砒砂岩与沙复配成土造田工程示范研究

毛乌素沙地是典型的生态脆弱区,水土流失严重,利用毛乌素沙地广泛分布的砒砂岩与沙两种物质,开展砒砂岩与沙复配成土资源化利用系列研究,并在毛乌素沙地进行示范和推广,对于补充耕地后备资源和改善生态环境具有重要的意义。在砒砂岩与沙复配成土科学理论研究基础上,在陕北毛乌素沙地选取在气候、环境和地理位置具有典型代表性的榆阳区小纪汗乡大纪汗村作为工程示范点,进行造复配成土田工程示范研究。研究证明,在毛乌素沙地开展砒砂岩与沙复配成土造田工程,有效开发利用了沙地,改善了沙地理化性状,促进农业增产、农民增收和农村经济发展,产生了巨大的经济收益、生态效益和社会效益。     

砒砂岩与沙复配成土造田工程技术规范编制说明

陕北毛乌素沙地是我国典型的生态脆弱区,利用毛乌素沙地内广泛分布的砒砂岩与沙两种物质,开展砒砂岩与沙复配成土资源化利用系列研究,并在毛乌素沙地进行示范和推广,对于补充耕地后备资源和改善生态环境具有重要的意义。因目前还未颁布相关标准,在工程推广的过程中,从材料选择、工程设计、施工以及验收等方面存在质量控制良莠不齐的状况。为提高应用砒砂岩与沙复配成土工程技术造田的质量,对砒砂岩与沙复配成土造田技术进行规范指导,陕西省土地工程建设集团以多年科研项目成果及工程实践经验为基础,在总结国内土地整治行业相关标准的基础上,形成了砒砂岩与沙复配成土造田工程技术规范。     

砒砂岩与沙混合比例及作物种植季数对复配土壤性质和作物产量的影响

【目的】探讨砒砂岩与沙不同混合比例及作物种植季数对复配土壤理化性状和作物产量的影响,为促进毛乌素沙地土地的可持续利用提供理论依据。【方法】2010-2011年,在陕西省富平县采用二因素随机试验设计,将砒砂岩与沙按不同体积比(1∶1,1∶2,1∶5)混合后,分别于第1季作物(玉米、大豆、马铃薯)和第2季作物(小麦、马铃薯)收获后,对土壤质地、水稳性团聚体含量、有机质含量及作物产量进行测定,分析砒砂岩与沙不同混合比例及作物种植季数对测定指标的影响。【结果】1)随拌沙比例和作物种植季数的增加,复配土壤耕层砂粒比例增加粉粒和黏粒比例减少;随作物种植季数的增加,复配土壤耕层质地趋于砂质化,粉粒和黏粒向土壤下层运移;2)砒砂岩与沙1∶1复配土壤的水稳性团聚体含量明显高于砒砂岩与沙1∶2和1∶5复配土壤;随着作物种植季数的增加土壤有机质含量呈增大趋势,而砒砂岩与沙混合比例对土壤有机质含量的影响不明显;3)砒砂岩与沙混合比例和作物种类对复配土壤作物产量影响明显,总体上表现为1∶2和1∶5复配土壤的作物产量较高。【结论】复配土壤耕层质地随作物种植季数的增加趋于砂质化;砒砂岩与沙1∶1复配土壤具有较高的水稳性团聚体和有机质含量,且随作物种植季数的增加而增大;玉米、大豆和冬小麦适宜在砒砂岩与沙1∶2复配土壤上种植,马铃薯适宜在砒砂岩与沙1∶5复配土壤上种植。     

砒砂岩与沙复配土生地·熟地中土壤有机碳及水稳定性团聚体含量的变化特征

[目的]探索种植对新生土壤中养分及土壤结构的影响。[方法]设置了3种不同比例砒砂岩与沙复配土,并且分别在生地和熟地两种条件下对小区内不同深度的土壤进行采样,测定有机碳含量和水稳定性团聚体质量分数。[结果]种植可以显著提高砒砂岩与沙复配土生地的有机碳含量,并且1∶2复配土的含量增加最大,其次是1∶5复配土,最后是1∶1复配土。熟地中,不同比例复配土中有机碳含量最多的是0~10 cm土层,大部分有机碳主要集中在0~20 cm土层中。生地中,3种复配土中0.25 mm水稳定性团聚体含量对比表现为1∶1复配土1∶2复配土1∶5复配土。熟地中,0.25mm水稳定性团聚体含量对比表现为1∶2复配土1∶5复配土1∶1复配土。3种复配土的分形维数与生地相比均有明显下降。[结论]对于砒砂岩与沙复配土这种新生土壤,种植可以显著提高土壤中的有机碳含量,改变土壤结构,改良土壤。     

