添加砒砂岩对风沙土性质的改良及时间效应

试验利用砒砂岩和风沙土性质上的互补性,采用田间试验,将两者按不同的比例（1:1,1:2,1:5）复配,并以黄土与风沙土1:2复配作为对照,以期为将砒砂岩与沙复配成土技术大规模推广应用于毛乌素沙地进行农业种植提供科学依据。结果表明,随着砒砂岩加入比例的增加,复配土壤砂粒含量减少,粉粒含量明显增加,砒砂岩的加入促使风沙土土壤质地由砂土向粉壤土逐渐转变。而且随着作物种植年限的增加,复配土壤砂粒含量也在明显减少,粉粒和黏粒含量增加且有逐渐下移的趋势,这种变化在0-40 cm土层尤为突出。各处理>0.25 mm水稳性团聚体含量（WR_0.25）,平均重量直径（MWD）,几何平均直径（GMD）均随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而显著增加,>0.25 mm各级别土壤团聚体含量也基本随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而增加,且增加最明显的是0.25~0.5 mm级别土壤团聚体含量。各处理0-30 cm土层土壤有机质含量随作物种植年限的增加而显著增加。综上,砒砂岩与沙复配比例为1:1~1:5均可不同程度的改善土壤质地和结构,增加土壤有机质,且复配比例在1:1~1:2时效果最佳。     

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。     

不同配比下复配土的土壤颗粒组成、分形维数与质地变化特征

为探讨砒砂岩与沙复配成土后土壤颗粒及质地变化,采用不同比例的砒砂岩与沙(1∶1,1∶2,1∶5)复配成土进行了小区试验。对种植N年的砒砂岩与沙混合后的复配土颗粒特征及质地变化进行了分析。结果表明:(1) 1∶1复配土中粉粒(0.002～0.05 mm)含量较高,占49.37%,1∶2,1∶5复配土主要是砂粒(0.05～2 mm),含量分别为52.74%,75.55%。(2)复配土颗粒体积分形维数表现为1∶11∶21∶50∶1;(3)土壤体积分形维数和黏粒体积含量呈显著的正相关关系,而与粉粒和砂粒的体积含量相关性较小;(4)在风沙土中添加不同比例的砒砂岩后,砂土(0∶1)质地逐步发生从砂土—壤砂土(1∶2,1∶5)—砂壤土(1∶1)—粉砂壤(1∶1)的转变。结论表明:土壤颗粒越细粒,土壤颗粒体积分形维数越高,可很好地表征沙地质地结构变化;随着种植年限的增加,1∶1复配土地质地变化最为显著。砒砂岩中的黏粉粒改善了风沙土结构,表明砒砂岩可作为改良风沙土的材料。     

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。     

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。     

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。     

不同侵蚀程度下地带性土壤的结构及渗透性能分析

为探讨侵蚀退化过程中地带性土壤结构的变化规律,选取湖北省不同侵蚀程度(微度、轻度、强度、剧烈)的3种典型地带性土壤(黄褐土、黄棕壤、红壤),比较分析了土壤结构稳定性和土壤渗透特性差异。结果表明:随侵蚀程度增加,3种地带性土壤团聚体水稳性逐渐降低,容重增加,饱和导水率呈现不同程度的下降,机械稳定性变化存在差异;在侵蚀程度相同时,3种地带性土壤团聚体机械稳定性、水稳性和饱和土壤导水率的高低顺序均为红壤黄棕壤黄褐土。相关分析表明,土壤团聚体机械稳定性和水稳性与游离氧化铝呈极显著正相关关系(相关系数=0.77和0.81,P0.01),与游离氧化铁呈显著正相关关系(相关系数=0.73和0.76,P0.05),说明游离态铁铝氧化物是影响土壤结构稳定性并形成地带性差异的关键因素,饱和导水率与团聚体水稳性指标和非毛管孔隙度、容重呈显著相关关系(P0.05),其中与水稳性团聚体分形维数达到极显著水平(相关系数=0.76,P0.01),表明水稳性团聚体分形维数可以作为预测和表征饱和导水率的指标。     

砒砂岩与沙复配成土造田技术研究

砒砂岩和沙是毛乌素沙地的两种主要物质,是造成当地水土流失和土地沙漠化问题的主要原因,在当地被称为"两害"。针对如何将砒砂岩与沙复配成土的技术问题,开展了砒砂岩和沙不同配比混合后的"复配土"特性研究,并在富平县及榆阳工程示范区进行了作物试种,均已取得良好成效。实验结果表明,玉米和马铃薯分别适宜在砒砂岩与沙为1:2和1:5的复配土中生长。对大田试种后的土壤肥力水平与环境质量状况的分析结果表明,各指标均符合种植标准。     

