砒砂岩改良风沙土对磷的吸附特性影响研究

【目的】适量砒砂岩能有效改良风沙土的吸水和保水特性,但对于砒砂岩改良风沙土的养分有效性尚不清楚。本文研究了不同用量的砒砂岩改良风沙土对磷吸附特性的影响,以期为评价改良土壤对磷的吸附特性,揭示改良土壤对磷的吸附机理和指导磷肥合理施用提供依据。【方法】本试验设计了砒砂岩和风沙土0∶100(L)、10∶90(LS1)、25∶75(LS2)、50∶50(LS3)、75∶25(LS4)、90∶10(LS5)和100∶0(S)(烘干质量比)7个不同比例的改良模式。研究了在25℃下砒砂岩不同添加量改良风沙土的磷吸附动力学和等温吸附特征,并应用吸附动力学模型和等温吸附模型进行参数拟合,以揭示改良土壤对磷的吸附机理,同时分析了砒砂岩添加比例与改良土壤中磷的最大吸附量的关系。【结果】1)同一初始浓度下,随着吸附时间的延长,改良土壤对磷的吸附量呈增大趋势,24 h后逐渐达到平衡。2)吸附时间一定的情况下,随着磷初始浓度的增大,改良土壤对磷的吸附量逐渐增大,直到接近或达到吸附最大值。3)风沙土对磷的吸附量大于砒砂岩的吸附量,改良土壤中随着砒砂岩添加比例的增加,土壤对磷的吸附量呈减小趋势。4)风沙土、砒砂岩和改良土壤对磷的吸附动力学曲线符合准二级动力学模型。等温吸附曲线以Langmuir模型的拟合效果最优。5)风沙土、砒砂岩和改良土壤对磷的吸附属于均质的单层吸附,由膜扩散和颗粒内扩散共同控制吸附反应速率,吸附机理主要是化学吸附和离子交换。6)改良土壤对磷的最大吸附量随砒砂岩添加比例的增加呈线性减小关系。在生产实践中,可通过测定砒砂岩和风沙土对磷的最大吸附量及风沙土中砒砂岩的添加比例来对改良土壤中磷的最大吸附量进行预测。【结论】砒砂岩可显著减小风沙土对磷的吸附固定,增加施入磷肥的有效性。所以当改良土壤恢复植被以后,磷肥施用初期,砒砂岩添加比例较大的改良土壤中,磷素的肥效较好。但随着植物的生长利用,各改良土壤中吸附磷素的释放效果以及磷肥肥效的持续性有待进一步研究。     

毛乌素沙地砒砂岩改良风沙土后土壤质量的演变

[目的] 研究毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤长期作物种植后质量的演变,旨在为了解复配土壤结构发育状况及可持续利用提供科学依据。[方法] 基于2010—2018年对砒砂岩与沙体积比为1：1,1：2,1：5复配土壤的田间小区试验,主要分析不同种植年限下复配土壤水稳性团聚体、有机质含量及作物产量的动态变化特征。[结果] 随着试验开展,3种比例复配土壤>0.25 mm粒径水稳性团聚体含量、平均重量直径（MWD）值和有机质含量整体呈增加趋势,与种植前相比,种植9 a后,1：1,1：2,1：5比例复配土壤>0.25 mm粒径水稳性团聚体分别增加了2.71,3.31和4.24倍,成为团聚体的主要组成部分;1：1,1：2,1：5比例复配土壤有机质含量分别提高了8.24,10.62和13.76倍。2011年不同比例复配土壤马铃薯产量大小顺序为：1：2>1：1>1：5,种植8年后1：1,1：2,1：5比例复配土壤马铃薯产量分别增加了3.27,4.25和6.96倍,产量大小顺序为：1：5>1：2>1：1,其中1：5复配土壤马铃薯产量提升速率最显著,多年平均产量高达53 850 kg/hm²,与当地高产田产量持平。[结论] 随着马铃薯种植年限的增加,3种比例复配土壤理化性状得到改良,复配土壤结构得到日益优化,尤其是能有效促进1：5复配土壤有机化和水稳性团聚体的形成,并且马铃薯增产的效果最优。因此1：5复配比例适宜马铃薯生长。     

