岳殷萍++張偉華

摘要：采用室內(nèi)土柱模擬的方法，研究不同劑量（0、176.60、235.46、294.33 g）的黏土對(duì)一定比例的混合沙土保水保肥能力的改良效果。結(jié)果表明，黏土能顯著提高混合沙土的保水保肥能力。與對(duì)照相比，磷酸二銨溶液在加有黏土的土柱中滲透更慢，且滲透速率隨黏土的施入量而減?。涣苋芤褐械匿@態(tài)氮與有效磷總量隨黏土施用量的增加而減少，說(shuō)明黏土可以顯著提高混合沙土的保水與保肥能力。

關(guān)鍵詞：沙土；黏土；保水保肥能力

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）21-5529-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.21.021

Study on Capacity of Water and Nutrient Preserving of Sandy Soil Mixed with Clay

YUE Yin-ping，ZHANG Wei-hua

（College of Grassland， Resources and Environment， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot 010018，China）

Abstract：Different doses（0、176.60、235.46、294.33 g） of clay soil were mixed sand and their capacity of water and nutrient preserving were studied by the indoor soil column simulated analysis method. The results showed that the clay soil could significantly increase the water-holding capacity of mixed sand and protecting fertilizer ability. Compared with controls， diammonium phosphate permeated in clay soil more slowly， and the penetration rate decreased with clay soil of intake. Leaching solution of ammonium nitrogen and total phosphorus effectively decreased with the applying of clay content. The clay soil can significantly improve the capability of water and protecting fertilizer of mixed sand.

Key words： sandy soil； clay soil； water and fertilizer retention

沙漠化土壤是形成于干旱和半干旱地區(qū)的一種特殊性質(zhì)的土壤，屬于缺少黏質(zhì)的輕質(zhì)土壤，植物很難在其上生長(zhǎng)[1，2]。中國(guó)的沙漠面積很大，約為173.97萬(wàn)km2，同時(shí)也是受沙漠化嚴(yán)重危害的國(guó)家之一[3]，近4億人的生產(chǎn)和生活受到影響[4]。據(jù)報(bào)道，中國(guó)每年有大面積地區(qū)遭到土地沙漠化，間接導(dǎo)致了中國(guó)經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)幾百億元，全國(guó)有3.2萬(wàn)多個(gè)城鎮(zhèn)和村莊日夜受風(fēng)蝕的侵害。同時(shí)，沙漠化也威脅交通運(yùn)輸、大中城市、工礦企業(yè)和水利設(shè)施[5]。沙漠化如果得不到徹底解決，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展也就得不到保障[6]。因此，土地沙漠化成為中國(guó)必須解決的一個(gè)重大問(wèn)題。

沙化土最大的特點(diǎn)是保水保肥性差，如能改變這一特性，則對(duì)沙漠化治理起到重要作用。本研究通過(guò)室內(nèi)土柱淋溶試驗(yàn)，研究不同劑量黏土對(duì)一定比例的混合沙土保水保肥能力的改良效果，以期為土壤沙漠化治理提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的混合沙土和黏土均取自鄂爾多斯杭錦旗呼和木獨(dú)鎮(zhèn)沿黃河兩岸的土壤，脫硫石膏取自呼和浩特金山電廠，磷酸二銨購(gòu)自呼和浩特市鑫海肥料廠，試驗(yàn)土柱采用8根長(zhǎng)為60 cm，內(nèi)徑為10 cm，內(nèi)面積為78.54 cm2的PVC管，底部用80目的細(xì)紗布包裹用來(lái)過(guò)濾。

1.2 試驗(yàn)材料處理與分析

將試驗(yàn)所用混合沙土風(fēng)干后過(guò)2 mm篩處理，并進(jìn)行土壤容重與機(jī)械組成分析，分析結(jié)果如表1所示?；旌仙惩溜L(fēng)干的物理性黏粒含量為11.8%、土壤容重1.4 g/cm3。