北方带状植物篱土壤水分物理性质分异特征

为了探究不同带状格局植被土壤水分物理性质的差异,通过选取我国北方12种典型植物篱并对其土壤水分物理性质的主要指标进行对比分析。结果表明:(1)植物篱系统内各部位土壤持水性能、毛管孔隙度、总孔隙度和机械组成差异不显著(p0.05);黑土区和风沙土区植物篱系统内各部位土壤水稳性微团聚体(粒径0.25mm)、小团聚体(粒径0.25~2.00mm)、大团聚体(粒径2.00mm)和团聚体总量差异显著(p0.05),其中微团聚体(粒径0.25mm)、大团聚体(粒径2.00mm)和团聚体总量均为带内最高;风沙土区与黄土区植物篱系统内各部位土壤有机质含量差异不显著(p0.05);黑土区植物篱系统内各部位土壤有机质含量差异显著(p0.05),其中带内是带前的1.48倍,带后的1.42倍、带间的1.72倍。(2)不同植物篱系统整体间土壤持水性能、孔隙度、水稳性团聚体和有机质含量差异显著(p0.01)。土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙度和总孔隙度均表现为黄土区植物篱风沙土区植物篱黑土区植物篱;土壤微团聚体、小团聚体、大团聚体和团聚体总量均为黑土区最高,风沙土区最小;有机质含量表现为黑土区植物篱黄土区植物篱风沙土区植物篱。(3)不同植物篱系统整体间土壤机械组成差异显著(p0.01)。粘粒含量为黄土区植物篱黑土区植物篱风沙土区植物篱;粉粒含量为黑土区植物篱黄土区植物篱风沙土区植物篱;砂粒含量为风沙土区植物篱黄土区植物篱黑土区植物篱。(4)对12种植物篱系统整体进行聚类,按土壤类型不同可分为三类,即黄土区植物篱(甘肃定西和宁夏彭阳)、风沙土区植物篱(内蒙赤峰)、黑土区植物篱(黑龙江拜泉)。     

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.     

土壤凝结剂沙障防风固沙实验研究

 在7m/s、15m/s和20m/s的实验风速下,对不同浓度土壤凝结剂处理的沙障模型进行风洞吹蚀实验。实验结果表明:抗风蚀强度以40%浓度处理最强,20%最弱,但30%浓度防风蚀效果较为实用。在乌兰布和沙漠东北缘绿洲边缘的流动沙丘,采用较为适用的30%浓度的土壤凝结剂进行1m×1m,1.5m×1.5m,2m×2m等3种不同规格沙障喷洒实验,通过对风速、粗糙度、风沙流结构特征值,以及沙障的蚀积状况进行调查,其结果表明,各种规格的沙障中,1m×1m的沙障性能最好,1.5m×15m次之,2m×2m最差。沙丘不同部位沙障的抗蚀力不同,迎风坡受损程度和风蚀率最高。     

双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障的优化配置及防沙效益

[目的]针对双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障联合应用,开展风洞试验研究,以优化联合沙障中尼龙网阻沙障孔隙度配置及探究各孔隙度下联合沙障的防沙效益。[方法]基于风洞模拟试验数据,开展不同孔隙度(40%,45%,55%)联合沙障,在不同风速下的风速流场、空气动力学粗糙度、摩阻风速、输沙率随高度和阻沙率方面的变化特征研究。[结果](1)相同风速下尼龙网阻沙障孔隙度40%时,联合沙障弱风区面积最大;(2)随着尼龙网阻沙障孔隙度的增大,空气动力学粗糙度和摩阻风速减小,相同风速和相同位置时,40%孔隙度下联合沙障空气动力学粗糙度和摩阻风速值最大;(3)风速增加地表输沙率也增加,联合沙障内部与背风侧输沙率随高度增加呈指数型递减,输沙主要集中在0～12 cm高度内;(4)风速大小与沙障阻沙率呈现负相关变化;阻沙率与孔隙度之间也呈负相关关系,孔隙度为40%的联合沙障具有较高阻沙率;双排高立式尼龙网阻沙措施与草方格固沙措施联合之间还存在阻沙率叠加。[结论] 40%孔隙度的双排高立式尼龙网和草方格的阻固联合可以实现较优的配置与防沙效益。     

日本的砂防

日本的地质条件极易形成土砂灾害 ,但政府重视对灾害的治理 ,1897年日本政府就制定并施行了《河川法》、《砂防法》、《森林法》 ,明确农林省负责治山、建设省 (现为国土交通省 )治水。日本砂防的法规体系健全 ,执法效果好 ,涌现出许多成功的砂防典型。砂防法律规定了中央、地方政府和受益居民各自的投资比例 ,中央投资基本占 1/2以上。砂防机构很健全 ,形成了有效的条块结合管理体制。重视调查与监测 ,新技术应用已普及 ,全日本的土砂灾害防治已达到世界先进水平     

