额济纳绿洲位于阿拉善高原西部，是阻挡风沙进入内陆并向东侵袭的第一道绿色屏障^［1］。该区域深居欧亚大陆腹地，年均降水量不足50 mm，蒸发量大于3 000 mm，极端干旱的气候条件导致土壤盐碱化与荒漠化问题交织并存。在全球气候变暖背景下，额济纳绿洲两河沿岸和东、西居延海一带的土壤盐碱化发展迅速^［2］，盐碱化程度不断加剧，进一步加剧了额济纳绿洲的萎缩，严重威胁着区域的生态安全。深入探究额济纳绿洲盐碱土的分布特征及基本组成，不仅对额济纳绿洲生态环境综合防治意义重大，也对干旱区生态屏障建设具有重要的指导作用。

受自然环境与人类活动综合影响，土壤水盐分布往往存在较强的时空异质性^［3-4］，为准确把握区域土壤盐碱化状况带来了诸多障碍。多年来，国内外开展了大量有关土壤水盐空间变异定量化的研究^［5-8］。Herbst等^［9］对小尺度集水区的土壤水分空间变异性进行了探究，Manderscheid等^［10］对挪威云杉林土壤离子通量进行了时空分析，冯小平等^［11］、张天举等^［12］对滨海湿地土壤盐分空间演变规律进行了剖析。综合来看，不同区域的研究结论存在显著差异。受黑河流域水资源分配不均及农业开发的影响，额济纳绿洲形成荒漠和农田交错的景观格局^［13］。在荒漠生态系统中，由于地表蒸发强烈，表层土壤常处于极度干旱状态，土壤水分对盐分的影响较小。在农田生态系统中，土壤因灌溉输入大量水分，表层与深层土壤水分的垂向连通性增强，盐分随水分运移的过程也更趋频繁。而在荒漠与农田过渡区域，水分和盐分的侧向与垂向运移进一步增加了土壤水盐分布格局的时空复杂性^［14］。因此，尽管目前已有大量研究关注干旱区土壤盐碱化的空间异质性规律，但大多研究集中于单一景观类型或表层土壤，对额济纳绿洲而言，针对不同景观、不同土层深度、不同盐分离子组成的系统性研究还较为缺乏，限制了该区土壤盐碱化类型的精准识别。

本研究以额济纳绿洲荒漠与农田景观土壤为研究对象，通过分层采样结合地统计学分析，探讨了土壤水分、盐分、pH值及容重在垂直剖面上的分异规律，并重点剖析了主要盐分离子组成特征、离子比例及空间分异格局，阐明了土壤理化属性与盐分离子间的相互关联与影响，为干旱区土壤盐碱化治理、绿洲农业水盐调控及生态修复工程建设提供理论依据。

额济纳绿洲（40°08′—42°47′N、97°10′—103°07′E）位于内蒙古自治区阿拉善盟境内，平均海拔900~1 000 m，地势西南高、东北低。南北跨度约170 km，东西宽约80 km，面积约1.4万km²，东河下游大量分汊形成了河岸绿洲的核心区域。额济纳绿洲年均气温9.1℃，气候类型为温带大陆性干旱气候，年降水量仅35~50 mm，蒸发量2 500~3 700 mm，温差大于40 ℃，年日照时数约3 400 h，无霜期约130 d。

所辖区域大部分为沙漠戈壁等极端干旱区，植被覆盖度不足10%，代表物种有胡杨（Populus euphratica）、柽柳（Tamarix spp.）、梭梭（Haloxylon ammodendron）、苦豆子（Sophora alopecuroides）等。农田主要种植作物为蜜瓜、苜蓿、玉米等。土壤以灰漠土、风沙土和盐碱土为主，特征为贫瘠且沙化、有机质含量低（<1%）、结构性差、易受风蚀和水蚀影响^［15］。