砒砂岩与沙复配土在不同pH条件下的Zeta电位特性

为促进对砒砂岩的应用,治理沙漠化问题,选定砒砂岩、沙及二者不同比例复配土共7种材料,利用土壤胶体Zeta电位测定仪,测定了7种样品在不同pH条件下的Zeta电位。结果表明:(1)砒砂岩、沙两种材料随着pH的增大,Zeta电位绝对值逐渐增大。(2)相较于沙及不同比例复配土来说,砒砂岩的Zeta电位绝对值整体较大。(3)不同比例复配土的Zeta电位特性在不同pH条件下变化趋势略有不同。由此得出:砒砂岩、沙及二者不同比例复配土胶体在碱性环境下相对稳定,砒砂岩的胶体稳定性较其它几种材料相对要好,砒砂岩与沙复配比例为1∶2和1∶5时,在一定的pH条件下,其胶体稳定性基本接近砒砂岩,因此将砒砂岩和沙按照1∶2或1∶5进行复配,是解决沙漠化问题的一项有效措施。     

浅析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤稳定性研究关键技术

目前,土地作为一种非常珍贵的资源,人们关心的不仅是目前合成"土壤"具有良好的理化性质,可以满足农业生产的基本需求,更关心这种合成"土壤"的性质稳定性和可持续利用。本文在砒砂岩与沙复配成土技术基础上,主要从土壤特性变化、水肥耦合和水土匹配3方面分析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤稳定性关键技术问题,从而为新造土壤的稳定性和可持续利用提供技术指导和理论支持。最后展望未来开展毛乌素沙地治理及砒砂岩与沙复配土壤关键技术研究的发展趋势。     

浅谈毛乌素沙地生物土壤结皮发育特征研究进展

本文简要综述了毛乌素沙地生物土壤结皮水分入渗、光合和呼吸特征及演替特征等研究进展,探究砒砂岩与沙复配成土造田技术对毛乌素沙地生物结皮发育的影响,认为沙化土地黏粒含量的提升对沙地生物结皮的扩殖将起到明显的促进作用,同时建议进一步开展关于砒砂岩与沙复配后沙地生物结皮的发育及演替特征研究工作。     

不同施肥模式对砒砂岩与沙复配土壤养分的影响研究

为了提高砒砂岩与沙复配土壤的质量,寻求最优施肥模式,本研究基于室内盆栽试验,分析了不施肥、单施有机肥、基于农户习惯的有机肥与无机肥配施和单施化肥4种施肥模式对复配土壤养分的影响。结果表明,基于农户习惯的有机肥与无机肥配施模式下土壤中的总碳和有机碳含量明显高于其他3种施肥模式;单施化肥模式下土壤中的硝态氮含量最高,基于农户习惯的有机肥与无机肥配施模式下土壤中铵态氮含量最高;基于农户习惯的有机肥与无机肥配施模式下土壤中的有效磷含量显著高于单施化肥、单施有机肥和不施肥3种模式;从环境保护和提高土壤质量的角度看,应优先选择有机肥与无机肥配合施肥模式。研究成果可以为砒砂岩与沙复配土壤质量提高提供参考。     

砒砂岩对生态环境的影响及对策研究

砒砂岩作为一种发育不充分且利用率较低的风化岩石,其特殊的理化特性和结构特点引起区域内土地荒漠化和水土流失等环境破坏现象,对自然生态环境产生严重的危害。从砒砂岩区域内生态建设的需求出发,对砒砂岩引起的环境问题进行了说明,并针对引发的问题提出了砒砂岩与沙复配成土技术、砒砂岩改性材料技术以及砒砂岩重金属吸附技术的应用,对实现砒砂岩资源最大化利用具有重要的意义。     

不同施肥模式对砒砂岩与沙复配土壤养分影响研究

为了提高砒砂岩与沙复配土壤质量,寻求最优的施肥模式,本研究基于室内盆栽试验,分析了不施肥、单施有机肥、基于农户习惯有机无机配施和单施化肥四种施肥模式对复配土壤养分的影响。结果表明：(1)基于农户习惯有机无机配施模式下土壤中的总碳和有机碳含量明显高于其他三种施肥模式;(2)单施化肥模式下土壤中的硝态氮含量最高,基于农户习惯有机无机配施模式下土壤中铵态氮含量最高;(3)基于农户习惯有机无机配施模式施肥时土壤中的有效磷含量显著高于单施化肥、单施有机肥和不施肥三种模式;(4)从环境保护和提高土壤质量的角度应优先选择有机无机配施施肥模式。研究成果以期为砒砂岩与沙复配土壤质量提高提供参考。     

