表面活性剂类土壤改良剂对盐碱地不同含盐量毛管上升水的抑制作用

Inhibitory Effects of Surfactant-base Soil Amendments on Capillary Rise Water in Saline-Alkaline Soils with Different Salinity Levels

摘要

表面活性剂能够显著改变溶液的表面张力和界面性质，在调控土壤水分运移方面提供了潜在应用价值。为研究不同类型表面活性剂类土壤改良剂对盐碱地毛管上升水的抑制效应，开展室内模拟试验。首先通过毛细管吸水试验，分别配制质量浓度为0、5、10、15 g∙L⁻¹的NaCl、CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄盐溶液，分别添加4 种表面活性剂：烷基糖苷（APG）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）、类脂（LIP）、木质素磺酸钠（SL），共16 个处理，测定分析表面活性剂在不同质量浓度盐溶液中的稳定性及其对毛管水上升的抑制效果，并通过土柱试验，研究4 种表面活性剂对不同盐分质量浓度毛管水上升的抑制规律。结果表明：①随着盐分质量浓度的增加，4种表面活性剂盐溶液的透光率均有不同程度的降低，4 种表面活性剂在CaCl₂和MgCl₂溶液中透光率的降低较显著。其中，APG在4 种盐溶液的透光率较高，在90.94%~97.54%之间；SL在4 种盐溶液的透光率较低，在44.87%~57.94%之间；②在毛管水上升试验中，4 种表面活性剂均表现出对毛管水上升的抑制作用，BS-12在质量浓度为0~15 g∙L⁻¹的不同盐溶液下抑制效果最明显，抑制率在21.65%~33.54%之间；其次是APG，抑制率在9.23%~19.40%之间；LIP的抑制率在7.07%~18.35%之间；SL的抑制效果较低，抑制率在2.20%~8.54%之间。③在土柱试验中，表面活性剂处理均显著降低了土壤的湿润峰高度，抑制毛管水的上升，4 种表面活性剂的抑制率由高到低依次为BS-12、APG、LIP、SL，抑制率分别为27.16%、21.96%、18.39%、14.01%。综合看，BS-12处理对毛管水上升的抑制作用最显著，在盐碱地改良中具有一定的利用潜力。

Abstract

Surfactants can significantly modify the surface tension and interfacial properties of solutions， presenting potential applications in regulating soil water movement. This study investigates the effects of various surfactant-based soil amendments on the inhibition of capillary rise water in saline-alkali soils. Indoor simulation experiments were conducted， wherein capillary water absorption tests were performed using salt solutions of NaCL， CaCl₂， MgCl₂， and Na₂SO₄ at concentrations of 0， 5， 10， and 15 g∙L^–1. Four surfactants were added： alkyl polyglycoside （APG）， dodecyl dimethyl betaine （BS-12）， lipid （LIP）， and sodium lignosulfonate （SL）， resulting in a total of 16 treatments. The stability of the surfactants in different concentrations and types of salt solutions and their inhibitory effects on capillary water rise were measured and analyzed. Additionally， soil column experiments were conducted to assess the inhibitory patterns of the surfactants on capillary rise in soils with different salt contents. The results show that： ① As salt content increases， the transmittance of the surfactant solutions decreases to varying extents， with a more pronounced reduction observed in CaCl₂ and MgCl₂ solutions. Among the surfactants， APG exhibits relatively high transmittance （90.94%~97.54%）， while SL shows lower transmittance （44.87%~57.94%）. ② In the capillary water rise experiments， all surfactants show inhibitory effects on capillary water rise， with BS-12 showing the most significant inhibition across various salt concentrations （0~15 g∙L^–1）， achieving an inhibition rate of 21.65%~33.54%. APG follows with an inhibition rate of 9.23%~19.40%， LIP exhibits a rate of 7.07%~18.35%， and SL has the lowest inhibition effect （2.20%~8.54%）. ③ In the soil column experiments， surfactant treatments significantly reduce the height of the soil wetting front and inhibit capillary water rise， with inhibition rates ranking as BS-12， APG， LIP， SL， with inhibition rates of 27.16%， 21.96%， 18.39%， and 14.01%， respectively. Overall， the BS-12 treatment demonstrates the most substantial inhibitory effect on capillary water rise， indicating its potential for improving saline-alkali soils.

