姚文藝1，2， 劉 慧1,2， 梁止水3

(1.黃河水利科學(xué)研究院， 河南 鄭州 450003； 2.水利部黃土高原水土流失過程與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河南 鄭州 450003； 3.東南大學(xué) 土木工學(xué)院， 江蘇 南京 210096)

位于黃河流域鄂爾多斯高原的砒砂巖區(qū)土壤侵蝕劇烈，生態(tài)退化嚴(yán)重，成為黃河粗泥沙來源的核心區(qū)，被稱之為“地球生態(tài)癌癥”。所謂砒砂巖，是指古生代二疊紀(jì)、中生代三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)所形成的由砂巖、砂頁巖、泥質(zhì)砂巖構(gòu)成的巖石互層，屬于大陸相碎屑沉積巖類[1]。由于砒砂巖成巖程度低，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱，顆粒間膠結(jié)程度差，具有無水堅如磐石、遇水易分解破碎的特性。砒砂巖區(qū)土壤侵蝕治理不僅對于保障黃河長治久安具有重要意義，也是實(shí)現(xiàn)中國生態(tài)文明建設(shè)重大戰(zhàn)略目標(biāo)的迫切需求。長期以來，砒砂巖區(qū)被列入國家生態(tài)環(huán)境建設(shè)和水土流失治理的重點(diǎn)區(qū)[2]，砒砂巖侵蝕治理技術(shù)研發(fā)也成為水土保持、生態(tài)等領(lǐng)域一直關(guān)注的中心課題。在1985年水利部原部長錢正英提出的“以開發(fā)沙棘資源作為加速黃土高原治理的一個突破口”科學(xué)建議下，通過黃土高原水土保持世行貸款第一、二期項(xiàng)目實(shí)施[3]及晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)工程等國家相關(guān)的投資項(xiàng)目[4-5]，開展了砒砂巖區(qū)種植沙棘的技術(shù)與措施研究，取得了改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、減少入黃泥沙的效益[6]。在利用沙棘治理砒砂巖的實(shí)踐基礎(chǔ)上，畢慈芬等[7-9]于1992年提出了植物“柔性壩”治理砒砂巖溝道侵蝕的技術(shù)，并開展相關(guān)的試驗(yàn)研究。之后不斷探索了利用沙棘等生物措施治理砒砂巖的途徑，同時，還開展了利用砒砂巖風(fēng)化物或溝道沉積物修建淤地壩的探索工作[1]，取得了不少研究成果。2011年，西北農(nóng)林科技大學(xué)引入美國雷諾教授研制的EN-1固化劑，開展了利用EN-1固化劑固化砒砂巖邊坡抗沖穩(wěn)定性機(jī)理試驗(yàn)研究[10]。以往這些技術(shù)和措施均在一定程度上促進(jìn)了砒砂巖區(qū)土壤侵蝕治理與生態(tài)恢復(fù)等實(shí)踐的發(fā)展。然而，由于砒砂巖區(qū)多動力復(fù)合侵蝕，侵蝕類型多且其過程復(fù)雜，復(fù)合侵蝕與生態(tài)退化互饋發(fā)生，侵蝕—地貌—植被耦合及其時空分異性突出[5,11]，以往的治理措施相對單一，功能獨(dú)立，治理局部化、零散化、間斷化的問題突出，缺乏全區(qū)域尺度復(fù)合侵蝕阻控、退化生態(tài)治理為一體的系統(tǒng)綜合解決方案與技術(shù)體系，還不能滿足砒砂巖區(qū)生態(tài)綜合治理的需求。另外，由于砒砂巖是我國鄂爾多斯高原特殊的地質(zhì)體，目前，仍未見國外開展砒砂巖侵蝕治理技術(shù)的相關(guān)研究，僅有關(guān)于單一的砂巖或單一的泥質(zhì)砂巖侵蝕治理方面的成果見諸報道[12-14]。因此，迫切需要解決我國砒砂巖區(qū)多類治理措施與復(fù)合性侵蝕有機(jī)匹配、阻控侵蝕與生態(tài)恢復(fù)多功能相協(xié)調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)。為此，近年來黃河水利科學(xué)研究院聯(lián)合多家高校、科研單位及有關(guān)企業(yè)，對砒砂巖區(qū)抗蝕促生綜合治理技術(shù)進(jìn)行了有益的探索，取得了明顯效益。本文基于作者近年研究分析，對砒砂巖侵蝕巖性機(jī)理，抗蝕促生機(jī)理與技術(shù)，以及應(yīng)用效果進(jìn)行系統(tǒng)介紹，并提出需要進(jìn)一步研究的科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)，以期為砒砂巖區(qū)生態(tài)綜合治理提供科技支撐。