由分析結(jié)果可知，該項(xiàng)目區(qū)土壤為沙質(zhì)土。供試脫硫石膏過(guò)0.16 mm的孔徑篩并分析其成分，分析結(jié)果表明脫硫石膏CaSO4·2H2O 82.6%、CaSO4·1/2H2O 0.35%、CaCO3 3.37%、自由水分9.9%、pH 6.01。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)共設(shè)置了4個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)2組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)處理方法如表2所示。

每個(gè)土柱裝入40 cm高的混合沙土，先稱取8份4 398.24 g的混合沙土，再稱取過(guò)篩的脫硫石膏23.55 g（相當(dāng)于2 t/667 m2）[7]。最后，分別稱取黏土176.6、235.46、294.33 g。把所稱取混合沙土的1/2裝入土柱下部20 cm，將剩余的1/2與脫硫石膏和黏土混合均勻裝入土柱上部20 cm中。試驗(yàn)前分別在每只土柱管加入1 000 mL的蒸餾水淋洗一遍以減小土樣自身含有的肥料和裝土?xí)r形成的空隙對(duì)滲透速率以及滲透液中氮磷含量的影響。之后將0.235 5 g磷酸二銨溶于1 000 mL水中，并向每只土柱管中加入1 000 mL的磷酸二銨溶液（相當(dāng)于每667 m2施用20 kg磷酸二銨）。通過(guò)測(cè)量CK、處理1、處理2、處理3土柱管內(nèi)滲漏液的流速以及滲透液中肥料的含量來(lái)判斷黏土對(duì)混合沙土保水保肥的影響。

在對(duì)滲透液中的肥料測(cè)定時(shí)，銨態(tài)氮采用2 mol/L KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法測(cè)定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 保水試驗(yàn)

土柱管中加1 000 mL的磷酸二銨溶液后，每隔20 min測(cè)定1次磷酸二銨的滲透液體積，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，隨著黏土施用量的增加，總滲透時(shí)間明顯變長(zhǎng)。其中，CK處理流速最快，總滲透時(shí)間為40 min，處理1、處理2、處理3的總滲透時(shí)間比CK分別延長(zhǎng)40、50、50 min。各處理總滲透量相近，總滲透時(shí)間不同，所以滲透速率也不同，CK、處理1、處理2、處理3滲透速率分別為24.35、12.13、10.76、10.74 mL/min，充分說(shuō)明沙土摻黏土能明顯降低滲透速率，有效改善土壤保水性。

由圖1可知，黏土施用量與滲透速率的動(dòng)態(tài)模擬曲線方程為y=-0.049 5x+23.239，R2=0.909 6﹥R20.05=0.878，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。表明土柱滲透速率與黏土施用量呈負(fù)相關(guān)，隨著黏土施用量增加，滲透速率顯著降低。

2.2 保肥試驗(yàn)

2.2.1 不同黏土施用量對(duì)銨態(tài)氮的影響 氮、磷、鉀元素是土壤營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源，也是植物生命活動(dòng)必不可少的養(yǎng)分元素[9]。黏土不僅有著豐富的礦質(zhì)元素而且保水保肥性好。用2 mol/L KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法對(duì)每支土柱管淋溶液中的銨態(tài)氮含量進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算每支土柱管淋溶液中銨態(tài)氮總含量，結(jié)果如圖2、圖3所示。

由圖2可見(jiàn)，CK土柱管淋溶液中銨態(tài)氮總量最多，處理3中最少；CK土柱管淋溶液中銨態(tài)氮總量是處理3中總量的1.9倍，即CK土柱中保有的銨態(tài)氮最少，處理3土柱中保有的銨態(tài)氮最多。與CK相比，處理1、處理2、處理3中淋溶液銨態(tài)氮總量分別下降了33.5%、40.1%、47.5%。