砒砂岩改良风沙土对2种引进植物生长和氮磷营养的影响

通过室内盆栽模拟试验,设计风沙土、砒砂岩、黄绵土、覆土砒砂岩、覆沙砒砂岩和砒砂岩改良风沙土6个土壤处理,种植鲁冰花和墨西哥玉米草2种引进植物,研究2种植物在砒砂岩改良风沙土和晋陕蒙接壤区原有土壤类型中的生长和氮磷营养差异,为该区域植被恢复提供理论依据。结果表明:(1)植物在砒砂岩改良风沙土中根系生长好,总体生物量大,鲁冰花地上生物量相较于黄绵土增幅达到242%,地下生物量相较于风沙土增幅达到186%,根长和根体积相较于风沙土增幅达到388%和290%;(2)2种引进植物根系在不同的土壤环境中表现出不同的适应特征,鲁冰花比根长在砒砂岩改良风沙土中最大,风沙土中最小,墨西哥玉米草比根长在黄绵土中最大,砒砂岩改良风沙土中最小;鲁冰花和墨西哥玉米草根系中直径d≤0.45 mm的细根体积占总根体积的百分比在砒砂岩改良风沙土中均较小,分别为9.99%和13.94%;(3)所有处理中植物的氮和磷含量均低于植物在正常生长条件下的氮和磷含量,植物生长受到氮和磷养分限制,并且植物氮磷比小于14,植物生长受氮素限制更严重。与几种原有土壤类型相比,砒砂岩改良风沙土土壤理化性质更好,土壤生产力高,更适宜植物生长,可以应用于晋陕蒙接壤区的植被恢复,但在种植过程中应考虑适当施用氮肥和磷肥,以加快植被恢复进程。     

砒砂岩与风沙土复配后的粒度组成变化

从粒度组成变化情况上探索砒砂岩作为一种固沙新材料的可能性,可为毛乌素沙化治理、保持水土、发展农业种植提供科学支撑。将砒砂岩与风沙土分别按1∶0、1∶1、1∶2、1∶5和0∶1质量比复配,用激光粒度分析仪对其粒度组成及级配特性进行分析研究。结果表明:砒砂岩与风沙土复配后,改变了风沙土以砂粒为主、结构松散、易风蚀的特点,随着砒砂岩质量的增加,<0.05 mm粒径的质量分数增加,质地呈现砂土-砂壤-壤土-粉壤的转变;且风沙土的粒度分布范围小、均质性强等特点得到一定程度改善,砒砂岩与风沙土复配后,其粒度分布范围变广,当砒砂岩与风沙土复配的质量比为1∶5(不均匀系数为54.71,曲率系数为2.54)或1∶2(不均匀系数为76.21,曲率系数为1.12)时,其颗粒级配连续,且级配特性良好。因此,从粒度组成上看,砒砂岩具有固沙的可能,质地条件随砒砂岩质量的增加而变好,级配特性以砒砂岩∶风沙土按1∶2或1∶5质量比进行复配为宜。     

土壤结构改良剂对风沙土水稳性团聚体改良效果及机理的研究

采用PAM、β-环糊精、沃特保水剂、腐殖酸等4种土壤结构改良剂，通过室内土柱培养，以研究其对风沙土有效的改良效果，并探讨其作用机理和合理的施用浓度。结果表明，4种改良剂均可促进〉0．25mm水稳性团聚体的形成，在低浓度（0．05％～0．1％）下其趋势为：沃特保水剂〉β-环糊精〉PAM〉腐殖酸，在高浓度（0．2％～0．4％）下趋势为：PAM〉β-环糊精〉沃特保水剂〉腐殖酸。4种改良剂在浓度为0．05％～0．4％时，均可有效地降低风沙土团聚体的分形维数，改善风沙土结构，尤其沃特保水剂改良效果最明显。在低浓度下，4种改良剂均可有效地降低土壤容重。回归分析和方差分析表明，沃特保水剂主要作用于5～1mm粒径的团聚体，其适宜浓度为0．05％左右。     

