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。     

砒砂岩与沙复配成土造田工程技术规范编制研究报告

介绍了陕西省地方标准《砒砂岩与沙复配成土造田工程技术规范》的项目背景,研究编制和推广应用情况。重点对标准中的技术要点、难点问题和创新性内容进行了深入的分析解读。     

毛乌素沙地砒砂岩与沙复配成土造田工程技术研究

为探索出一条适宜毛乌素沙地治理模式,选取地理位置、气候、水文等条件具有代表性的榆林市小纪汗乡大纪汗村区域作为工程示范项目点,在基于砒砂岩和沙复配成土技术基础上,综合运用工程和耕作管理措施,形成一套兼顾生态和经济效益的开发性治理新模式。实践证明:通过砒砂岩与沙复配成土造田工程的实施,有效增加了耕地面积,改善了农业生产条件和生产效率,提高了粮食产量,实现了沙地资源化利用。通过对项目区实施灌溉与排水工程、田间道路工程、农田防护与生态环境保护工程等配套工程措施,使项目区种植结构有了合理调整,改善了当地的区域自然生态环境,逐步建立起人与自然、环境之间协调发展的生态系统,将原来的沙荒地打造成为景观生态农业基地。     

风沙草滩区砒砂岩与沙复配成土造田关键技术及效益分析

残次林地资源作为耕地后备资源的主要来源,通过对低效残次林地的开发,能极大地缓解耕地占补平衡压力,显著提高耕地数量及质量。为探索适合于风沙草滩区残次林地土地整治开发模式,本研究以靖边县龙二村风沙地为研究对象,借助砒砂岩和沙复配成土造田技术,采取4大工程和耕作管理等手段。结果表明:通过砒砂岩与沙复配成土造田工程的实施,能有效改善沙地土壤颗粒配比,改善土壤物理结构,增加耕地面积,改善农业生产条件和生产效率,提高粮食产量。通过灌溉与排水工程、田间道路工程、农田防护与生态环境保护工程等配套工程措施,对项目区种植结构进行合理调整,改善了当地的区域自然生态环境,将原来的沙荒地打造成为宜耕宜种、收益良好的景观生态农业基地,促进美丽乡村建设又快又好发展。     

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。     

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。     

砒砂岩与沙复配成土的物理性状及其对冬小麦产量的影响

为揭示砒砂岩与沙不同比例混合复配成土的物理性状及其对作物产量的影响,于2011-2012年在陕西富平设置砒砂岩与沙质量比分别为1∶1(C1)、1∶2(C2)、1∶5(C3)和黄土与沙比例为1∶2(CK)4种混合比例模式,测定和分析不同混合比例下新型“土壤”的质地、毛管孔隙度、饱和导水率和对冬小麦产量的影响。结果表明,砒砂岩与沙不同比例混合后可形成新型的“土壤”, 新成土土壤质地各不相同,以CK处理土壤毛管孔隙度最小,随着混合沙比例增加,C1、C2和C3处理成土毛管孔隙度呈现减小趋势,而成土饱和导水率呈现增加趋势;C1、C2和 C3处理冬小麦产量分别比CK增产13.64%、17.40%和25.48%,以C3处理增产效果最佳。     

砒砂岩与沙复配土耕种后机械稳定性团聚体变化研究

通过分析不同耕种年限下(2a和9a),不同比例的砒砂岩与沙复配土中机械稳定性团聚体各组分含量的变化情况,探明了不同耕种年限不同复配比例对复配土机械稳定性团聚体各组分的影响。结果表明:耕种2a的复配土中,各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm,3种比例含量依次呈现为1∶11∶21∶5,即为18%、10%、6%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的,3种比例分别约占到了1∶51∶21∶1,即为85%、81%、53%。耕种9a的复配土中,各团聚体组分中占比最少的组分主要集中在1～10mm,3种比例含量依次呈现为1∶51∶21∶1,即为28%、24%、22%。各组分中小于1mm的组分是占主要的组成的,3种比例含量依次呈现1∶21∶11∶5,即为61%、54%、51%。随着种植年限的不断增加,小团聚体不断的形成大团聚体,尤其是0. 25～0. 5mm的降幅较为明显。     

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。     

砒砂岩与沙复配土壤理化性状及作物产量研究

通过小区试验,对砒砂岩与沙复配土(比例:1:1、1:2、1:5)物理、化学性状及作物产量进行分析,以期寻求适合作物生长的最优复配比。试验结果表明:随着砒砂岩含量的减少,质地由砂壤土变化为壤砂土,持水能力减弱,1:2复配土容重小,土壤疏松,水稳性团聚体中大粒级团聚体质量分数大,土层结构稳定性强。不同比例复配土p H平均值8.36,种植一年后复配土中有效磷含量高,全氮、速效钾和有机质含量低;1:2复配土中养分含量高且均衡,1:5次之,1:1养分含量差。作物产量受作物种类影响明显,受复配土壤混合比例影响不明显。1:2适合种植玉米、小麦、大豆,1:5适宜种植马铃薯。     