在不同温度下土壤胶体分散系稳定性分析

本文采用土壤胶体Zeta电位测定仪测定了砒砂岩、沙、5种比例砒砂岩与沙复配土、4个年份盐碱土共11种材料在不同温度下的Zeta电位值,分析了不同材料在相同温度范围内的Zeta电位特性和趋势,评价不同材料的胶体分散系稳定性。     

砒砂岩与沙复配“土壤”的质地性状

为解决毛乌素沙地砒砂岩与沙对生态环境的危害,变废为宝,有效利用土地资源,本研究将二者复配成土,对其不同质量比下复配所得新型"土壤"的质地类型、颗粒级配和水分参数进行分析测定。结果表明,随着砒砂岩含量增加,砂粒含量降低、粉粒含量增加、粘粒含量增加缓慢,粘粒在所有复配土中都很缺乏,最大值出现在全砒砂岩处为7.06%,质地类型呈现出由砂土-壤砂土-砂壤-粉壤的变化趋势;当砒砂岩的含量大于沙时,复配"土壤"能表现出良好的颗粒级配性质;田间持水量、萎蔫系数和有效持水量随砒砂岩含量的增加而增加,在复配"土壤"中,当砒砂岩与沙质量比为5∶1时,有效持水量达最大值为10.04%,且在此比例下的颗粒级配和保水储水性能都表现最好。     

榆林市榆阳区土地整治土壤肥力状况及培肥调控措施研究

以榆林市榆阳区小纪汗乡大纪汗村砒砂岩与沙复配土为研究对象,选取有代表性的7个土样,选用pH值、有机质、全盐量、全氮、速效磷、速效钾含量等6个土壤养分肥力指标评价了复配土的土壤肥力状况,通过总砷、汞、铅、镉、铬、铜、锌、镍重金属的测试评估了土壤环境质量。结果表明：复配土壤有机质处于急缺水平,全氮、速效磷和速效钾属中等偏下水平,重金属含量均未超标,符合种植标准,并根据土壤肥力状况,提出了相应的培肥调控措施。本研究为砒砂岩与沙复配成土技术在毛乌素沙地大规模推广应用后土壤的可持续利用提供了科学依据。     

砒砂岩与沙混合比例对春玉米冠层结构及其光合特性的影响

为探明砒砂岩与沙的不同复配比例对春玉米冠层结构、光合特性与最终产量的影响,在毛乌素沙地设置砒砂岩与沙体积比分别为1∶1、1∶2和1∶5的小区试验,于2014―2015年测定春玉米株高、叶面积指数、冠层开度、穗位叶净光合速率、产量以及土壤含水量动态变化。结果表明,1∶1和1∶5两种复配土与1∶2比例复配土相比,所种植的春玉米在12叶期、抽雄期、乳熟期具有较低冠层开度,在抽雄期具有较高的叶面积指数,冠层结构更为优化,同时1∶2复配土春玉米穗位叶净光合速率在各生育期均具有一定优势,这与该比例复配土在0~120cm深度土层内更佳的保水性具有一定关系。冠层结构与光合生理上的优势导致1∶2复配土春玉米百粒质量显著高于1∶1和1∶5复配土,产量最高,是适于在毛乌素沙地推广应用的砒砂岩与沙复配比例。     

砒砂岩与沙复配的土壤温度变化

为探明毛乌素沙地砒砂岩与沙复配的土壤温度变化情况,研究砒砂岩与沙体积比1∶1、1∶2、1∶5配比5cm土层的土壤温度变化特征。结果表明:春、夏、秋、冬四季不同配比土体的土壤温度随着日时刻数增加均呈抛物线变化趋势。春、夏、秋季地温均以14:00的最高,冬季则以12:00的最高。春、秋和冬季均在10:00—12:00时间段的升温最快,夏季在8:00—10:00时间段的升温最快,春季和夏季在18:00—20:00时间段的降温最快,秋季和冬季在14:00—16:00时间段的降温最大。当砒砂岩与沙复配比为1∶2时,对5cm土层温度的缓冲作用最好。     

