河套灌區(qū)暗管排水稻田鹽分空間變異及排鹽效果

趙春燕，李仙岳，史海濱，辛懋鑫

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

1 研究背景

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是典型鹽漬化灌區(qū)，輕度、中度和重度鹽漬化耕地分別約占總面積的29.8%、17.2%和9.2%[1-2]，土壤的鹽漬化嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。盡管通過增加淋溶水能有效地將農(nóng)田中的鹽分淋溶到作物根系層以下，但對于以微咸水或咸水為主的淺地下水地區(qū)，次生鹽漬化問題仍然十分嚴(yán)重[3]。而通過在作物根系層以下鋪設(shè)暗管，控制地下水位，同時將土壤鹽分排出農(nóng)田，可有效降低區(qū)域土壤鹽分，與灌溉淋洗結(jié)合后被認(rèn)為目前最有效的改良鹽漬化土壤的措施之一[4]。對于鹽漬化較嚴(yán)重的區(qū)域，稻田淹灌與暗管排水相結(jié)合往往能最大程度地提升暗管排水改良土壤鹽分的效果，目前在江蘇沿海灘涂區(qū)域已經(jīng)得到廣泛推廣[5-7]。

我國水稻種植面積約2.7×108hm2，有將近25%種植在低產(chǎn)水稻土，水稻低產(chǎn)主要是因為稻田排水不暢，使得田面冷浸，根系環(huán)境得不到改善[8]，國內(nèi)很多學(xué)者針對水稻的低產(chǎn)問題，提出對稻田運(yùn)用暗管排水技術(shù)，適時適度地調(diào)控地下水位，改善水稻土的“水-氣”矛盾，并取得了一定成效[9-10]。謝升申等[11]對不同排水模式進(jìn)行相關(guān)技術(shù)分析，提出研究區(qū)域末端實施控制排水能夠?qū)⑥r(nóng)田、下游排水溝和暗管無縫銜接；周萌[12]通過監(jiān)測沿運(yùn)灌區(qū)稻麥輪作區(qū)的農(nóng)田排水發(fā)現(xiàn)稻作期間磷的流失量偏小，主要表現(xiàn)為氮的流失，造成下游環(huán)境的面源污染；鄒家榮等[13]通過模擬稻麥輪作區(qū)黃熟期機(jī)械作業(yè)天數(shù)受暗管不同布局的影響，發(fā)現(xiàn)埋深越小、間距越大時，機(jī)械作業(yè)天數(shù)越少，相同目標(biāo)參數(shù)下，水稻比小麥更容易受到降雨的影響，埋深在80～100 cm時，間距越小，機(jī)械作業(yè)保證率越大；王傳娟等[14]通過稻田水量調(diào)控模擬，表明稻田能有效收集利用降雨量，從節(jié)水、蓄雨效果出發(fā)，淺濕調(diào)控模式最佳。暗管排水技術(shù)在濱海鹽堿地應(yīng)用廣泛，近年來，新疆、寧夏、內(nèi)蒙古等干旱半干旱地區(qū)均對傳統(tǒng)排鹽技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，嘗試使用暗管排水技術(shù)[15]，用于旱作物種植結(jié)構(gòu)。2017年，內(nèi)蒙古河套灌區(qū)云海秋林牧場通過開展綜合開發(fā)土地治理項目和優(yōu)化暗管排水的技術(shù)，在取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益的同時將二級暗管排水系統(tǒng)與水稻種植相結(jié)合，漫灌淋洗配套排水措施[16]，以種植水稻來排鹽洗堿、改良土壤，以暗管控制性排水來滿足水稻的需水要求、提高水稻的生產(chǎn)效率[17]，打破了西北地區(qū)只適宜種植旱作物的說法，同時監(jiān)測暗管排水治理河套灌區(qū)稻田鹽堿化的過程中鹽分的時空變異狀態(tài)，掌握其變異性和分布規(guī)律，對鹽漬土進(jìn)行了合理的利用與防治。

本文針對內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水文地質(zhì)條件，利用地統(tǒng)計學(xué)及ArcGIS插值分析暗管控制排水條件下河套灌區(qū)稻田土壤鹽分的空間變異和分布特征，通過對云海秋林牧場120 hm2稻田在暗管排水條件下鹽分動態(tài)變化監(jiān)測，為后期繼續(xù)在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鹽堿地改良提供良好的基礎(chǔ)，有助于規(guī)劃、改進(jìn)后期鹽堿地的改良方案。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)簡介