Graphical abstract

关键词

表面活性剂 / 盐碱地 / 毛管上升水 / 土柱试验 / 抑制率

Key words

surfactant / saline-alkali soil / capillary rise water / soil column experiment / inhibition rate

盐碱地是全球范围内影响农业发展的重要障碍土地类型之一，其形成主要受土壤母质、气候、地下水位等多种因素的共同影响^[1-2]。但在当前的农业生产中，水资源管理的影响至关重要^[3]。尤其是在以灌溉农业为主的西北干旱区，不合理的水土资源管理导致地下水位抬升^[4]。地下水位抬升到一定程度后，不同矿化度的地下水会借助毛管孔隙上升至地表，盐分也随之到达土壤表层，水分蒸发后，盐分残留于表层。这是西北干旱区土壤盐渍化的重要过程之一^[5]。同时相关研究表明，蒸发强度越大，盐分表聚越明显，导致土壤盐渍化加剧，从而影响作物生长^[6]。然而，在长期农业水资源灌溉制度的影响下，地下水位短期内难以实现显著下降。因此，有效抑制或切断盐碱地中毛管水的上升，是阻断盐分表聚、实现盐碱土改良的关键环节。

霍宏鑫等^[7]研究了复合隔层与秸秆隔层对河套灌区盐碱土的控盐及节水效果，并分析了其对土壤水分入渗、蒸发过程及盐分变化的影响，发现节水条件下仍能保持较好的保水控盐效果，有效调控毛管水盐运移。进一步研究表明，不同地下水埋深与棉秆隔层埋深对土壤盐分时空分布的影响差异明显，潜水蒸发导致盐分出现表聚，耕作层盐分表聚量随着地下水埋深的增加而降低^[8]。马千雅^[9]通过暗管排盐有效控制地下水位抬升，降低了深层土壤盐分的上行和表聚，改善了土壤性状，培肥了地力。上述措施取得了一定成效，但也存在施工成本高、作业量大，以及可能带来二次污染等问题。因此，探索一种经济高效且易于施用的新型改良措施符合现实需求。

表面活性剂能够显著改变溶液的表面张力和界面性质^[10]，这一特性为其在调控土壤水分运移方面提供了潜在应用价值。孙燕等^[11]研究发现，不同生物质材料可以显著减小土壤容重、增大孔隙，同时降低入渗速率并提高累积量。Dekker等^[12]成功制备了一种具有优异耐盐性和快速吸水能力的多孔超吸收复合材料，提高了土壤保水能力和肥力。盛丰等^[13]进一步研究了表面活性剂对土壤结构与水流运动的影响，结果表明，随着表面活性剂浓度的增加，土壤容重、非毛管孔隙比以及地表入渗性能呈现出非均匀特征。

前人的研究主要针对非盐碱化土壤，而在盐碱地中，大量盐离子的存在可能会对表面活性剂的稳定性产生影响^[14]，进而影响表面活性剂的调控效果。因此，不同含盐量下表面活性剂对毛管水上升的抑制效应有待进一步研究。基于此，本试验选取4 种不同类型的表面活性剂，通过室内模拟毛管水上升试验和土柱试验，研究不同表面活性剂的耐盐性及其对盐碱地毛管上升水的抑制效应，以期为西北盐碱区的毛管水上升抑制作用、盐碱地土壤改良提供有效参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验土样取自新疆生产建设兵团第一师阿拉尔市十一团试验田（81°75′E、40°59′N），位于塔里木盆地北缘。该区气候类型属于典型的温带大陆性干旱气候，年均降水量不足100 mm，降水主要集中在6—8月，年平均温度10.8 ℃，蒸发量2 300 mm^[15]。将土样经过自然风干、除杂、研碎、过10目（2 mm）筛，作为供试土壤，土壤类型为壤土。土壤基本理化性质见表1。