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。     

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。     

砒砂岩与沙复配土体的固碳机制研究进展

为实现砒砂岩与沙的资源化利用,近年来,对砒砂岩与沙复配土的研究虽取得一些进展,但主要局限于养分测定和物理特性研究。介绍了砒砂岩与沙复配的研究背景和固碳研究意义,从固碳微生物与腐殖物质、环境因子之间的内在联系进行总结,并提出了固碳机制研究的未来发展方向。     

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。     

砒砂岩与沙复配土对土壤团聚体和有机碳质量分数的影响

研究砒砂岩与沙以不同比例混合复配土对冬小麦田0~30cm土层土壤稳定性与有机碳质量分数的影响。在陕西富平设置砒砂岩与沙比例分别为1∶1(C1)、1∶2(C2)、1∶5(C3)和全沙(C4)4种复配土处理。测定分析0~30cm土壤团聚体分布、团聚体稳定率(WSAR)、平均质量直径(MMD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)以及有机碳(SOC)质量分数。结果表明,C1、C2和C3处理的土壤稳定性参数均优于C4处理,即砒砂岩与沙混合可有效提高土壤稳定性。随种植年限的增加,各处理0~30cm土层土壤0.25mm团聚体数量增加,团聚体MMD和GMD值增大,D呈减小趋势,且SOC质量分数增加。经3a种植,C2处理的WSAR较其他处理差异显著。通过对土壤团聚体分形维数进行数学拟合,C1、C2、C3和C4处理3a土壤平均分形维数值为2.89~2.96,且C1、C2和C3的混合比例与土壤分形维数存在良好的对数关系,复相关系数R2=0.970 1。C1和C2处理有利于提高0~30cm土层大团聚体质量分数,即增加土层稳定性,改善土壤结构;C2处理对提高0~30cm土层土壤有机碳质量分数较其他处理明显。     

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。     

4年作物种植对不同比例砒砂岩与沙复配土水稳性团聚体的影响

为深入研究毛乌素沙地砒砂岩和沙复配成土过程,采用砒砂岩与沙1∶1、1∶2、1∶5等3种不同体积比混合所得复配土种植作物,分析4年作物种植中不同复配土水稳性团聚体的变化规律。结果表明:作物种植前,3种复配土中0.25 mm与0.25~2.00 mm水稳性团聚体质量百分比大小顺序为1∶11∶21∶5,整体含量较低,0.25 mm水稳性团聚体百分比维持在18.38%~28.22%之间,每种复配土中0.25~0.50、0.50~2.00、2.00~5.00、5.00 mm等4种粒级水稳性团聚体比例相近;种植4年后,1∶2复配土的0.25 mm水稳性团聚体百分比明显增加并超过其余2种,达到32.34%,1∶1、1∶2、1∶5等3种复配土0.25 mm团聚体的主要成分分别为0.25~0.50 mm(53.54%)、0.25~0.50 mm(59.43%)、0.05~2.00 mm(52.16%),3种复配土的0.25~2.00 mm团聚体均明显增加,且以1∶2的增幅最高;1∶2复配土有机质与0.25~0.50、0.25~2.00 mm水稳性团聚体呈极显著相关关系。表明作物种植4年后提高了3种复配土中0.25~2.00 mm团聚体的比例,并且1∶2复配土最有利于该粒级团聚体的形成。     

砒砂岩与沙复配土壤的物理性状和相关光谱特性（英文）

[目的]为研究砒砂岩与沙以不同比例混合复配成土0~30 cm土层土壤质地、贮水量及相关光谱特性的差异。[方法]于2010~2013年在陕西富平设置了砒砂岩与沙混合比例分别为1∶1(C1)、1∶2(C2)、1∶5(C3)和黄土与沙混合比例为1∶2(CK)的4种复配土模式,测定和分析了复配土壤的质地、贮水量、土壤光谱和在其上栽培的冬小麦光谱差异。[结果]1随着种植年限的增加,C1、C2和C3复配土壤0~30cmm土层均呈现砂粒含量减少、粉粒含量增加趋势;CK处理则粘粒减少、砂粒增加。3个种植季后,C2复配土0~30 cm土层中的砂粒、粉粒和粘粒平均含量分别为76.69%、18.72%和4.70%。2各处理在三个种植季间,0~60 cm土层贮水量差异明显,随着混合沙比例的增加呈先增加后减少趋势,C2复配土0~60cm土层中,3年平均贮水量较CK、C1和C3复配土分别高21.34%、11.59%和3.91%。32013年,各处理冬小麦在拔节期和灌浆期的全波段(350~2500 nm)反射光谱曲线特征相似,且拔节期冠层反射率明显高于灌浆期;在绿光波段550 nm左右形成反射峰;在冬小麦拔节期,C2处理下小麦叶片冠层反射率最高。42013年小麦收获后各复配土光谱曲线特征一致,在350~1 750nm波段土壤相对反射率呈增加趋势,且随混合沙的比例增加而增加;CK、C1、C2和C3的光谱反射率(y)与波长(x)呈现良好的对数关系。[结论]综合考虑各复配土的物理性状及其相关光谱指标,C2处理是砒砂岩与沙复配成土的最佳比例。