1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)方法

1.1 研究區(qū)概況

以黃河一級支流皇甫川的二老虎溝小流域?yàn)樵囼?yàn)研究區(qū)，在二老虎溝上游選取面積約0.1 km2的小流域作為試驗(yàn)區(qū)。二老虎溝所在區(qū)域多年平均降水量約350 mm，屬典型的蓋土砒砂巖區(qū)，地形破碎、坡陡溝深，溝壑密度達(dá)7 km/km2，植被覆蓋度很低，平均不足25%[5]。該流域基巖大面積外露，以水蝕為主并復(fù)合風(fēng)蝕、凍融侵蝕、重力侵蝕，水土流失極為嚴(yán)重，據(jù)1998—2000年觀測表明，裸露區(qū)侵蝕模數(shù)近2.00×104t/(km2·a)。

1.2 砒砂巖取樣方法

為揭示砒砂巖侵蝕巖性機(jī)理，提供研發(fā)抗蝕促生技術(shù)的理論依據(jù)，需要在試驗(yàn)區(qū)采集砒砂巖試樣。試樣的采集遵循整體與局部、普遍與典型相結(jié)合的原則，重點(diǎn)考慮抗蝕促生治理措施實(shí)施地塊分布對取樣的技術(shù)要求而設(shè)計相應(yīng)的取樣方案。參考土壤學(xué)取樣方法，采用傳統(tǒng)人工挖掘和機(jī)械挖掘相結(jié)合的水平分層取樣方法。在取樣時，若取樣深度為2 m以內(nèi)，采用傳統(tǒng)的人工挖掘方式；對于深度大于2 m的砒砂巖區(qū)，首先用機(jī)械將砒砂巖立面從上到下，從表向里挖掘2 m左右，然后通過人工挖掘的方式，在不同縱深處根據(jù)砒砂巖沉積特性進(jìn)行分層取樣。按不同顏色，共采集7類試樣。

1.3 物理化學(xué)關(guān)鍵參數(shù)測驗(yàn)方法

依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50123-1999)》，《土工試驗(yàn)規(guī)程(SL237-1999)》《FHZDZTR0026規(guī)定》《水泥化學(xué)分析方法(GB176-2008-T)》等規(guī)定，采用灌沙法測定砒砂巖原樣密度；采用電熱烘箱烘干法測定砒砂巖原樣含水率；利用高溫爐熔融法測定燒失量；二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵等含量均利用高溫爐熔融法進(jìn)行測定；二氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂等含量均利用滴定法進(jìn)行測定；氧化鉀、氧化鈉等含量，以硫酸、氫氟酸、鹽酸、碳酸銨等作為試劑，用低溫加熱分解法測定。礦物成分分析采用X-射線法，儀器型號為D/max-2500PC，工作電壓40 kV，電流100 mA，射線種類為CuKa，將所取試樣研磨至200目，依據(jù)《轉(zhuǎn)靶多晶體X射線衍射方法通則》(JY/T009-1996)進(jìn)行檢測，利用圖譜分析砒砂巖礦物含量。另外，采用ICPFT-IR分析砒砂巖的官能團(tuán)構(gòu)成。

1.4 試驗(yàn)小區(qū)布設(shè)

在試驗(yàn)小流域溝頭的陽坡區(qū)位布設(shè)2個自坡頂?shù)綔系椎淖匀蝗旅嬖囼?yàn)小區(qū)(圖1)，其中一個作為措施試驗(yàn)區(qū)(A區(qū))，另一個作為裸露對比區(qū)(B區(qū))。2個小區(qū)的寬度均為3.5 m，全長43.5 m(包括長2 m，基本為水平的坡頂)，小區(qū)坡面上段的最大坡度達(dá)70°以上，每個小區(qū)水平投影面積約106 m2，小區(qū)四周用30 cm高的PVC板作為圍埂。在天然條件下，2個全坡面試驗(yàn)區(qū)均為裸露砒砂巖。在2個小區(qū)下緣分別設(shè)置2個連通的由鋼板制成的集流桶，用于收集徑流泥沙，利用置換法測泥沙量。另外，在小區(qū)附近還設(shè)置自計雨量計1臺。