2024年5月在额济纳绿洲开展土壤调查与采样工作。利用遥感影像解译与实地调查相结合的方法，识别和确定研究区荒漠、过渡带、绿洲农田的宏观边界，遵循空间代表性与景观差异性兼顾的原则，在荒漠景观每间隔10~20 km选取一个调查样地，在农田景观每间隔5~15 km选取一个调查样地。与此同时，在尽可能贴近荒漠与农田交会带、能够反映两类景观过渡特征的地段，采用“边界追踪采样策略”，选择位于过渡带内缘（靠近农田）和外缘（靠近荒漠）的位置、同时涵盖不同植被类型、不同植被密度的调查样地。最终共选取46个30 m×30 m的调查样地（图1），其中，荒漠景观样地30个，农田景观样地16个。荒漠景观样地以胡杨林地、柽柳林地、梭梭林地、荒漠戈壁为主，农田景观样地以种植蜜瓜和玉米的耕地为主。每个样地用GPS定位并全方位拍照记录位置信息。

在每个样地内，沿对角线方向设置3个10 m×10 m的调查样方，每个样方内选择3个土壤采样点，挖掘深度为40 cm的土壤剖面，采集0~10、10~20、20~40 cm土层土壤样品装入采样袋，同时采集各层土壤环刀样品，用于土壤容重的测定。采样过程中，严格遵循环境条件的一致性原则，避免外部环境因素（如降水和灌溉等）对土壤样品的干扰。采样袋中的样品在剔除明显植物根系等杂物后，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用于土壤含水量的测定，其余土样在24 h内带回实验室，在室温（20~25 ℃）、通风条件下自然风干，通过2 mm筛后用于土壤理化指标的测定。

土壤水分的测定采用烘干称重法，土壤容重的测定采用环刀法。配置水土比为5∶1的土壤浸提溶液，采用pH计测定土壤pH值，用DDS-308A型电导率仪测定电导率（EC_1∶5）。采用EDTA滴定法测定钙、镁离子含量，采用火焰光度法测定钠、钾离子含量，采用离子色谱法测定硫酸根、氯离子、碳酸氢根离子含量。各项土壤理化指标的测定方法参考《土壤农业化学分析方法》^［16］。

本研究采用多种统计与空间分析方法对土壤理化性质及主要盐分离子的特征进行研究。首先，在ArcGIS 10.8软件中应用普通克里金插值法，对研究区土壤理化性质和主要盐分离子的空间分布进行预测。克里金插值基于变异函数和空间自相关原理，能够在有限样点条件下对未知点进行最优估计。插值前对各指标进行了半方差函数建模与拟合，根据决定系数（R²）和残差平方和（RSS）优选球状模型、指数模型或高斯模型。建模结果显示各指标均存在空间自相关性，满足克里金插值的基本假设。其次，利用SPSS 25软件对不同景观类型（荒漠与农田）及不同剖面层次的土壤理化性质和盐分离子含量进行单因素方差分析（One-way ANOVA）。当结果达到显著水平（P<0.05）时，采用最小显著差异法（LSD）进行多重比较，以明确不同组别之间的差异。此外，为探讨土壤理化性质与主要盐分离子之间的关系，采用Pearson相关性分析，并运用Origin 2025软件绘制相关性矩阵热图，直观展示各指标之间的相关程度及显著性水平。

额济纳绿洲土壤理化性质呈现显著的空间分异（图2）。土壤含水量为0.38%~27.55%，高含水量区域集中于绿洲东北部和西部个别农田较集中的区域，农田土壤的平均含水量为14.66%，荒漠土壤的平均含水量仅为2.39%。土壤容重为0.93~1.72 g·cm^-3，除最北部靠近东居延海少部分区域外，较高的土壤容重主要在绿洲中部荒漠地区。土壤浸提溶液电导率为0.14~20.10 mS·cm^-1，高电导率区域集中于绿洲北部和南部，农田土壤平均电导率（0.75 mS·cm^-1）显著低于荒漠土壤（3.79 mS·cm^-1），表明该区农田土壤浸提溶液电导率普遍较小。土壤pH值为7.54~8.50，表明绿洲土壤整体呈弱碱性和碱性，除最北部和南部少部分地区外，大部分地区pH值均较高，荒漠土壤的平均pH值为8.07，与农田土壤（8.29）差别较小。