試驗于2019年4-10月在巴彥淖爾市臨河區(qū)烏蘭圖克鎮(zhèn)云海秋林牧場改鹽增草項目示范區(qū)(107.59°E，40.92°N)進(jìn)行，試驗區(qū)呈梯形分布，南高北低，南北自然坡降0.32‰，引黃自流灌溉。該區(qū)全年日照3 100～3 300 h，降雨少(年降雨量92.4 mm)，蒸發(fā)大(年蒸發(fā)量2 256.24 mm)，是典型的“無灌溉就無農(nóng)業(yè)”地區(qū)。監(jiān)測區(qū)域內(nèi)土壤質(zhì)地為粉質(zhì)壤土，試驗期間地下水位變化在0.83～1.17 m之間。試驗區(qū)于2017年鋪設(shè)暗管，占地120 hm2，暗管間距25 m，首端埋深1.2 m，末端埋深1.7 m，坡降1‰。吸水管管徑80 mm，為PVC單臂波紋管，集水管管徑160 mm，為PVC硬塑料管，該工程為二級排水系統(tǒng)，在監(jiān)測區(qū)域的東北角設(shè)置太陽能光伏板供電的強(qiáng)排泵站，對該區(qū)域進(jìn)行控制排水。試驗區(qū)原為棄耕鹽荒地，2017年后半年鋪設(shè)暗管，2018年試種油葵，油葵能生長但是長勢較普通地塊差，2019年本著“以稻治堿”的目標(biāo)種植水稻，改良鹽堿地。試驗區(qū)不同土層深度土壤的基本物理性質(zhì)見表1。

表1 試驗區(qū)不同土層深度土壤基本物理性質(zhì)

2.2 土樣采集與研究方法

2.2.1 土樣采集 在避開畦埂和水溝的同時對研究區(qū)采樣點進(jìn)行規(guī)則布置，以便于進(jìn)行空間分析。試驗區(qū)分為3個小區(qū)，從南到北依次分為一、二、三區(qū)，3個小區(qū)的采樣點在東西方向間隔均為190 m，一、二區(qū)南北方向間隔分別為100、130 m，三區(qū)呈梯形，南北方向間隔依次為160、120、100、70 m，共計36個采樣點，采樣點分布見圖1。取樣點的深度為100 cm，每20 cm為1個分層，土層深度分別為0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm，采樣時間為2019年4-10月，處于水稻的整個生育期。生育期內(nèi)的引水量用稻田水層厚度來計量，引入鹽分量用同期引入黃河水的全鹽量換算，排水量用水表實時記錄，排鹽量通過在強(qiáng)排井設(shè)置HOBO自動水質(zhì)計測定。

圖1 試驗區(qū)土樣采樣點分布圖

2.2.2 處理與分析 采集的土樣用自封袋標(biāo)記封存帶回實驗室制備水土比5∶1的土壤鹽分浸提液，測取土壤的電導(dǎo)率EC值和pH值，并采用用滴定法測定8大離子含量，換算土壤全鹽量[18]。對3次排水前后(4月16日和4月22日、7月16日和7月29日、9月6日和10月10日)土壤含鹽量、土壤脫鹽率以及排水前后不同土壤鹽漬化等級面積、百分比變化等對暗管排水均質(zhì)化過程及特點進(jìn)行分析[19]。定義脫鹽率來評價3次暗管排水下的排鹽效果，脫鹽率是指排水前后區(qū)域內(nèi)土壤鹽分的變化比率[15]，其計算公式為：

(1)

式中：N為土壤脫鹽率，%；S1為初始含鹽量，g/kg；S2為鹽分終值，g/kg。

2.3 地統(tǒng)計學(xué)分析

地統(tǒng)計學(xué)是用以解釋變量在空間上呈現(xiàn)不同自然現(xiàn)象的科學(xué)。本文運(yùn)用地統(tǒng)計學(xué)進(jìn)行空間分析分為3步進(jìn)行：(1)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，即正態(tài)分布檢驗和異常值剔除；(2)計算半方差函數(shù)，分析土壤鹽分在空間上變異性；(3)依據(jù)Kriging插值，預(yù)測區(qū)域內(nèi)土壤鹽分變化的不確定性。

地統(tǒng)計學(xué)以半方差函數(shù)為基礎(chǔ)分析空間變量，其函數(shù)為：

(2)

式中：r(h)為半方差函數(shù)；Z(xi)、Z(xi+h)為樣點實測數(shù)據(jù)；N(h)為以h為步長的所有觀測點的成對數(shù)目；h為步長。