适量砒砂岩改良风沙土的吸水和保水特性

该文研究了不同砒砂岩改良风沙土模式下的土壤入渗特征、饱和导水率和水分特征曲线,分析了不同模型对砒砂岩改良风沙土水分特征曲线的适用性和不同改良模式的土壤水力学特征,以期为评价砒砂岩改良风沙土水力学特性以及筛选合理改良模式提供科学依据。结果表明:砒砂岩可以有效降低风沙土的入渗率和饱和导水率,增加风沙土的饱和含水量和滞留含水量,增强风沙土的持水能力。VGM(m,n)模型可以拟合砒砂岩改良风沙土土壤水分特征曲线。同一改良模式下,土壤的入渗率、饱和导水率和饱和含水量随容重增大呈减小趋势;容积含水量在低吸力段随容重增大逐渐减小,在中高吸力段逐渐增大。砒砂岩和风沙土以25∶75比例混合的复配模式,可以有效改良风沙土的吸水和保水特性,可在实践中推广。     

砒砂岩对毛乌素沙地风沙土储水能力影响的研究

为探析砒砂岩对于风沙土储水能力的影响,在毛乌素沙地设置不同比例砒砂岩与沙复配成土试验小区(砒砂岩与沙的体积比分别为1∶1,1∶2,1∶5),进行单季玉米种植,并分别于2013—2015年连续3年对0—120cm深度内土壤水分进行动态监测。结果表明:从2013—2015年,适量砒砂岩的加入将风沙土储水量从100mm左右提升至200mm以上,并可逐步调节土壤水分至不亏缺状态,显著提升土壤的保水蓄水能力,有利于作物生长需求;土壤储水以40cm以下中深层土壤储水能力改善作用最为明显,且经多年种植,0—40cm和80—120cm土层逐步成为土壤水分较为稳定的土层,利于作物根系对水分的吸收利用;砒砂岩与沙1∶1~1∶5范围内,随砒砂岩所占比例提高,复配土储水特征的改善作用有增强趋势,但趋势不显著。     

风沙地区风沙土改良措施及其效果

辽宁西北部风沙土分布面积较大,约有四百余万亩,其主要分布在彰武、阜新、康平、法库、昌图、新民、台安、辽中、建平、北票、朝阳等地.由于风沙土土质瘠薄,风蚀严重,易干旱,故使粮食产量低而不稳.因此如何改良风沙土,提高粮食产量,是沙区农业生产中亟待解决的重要问题.为此我所进行了多年试验研究,证明了铺施草炭,客土压沙,增施农肥,种植绿肥,均是改良风沙土的有效措施.各项措施都取得了明显效果.     

毛乌素沙地砒砂岩固沙机理研究

为探索毛乌素沙地砒砂岩与沙混合后的固沙机理,采用实验、模拟与野外观测相结合的方法,对砒砂岩与沙混合后的质地、持水保水性、土壤结皮方面进行了分析。结果表明:(1)砒砂岩与沙粒度分布范围分别为0.317~709.0μm和0.564~2 000.0μm,二者混合可扩大沙的粒径组成,有效改善了沙土的质地,提高地表粗糙度;(2)从含水量下降随时间变化来看,沙的含水量快速降低,54h内可从15.90%降低到3.26%,而砒砂岩、砒砂岩与沙的混合物含水量分别为21.39%和15.87%,水分下降速率慢,且砒砂岩的毛管孔隙度高于沙,混合后提高了沙的孔隙度,降低了饱和导水率,提高了沙的保水性能;(3)在水的作用下,砒砂岩与沙混合后能够快速形成表层物理结皮,而无水状态下则极难形成。不同比例的混合方式对结皮形成的厚度有显著的影响,沙地结皮的形成有效防止了沙丘流动和扬沙的发生,达到了固沙的效果。     