在土壤剖面尺度上，荒漠土壤平均含水量随着土层深度的增加有逐渐增大的趋势（图3），平均电导率有逐渐减小的趋势，但含水量、容重、pH值在3个土层深度间的差异均不显著，电导率仅在0~10 cm与20~40 cm土层间存在显著差异，表明土壤盐分存在显著的表聚现象。在农田景观中，理化指标随土壤深度的变化趋势基本与荒漠一致，但每个理化指标在深度上均无显著差异。

额济纳绿洲主要盐分离子浓度呈现出不同的分异特征（图4）。根据变异系数（CV）分析，不同盐分离子在空间分布上表现出显著差异。HCO3-的变异系数为35.59%，属于中等程度的空间变异，表明其在整个研究区内分布相对均一，空间依赖性较强，这主要受农田灌溉水（通常富含HCO3-）的大范围、均一性补给所驱动。相比之下，SO42-、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺、Na⁺及Cl⁻的变异系数均超过100%，表现出强烈的空间异质性。这表明其分布受局部、随机性因素（如强烈的蒸发积盐、微地貌、点源污染或局地灌溉排水）的强烈影响，空间自相关性较弱。这些离子在绿洲内部的空间分异显著，局部盐分累积现象突出，Cl⁻与Na⁺不仅变异系数极高，而且空间分布格局与土壤电导率高度吻合，这指示了它们在强烈的蒸发作用下具有高度一致的迁移和表聚能力，是研究区现代强烈积盐过程的典型标志离子；K⁺的浓度绝对值波动范围虽小，但CV值高，且在整个研究区呈现斑块状高低相间分布；Ca²⁺的分布表现出显著的空间聚集性，在东部、南部和中部形成数个明确的高浓度区；Mg²⁺的分布则呈现出清晰的梯度过渡趋势，浓度由中部向两端逐渐递增。此外，达来呼布镇和苏泊淖尔苏木的周边多为盐分富集核心区，多个盐分离子浓度达到峰值，如Na⁺达到21.42 g·kg^-1，Cl⁻达到9.58 g·kg^-1，SO42-达到8.27 g·kg^-1，K⁺达到1.13 g·kg^-1。

在荒漠景观中，Na⁺、Cl^-、SO42-浓度均大于2 g·kg^-1（图5），显著大于次级离子K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO3-（浓度均小于0.5 g·kg^-1），其盐分类型为典型的硫酸盐-氯化物。在农田景观中，土壤优势离子SO42-浓度最高（0.93 g·kg^-1），且显著大于其他离子（0.02~0.52 g·kg^-1），次级离子Na⁺、HCO3-、Cl^-的浓度均显著大于K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，盐分类型主要为硫酸盐。相比而言，荒漠区盐分离子浓度普遍高于农田，与土壤浸提溶液电导率的分布保持一致，其中，Na⁺、Cl⁻和SO42-浓度在不同景观间均存在显著差异（P<0.01），K⁺、Ca²⁺、HCO3-、Mg²⁺浓度在不同景观间没有显著差异，而受农田灌溉的影响，HCO3-浓度在农田土壤中显著高于荒漠土壤（P<0.05）。

额济纳绿洲土壤中，Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻、SO42-浓度显著正相关（图6，P<0.05），表明这些离子遵循相似的地球化学富集规律，土壤浸提溶液电导率与Na⁺、Cl⁻、SO42-、Ca²⁺、Mg²⁺浓度显著正相关（P<0.05），表明土壤中这些可溶性盐离子的浓度增加直接导致电导率升高。

土壤含水量、容重、HCO3-浓度与其他离子浓度的相关性因景观类型而异，体现其独特作用机制。不同景观格局下，荒漠土壤含水量仅与Mg²⁺、SO42-浓度显著正相关（P<0.05），与其余离子浓度均无显著相关性，而农田土壤含水量与所有离子浓度均无显著相关性。荒漠土壤容重与K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO3-、SO42-浓度显著负相关（P<0.05），与Na⁺、Cl^-浓度无显著相关性，农田土壤容重与各个离子浓度均无显著相关性。农田景观pH与HCO3-浓度显著正相关（P<0.05），电导率与HCO3-浓度显著负相关（P<0.05）。这些差异揭示了自然环境与人为活动对土壤特征的联合调控作用。