2 砒砂巖侵蝕巖性機(jī)理

巖石成分檢測的結(jié)果表明，砒砂巖的主要礦物成分包括石英、長石、方解石、蒙脫石、高嶺石等。與不少類的巖石相比，砒砂巖礦物組成的最大特點(diǎn)是石英含量相對較低而蒙脫石含量高，其中石英的含量多在40%以下，蒙脫石的含量在10%～30%，后者是一般巖石的數(shù)10倍。石英是一種很穩(wěn)定的礦物質(zhì)，自然條件下幾乎不發(fā)生化學(xué)溶解反應(yīng)，只發(fā)生機(jī)械磨蝕作用，抵抗風(fēng)化的能力較強(qiáng)，因此從巖性角度分析，石英不是引起砒砂巖抗蝕性弱的主要原因。蒙脫石遇水極易膨脹，使孔隙式膠結(jié)的砒砂巖巖體中的孔隙關(guān)閉，氣體壓力增大，從而導(dǎo)致巖體微結(jié)構(gòu)破壞，因此其含量相對較高的蒙脫石是砒砂巖抗蝕性弱的主要成分。砒砂巖中蒙脫石的含量在黏土礦物組分中含量最高，因此，蒙脫石對砒砂巖的影響大于其他黏土礦物組分。蒙脫石是在風(fēng)化或沉積環(huán)境中產(chǎn)生的，這種礦物在風(fēng)化帶中是相當(dāng)穩(wěn)定的，它不會在干燥的環(huán)境中造成巖體破壞，但遇水其體積可膨脹約150%，對巖體產(chǎn)生巨大壓力。一旦遇水蒙脫石就會發(fā)生膨脹，使巖石微結(jié)構(gòu)遭受破壞。另外，在蒸發(fā)過程中受溫度的影響，溶解的礦物成分會通過再結(jié)晶產(chǎn)生化學(xué)沉淀，并重復(fù)溶解和結(jié)晶，也會使巖石結(jié)構(gòu)遭受破壞。因此，為研發(fā)抗蝕促生技術(shù)，需要從改善砒砂巖潰散的角度出發(fā)，研究如何有效抑制蒙脫石等礦物的膨脹，使砒砂巖巖性結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

注：A措施區(qū)； B裸露對照區(qū)。

砒砂巖的主要化學(xué)成分是SiO2(表1)，其中紅色砒砂巖的氧化鐵Fe2O3含量較白色的高，SiO2，MgO，總Fe的含量也較白色的高，而白色砒砂巖的CaO含量較紅色的高。因此，水與紅色砒砂巖具有更高的親和性，水一旦與紅色砒砂巖接觸，在0.2 s內(nèi)就可以完全滲透到試樣體內(nèi)。