试验中表面活性剂有4 种：烷基糖苷（APG，非离子型表面活性剂，50%，临沂市绿森化工有限公司）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12，两性型表面活性剂，30%，临沂市绿森化工有限公司）、类脂（LIP，生物合成类表面活性剂，水木衍华科技有限公司）、木质素磺酸钠（SL，阴离子型表面活性剂，AR，50%，天津大茂化学试剂厂）。表面活性剂的基本性质见表2。

1.2 试验设计

1.2.1 表面活性剂耐盐性表征试验

分别配制质量浓度为0、5、10、15 g∙L^-1的NaCl、CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄溶液，以盐溶液为溶剂，分别配制100 mL质量浓度为0.1 g∙L^-1的表面活性剂溶液，振动均匀后静置24 h，观察溶液是否分层/沉淀，然后使用紫外-可见分光光度计在700 nm条件下测量溶液的吸光度，转化为透光率^[16]。

吸光度和透光率通过以下公式换算：

A=-lgT，（1）

式中：A为吸光度，T为透光率。

1.2.2 模拟毛细管吸水试验

精确量取20.00 mL上述待测溶液，注入容量为50 mL洁净的低型烧杯，在烧杯中央垂直固定1 个内径为0.10 mm、外径1 mm、长度15 cm的透明石英毛细管，避免接触容器壁，确保毛细管通畅、内壁光滑无油污，毛细管与液面垂直且下端浸入液面的高度相同，在25 ℃下静置30 min，上升高度基本稳定，使用数显游标卡尺（精度：0.01 mm）测量毛细管内凹液面点最低处与烧杯内主体溶液自由液面的垂直距离（H₁），重复测量3 次取算术平均值。以相同质量浓度盐溶液为对照条件（CK），在相同容器、毛细管及环境条件下平行进行上述操作，测定毛管水上升高度（H₂）。可以在溶液中加入少量亚甲基蓝，以更精准地观察毛管水上升的高度^[17]。抑制率计算公式：

E=（H₂-H₁）/H₂×100%，（2）

式中：E是抑制率；H₁是样品溶液毛管水上升高度；H₂是CK毛管水上升高度。

1.2.3 土柱试验

毛管水上升高度采用竖管法测量，试验设备包括定制的有机玻璃管、注液装置、盛水槽、纱网、溢液孔等（图1）。有机玻璃管长度均为80 cm，壁厚5 mm，内管内径55 mm，底部装填砾石层。将采集自试验田的盐碱土装填至试验装置中，按照容重1.44 g·cm^-3分层压实填装，每次填装前将土柱上层刨毛，以使土样充分接合，土柱高度为70 cm。通过注液装置注入液体，溢液孔排出多余液体，从而使得盛水箱内的液面保持不变。之后，每隔数小时观察记录1 次湿润峰上升高度，直至毛细水上升到最大高度后，将表面活性剂溶液缓慢加入有机玻璃管中，待渗透稳定。观测有机玻璃管内湿润峰高度的变化情况^[18-19]。

1.3 数据处理与统计

使用Excel 2019软件对数据进行整理及制作图表，计算平均值和标准差，采用SPSS 20、Origin 2024软件对数据进行方差及相关性分析（P<0.05），并制作图表，采用LSD多重比较检验各处理之间差异的显著性。

2 结果与分析

2.1 表面活性剂的透光率分析

如图2所示，4 种表面活性剂溶液的透光率随着盐溶液质量浓度的增加均有不同程度的下降。对于APG，在纯水中透光率高达99.77%，在NaCl和Na₂SO₄溶液中透光率下降较缓（图2-a），溶液质量浓度为5 g∙L^-1时透光率均为97.54%。在质量浓度为10、15 g∙L^-1的NaCl溶液中，透光率分别为96.31%、95.42%。在质量浓度为10、15 g∙L^-1的Na₂SO₄溶液中透光率分别为97.34%、95.08%。在MgCl₂溶液中透光率随着溶液质量浓度升高而逐渐降低，5 g∙L^-1时为95.31%，10 g∙L^-1时为93.85%，15 g∙L^-1时为91.17%。在CaCl₂溶液中透光率随着溶液质量浓度升高下降得最显著，5 g∙L^-1时为96.17%，10 g∙L^-1时为94.49%，15 g∙L^-1时为90.94%。