不同改性生物炭及施用量对风沙土土壤团聚体及牧草产量的影响

为了探究不同改性生物炭及施用量对风沙土土壤结构、养分含量及牧草产量的影响,以 20% FeCl 3改性生物炭与 6%壳聚糖改性生物炭为供试材料,以未施加改性生物炭处理为对照 CK 0,分别设置0.75、1.5、2.25 t·hm -23个施用量梯度,研究其对土壤中团聚体含量、稳定性,有机碳含量,牧草产量的影响。结果表明,大于0.25 mm的机械稳定性团聚体含量、大于 0.25 mm的水稳定性团聚体含量、平均质量直径、有机碳含量、高羊茅生物量及干物质量均随着两种改性生物炭施用量的增大而增大,并在施用量为 2.25 t·hm -2时达到其最大值。团聚体破坏率与土壤不稳定团粒指数值随着生物炭施用量的增加呈现先减小后增大的趋势,当施用量为 1.5 t·hm -2时土壤团聚体最稳定。改性生物炭具有改良风沙土土壤团聚体结构、增加有机碳含量的作用。通过对比各处理牧草产量及土壤中团聚体含量、结构等指标,建议在风沙土中施加 1.5 t·hm -2的壳聚糖改性生物炭。     

裸露砒砂岩区不同植被类型土壤团聚体稳定性与抗蚀性能

[目的]研究裸露砒砂岩区鲍家沟小流域不同植被类型土壤团聚体特征与可蚀性,为植被建设和减轻人黄泥沙提供科学指导.[方法]运用Le Bissonnais法和崩解法研究裸露砒砂岩区不同植被类型土壤团聚体稳定性特征与可蚀性.[结果]①慢速湿润处理条件下,土壤结构中以2 mm以上的团聚为主,预湿扰动处理条件下,2 mm以上的团聚...     

玉米种植模式下砒砂岩与沙复配土氮素淋失特征

为探索砒砂岩与沙的最佳混合比例,使其大规模应用于毛乌素沙地土地整治,发展农业种植,防止地下水污染.本文进行了不同比例的砒砂岩与沙复配土种植玉米的小区试验,在玉米生长期采集不同深度的土壤测其铵态氮和硝态氮含量,对不同混合比例下复配土的氮素淋失特性进行研究.结果表明:(1)铵态氮含量在各混合比例的复配土中较低,均在2.5 mg/kg以下,未出现累积情况;(2)砒砂岩与沙在不同的混合比例下均存在硝态氮淋失;(3)砒砂岩与沙混合比例为1∶2时,硝态氮主要累积在0-40 cm,且无机氮累积量最高,其玉米产量高达9 900 kg/hm2.对种植玉米而言,推荐采用1∶2的砒砂岩与沙混合比例进行推广开发.     