土壤离子浓度和理化指标的主坐标分析结果直观印证了荒漠与农田土壤水盐分布的差异性（图7）。PC1轴（56.5%）解释了数据中绝大部分的变异。K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO42-、Cl⁻及电导率在PC1正方向上具有较高载荷，表明PC1主要反映了干旱区土壤盐分积累与电解质富集的过程。这些离子共同构成了可溶性盐分的主体，其在PC1正方向上的集中载荷说明该方向代表了土壤盐分含量高、矿化度强的特征。相反，土壤pH和容重在PC1负方向上贡献较大，可能与低盐分环境下离子强度较低及阳离子交换特征的变化有关。在盐分浓度较低时，土壤溶液中强离子间的电荷屏蔽作用减弱，部分碱性阳离子（如Na⁺）比例相对上升，可能导致土壤溶液呈弱碱性。同时，电解质浓度降低削弱了颗粒间的絮凝作用，土壤团聚体稳定性相对较弱，结构可能更为紧实，从而表现为容重偏高。综上，PC1主要反映了土壤盐分累积与电解质含量差异的综合特征。土壤含水量和HCO3-在PC2的正方向上具有较高载荷，HCO3-是灌溉水和地下水中的常见离子，其迁移性极强。较高的含水量和HCO3-浓度共同指向了水分的下行淋溶过程。这说明PC2主要代表土壤水分条件及相关碳酸盐离子的差异。据此可以看出，农田样本间的土壤水盐差异总体较小，主要分布在PC1的负方向和PC2的正方向上，受含水量、HCO3-、pH的驱动。荒漠景观样本间分布范围较广，各个样本间的土壤水盐差异较大，几乎受到所有盐分离子及含水量、容重的影响。

干旱绿洲区土壤理化性质的空间分异显著受水分运移、盐分累积、植被活动和人为干扰的共同调控^［17-18］。以额济纳绿洲为例，土壤含水量、电导率、容重和pH值在不同区域和景观格局下呈现显著差异，这种异质性与土地利用方式、水文条件及人类活动密切相关。水分运移通过灌溉和降水调控土壤含水量梯度，农田区通过灌溉形成的“湿岛效应”，在短期内通过水分下渗淋溶了部分可溶性盐分，表现为高含水量（14.66%）与相对较低的电导率（1.25 mS·cm^-1）。然而，在排水条件较差的背景下，强烈的垂直蒸发驱动盐分由下层向表层迁移，形成季节性淋盐-返盐循环，该过程构成了干旱区次生盐渍化风险的主要机制^［17］。相比之下，荒漠区的水分运移主要受微弱的降水和持续的向上毛细作用控制，蒸发浓缩效应显著，导致盐分在表层积聚，电导率显著升高（3.79 mS·cm^-1）^［17］。额济纳绿洲作为典型的末端绿洲，水盐动态高度依赖上游来水，同时受强蒸发势的显著影响。这种外源补给不稳定-蒸发强度高的耦合特征，使其相较于水源较为稳定的中游绿洲（如河西走廊中段），在水盐平衡上更为脆弱，对环境扰动的敏感性更高。植被活动通过根系吸水和蒸腾作用调节水分分布，农田区域作物的高密度分布显著减轻了土壤脱水和盐分累积，而荒漠植物的稀疏分布难以有效抵御蒸发效应，这一结果与李江^［19］的研究结论一致。这种水盐耦合机制深刻塑造了绿洲土壤的水盐格局，尤其在水分匮乏区域，蒸发作用加剧了盐分表聚^［20］。土壤容重整体处于0.93~1.72 g·cm^-3，其中绿洲中部荒漠地区容重偏高。较高的容重通常指示土壤结构紧实、孔隙度较低，本研究中容重与含水量呈负相关关系，说明高容重下土壤持水能力较差^［21］。土壤pH值为7.54~8.50，整体呈弱碱性或碱性，空间变异较小，表明主要受成土母质和区域碳酸盐含量的影响。