2.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Spss 19軟件進(jìn)行土壤數(shù)據(jù)預(yù)處理，并用非參數(shù)檢驗試驗數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布規(guī)律，為下文的地統(tǒng)計學(xué)分析做準(zhǔn)備；用GS+10.0進(jìn)行半方差函數(shù)擬合，分析區(qū)域內(nèi)土壤含鹽量的空間分布特性[20]；利用ArcGIS 10.4進(jìn)行Kriging插值，描述鹽分的空間分布格局，其他繪圖用Origin 2018完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 暗管排水前后稻田鹽分空間異質(zhì)性特點

3.1.1 暗管排水前后鹽分基本統(tǒng)計特征 在水稻的生育期內(nèi)選取3次主要排水作為監(jiān)測土壤鹽分運(yùn)移的標(biāo)志(3次排水分別為播前排水、生育中期排水、黃熟期排水)，取樣時間分別為4月16日和4月22日、7月16日和7月29日、9月6日和10月10日。對土層0～20、20～40、40～100 cm共864個土樣進(jìn)行正態(tài)分布處理以剔除異常值，得到土壤鹽分的特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)如見表2所示。變異系數(shù)CV可用來反映數(shù)據(jù)的離散程度，其定義為樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與其平均值之比[2]，規(guī)定CV<10%為弱變異性，10%≤CV≤100%為中等變異性，CV>100%為強(qiáng)變異性[2,18,21]。

由表2中變異系數(shù)來看，0～20、20～40、40～100 cm土層的土壤鹽分變異性均為中等變異性，0～20 cm變異性略強(qiáng)于20～40和40～100 cm，土體由表層到下層的變異系數(shù)CV有逐漸減小趨勢，說明土壤鹽分的變異隨著土層深度的增加而逐漸減弱，暗管具有降低土壤含鹽量空間異質(zhì)性的作用。相比于旱作物，水稻在不同生育期有不同的需水特性，且在生育期內(nèi)田面至少存在10 cm的水層，鹽分在淋溶作用下，有向下累積的趨勢。由表2中0～20、20～40、40～100 cm土層含鹽量的平均值來看，含鹽量分別介于4.15～7.05、3.76～7.08、3.84～7.12 g/kg之間，根據(jù)鹽漬化土壤的劃分標(biāo)準(zhǔn)[22]，將土壤含鹽量0～2、2～3、3～6、6～10 g/kg分別作為非鹽漬土、輕度鹽漬土、中度鹽漬土、重度鹽漬土的劃分界限，試驗區(qū)土壤屬于中重度鹽漬土，還有小范圍的鹽土存在，說明試驗區(qū)亟待解決的首要問題是土壤重度鹽漬化問題。

表2 3次排水前后試驗區(qū)土壤鹽分特征統(tǒng)計

3.1.2 暗管排水前后稻田鹽分的地統(tǒng)計特征 以上是對土壤淺層含鹽量進(jìn)行的描述性特征統(tǒng)計分析，其結(jié)果具有一定的局限性，因此為進(jìn)一步研究區(qū)域內(nèi)土壤含鹽量的空間變異性，利用GS+10.0地統(tǒng)計模塊內(nèi)容進(jìn)行半方差函數(shù)檢驗分析，用不同的理論模型反復(fù)模擬比較，通過比較分析決定系數(shù)R2和分形維數(shù)D，得到的區(qū)域不同深度土壤含鹽量的最優(yōu)半方差函數(shù)模型及擬合參數(shù)如表3所示。塊金值(Co)、空間結(jié)構(gòu)比(Co/Sill)和分形維數(shù)D均為表示土壤空間異質(zhì)性程度的指標(biāo)，其中Co/Sill<25%，為強(qiáng)空間相關(guān)性；25%≤Co/Sill≤75%，為中等空間變異性；Co/Sill≥75%，為弱空間相關(guān)性[22]。