砒砂岩与风沙土复配土壤的持水特性研究

【目的】研究毛乌素沙地砒砂岩与风沙土(其中砂粒含量为95.31%)不同质量比复配土壤的持水情况,为砒砂岩改良风沙土的应用提供参考。【方法】将砒砂岩与风沙土分别按0∶1,1∶5,1∶2,1∶1,2∶1,5∶1和1∶0的质量比复配,采用离心机法测定各复配土壤在不同水吸力(1,3,5,7,10,30,50,70,100,200,300,500,700,1 000和1 200kPa)下的容积含水量,利用Gardner模型拟合并绘制其水分特征曲线,计算各复配土壤在各水吸力下的比水容量、田间持水量、萎蔫系数、有效水含量和毛管孔隙度及有效水孔隙度。【结果】Gardner模型能很好地拟合7种砒砂岩与风沙土不同质量比复配土壤的水分特征曲线,随着砒砂岩质量的增加,水分特征曲线逐渐右移;在同一水吸力(1~1 200kPa)条件下,复配土壤含水量和比水容量均随砒砂岩质量的增加而增大。当砒砂岩质量大于或等于风沙土时,比水容量出现10-2数量级时的水吸力值为200kPa,此时比水容量较高,土壤供水能力较强;当砒砂岩质量小于风沙土时,比水容量出现10-2数量级时的水吸力值为100kPa(当全为风沙土时,此条件下的水吸力值为70kPa),此时土壤向作物供水的能力相对较弱。随着复配土壤中砒砂岩质量的增加,其田间持水量由4.46%增加到17.32%,全有效水含量由3.17%增加到8.37%,萎蔫系数由1.29%增加到8.96%;毛管孔隙度先减小后增大,呈二次函数趋势变化;而有效水孔隙度呈指数型增长,由7.82%增加到15.35%。【结论】砒砂岩与风沙土复配后,复配土壤的持水保水能力随砒砂岩质量的增加而增强,但以砒砂岩与风沙土按5∶1质量比进行复配为宜。     

探析砒砂岩与沙复配成土的固沙机理及影响因素

砒砂岩与沙按预定配比复配成土既可以减少沙地水分渗漏,又可减弱砒砂岩坚硬板结的现象,达到改善土壤物理特性,进而达到治理沙地的目的。经研究表明,复配土固沙机理可归纳为机械阻沙、颗粒表面修饰固沙、团聚固沙、冰盖固沙、结皮固沙、生物固沙六个方面。影响复配农田固沙能力的主要因素有土壤比表面积、土壤含水量、矿物组成与p H值等。     

砒砂岩区农田生态系统可持续发展模式构建

构建可持续发展的农田生态系统对于区域经济的发展和生态环境的保护具有重要意义。运用实验室检测对砒砂岩与沙复配土的土壤肥力以及作物种植的适宜性进行评价;运用野外调查、系统分析归纳、类比分析等方法,结合砒砂岩区的自然资源、经济、生态环境等方面的综合情况,因地制宜,筛选出适合不同立地类型典型复合农林生态系统模式。结果表明:利用砒砂岩与沙复配成土技术,有效的增加了耕地面积与耕地质量,同时通过复合农林生态系统模式的构建,发挥了固沙效应、景观效应、生物多样性效应、气候效应以及区域综合效应,形成可持续发展的农田生态系统模式。     

砒砂岩与沙复配成土技术简介及研究进展

砒砂岩与沙复配成土技术已经被大规模推广应用于毛乌素沙地土地综合整治。主要介绍该技术的提出背景、简要技术内容以及目前的研究进展。     

不同混合比例的砒砂岩与沙复配土壤中粉粒和黏粒的运移规律

[目的]探讨砒砂岩与沙不同混合比例的复配土壤中粉粒和黏粒的运移规律,为促进毛乌素沙地土地的可持续利用提供理论依据。[方法]设定1∶1、1∶2和1∶5 3种砒砂岩与沙不同复配比例小区试验,分别于作物收获后对土壤粉粒和黏粒含量进行测定。[结果]在3种复配土壤中,粉粒和黏粒主要集中在土壤表层0~30 cm处,下层土壤中粉粒和黏粒含量都较低;从不同砒砂岩与沙的混合比例来看,由于1∶1复配土壤中砒砂岩的比例较高,表层土壤中粉粒含量最高,其大小关系为1∶1比例处理1∶2比例处理1∶5比例处理。随着种植年限的增加,粉粒和黏粒富集土层有向下运移的趋势,尤其是表层土壤中的粉粒向下运移的趋势十分显著。同时,下层土壤中的粉粒和黏粒比例也有小幅增加。[结论]复配土壤中这种粉粒和黏粒的运移规律从长久来看将会导致复配土上层土壤趋于沙化,下层土壤趋于壤土化,整个土壤剖面中的宜耕层可能将会有越来越厚的一个趋势,从而更加有利于植物的生长。