在垂直剖面上，土壤理化性质的变化趋势揭示了绿洲土壤的动态特征。土壤含水量随深度增加而上升，而电导率表现出表聚特征，这印证了干旱区经典的盐随水来、水退盐留的水盐运移理论^［22］。表层（0~10 cm）与深层（20~40 cm）之间含水量和电导率的差异显著，说明水分分布受根系吸收和毛细上升的影响，而盐分在表层的积聚则加剧了荒漠区盐碱化风险。总体而言，这些结果不仅揭示了额济纳绿洲土壤理化性质的空间异质性与垂直动态，也凸显出绿洲生态系统的脆弱性和对水分管理的高度敏感性。基于土壤性质分布特点，合理的农业灌溉应采用分区灌溉制度：在核心农田区，应推行节水控盐灌溉（如膜下滴灌），其目标不仅是节水，更在于通过减少深层渗漏和抑制地表蒸发，从源头上遏制盐分上行。在秋末进行控制性淋盐灌溉。对于容重高、结构差的荒漠化区域，可考虑施加土壤改良剂（如石膏、有机肥）并结合种植深根性植物，以促进土壤团聚体形成，打破板结，从根本上改善其水文物理性质。同时，在盐斑严重区域，可试验推广“物理覆盖”技术（如砂石覆盖、生物可降解地膜），直接切断土壤水分毛管作用，抑制蒸发，此为成本效益较高的抑盐措施。这些措施需结合遥感监测和水盐模型优化管理方案，以适应额济纳绿洲的独特水盐动态。

在蒸发强烈、降水稀少的干旱绿洲区，地下水通过毛管作用上升至地表，蒸发后导致盐分表层累积^［23］。本研究表明，额济纳绿洲土壤盐分离子的空间分布呈现显著异质性，优势主导离子为Na⁺、Cl⁻、SO42-，其空间分布与土壤电导率高度一致，尤其在达来呼布镇和苏泊淖尔苏木周边，Na⁺、Cl⁻浓度分别高达21.42、9.58 g·kg^-1，反映了高蒸发速率和地下水盐分富集的强烈表聚效应。SO42-同样呈现较强的空间变异（最高8.27 g·kg^-1），可能与其高溶解性和较弱的土壤吸附能力有关^［24］。相比之下，K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的分布相对分散，说明其迁移主要受离子交换、胶体吸附以及土壤水动力条件的综合调控^［25］。例如，Ca²⁺和Mg²⁺易与土壤胶体发生阳离子交换，降低其迁移能力，而K⁺的分布可能进一步受植物吸收的影响。HCO3-分布较为均匀，空间异质性较弱，可能与其作为缓冲离子易形成碳酸盐沉淀的特性有关^［26］。这些结果揭示了绿洲土壤盐分构成的复杂性，Na⁺、Cl⁻和SO42-主导的氯化物-硫酸盐型盐分特征为干旱区土壤盐碱化提供了典型案例。

土壤盐分离子浓度的差异主要受土地利用和水文条件的驱动。主坐标分析显示，荒漠景观中Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻和SO42-浓度普遍较高，反映了蒸发-结晶作用导致的盐分表层富集^［23］。相比之下，农田景观由于定期灌溉的淋溶作用，表层土壤盐分显著降低^［27-28］，虽然灌溉可有效驱盐至深层，但同时可能引起次生盐渍化风险。SO42-浓度在农田中占据绝对优势（0.93 g·kg^-1），可能与灌溉水中硫酸盐的高含量及高溶解性有关，而HCO3-浓度显著升高，可能源于灌溉引发的有机质分解和碳酸盐溶解。这些发现表明灌溉是重塑土壤盐分平衡的关键因素^［25］。未来盐碱地治理措施应结合离子组成特征，针对氯化物-硫酸盐型盐碱土，采用生理酸性肥料、有机改良剂等手段进行离子调控，同时优化灌溉制度以降低次生盐渍化风险。

本研究对额济纳绿洲土壤理化性质与盐分离子相关性的分析表明，Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻、SO42-浓度普遍存在显著正相关，反映了这些离子在蒸发驱动的盐分迁移过程中具有一致性^［26］。电导率与这些主要离子的显著正相关突显了可溶性盐对土壤导电性的直接贡献^［29］，而pH与盐分离子的负相关表明碱性增强可能通过促进CO32-形成和盐离子沉淀，在一定程度上缓解离子活度。