表1 研究區(qū)砒砂巖化學(xué)成分組成

注：砒砂巖樣品按色度由深至淺編號，其中1#—4#為紅色系，5#—6#為黃色系，7#為白色。

砒砂巖中Na2O，K2O和CaO總的平均含量為8.6%，雖然它們的含量遠(yuǎn)低于其他組分的含量，但這些成分化學(xué)性質(zhì)活潑，在適當(dāng)?shù)臈l件下，會在局部富集或被水流帶走，從而使巖石的孔隙逐漸增大，化學(xué)風(fēng)化作用加強(qiáng)，最終導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)破壞。巖石的化學(xué)風(fēng)化程度受多種因素控制，如地形地貌、巖石巖性、氣候特征(主要是降雨)等，而巖石中性質(zhì)活潑的化學(xué)成分是影響巖石風(fēng)化的重要因素，其風(fēng)化順序?yàn)?CaO>Na2O>K2O。根據(jù)測試，紫色和粉紅色砒砂巖中的Fe2O3含量高于白色和灰色砒砂巖，表明紫色和粉紅色的砒砂巖以鐵質(zhì)膠結(jié)為主，而白色和灰色的砒砂巖以二氧化硅膠結(jié)為主。氧化鋁主要出現(xiàn)在黏土礦物中，氧化鋁含量低說明黏土礦物含量低，巖石風(fēng)化程度高。在水土泥質(zhì)化作用后，內(nèi)層砒砂巖黏土礦物含量較高，因此，隨著深度的增加，砒砂巖中Al2O3呈增加趨勢，而CaO呈下降趨勢。此外，Al2O3和Fe2O3的含量隨深度增加呈先增加后減少趨勢(除了粉紅色砒砂巖，隨深度增加而增加)。此過程可以解釋為鐵鋁成分從表層風(fēng)化砒砂巖部分進(jìn)入中間層砒砂巖，沉積在巖石裂縫和孔隙處而引起的。砒砂巖風(fēng)化表層的黏土礦物具有很強(qiáng)的陽離子交換能力，由地下水變化引起的陽離子吸附交換是引起巖石性質(zhì)變化的第一步。因此，測定砒砂巖巖體中的陽離子交換量是研發(fā)抗蝕促生材料的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。砒砂巖的最大pH值為10.26，最小值為8.91，平均值為9.49，明顯呈堿性。雨水的pH值通常小于或等于7，因此砒砂巖中由雨水形成的裂隙水和孔隙水，與巖石中較活潑的化學(xué)物質(zhì)非常容易發(fā)生反應(yīng)。隨著水的遷移，反應(yīng)需要不斷地達(dá)到新的平衡，進(jìn)而使得該反應(yīng)一直循環(huán)進(jìn)行，導(dǎo)致巖石的裂縫和孔隙逐漸擴(kuò)大，巖石的風(fēng)化程度逐漸加強(qiáng)。這個過程是緩慢的，但對砒砂巖結(jié)構(gòu)的破壞是巨大的，從而最終使得砒砂巖的力學(xué)性能降低，因此高堿性也是砒砂巖遇水極易侵蝕的主要動因。由于砒砂巖具有上述巖性特征，具有較高的可蝕性，根據(jù)試驗(yàn)觀測[15]，紅棕色、紫紅色砒砂巖與黃綿土相比，在同樣降雨條件下，單位徑流產(chǎn)沙量的大小順序?yàn)椋鹤霞t色砒砂巖>紅棕色砒砂巖>黃綿土?；谏鲜鰧ε皫r礦物組成、化學(xué)成分及酸堿度等在侵蝕中的驅(qū)動機(jī)理分析，可進(jìn)一步假設(shè)：巖石是由許多個顆粒通過粒間的物質(zhì)膠結(jié)在一起的，這些組成巖石的微觀顆粒為圓形顆粒，據(jù)此可由圖2描述砒砂巖遇水破壞的過程。砒砂巖顆粒間以膠結(jié)連接方式為主，在自然干燥狀態(tài)下，砒砂巖結(jié)構(gòu)比較緊密，其強(qiáng)度相對較大，即人們所說的堅硬如石。在砒砂巖與水的初期接觸時，其膠結(jié)物黏土礦物所具有的強(qiáng)親水性使其發(fā)生反應(yīng)而失去膠結(jié)作用，致使砒砂巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。此時，砒砂巖顆粒在自身重力的作用下，其間接觸比較緊密，干燥狀態(tài)下硬度相對較大。如果砒砂巖進(jìn)一步與水接觸，一方面會繼續(xù)侵蝕砒砂巖的膠結(jié)物，另一方面水會潤滑顆粒間的接觸面使摩擦力減小，易于發(fā)生滑動，砒砂巖結(jié)構(gòu)最終發(fā)生破壞，形成潰散侵蝕。

圖2 砒砂巖侵蝕的巖性作用過程

3 抗蝕促生技術(shù)與應(yīng)用

3.1 抗蝕促生技術(shù)

