浅析介观尺度上砒砂岩与沙复配土结构稳定性的内力作用

毛乌素沙地治理事关我国西北地区生态环境安全和可持续发展,虽然近年来其沙化趋势得到明显遏制,却并未被彻底扭转,仍面临再次沙化的严峻挑战。新近研究揭示,土壤内部介观尺度上的静电斥力、水合斥力和范德华分子引力的相互作用可能是决定宏观尺度土壤结构稳定或破坏的本质原因。然而,砒砂岩与沙复配提升土壤结构稳定性的内力作用机制及其微观机理仍不清楚。因此,本文概述了和讨论了砒砂岩与沙复配在质地组配和结构改良方面的关键作用,分析了介观尺度上砒砂岩与沙复配土的复合效应和表面电荷效应差异将改变复配土颗粒间相互作用力,进一步影响风沙土结构形成和及其稳定性,并针对砒砂岩与沙复配土结构稳定性的内力作用研究中急需攻克的难题进行了总结和展望。

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。

砒砂岩与沙混合比例对春玉米冠层结构及其光合特性的影响

为探明砒砂岩与沙的不同复配比例对春玉米冠层结构、光合特性与最终产量的影响,在毛乌素沙地设置砒砂岩与沙体积比分别为1∶1、1∶2和1∶5的小区试验,于2014―2015年测定春玉米株高、叶面积指数、冠层开度、穗位叶净光合速率、产量以及土壤含水量动态变化。结果表明,1∶1和1∶5两种复配土与1∶2比例复配土相比,所种植的春玉米在12叶期、抽雄期、乳熟期具有较低冠层开度,在抽雄期具有较高的叶面积指数,冠层结构更为优化,同时1∶2复配土春玉米穗位叶净光合速率在各生育期均具有一定优势,这与该比例复配土在0~120cm深度土层内更佳的保水性具有一定关系。冠层结构与光合生理上的优势导致1∶2复配土春玉米百粒质量显著高于1∶1和1∶5复配土,产量最高,是适于在毛乌素沙地推广应用的砒砂岩与沙复配比例。