在不同景观类型中，这种相互作用表现出显著差异。在荒漠区，强烈的蒸发-结晶作用导致Na⁺、Cl⁻和SO42-显著表聚，电导率与这些离子高度正相关，反映了自然成盐过程的主导地位^［23］。HCO3-在荒漠区与其他离子无显著相关，可能因其易形成碳酸盐沉淀而表现出独立的地球化学行为。相比之下，农田区受灌溉影响显著改变：灌溉水带入外源HCO3-^［30-31］，导致其与pH呈正相关，可能源于灌溉水中碳酸盐的输入或有机质分解加速碳酸平衡^［26］。同时，灌溉的淋溶作用降低了表层盐分，使电导率与HCO3-浓度负相关，表明水分稀释了可溶性离子的导电贡献。此外，农田区含水量与盐分离子无显著相关，暗示人工灌溉破坏了自然状态下的水盐耦合关系，促使土壤系统向均质化方向发展。

主坐标分析结果进一步印证了上述差异的存在。Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、SO42-、Cl⁻及电导率在PC1正方向上显示较高载荷，表明荒漠土壤具有明显的盐分富集和矿化度高的特征^［32-33］，而pH和土壤容重在PC1负方向贡献较大，反映农田土壤呈现偏碱性和较低容重的特性，可能是灌溉和施肥管理导致HCO3-含量升高及土壤结构改善的结果；PC2（15.5%）解释度虽较低，但与土壤含水量和HCO3-密切相关，提示其在一定程度上反映了灌溉条件对水盐运移及碳酸盐平衡的调控作用，这些结果从单因子相关性与多变量统计的双重角度揭示了水盐-离子交互作用的复杂性，凸显了自然过程（蒸发、地下水补给）和人为活动（灌溉、植被覆盖）在绿洲土壤盐分动态中的协同作用。在实际管理中，应重视灌溉水质与水量对离子组成的影响。对于灌溉水质，可以通过水质检测，控制灌溉水中HCO3-的含量，当HCO3-含量过高时，可采用酸化处理等方法降低其含量，避免加剧土壤碱化风险。在灌溉水量方面，根据作物需水规律和土壤水分状况，合理确定灌溉定额和灌溉频率，避免过度灌溉导致地下水位上升和次生盐渍化。同时通过合理排水与植被恢复抑制Na⁺、Cl⁻等有害离子的表聚，实现绿洲土壤健康与农业可持续利用的协同发展。

土壤理化性质在空间和垂直方向均表现出显著差异。绿洲东北部及西部农田区含水量较高（平均14.66%），显著高于荒漠土壤（2.39%），而电导率在荒漠土壤中显著偏高（平均3.79 mS·cm^-1），为农田土壤的5倍以上（0.75 mS·cm^-1）。垂直剖面上，土壤含水量随深度增加呈上升趋势，而电导率则逐渐下降，且仅在荒漠0~10 cm与20~40 cm土层间存在差异显著，揭示了荒漠土壤盐分表聚的典型特征。

额济纳绿洲土壤盐分类型以Na⁺、Cl⁻和SO42-主导，为典型的氯化物-硫酸盐型。盐分富集核心区主要分布在达来呼布镇和苏泊淖尔苏木周边，其中Na⁺（21.42 g·kg^-1）、Cl⁻（9.58 g·kg^-1）和SO42-（8.27 g·kg^-1）浓度均处于高值。受灌溉影响，农田土壤中HCO3-浓度显著升高，表现出与荒漠土壤明显不同的离子组成特征。

离子相关性揭示了水盐-离子耦合过程的差异机制。Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻和SO42-之间普遍存在显著正相关关系。在荒漠区，强烈的蒸发-结晶作用导致盐分离子高度表聚；在农田区，灌溉稀释和外源输入共同作用下，HCO3-浓度与电导率负相关，与pH正相关，凸显了人为干预对土壤水盐过程的深刻影响。