抗蝕促生技術(shù)是指通過在砒砂巖表面實(shí)施一種環(huán)境友好型的復(fù)合材料，固結(jié)砒砂巖表面巖層，達(dá)到抗風(fēng)蝕、水蝕，促進(jìn)植物生長的綜合治理效果。本研究基于對砒砂巖侵蝕巖性機(jī)理的揭示，分別以聚丙烯脂類、聚氨酯類材料為基質(zhì)，添加固結(jié)、保水、增肥、抗拉防衰等多種功能性的改性材料，通過特定溫度、時間、配比條件的控制劑優(yōu)化，聚合得到不同類型的抗蝕促生材料。

在抗蝕促生材料研發(fā)中充分利用包裹與聚合技術(shù)，使其可以與砒砂巖表層巖石顆粒形成包裹層，有效防止因“結(jié)皮”而脫落的現(xiàn)象發(fā)生?？刮g促生材料分子由軟段和硬段構(gòu)成，表現(xiàn)出熱力學(xué)不相容性和微相分離特性，可以在空間上形成相域和微相域，且分子中的異氰酸根和極性基團(tuán)與水反應(yīng)后，形成氫鍵、氨酯鍵及脲鍵等基團(tuán)，這些基團(tuán)的內(nèi)聚能較高，能形成高界面張力的黏結(jié)層，具有良好的力學(xué)性能。根據(jù)浸潤性和抗蝕性試驗(yàn)，在砒砂巖表面噴灑抗蝕促生材料后，其可以有效的調(diào)控水分進(jìn)入速率，說明材料溶液在滲透過程中與砒砂巖顆粒形成了包裹層，可將松散的表層顆粒連接成一個大型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層(圖3)，從而既可以避免砒砂巖表面的水力侵蝕，維持砒砂巖表面的完整性和穩(wěn)定性，同時又可以滿足植物生長的水分需求。

原狀結(jié)構(gòu) 抗蝕促生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

圖3砒砂巖原狀結(jié)構(gòu)與抗蝕促生改性結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖

根據(jù)紅外光譜分析，抗蝕促生材料中含有部分異氰酸酯、聚醚和酰胺分子，而主要成分為酯，且這些分子的聚合體形成分子交叉，是形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、包裹砒砂巖顆粒的主要機(jī)制(圖4)。

圖4 抗蝕促生層構(gòu)建及效果

這種結(jié)構(gòu)易于吸收水分、肥料等植物生長的必要成分，且吸收的水分在干燥的條件下可以緩慢釋放，因而在一定時期內(nèi)，抗蝕促生材料能為植物的生長提供必要的水分，促進(jìn)植物的生長。抗蝕促生材料具有保水控滲、包裹透氣、固結(jié)抗蝕、增肥促生多功能為一體的突出特性。根據(jù)PONY等第三方權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)的測驗(yàn)，該材料對植被不產(chǎn)生藥害，對生態(tài)環(huán)境不造成二次污染。根據(jù)不同用途，利用調(diào)控不同功能性成分的添加量，可以分別制成用于防止砒砂巖陡坡(如坡度>60°)崩塌的固結(jié)抗蝕材料和用于緩坡的阻控侵蝕、促進(jìn)植被恢復(fù)的抗蝕促生材料。

3.2 抗蝕促生技術(shù)應(yīng)用效果

根據(jù)準(zhǔn)格爾旗水土保持監(jiān)督檢查站對抗蝕促生示范試驗(yàn)效果的觀測，抗蝕促生技術(shù)對于防治砒砂巖侵蝕、恢復(fù)植被具有明顯的效果。從植被恢復(fù)效果看,在2014年抗蝕促生措施實(shí)施的當(dāng)年，措施小區(qū)的覆蓋度既可達(dá)到95%左右(圖5)，而且到目前，其長勢依然良好。另外，通過對二老虎溝小流域大面積治理，植被覆蓋度由2013年的25%左右到2016年增加到了75%左右。