对于BS-12，在纯水中透光率为99.54%，在不同质量浓度盐溶液中透光率随着溶液质量浓度升高均呈下降趋势（图2-b）。在MgCl₂和CaCl₂溶液中透光率下降得较快，MgCl₂溶液质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为98.77%、93.31%、89.31%；CaCl₂溶液质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为97.54%、94.08%、88.95%。在NaCl和Na₂SO₄溶液中透光率的下降相对较缓，NaCl溶液质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为98.86%、97.17%、95.95%；Na₂SO₄溶液质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为97.31%、96.01%、95.09%。

对于LIP，在纯水中透光率为98.40%，在不同质量浓度盐溶液中透光率随着溶液质量浓度升高整体呈下降趋势（图2-c）。在NaCl溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为97.17%、95.27%、91.38%；在MgCl₂溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为97.17%、94.60%、87.28%；在CaCl₂溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为96.17%、93.61%、86.72%；在Na₂SO₄溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为97.95%、93.27%、90.82%。

对于SL，在纯水中的透光率较低，为62.97%，在不同质量浓度盐溶液中随着溶液质量浓度升高透光率均呈下降趋势（图2-d）。NaCl溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为51.17%、49.09%、47.75%；MgCl₂溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为57.94%、49.66%、46.45%；CaCl₂溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为51.64%、49.32%、44.87%；Na₂SO₄溶液中，质量浓度为5、10、15 g∙L^-1时透光率分别为53.95%、48.64%、46.56%。

2.2 不同盐溶液毛管水上升高度分析

在不同盐溶液及其不同质量浓度条件下，4 种表面活性剂均表现出对毛管水的上升有抑制作用，但其抑制程度存在差异。如图3-a所示，在质量浓度分别为5、10、15 g∙L^-1的NaCl溶液中，APG处理的毛管水上升高度相较于CK分别降低15.84%、11.98%、12.51%；BS-12处理相较于CK对毛管水上升的抑制效果最为明显，降幅分别为28.15%、27.43%、25.74%；LIP对毛管水的抑制效果随着盐溶液质量浓度的提高略微上升，降幅分别为7.07%、8.46%、8.92%；SL相较于CK对毛管水上升的抑制效果较低，分别为4.01%、5.41%、4.82%。

如图3-b所示，在质量浓度分别为5、10、15 g∙L^-1的MgCl₂溶液中，APG处理的毛管水上升高度相较于CK降幅分别为12.72%、11.56%、9.23%；BS-12处理相较于CK对毛管水上升的抑制效果最为明显，降幅分别为27.67%、29.10%、23.77%，LIP处理对毛管水的抑制效果随着盐溶液质量浓度的增加呈现先上升后下降的趋势，降幅分别为12.73%、14.62%、13.23%；SL处理相较于CK对毛管水的上升抑制效果较低，降幅分别为7.01%、8.54%、6.95%（图3-b）。

如图3-c所示，在质量浓度分别为5、10、15 g∙L^-1的CaCl₂溶液中，APG处理的毛管水上升高度相较于CK降幅分别为15.77%、14.50%、13.52%；BS-12处理相较于CK对毛管水上升的抑制效果最为明显，降幅分别为24.75%、26.32%、21.65%；LIP处理对毛管水的抑制效果随着盐溶液质量浓度的增加呈现降低趋势，降幅分别为18.35%、16.83%、14.51%；SL处理相较于CK对毛管水上升的抑制效果较低，降幅分别为8.29%、8.75%、6.99%。