圖3可知，黏土施用量與淋溶液中銨態(tài)氮總量的動(dòng)態(tài)模擬曲線方程為y=-0.655 2x+394.71，R2=0.987 5﹥R20.05=0.878，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，表明當(dāng)黏土施用量為294.33 g時(shí)，淋溶液中銨態(tài)氮總量達(dá)到210 μg。說(shuō)明黏土施用量與淋溶液中銨態(tài)氮總量呈負(fù)相關(guān)；施用黏土越多，混合沙土對(duì)銨態(tài)氮的保持性能越強(qiáng)；沙土摻粘土能顯著提高混合沙土的保肥能力。

2.2.2 不同黏土施用量對(duì)有效磷的影響 采用紫外分光光度計(jì)對(duì)每支土柱管淋溶液中有效磷含量進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算每支土柱管淋溶液中有效磷總量，結(jié)果如圖4和5所示。

由圖4可知，CK土柱管淋溶液中有效磷總量明顯高于其他處理組，處理3中最少，CK土柱管淋溶液中銨態(tài)氮總量是處理3中總量的1.92倍，即CK土柱中保有的有效磷最少，處理3土柱中保有的有效磷最多。與CK相比，處理1、處理2、處理3中淋溶液有效磷總量分別下降了37.5%、43.8%、48.0%。淋溶液有效磷總量處理1比CK下降了37.5%；處理2比處理1下降了10.0%；處理3比處理2下降了7.4%，表明施用黏土能大幅度地降低淋溶液中有效磷總量，且隨著黏土施用量的增加，淋溶液中有效磷總量降低幅度逐漸減小。

由圖5可知，黏土施用量與淋溶液中有效磷總量的動(dòng)態(tài)模擬曲線方程為y=-0.487 8x+281.14，R2=0.962 9﹥R20.05=0.878，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，表明黏土能顯著降低淋溶液中有效磷總量，且黏土施用量與淋溶液中有效磷總量呈負(fù)相關(guān)。說(shuō)明隨著黏土施用量的增加，土柱保有有效磷增加。因此，黏土對(duì)改善沙土保肥性有明顯效果。

3 小結(jié)與討論

利用室內(nèi)土柱模擬黏土對(duì)沙土保水保肥性的改良效果，試驗(yàn)結(jié)果表明沙土中施入黏土可明顯提高沙土的保水保肥能力，在一定施用范圍內(nèi)黏土施用量越多改良效果越好，但在實(shí)際的沙土改良中，黏土的施用量并不是越多越好。因?yàn)轲ね聊z體數(shù)量多，比表面積大，吸附能力強(qiáng)，粒間空隙小，通氣透水性差[10]。所以黏土施用過(guò)多會(huì)造成通氣透水性能差、耕作費(fèi)力、易板結(jié)、改土費(fèi)用增加等問(wèn)題。因此，關(guān)于黏土最佳施用量的問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊建國(guó)，趙 波.砂土固化劑在沙漠筑路中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].油氣田地面工程，1996，15（6）：52-54.

[2] 黃昌通.土壤學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[3] 馬艷平，周 清.中國(guó)土地沙漠化及治理方法現(xiàn)狀[J].江蘇環(huán)境科技，2007（S2）：89-92.

[4] 赫 婧，顏 麗，楊 凱，等.不同來(lái)源腐植酸的組成和性質(zhì)的研究[J].土壤通報(bào)，2003，34（4）：343-345.

[5] 張 鶯.沙漠化治理現(xiàn)狀和進(jìn)展[J].現(xiàn)代園藝，2015（6）：115.

[6] 鐵生年，姜 雄，汪長(zhǎng)安.沙漠化防治化學(xué)固沙材料研究進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報(bào)，2013（Z1）：106-111.

[7] 張偉華，烏力更，李躍進(jìn)，等.煤煙脫硫石膏改良?jí)A化土壤的理論研究與實(shí)踐[M].呼和浩特：遠(yuǎn)方出版社，2006.

[8] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[9] 高 菲，高 永，高 強(qiáng)，等.沙柳沙障對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（2）：39-42.

[10] 孫向陽(yáng)，陳金林，崔曉陽(yáng).土壤學(xué)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2004.