圖5 試驗(yàn)小區(qū)植被修復(fù)效果與裸露小區(qū)對比

從抗蝕效果看，根據(jù)2014年7月1日至2016年8月17日6場降雨的產(chǎn)流產(chǎn)沙觀測(表2)，最大日降雨量為2016年8月17日的121.8 mm，最小的為2014年7月1日的16.4 mm，與無措施的裸露小區(qū)相比，在不同場次降雨條件下，噴灑抗蝕促生材料的小區(qū)不僅植被得到良好修復(fù)，而且產(chǎn)流產(chǎn)沙量明顯減少，徑流量約減少70%～94%，產(chǎn)沙量減少95%以上，其中在2016年8月17日次降雨量達(dá)到121.8 mm的條件下，其減沙量仍可達(dá)到97%。由此可見，實(shí)施抗蝕促生技術(shù)，能夠起到非常顯著的減水減沙效果。根據(jù)觀測(圖5)，在裸露對比小區(qū)，因徑流沖刷，侵蝕溝發(fā)育非常明顯，瀉溜等重力侵蝕現(xiàn)象時有發(fā)生，而抗蝕促生試驗(yàn)小區(qū)的地表未見有明顯的侵蝕現(xiàn)象。

表2 抗蝕促生試驗(yàn)區(qū)減水減沙效益觀測結(jié)果

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

(1) 砒砂巖遇水潰散的主要影響因素包括礦物組成、化學(xué)成分、孔隙結(jié)構(gòu)等，其決定了砒砂巖的空隙性、透水性和粘結(jié)力。砒砂巖遇水潰散的驅(qū)動機(jī)制主要在于含量較高的蒙脫石遇水體積膨脹導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)破壞；所含性質(zhì)活潑的CaO等化學(xué)物質(zhì)遇水極易反應(yīng)而被水流帶走致使巖體結(jié)構(gòu)破壞；砒砂巖表層結(jié)構(gòu)松散透水性強(qiáng)，增加水巖反應(yīng)界面而驅(qū)動化學(xué)侵蝕過程發(fā)生。因此，抗蝕的原理就是有效抑制蒙脫石膨脹、改善孔隙結(jié)構(gòu)、減緩水化學(xué)反應(yīng)等，進(jìn)而提高砒砂巖顆粒間的黏結(jié)性和整體性。

(2) 研發(fā)的抗蝕促生材料的促生原理是控滲透氣保肥，促進(jìn)種子發(fā)育和植物生長。通過包裹和聚合技術(shù)的融合，抗蝕促生材料可以在砒砂巖表層形成具有良好力學(xué)性能的網(wǎng)狀多孔包裹層，不僅可阻控侵蝕，同時具備緩慢吸水、釋水、透氣和保肥性能，從而達(dá)到促生的作用。

(3) 通過全坡面徑流小區(qū)、小流域等不同范圍的示范應(yīng)用表明，利用抗蝕促生技術(shù)，可以取得明顯的阻控侵蝕、恢復(fù)植被的效果，實(shí)現(xiàn)了抗蝕促生功能的一體化，為砒砂巖區(qū)生態(tài)綜合治理探索了一條新途徑。

4.2 討 論

基于砒砂巖侵蝕巖性機(jī)理研發(fā)的抗蝕促生材料，不失為一項(xiàng)值得探索的新技術(shù)新方法。由于砒砂巖侵蝕機(jī)理極為復(fù)雜，水蝕風(fēng)蝕重力侵蝕復(fù)合交替，加之該地區(qū)屬于我國由半干旱向干旱過渡，由黃土向沙地過渡的地帶，氣候條件及立地條件不利于植被恢復(fù)，生態(tài)極度脆弱，因此，對其治理的難度很大，目前提出的抗蝕促生技術(shù)還屬于第一階段性的探索，仍有必要對抗蝕促生措施及治理技術(shù)進(jìn)行完善，深入研究，并開展大區(qū)域推廣示范研究。對以下問題需要進(jìn)一步研究： ①抗蝕促生材料對復(fù)合侵蝕的適用性，拓展其阻控多類侵蝕的功能。 ②砒砂巖區(qū)治理的生態(tài)承載力約束條件，砒砂巖區(qū)生態(tài)承載力維持與提升機(jī)制。 ③抗蝕促生材料的促生作用臨界及其適用于大范圍的施工技術(shù)等。另外，還需要深化抗蝕促生技術(shù)在砒砂巖區(qū)生態(tài)綜合治理中的作用與應(yīng)用研究，形成生物—植生固結(jié)—工程—砒砂巖改性等綜合措施體系及治理模式，實(shí)現(xiàn)砒砂巖全區(qū)域—侵蝕全類型—生態(tài)全要素的綜合治理，解決生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)退化的侵蝕環(huán)境問題。