如图3-d所示，在质量浓度分别为5、10、15 g∙L^-1的Na₂SO₄溶液中，APG处理的毛管水上升高度相较于CK降幅分别为19.40%、12.66%、13.49%；BS-12处理相较于CK对毛管水上升的抑制效果最为明显，降幅分别为30.06%、33.54%、23.19%；LIP处理对毛管水上升的抑制效果随着盐溶液质量浓度的增加呈现先上升后下降的趋势，降幅分别为8.02%、9.84%、7.81%；SL相较于CK对毛管水上升的抑制效果较低，降幅分别为4.81%、4.11%、2.20%。

2.3 土柱试验中表面活性剂的湿润峰高度及其抑制率

由图4可知，4 种表面活性剂相较于CK均显著降低了土柱的湿润峰高度，且各表面活性剂之间的差异具有统计学意义（P<0.05）。CK的湿润峰最高，为58.53 cm，添加表面活性剂后各土柱的湿润峰高低排序依次为SL、LIP、APG、BS-12。相较于CK，BS-12、APG、LIP、SL对土柱内毛管水上升的抑制率分别为27.16%、21.96%、18.39%、14.01%。

3 讨论

3.1 盐分对表面活性剂稳定性的影响机制

表面活性剂类土壤改良剂对盐碱地毛管上升水的抑制作用受不同含盐量及不同类型表面活性剂的显著影响，二者共同调控其抑制效果^[11]。在低盐分条件下，表面活性剂通常具有较高的透光率，因为在低盐环境中，表面活性剂不易受盐分离子的竞争吸附影响，能够更好地与土壤颗粒表面的有机质等成分结合，保持分子的良好分散状态和高透光率，从而在土壤-水界面形成有效的界面膜，抑制水分的毛管上升运动。而在高盐分条件下，盐离子对表面活性剂的影响较为明显，由于其分子间的电荷排斥力减小，更容易聚集形成较大的聚集体，导致透光率进一步降低，这种聚集使得表面活性剂在土壤-水界面的分布变得不均匀，界面膜的完整性受到严重破坏，从而对毛管上升水的抑制能力大幅降低。

本研究中，不同类型盐分均导致表面活性剂的稳定性降低，具体表现为表面活性剂在溶液中的透光率均有不同程度的下降，且透光率随着盐分质量浓度的升高而降低（图2），这与前人研究结果相符^[20]。如赵涛涛等^[20]发现，无机盐能够显著影响表面活性剂的聚集行为从而改变体系的性能，其相互作用可导致表面活性剂的溶解度下降甚至沉淀；而这种影响不仅依赖于表面活性剂的结构、性质和浓度，也与无机盐的本性和浓度密切相关。胡冬慧等^[21]研究了非离子型表面活性剂结构特点，发现其分子结构由2 种亲水基团构成，不含带电荷的离子基团，因自身结构特性，几乎不受盐离子电荷干扰，且不易发生盐析现象，其特殊的分子结构特性是其能够在高盐分环境中保持功能稳定的关键因素^[21]。王业飞等^[22]评价了4 种类型非离子与阴离子复配型表面活性剂具有耐盐能力且随氧乙烯数的增加而增强，其中非离子-磺酸盐型表面活性剂的耐盐能力最强。进一步分析表明，非离子与阴离子复配型表面活性剂耐盐性能增强，是由于同时存在2种不同类型的亲水基团所致。

本研究中，添加表面活性剂BS-12处理在不同盐溶液中表现稳定（图2-b），这与前人研究结果一致^[23-24]。陈雅雯^[23]研究发现，两性型表面活性剂的耐盐性本质上是由其分子中正电荷和负电荷基团的竞争性作用与盐离子的调控效应共同决定的。刘雨鑫等^[24]进一步研究表明，甜菜碱型分子结构中同时含有季铵盐阳离子（—N⁺（CH₃）₃）和羧酸根阴离子（—COO⁻），且正负电荷严格等量，形成了内盐结构。这种结构能够使其在任何pH条件下均呈电中性或弱电性，几乎不受盐离子电荷的直接影响。同时，甜菜碱型的亲水基团具有适中的水化能力，聚氧乙烯链段可提供额外空间位阻，因此在中、高盐分环境中仍能保持较好的溶解性。