由表3可以看出，3次排水前后0～20、20～40、40～100 cm土層含鹽量的塊金值和基臺值均大于0，說明由隨機(jī)因素等引起的誤差不容忽視。第1次排水(4月16日)，0～20 cm土層的結(jié)構(gòu)比下降了17.5%，但其值仍大于25%，說明受到了內(nèi)在和外在因素的共同作用；20～40、40～100 cm的結(jié)構(gòu)比分別上升了39.5%、11.53%，數(shù)值接近于1，說明在區(qū)域內(nèi)鹽分變化穩(wěn)定；第2次排水(7月16日)，0～20 cm土層的結(jié)構(gòu)比下降了13.1%，其值仍大于25%，受內(nèi)在和外在因素共同影響，20～40 cm土層的結(jié)構(gòu)比上升了5.3%，40～100 cm下降了14.29%，均屬于中等空間變異，說明該時期內(nèi)，內(nèi)在因子和外在因子同時影響著土壤鹽分的變異[2]；第3次排水(9月6日)，0～20、20～40、40～100 cm土層的空間結(jié)構(gòu)比分別下降了54.3%、77.7%、5.2%，受結(jié)構(gòu)性因素的影響。綜合3次排水，0～20 cm結(jié)構(gòu)比一直處于下降水平，表明內(nèi)在因子的影響程度高于外在因子，20～40和40～100 cm結(jié)構(gòu)比先上升后下降，表明經(jīng)過3次排水打破了恒定的弱變異性，加強(qiáng)了土壤鹽分的空間自相關(guān)性，反映了土壤含鹽量向均一化趨勢演變。

分形維數(shù)D可定量描述變量間的聯(lián)系[23-24]，由于篇幅有限，表3只列出了全方位的分形維數(shù)，就3次排水的分形維數(shù)D1、D2、D3而言，其大小依次為D2>D1>D3，說明第2次排水的鹽分空間變量連續(xù)程度低，局部不連續(xù)程度高，第2次排水處于水稻孕穗期，需水量較大，灌溉排水制度以及氣象等因素使得監(jiān)測區(qū)域出現(xiàn)積鹽狀態(tài)，有小范圍鹽土存在，說明第2次排水的采樣間距應(yīng)適當(dāng)小于第1、3次。由此可見，取樣點的間距不應(yīng)該是一成不變的，應(yīng)根據(jù)不同生育期內(nèi)的需水特性進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

表3 3次排水前后試驗區(qū)土壤鹽分空間變異特征值

3.1.3 暗管排水前后稻田鹽分的空間分布特征 為了更加直觀地展現(xiàn)試驗區(qū)各土層的土壤鹽分在空間上的分布格局，利用ArcGIS 10.4軟件對0～20、20～40、40～100 cm土層的土壤含鹽量進(jìn)行Kriging插值分析，從而避免了土壤鹽分含量的突然變化[20]，3次排水前后不同土層深度土壤含鹽量的空間分布見圖2。

由圖2可知，第1次排水前，0～100 cm土層土壤含鹽量在4.21～10.1 g/kg之間，排水后，含鹽量在2.19～9.19 g/kg，土壤鹽漬化等級由重度向中度轉(zhuǎn)移；第2次排水前，土壤含鹽量在4.24～10.65 g/kg之間，且區(qū)域出現(xiàn)積鹽，積鹽趨勢向西北方向蔓延，排水后土壤含鹽量在2.07～8.89 g/kg之間，土壤鹽漬化等級由中重度向輕中度轉(zhuǎn)移；第3次排水前，土壤含鹽量在2.16～8.74 g/kg之間，排水后在1.16～7.04 g/kg之間，輕度、中度鹽漬土面積較排水前有上升趨勢。區(qū)域內(nèi)3次排水前后各等級鹽漬化土壤在不同土層的分布方位基本一致，僅是面積大小有所不同，均表現(xiàn)為東北方向土壤含鹽量高于西南方向，呈現(xiàn)此分布特征的原因可能是暗管由南向北布置，“鹽隨水走”至東北方向，而強(qiáng)排泵站設(shè)置于此，強(qiáng)排泵站的集水導(dǎo)致積鹽。另外，灌溉排水制度也可能形成此類鹽漬化分布格局，還可能與區(qū)域的土質(zhì)類型(粉質(zhì)壤土)有關(guān)。

圖2 3次排水前后不同土層深度土壤含鹽量的空間分布

3.2 暗管排水稻田土壤脫鹽特征

對3次暗管排水前后土壤含鹽量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結(jié)果表明，暗管排水對土壤鹽分有均質(zhì)化作用。3次排水前后土壤含鹽量表現(xiàn)為顯著相關(guān)，其相關(guān)關(guān)系曲線見圖3。圖3表明，相關(guān)性函數(shù)方程為一元二次方程，決定系數(shù)分別為0.752、0.678、0.779；3次排水前土壤含鹽量分別小于7.8、8.0、6.2 g/kg的土壤，在排水后分別降至2.0～6.0、2.1～6.4、1.1～4.8 g/kg之間，成為輕度、中度鹽漬化土壤；落在虛線框內(nèi)的樣點數(shù)量分別占總樣點個數(shù)的80.25%、77.78%、87.65%，說明經(jīng)過暗管排水，區(qū)域內(nèi)的絕大部分土樣鹽分異質(zhì)性朝著均一化方向發(fā)展，但是仍有達(dá)到重度鹽漬土的樣點存在，說明在部分地區(qū)仍存在嚴(yán)重的土壤鹽漬化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是否會隨著排水進(jìn)行均一化演變有待進(jìn)一步的研究。