植被恢复和覆土厚度对砒砂岩区土壤水分及养分的影响

[目的]研究植被恢复对砒砂岩区土壤水分和养分的影响状况,明确对于砒砂岩地区土壤保水保肥效果最佳的植被恢复类型,为砒砂岩区的生态修复和区域水土流失治理提供理论依据。[方法]选取准格尔旗暖水乡裸露砒砂岩向覆土砒砂岩过渡区域,以黄土—砒砂岩交界带不同人工恢复植被和自然恢复草地的土壤为研究对象,测定土壤水分和养分含量,分析不同植被恢复和覆土厚度对砒砂岩区土壤水分和养分特征的影响(其中天然草地作为对照)。[结果](1)裸露砒砂岩向覆土砒砂岩过渡区域土壤水分含量主要受黄土厚度影响,黄土的持水性能优于砒砂岩土壤,养分含量主要受植被恢复类型影响;(2)研究区土壤各指标均属于中等变异程度,其中土壤水分、碳、氮含量自北向南随覆土厚度增加逐渐增加,磷素分布则相反;(3)对比天然草地,沙棘和油松恢复对砒砂岩区土壤碳、氮含量的提升效果最好,土壤有机质含量分别提高了43.12%和34.27%,全氮提高了78.95%和42.11%,铵态氮提高25.64%和46.15%,硝态氮提高69.44%和42.22%。其中油松恢复下土壤水分含量高于天然草地54.55%,但人工植被恢复后的土壤磷素水平并没有提升。[结论]黄土较砒...     

砒砂岩区主要造林树种枯落物及林下土壤持水特性

为了探究砒砂岩区不同造林树种水文特征,以该地区油松、侧柏、青杨、山杏、沙棘、柠条为研究对象,通过浸泡法和环刀法,对比分析了不同树种枯落物层和土壤层的持水特性。结果表明:砒砂岩区主要造林树种枯落物蓄积量变动范围为1.55~7.89t/hm~2,青杨林下枯落物最大持水率最高为281.26%,其他树种枯落物最大持水率依次为油松(217.14%)、侧柏(201.05%)、山杏(202.79%)、沙棘(170.96%)、柠条(158.08%)撂荒地(143.88%)。油松林下土壤层容重最小为1.46g/cm3,总孔隙度和毛管孔隙度最大分别为43.55%和36.99%,毛管持水量最大为14.50mm;山杏林下土壤非毛管孔隙度最大为13.12%,非毛管持水量最大为6.86mm。油松枯落物及其林下土壤层持水能力良好,更适宜作为砒砂岩地区植被建设树种。     

裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素

[目的]研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素,为科学指导植被建设,减轻入黄泥沙提供理论指导.[方法]以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联理论相结合的方法,研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素.[结果]①研究流域土壤侵蚀模数具有显著的空间自相关性(Z值为136....     

砒砂岩筑坝施工方法初步试验研究

为探索利用砒砂岩作为筑坝材料的施工方法 ,黄河水利委员会绥德水土保持科学试验站于 1997年进行了试验研究。试验坝采用爆破松动砒砂岩 ,推土机运料上坝及碾压的施工方法。试验结果表明 ,利用砒砂岩筑坝的最优铺料厚度为 40cm ,最优碾压遍数为 3遍     

水溶性聚氨酯改良砒砂岩的水理性能试验研究

[目的]研究水溶性聚氨酯(W-OH)对砒砂岩水理性能的影响,为砒砂岩高边坡防护提供指导。[方法]通过W-OH改良砒砂岩水稳定性和抗冲刷性的室内试验,初步分析其改良砒砂岩机理。[结果]W-OH在低浓度下即可明显提高砒砂岩团聚体的水稳定性和抗蚀能力,且团聚体水稳定性K值随团聚体粒径的减小而增大;W-OH喷洒在砒砂岩表面后,明显降低了坡面的产沙速率和产沙量。[结论]通过胶结沙粒,W-OH在砒砂岩表面形成固结层,减少了水土流失,对砒砂岩的坡面稳定起到了明显防护效果。     

腐殖酸和植物促生芽孢杆菌对黑麦草抗逆性及砒砂岩土壤性状的影响

[目的]探究微生物在砒砂岩土壤修复工程中的作用,为微生物强化植物改良砒砂岩土壤的科学设想提供新思路.[方法]以黑麦草作为供试作物,通过室内盆栽模拟试验的方法,研究接种植物促生芽孢杆菌Bacillus halotolerans P75,施用腐殖酸肥料以及不同的菌肥搭配对水土流失严重的砒砂岩土壤理化性质及黑麦草生长和抗逆性...