此外，阴离子型表面活性剂SL在4 种盐溶液中的透光率较低，在盐溶液质量浓度为0~5 g∙L⁻¹时急剧下降，后缓慢下降（图2-d），这与前人研究结果相符^[25]。张扬^[25]通过旋转滴界面张力试验研究无机盐的浓度及类型对阴离子型表面活性剂水溶液界面张力的影响及其耐盐性能，发现随着无机盐浓度增加，表面活性剂降低油水界面张力的能力先增加后减小，即体系界面张力先减小后增加，表面活性剂自组装膜结构逐渐发生变化，从无序到有序再到无序，从而导致表面活性剂与水界面处的分子相互作用能先增加后减小，即界面处分子的界面过剩能量随无机盐离子浓度的增加先减小后增加。

3.2 表面活性剂对土壤毛管上升水的抑制作用

毛细水上升过程中，土柱剖面接近潜水界面处为毛细水饱和带，其上为支持毛细水带，随高度增加土体含水量迅速减少并趋于稳定，区域呈现为固、液、气三相非稳定并存特征^[26]。支持毛细水带的土壤-溶液互作过程，由于水分不断通过毛管向上运移，伴随液相蒸发作用的强化，溶解于土壤水中的盐分因水分散失而发生富集，导致局部溶液浓度呈梯度递增趋势。当溶液浓度超过盐分饱和溶解度时，将发生结晶析出并优先附着于土壤颗粒表面及孔隙处。这种土壤-溶液互作驱动的动态过程，使得支持毛细水带上部不仅形成盐壳，更通过高浓度溶液与土壤颗粒的持续反应，逐步消解外源抑制剂的活性，最终导致盐分运移的抑制效能随土柱高度增加而持续衰减。表面活性剂能够抑制毛细水的上升，主要是通过改变土壤颗粒表面的性质，降低土壤颗粒与水分子之间的吸引力。在施用表面活性剂后，土壤水溶液浓度的稳定有助于维持外源抑制剂的活性，从而保障了盐分运移抑制效应的持续有效性。

通过模拟不同盐分质量浓度毛管水上升高度（图3）和土柱试验（图4），表面活性剂的加入均可降低土壤毛管水上升的高度，这与前人研究结果一致^[27]。两性型表面活性剂BS-12在模拟毛管水上升和土柱试验中的效果最好，这与前人研究结果一致^[28-29]，主要与其特殊的分子结构及对土壤和水的界面作用有关。两性型表面活性剂能够显著降低水的表面张力，可以降低土壤颗粒与水之间的界面能，使水在毛细管中的流动变得更加困难，能够吸附在土壤颗粒表面，从而改变土壤颗粒的表面性质。与阴离子型表面活性剂相比，它不易与盐溶液中的阳离子形成不溶性沉淀，从而在盐溶液中能保持相对较高的稳定性和活性，有助于其在土壤-水界面上发挥作用。

非离子型表面活性剂APG在毛管上升水的试验中也表现出较好的抑制作用，本研究结果与之相吻合^[30]。盛丰等^[30]通过室内土柱灌溉试验，表明非离子型表面活性剂通过桥接作用及其非极性疏水基团的斥水作用增大了土壤团聚体的稳定性和孔隙率，有利于提升土壤团聚体稳定性和土壤孔隙率，降低土壤体积质量，但也增大了土壤斥水性和水流运动的不确定性。非离子型表面活性剂可以包裹盐分离子，阻止盐分离子与土壤颗粒和水分子之间的过度相互作用，从而降低盐分对毛细水上升的推动作用。