圖3 排水前后土壤含鹽量相關(guān)關(guān)系曲線

3次排水后土壤的脫鹽率與初始含鹽量的相關(guān)關(guān)系曲線如圖4所示。由圖4可知，受灌溉排水制度的影響，脫鹽率與初始含鹽量并非呈線性關(guān)系；第1次排水脫鹽率與初始含鹽量關(guān)系曲線呈中間高于兩端的分布形式，暗管排水作用下，脫鹽率先隨著初始含鹽量的增加而增加，在含鹽量達(dá)到9 g/kg時，脫鹽率開始出現(xiàn)小幅度減小；第2次排水與第3次排水脫鹽率均隨著初始含鹽量的增加而增加，第2次排水增加趨勢較第3次排水更明顯，3次排水單位時間內(nèi)的排水量關(guān)系是q2>q3>q1，因此推斷：提高排水強(qiáng)度可能會增大脫鹽率，這一推斷有待進(jìn)一步探討。

圖4 脫鹽率與初始含鹽量的相關(guān)關(guān)系曲線

將3次排水前后按土壤含鹽量劃分鹽漬化土壤等級(劃分標(biāo)準(zhǔn)見本文3.1.1節(jié))，各等級鹽漬化土壤分布如表4所示。由表4可看出，第1次排水前重度鹽漬土占主導(dǎo)地位(71.6%)，排水后，土壤類型降為中度鹽漬土占主導(dǎo)地位(80.25%)；第2次排水前，由于生育期的需水特性導(dǎo)致土壤出現(xiàn)積鹽，重度、中度鹽漬土分別占74.07%、24.69%，還有少量鹽土存在(1.24%)，排水后，區(qū)域內(nèi)鹽分進(jìn)行重分布，輕度、中度、重度鹽漬土分別占總面積的6.2%、48.15%、45.68%；第3次排水后，區(qū)域內(nèi)輕度鹽漬土面積含量增加了20.99%，重度鹽漬化土壤面積減少了18.52%，達(dá)到排鹽效果。

表4 3次排水前后試驗區(qū)各等級鹽漬化土壤分布

不同土壤鹽漬化等級的分析結(jié)果將暗管排水后土壤含鹽量由“高鹽異質(zhì)性”轉(zhuǎn)化為“低鹽均質(zhì)性”定量化，可以更精確地掌握暗管排水條件下稻田鹽分變化。

3.3 暗管排水稻田的排水(鹽)特征

2019年4月17日-4月22日開啟強(qiáng)排泵站排出集水井內(nèi)余水(冰雪消融)，排水量為4 000 m3，排鹽量約12.8 t；在4月28日-5月3日進(jìn)行大水泡田(引黃灌溉)，引入?yún)^(qū)域60 cm水層，歷時132 h，黃河水的全鹽量為0.346 g/L，計算得引入鹽分約138 t；5月10日，人工撒播種，5月22日出苗，為防止水層過厚，影響幼苗成活，5月28日-6月4日進(jìn)行排水，排水量為92 842.4 m3，排鹽量約156.9 t；在分蘗初期和末期，分別灌溉10 cm和30 cm，引入鹽分總計92 t；抽穗初期(7月22日-7月26日)排水量為14 280 m3，排鹽量約31.56 t；分蘗后期水稻逐漸進(jìn)入黃熟期，此階段水稻需水量較大，引黃灌溉20 cm，引入鹽分約46 t；9月8日，水稻進(jìn)入黃熟期，試驗區(qū)強(qiáng)排泵站開啟進(jìn)行排水運(yùn)行，直至水稻收割，總計排水量為148 974.6 m3，計算排鹽量約387 t。2019年4-9月試驗區(qū)水稻生育期引排水(鹽)量見圖5。

