沙土摻黏土后土壤保水保肥性研究

摘要：采用室內土柱模擬的方法，研究不同劑量（0、176.60、235.46、294.33 g）的黏土對一定比例的混合沙土保水保肥能力的改良效果。結果表明，黏土能顯著提高混合沙土的保水保肥能力。與對照相比，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小；淋溶液中的銨態氮與有效磷總量隨黏土施用量的增加而減少，說明黏土可以顯著提高混合沙土的保水與保肥能力。

關鍵詞：沙土；黏土；保水保肥能力

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：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的一種特殊性質的土壤，屬于缺少黏質的輕質土壤，植物很難在其上生長[1，2]。中國的沙漠面積很大，約為173.97萬km2，同時也是受沙漠化嚴重危害的國家之一[3]，近4億人的生產和生活受到影響[4]。據報道，中國每年有大面積地區遭到土地沙漠化，間接導致了中國經濟損失高達幾百億元，全國有3.2萬多個城鎮和村莊日夜受風蝕的侵害。同時，沙漠化也威脅交通運輸、大中城市、工礦企業和水利設施[5]。沙漠化如果得不到徹底解決，國民經濟的持續、穩定發展也就得不到保障[6]。因此，土地沙漠化成為中國必須解決的一個重大問題。

沙化土最大的特點是保水保肥性差，如能改變這一特性，則對沙漠化治理起到重要作用。本研究通過室內土柱淋溶試驗，研究不同劑量黏土對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鎮沿黃河兩岸的土壤，脫硫石膏取自呼和浩特金山電廠，磷酸二銨購自呼和浩特市鑫海肥料廠，試驗土柱采用8根長為60 cm，內徑為10 cm，內面積為78.54 cm2的PVC管，底部用80目的細紗布包裹用來過濾。

1.2 試驗材料處理與分析

將試驗所用混合沙土風干后過2 mm篩處理，并進行土壤容重與機械組成分析，分析結果如表1所示。混合沙土風干的物理性黏粒含量為11.8%、土壤容重1.4 g/cm3。

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

1.3 試驗設計與方法

試驗共設置了4個處理，每個處理設2組平行試驗，試驗處理方法如表2所示。

每個土柱裝入40 cm高的混合沙土，先稱取8份4 398.24 g的混合沙土，再稱取過篩的脫硫石膏23.55 g（相當于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時形成的空隙對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（相當于每667 m2施用20 kg磷酸二銨）。通過測量CK、處理1、處理2、處理3土柱管內滲漏液的流速以及滲透液中肥料的含量來判斷黏土對混合沙土保水保肥的影響。

在對滲透液中的肥料測定時，銨態氮采用2 mol/L KCl浸提-靛酚藍比色法測定；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法測定[8]。

1.4 數據分析

采用 Excel 軟件進行數據處理分析。

2 結果與分析

2.1 保水試驗

土柱管中加1 000 mL的磷酸二銨溶液后，每隔20 min測定1次磷酸二銨的滲透液體積，結果見表3。由表3可知，隨著黏土施用量的增加，總滲透時間明顯變長。其中，CK處理流速最快，總滲透時間為40 min，處理1、處理2、處理3的總滲透時間比CK分別延長40、50、50 min。各處理總滲透量相近，總滲透時間不同，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態模擬曲線方程為y=-0.049 5x+23.239，R2=0.909 6﹥R20.05=0.878，通過顯著性檢驗。表明土柱滲透速率與黏土施用量呈負相關，隨著黏土施用量增加，滲透速率顯著降低。

2.2 保肥試驗

2.2.1 不同黏土施用量對銨態氮的影響 氮、磷、鉀元素是土壤營養的主要來源，也是植物生命活動必不可少的養分元素[9]。黏土不僅有著豐富的礦質元素而且保水保肥性好。用2 mol/L KCl浸提-靛酚藍比色法對每支土柱管淋溶液中的銨態氮含量進行測定，并計算每支土柱管淋溶液中銨態氮總含量，結果如圖2、圖3所示。

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

圖3可知，黏土施用量與淋溶液中銨態氮總量的動態模擬曲線方程為y=-0.655 2x+394.71，R2=0.987 5﹥R20.05=0.878，通過顯著性檢驗，表明當黏土施用量為294.33 g時，淋溶液中銨態氮總量達到210 μg。說明黏土施用量與淋溶液中銨態氮總量呈負相關；施用黏土越多，混合沙土對銨態氮的保持性能越強；沙土摻粘土能顯著提高混合沙土的保肥能力。

2.2.2 不同黏土施用量對有效磷的影響 采用紫外分光光度計對每支土柱管淋溶液中有效磷含量進行測定，計算每支土柱管淋溶液中有效磷總量，結果如圖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態模擬曲線方程為y=-0.487 8x+281.14，R2=0.962 9﹥R20.05=0.878，通過顯著性檢驗，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相關。說明隨著黏土施用量的增加，土柱保有有效磷增加。因此，黏土對改善沙土保肥性有明顯效果。

3 小結與討論

利用室內土柱模擬黏土對沙土保水保肥性的改良效果，試驗結果表明沙土中施入黏土可明顯提高沙土的保水保肥能力，在一定施用范圍內黏土施用量越多改良效果越好，但在實際的沙土改良中，黏土的施用量并不是越多越好。因為黏土膠體數量多，比表面積大，吸附能力強，粒間空隙小，通氣透水性差[10]。所以黏土施用過多會造成通氣透水性能差、耕作費力、易板結、改土費用增加等問題。因此，關于黏土最佳施用量的問題有待進一步研究。

參考文獻：

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