对于阴离子型表面活性剂，姬胜戈等^[31]研究了木钙磺酸基与土颗粒间的阳离子桥接作用，木钙中的极性基团磺酸基显负电性，在阳离子的桥接作用下吸附到黏土颗粒表面，并将阳离子束缚在原位。随着反应的进行，孔隙水溶液中的离子浓度逐渐下降，宏观表现为土水悬液电导率降低。这是由于木钙中的磺酸基具有大分子基团特性，使得吸附在黏土颗粒表面的木质素磺酸基和相邻的土颗粒间桥接，形成空间网络结构。此外，木质素磺酸钙还可以降低土壤pH，增加电导率，使得黏土颗粒双电层的厚度减小，土颗粒间引力增大。这与许中坚等^[32]的研究结果相符，研究表明阴离子表面活性剂溶解释放出有机阴离子，不能在黏粒间产生桥接作用，也不能使悬液中粒子聚集；而另一面，黏粒边界上的正电荷吸附阴离子，增加黏粒表面的负电荷，从而产生更强的静电负电荷的排斥作用。此外，有机阴离子被吸附到黏粒表面后，还增加了粒间相互作用的空间位阻，从而充当了有效分散剂的角色。

此外，添加表面活性剂处理在土柱试验中表现出差异性（图4），这与表面活性剂的种类和土壤类型有关。前人研究结果^[33]表明，离子型表面活性剂对土壤团聚体的稳定性、土壤水分入渗、土壤养分迁移等理化性质均存在影响。土壤中的离子型表面活性剂累积到一定浓度会对作物的生长产生毒害，改变土壤酶的活性。王峰等^[34]进一步研究表明，毛管水上升过程中，水中可溶性盐分离子也随毛管水上升向上迁移，土壤密度越大入渗延续的时间就越长，而毛管水上升延续时间越长、矿化度越高，则随毛管水迁移到土壤剖面中的盐分就越多。实际中可以通过降低地下水位、改善地下水矿化度、减小土壤密度、增加土壤孔隙度的措施降低作物耕作层土壤的盐分积累。

3.3 表面活性剂稳定性对毛管水抑制效果的分析

表面活性剂的化学结构对其稳定性有重要影响，温度、pH、离子强度、盐分等环境条件都会影响表面活性剂的稳定性^[35]。表面活性剂有较高的稳定性时，在土壤中能够较长时间保持有效浓度，持续发挥抑制毛细水上升的作用，持续稳定地吸附在土壤孔隙壁上，维持其形成的分子膜和土壤颗粒表面润湿性的改变，从而有效减缓毛细水上升的速度。在盐渍化土壤中，稳定的表面活性剂可以长期抑制毛细水的上升，减少盐分随毛细水上升到土壤表层的量，减轻土壤盐渍化程度。如果表面活性剂的稳定性较低，可能会在土壤中迅速分解、沉淀或与其他物质结合而失去活性，导致其抑制毛细水上升的效果迅速减弱或消失。在盐碱地不同盐分和pH的环境中，不稳定的表面活性剂易发生降解，导致其调控功能迅速丧失。此时，毛细作用驱动的水分上升速率将恢复至初始水平，土壤中的水分和盐分运动也会回到原来的状态，最终无法实现抑制毛细水上升和防止土壤盐渍化的目的。

4 结论

1）随着盐分质量浓度的增加，4 种表面活性剂在不同盐溶液中的透光率均有所降低，尤其在CaCl₂和MgCl₂溶液中透光率的降低较显著。APG在4 种盐溶液中的透光率较高，在90.94%~97.54%之间；SL的透光率较低，在44.87%~57.94%之间。

2）在毛管水上升试验中，4 种表面活性剂均表现出对毛管水的上升有抑制作用，在0~15 g∙L^-1的不同盐溶液中BS-12的抑制最明显，抑制率在21.65%~33.54%之间；其次是APG，抑制率在9.23%~19.40%之间；LIP的抑制率在7.07%~18.35%之间；SL的抑制效果较低，抑制率在2.20%~8.54%之间。

3）在土柱试验中，4 种表面活性剂均显著降低土壤的湿润峰高度，4 种表面活性剂对土壤毛管水上升的抑制率由高到低依次为BS-12、APG、LIP、SL，抑制率分别为27.16%、21.96%、18.39%、14.01%。综合看，BS-12对毛管水上升的抑制作用最显著，在盐碱地改良中具有一定的利用潜力。

参考文献

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基金资助

国家自然科学基金项目(42207414)

湿地生态与农业利用教育部工程研究中心开放基金(KF202115)