度。合理管理灌溉水源，控制农田的灌溉量和频率，避免大量浇灌，减少盐分的累积。③施用有机肥和矿肥。适量施用有机肥料和矿质肥料，改善土壤结构，增加土壤含水保水性和供肥能力，减轻土壤盐碱化的程度。④善用土地轮作和休闲地。合理安排农作物轮作，选择耐盐碱的作物，如杂粮作物、盐碱地生态农业等，减少盐分的积累；利用休闲地种植盐碱地草本植物，通过植物的吸收和蒸发作用，减少盐碱的积累。⑤壤质改良。选用耐盐碱性强的作物进行壤质改良，如种植红豆草、马尼草等草本植物，通过根系的吸收和分泌，改善土壤结构和盐碱情况。⑥改变生产方式。改变农民过去的一些不科学的农业生产方式，培养良好的土地管理习惯，加强农民的土地保护意识，减少人为因素对土壤盐碱化的影响。

研究区土壤含水量整体呈自西向东、自南向北逐渐递增的趋势，在巴彦木仁苏木地区达最大值。土壤含盐量整体呈现出北部高于南部，东部高于西部的趋势。在巴彦木仁苏木地区达到最大，最大土壤浸提液溶液电导率为12.39 dS·m^-1。非盐碱土占研究区面积的41.37%，占地面积最广；其次为轻度盐碱土，占研究区面积的34.11%；极重度盐碱土主要分布在巴彦木仁苏木地区，占研究区面积的5.22%。盐碱土以硫酸盐类盐碱土（46.67%）和氯化物类盐碱土（53.33%）为主。土壤质地对研究区土壤盐分的影响最显著，其次为土壤全碳含量和含水量。