圖5 2019年4-9月試驗區(qū)水稻生育期引排水(鹽)量

綜上所述，全生育期內(nèi)，引入水層厚為110 cm,(每次引水均是在田面有10 cm水層的基礎(chǔ)上增加)，引入鹽分為276 t，排水量為260 097 m3，排鹽量為588.26 t。

4 討 論

(1)在本文的研究中已得出部分具有指導(dǎo)性意義的結(jié)論，但仍有一部分問題需要進(jìn)一步考慮：本文的研究作物是水稻，與玉米、小麥等的灌溉排水制度、耐鹽程度不同，同時在探究暗管排水條件下稻田鹽分年度變化時，因為水稻較其他作物特殊的需水特性，在研究暗管排水條件下稻田的鹽分年度變化時，忽略了降雨蒸發(fā)等氣候因素的影響，因此在北方推廣暗管排水工程時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆N植作物及灌溉排水制度來確定改良目標(biāo)才更具有針對性，并結(jié)合更多的氣象資料，進(jìn)行深入的分析，做長遠(yuǎn)的預(yù)測，從而得出更實用的評價結(jié)果。

(2)圍繞3次排水來分析土壤鹽分的空間變化情況，將排水作為主要影響因素來研究，與其他可影響鹽分變化的因素(地下水位埋深、降雨、蒸發(fā)、作物覆蓋度等)之間還欠缺相關(guān)性分析，需要在該區(qū)域進(jìn)行稻田暗管排水條件下鹽分運(yùn)移影響的多重因素主成分分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的研究。

(3)圖3和4表明，3次暗管排水對土壤鹽分的空間異質(zhì)性的作用均存在臨界點，分別為7.8、8.0、6.2 g/kg，3次排水后，土壤鹽分小于7.8、8.0、6.2 g/kg的土壤均有明顯的均質(zhì)化作用，大于7.8、8.0、6.2 g/kg的土壤具有均質(zhì)化的趨勢，可推斷出，高強(qiáng)度的暗管排水條件對土壤鹽分空間異質(zhì)性的均質(zhì)化作用會加強(qiáng)，因為本次試驗周期較短(僅為1個生育期)，暗管排鹽的強(qiáng)化作用還有待進(jìn)一步的試驗驗證。

5 結(jié) 論

本文應(yīng)用小區(qū)域土壤信息采集，結(jié)合地統(tǒng)計學(xué)和ArcGIS空間分析方法，研究獲取了河套灌區(qū)云海秋林牧場暗管排水試驗區(qū)域土壤鹽分的空間特征，得到以下主要結(jié)論：

(1)經(jīng)過3次暗管排水后，試驗區(qū)域內(nèi)0～20、20～40、40～100 cm土層土壤鹽分的變異性隨著深度的增加而逐漸減弱，變異系數(shù)在29.43%～35.66%之間，屬于中等變異，空間結(jié)構(gòu)比分別下降54.3%，77.7%，5.2%，內(nèi)在因子的影響作用使得空間自相關(guān)性加強(qiáng)；由3次排水的分形維數(shù)大小關(guān)系(D2>D1>D3)可以看出，區(qū)域監(jiān)測點的取樣距離應(yīng)根據(jù)不同的生育期需水特性適當(dāng)調(diào)整。

(2)3次排水前后的土壤含鹽量呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.735、0.727、0.774，3次排水前含鹽量分別小于7.8、8.0、6.2 g/kg的土壤，在排水后可分別降至2.0～6.0、2.1～6.4、1.1～4.8 g/kg，3次排水有效弱化了土壤鹽分的空間異質(zhì)性，使鹽分向均質(zhì)化轉(zhuǎn)變；3次排水的脫鹽率與初始含鹽量的非線性關(guān)系表明，單位時間內(nèi)排水強(qiáng)度越大，土壤脫鹽效果越顯著。

(3)土壤含鹽量從高鹽到低鹽轉(zhuǎn)化的定量分析結(jié)果顯示，經(jīng)過暗管排水排鹽，試驗區(qū)域內(nèi)土壤鹽漬化類型由重中度向輕中度轉(zhuǎn)移，其中，試驗區(qū)域內(nèi)重度鹽漬化土面積降低了69.12%，對脫鹽率的貢獻(xiàn)最大，輕、中度鹽漬土面積分別上升了20.99%、51.15%，且不同鹽漬化等級的土壤在不同深度的分布情況趨于一致。試驗區(qū)土壤含鹽量在平面上總體呈現(xiàn)東北高西南低的趨勢，離強(qiáng)排泵站越近，土壤的含鹽量越高。