毛烏素沙地砒砂巖與沙復(fù)配土土壤特性及可持續(xù)利用研究.pdf

1、毛烏素沙地是我國農(nóng)牧交錯區(qū)的典型代表，土地沙化和砒砂巖水土流失是困擾土地利用的兩大危害。為了充分挖掘毛烏素地區(qū)耕地后備資源，緩解耕地保護壓力，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過砒砂巖與沙復(fù)配成土，變“兩害”為一寶，使毛烏素沙地得以治理并變?yōu)楦弋a(chǎn)耕地成為可能。鑒于毛烏素地區(qū)地處生態(tài)脆弱區(qū)，其農(nóng)業(yè)開發(fā)能否持續(xù)，新造土壤能否穩(wěn)定，是關(guān)系該技術(shù)能否在該地區(qū)大面積推廣的首要問題。2010-2013年，本研究通過室內(nèi)實驗、小區(qū)試驗和大田野外研究，對復(fù)配土壤特性、水資

2、源的可持續(xù)利用和固沙效應(yīng)等三個方面進行了三年多的持續(xù)監(jiān)測和研究，從復(fù)配土壤質(zhì)地變化、保水持水性、水穩(wěn)性團聚體、養(yǎng)分運移等角度，探討了砒砂巖與沙復(fù)配比例、種植年限對復(fù)配土壤穩(wěn)定性的影響：從起沙風(fēng)速、土壤結(jié)皮、粗糙度、凍土層等角度，揭示了砒砂巖粒徑、復(fù)配比例等對復(fù)配土壤固沙效果的影響，研究結(jié)果為毛烏素沙地基于砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和工程實例。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴小區(qū)和大田試驗發(fā)現(xiàn)，砒砂巖在減少水分滲漏、氮

3、素淋失以及提高復(fù)配土水分、氮素和肥料利用效率方面具有顯著的作用。隨著作物種植季數(shù)的增加，粉粒和粘粒會在土壤表層和耕層底部形成致密的結(jié)皮和犁底層，從而可以保證原沙地耕層土壤質(zhì)地的改良；復(fù)配土耕層水穩(wěn)性團聚體含量逐漸增大；復(fù)配土耕層有機質(zhì)含量逐漸增力加。復(fù)配土肥力較低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)注意培肥；復(fù)配土重金屬含量在土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)安全內(nèi)，無重金屬污染；復(fù)配土作物種植具有普遍性和適宜性。⑵Gardner模型能很好地擬合砒砂巖與沙比例分別為1:0、5

4、:1、2:1、1:1、1:2、1:5、0:1下復(fù)配土的水分特征曲線，且土壤含水最隨砒砂巖含量增加而增加，儲水潛力逐漸增強：在對7個不同砒砂巖與沙復(fù)配比例的復(fù)配土的土壤飽和導(dǎo)水率進行預(yù)測時，Rosetta模型預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性明顯要好于HYPRES模型。⑶以種植玉米為例，研究了1:1、1:2和1:5三個混合比例下玉米生長過程中復(fù)配土水儲量的變化。結(jié)果表明，受灌溉和降水的影響，在生長期內(nèi)呈波動變化，但是總體來講，第二年的三個混合比例下復(fù)配土土壤

5、儲水量較第一年的有所減少。在三個比例中，混合比例為1:2的復(fù)配土，其土壤儲水量的變化較為穩(wěn)定，更加適合玉米的種植，該復(fù)配土混合比例可在研究區(qū)推廣應(yīng)用；玉米生長期內(nèi)，未發(fā)生銨態(tài)氮積累，且淋失量少，氮素淋失以硝態(tài)氮為主，當(dāng)混合比例為1:2時，硝態(tài)氮主要積累在0-40 cm處，處于耕作層，有利用作物根系吸收氮素。⑷通過田間試驗與土壤作物系統(tǒng)模型模擬相結(jié)合的方法，對不同比例砒砂巖與沙復(fù)配土的農(nóng)田水肥管理進行了定量研究。隨著復(fù)配土中砒砂巖含量的降

6、低，蒸散量逐漸減少，滲漏量則明顯增加。對砒砂巖：沙為1:1、1:2和1:5三種復(fù)配土而言，水分利用效率最高可達1.30 kg m-3。氨揮發(fā)和氮淋失是氮素主要損失途徑，作物吸收是氮素的主要流向。氮素利用效率和肥料利用效率最高可分別達到33.13和24.93 kg kg-1 N-1。水分滲漏和氮素淋失主要發(fā)生在灌溉過量或是降雨過多時期。砒砂巖在提高沙地水分、氮素和肥料利用效率方面發(fā)揮了顯著的作用。⑸通過計算區(qū)域水資源平衡情況，對示范區(qū)的水

7、資源持有量與土地開發(fā)規(guī)模的可持續(xù)利用進行了研究。沙土地在一般灌溉制度下，通過年降水、近60年平均年降水量、近10年平均年降水量三種情況，計算結(jié)果均顯示，項目區(qū)的水資源供給均不能滿足灌溉需水的要求。以近60年灌溉期平均降水量290.6mm條件下平衡分析顯示：相比一般灌溉措施，噴灌節(jié)水措施II與滴灌節(jié)水措施III下，灌溉期的供需平衡差均為負值。復(fù)配土與噴灌綜合節(jié)水措施IV、復(fù)配土與滴灌綜合節(jié)水措施V下，灌溉期的供需平衡都變?yōu)檎?，水資源平衡