赤峰市流动沙地植物沙障治理模式的研究

通过连续5年的实地调查与观测,研究了10种流动沙地植物沙障治理模式的适用范围、植被恢复效果、沙丘移动距离及投入与产值情况。结果表明:研究地区的降水量水平能够保证踏郎等植物种条的成活,可利用植物沙障治理流沙。除平铺草方格沙障内植小叶锦鸡儿模式和播种草方格内播踏郎、小叶锦鸡儿模式不适应沙丘上部外,10种流动沙地治理模式均属适用模式,但各模式在植被恢复速度、投入、产值和控制沙丘移动速度等方面具有一定差别。相对而言,效果最好的是踏郎植物活沙障模式和小黄柳、踏郎植物活沙障模式,其次是小黄柳植物活沙障模式和踏郎填充料活沙障模式,第三是小黄柳填充料活沙障模式、草方格沙障内植踏郎模式和草方格沙障内植踏郎、小叶锦鸡儿模式,最差是平铺草方格沙障内植小叶锦鸡儿模式、播种草方格内播踏郎、小叶锦鸡儿模式和草方格沙障内植小黄柳模式。研究结果为流动沙地的治理提供了科学合理的途径。     

几种不同材料类型带状沙障防风阻沙效益对比研究

对不同材料类型带状沙障的风速、地表粗糙度及近地表输沙率进行对比研究,结果表明:3种材料带状沙障风速减弱百分比和粗糙度随着与沙障距离的加大逐渐减小,地表输沙率随着与沙障距离的加大逐渐增加。3种材料沙障的防护效益均达不到10倍带高处,且沙柳和四翅滨藜的防风阻沙效益显著大于尼龙网。     

Sand culture of mycorrhizal plants

In this work, a sand culture system for ecto- or arbuscular mycorrhizal plants was developed. Nutrients were added into the sand at a constant rate using solutions with similar concentrations of nutrients as those found in forest soil solutions. Plants grew well in the system and inoculated plants developed abundant ecto- or arbuscular mycorrhizas. To test the suitability of the culture system for studies on metal toxicity, aluminium was added to the nutrient solutions of non-mycorrhizal and mycorrhizal spruce seedlings. Measurments of labile Al in the solution draining from the sand revealed that Al was mainly present as phytotoxic monomeric Al. In addition, concentrations of Ca²⁺, Mg²⁺ and SO₄^2— ions which have the potential to alleviate Al toxicity, were similar in the draining as in the nutrient solutions. After 10 weeks of exposure to 400 μM Al, taproot growth as well as Ca and Mg uptake of the seedlings were impaired by Al. Mycorrhizal colonization had no effect on the degree of inhibition of these processes. We conclude that this culture system is suitable for investigations on effects of Al and other toxic metals on mycorrhizal tree seedlings.     

关于小流域治理难度系数的初步探讨

关于小流域治理难度系数的初步探讨何再龙，万岳东（安徽省岳西县水利电力局，２４６６００）确定小流域治理的投资及治理速度，通常的办法是按其治理面积。例如，每治理１ｋｍ２投资６～８万元；治理速度则是按规划的治理程度除以规划治理年限。这一概念性指标，对于各种...     

洛阳市土石山区小流域治理经验

洛阳市土石山区小流域治理经验张军校，常黑林（河南省洛阳市水利水产局，４７１０００）洛阳市地处河南省的西部，总面积１５１６０ｋｍ２，水土流失面积１０４４４ｋｍ２，全市土石山区面积约８８２９ｋｍ２，其中水土流失面积为６０８０ｋｍ２，截至１９９４年底已治理...     

不同高度阻沙栅栏蚀积过程及防沙效益研究

通过对不同高度阻沙栅栏蚀积过程的野外观测,结合同时期区域风况资料,分析了阻沙栅栏前后地表蚀积形态、蚀积量以及蚀积强度的时空变化特征。结果表明,在沙源充足条件下,不同高度阻沙栅栏上风向表现为风沙堆积,下风向风蚀与堆积共存,且程度与栅栏高度有关,栅栏总体蚀积量和蚀积强度的变化趋势与下风向变化趋势相近。其中,60和70cm高度阻沙栅栏风沙堆积量最大,防沙效果最佳,但二者积沙方向存在差别。70cm高度阻沙栅栏上风向积沙较多;60cm高度阻沙栅栏下风向积沙较多。在实际应用中,应依据防护对象合理配置阻沙栅栏并适时加高,避免阻沙栅栏过低或过高,进而影响防沙效果。此外,依据断面形态、蚀积量和蚀积强度的变化,将栅栏前后分为风沙堆积区、风蚀区和蚀积平衡区。     

持续农业发展中的水土保持

持续农业发展中的水土保持唐德富，张忠学（东北农业大学，哈尔滨１５００３０）当今，世界农业发展正面临人口、粮食、资源、环境等几大问题的困扰，各国都在不断调整农业发展战略，探索各自的农业发展道路。８０年代初，持续农业（ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｃＡｇｒｉｃｕｌ...