CN109757135A - 利用沙土改良露天排土场压实黄粘土结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用沙土改良露天排土场压实黄粘土结构的方法，包括将沙土与黄粘土以重量比1:1～3:1混合均匀，得到土壤基质；其中，所述沙土为风积沙，<0.002mm的粘粒的含量不超过10％；所述黄粘土的粘粒含量为80％～90％。本发明通过将沙土与黄粘土以一定比例相配比，改善了黄粘土的土壤通透性，土壤压实度指数下降，改良了土壤结构性状，促进了根系的生长发育。

Description

利用沙土改良露天排土场压实黄粘土结构的方法

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，涉及黄粘土土壤的改良。

背景技术

我国西部为干旱半干旱缺水地区，水资源占有量仅为全国的3.9％，与东部相比，年蒸发量为降雨量的6-10倍，加上西部主要土壤类型为黄土和沙土，其土壤肥力大多较为贫瘠，生态脆弱，农作物的产出较低，对于我国这样一个农业大国，提高农田土壤的肥力，增加水分的利用率将是西部急需解决的主要问题。

西部露天矿排土场表土瘠薄，心土层堆放未熟化导致土壤结构差、肥力降低及植被重建难等一系列严重的生态问题。生态恢复的关键在于首先构建良好的土壤生态环境，首先构建一个良好的土壤层次结构，从土壤物理方面改良土壤结构。神延西湾露天矿区位于荒漠化干草原和干草原的过渡带，地表土壤以风积沙和黄土为主，土壤缺乏养分，有机质含量极低，严重影响植被的生长。特别是排土场表层黄土，因其具有粘性，通气性不良，加上堆放机械碾压，土壤压实现象严重，更加剧了植被重建难度。寻找低成本无污染的土壤结构改良方法成为了生态重建的前提与关键。

发明内容

针对露天煤矿排土场的黄粘土压实土壤复垦问题，本发明要解决的技术问题是，如何利用本地风积沙土来改善黄粘土的结构，降低压实度，提高所种植作物的生长性状，优化添加沙土的比例结构。

本发明的技术方案通过以下方法实现：

一种露天排土场黄粘土改良方法，包括以下步骤：

将沙土与黄粘土以重量比1:1～3:1混合均匀，得到土壤基质；优选地，土壤基质平铺覆盖在岩石层上，所述岩石层为煤矿地区的煤层之上的岩层；其中，所述沙土为风积沙，沙粒的机械组成分析其质地为砂土，<0.002mm的粘粒的含量不超过10％；所述黄粘土的粘粒含量为80％～90％，优选85％。本领域技术人员已知，自然土壤的矿物质都是由大小不同的土粒组成的，各个粒级在土壤中所占的相对比例或质量分数，称为土壤机械组成。粒径<0.002mm的为粘粒，粘粒含量在30％以上的土壤均划分为粘壤土类。

优选地，所述黄粘土的基本理化性状为速效磷的含量为2.72mg/kg，速效钾的含量为86.74mg/kg，pH值为7.55，EC(电导率)值为91μs/cm。。

优选地，所述黄粘土的土壤紧实度达到3500KPa，土壤容重1.8g/cm³。

优选地，所述沙土剥离自压实黄粘土表面。

优选地，沙土的基本理化性状为：速效磷的含量为6.13mg/kg，速效钾的含量为50.38mg/kg，pH值为7.48，EC值为52.5μs/cm。优选地，所述黄粘土风干磨细过1mm筛后与沙土混合。

优选地，所述土壤基质中，土壤紧实度达到1600KPa，土壤容重1.45g/cm³，接近常规土壤的紧实度与容重。

土壤改良的目的是改善土壤的结构、改良土壤性状，促进根系的生长发育。土壤是植物生长发育的基地，植物生长所需要的大部分养料都是通过土壤获得的。植物从根系土壤中吸收无机盐，像钙离子、钾离子和镁离子等，然后通过根系的运输形成叶绿素,保证作物正常地进行光合作用，反之，土壤养分供给不足将会严重影响到植物的正常生长。植物叶片营养元素的含量反映了植物的生长状况，根际土壤为植物提供了必要的营养元素，因此这些指标可以评判土壤改良的效果。

本发明通过将沙土与黄粘土以一定比例相配比，改善了黄粘土的土壤通透性，改良了土壤结构，有利于根系的生长发育。本发明的方法具有取土便捷、来源广、成本低、更适用于当地沙粘土壤的快速结构改良、提高植被的成活率和生物量、且无外来化学添加物、不会产生负效应等多方面的优点。

具体实施方式

试验材料：供试沙土和黄粘土来自陕西省榆林市神木县神延西湾露天矿，经过1mm筛，黄粘土的基本理化性状为：速效磷的含量为2.72mg/kg，速效钾的含量为86.74mg/kg，pH值为7.55，EC值为91μs/cm。黄粘土的粘粒含量为85％，黄粘土的土壤紧实度为3500KPa，土壤容重1.8g/cm³。黄粘土风干磨细过1mm筛后备用。沙土为风积沙，剥离自黄粘土表面，<0.002mm的粘粒的含量不超过10％，沙土的基本理化性状为：速效磷的含量为6.13mg/kg，速效钾的含量为50.38mg/kg，pH值为7.48，EC值为52.5μs/cm。实验用盆为20cm(口径)×16cm(底径)×22cm(高)。供试玉米种子为中国农业科学院种子公司的品糯28号。

试验设计：试验共设4个处理，每个处理设4次重复，共16盆。设4个土壤基质水平：沙土(S)、黄粘土(H)、沙土与黄粘土按质量1:1配比(S:H＝1:1)、沙土与黄粘土按质量3:1配比(S:H＝3:1)，配比后得到的土壤基质中，土壤紧实度达到1600KPa，土壤容重1.45g/cm³。使用NH₄NO₃，KH₂PO₄，K₂SO₄作为底肥，使土壤中氮、磷、钾的含量分别达100mg/kg、10mg/kg、150mg/kg(由于沙土和黄粘土都很贫瘠，养分含量很低，为保证植物正常的生长加入底肥。各处理底肥的施加量是相同的，结果中叶片营养元素含量和根际土各项指标产生的差异为改良所产生)。将玉米种子用浓度为10％的H₂O₂溶液浸泡10min做表面消毒，再用去离子水多次清洗，每盆播种玉米种子3棵，出苗后定苗为1株。每盆土壤基质为4.8kg，土壤湿度约为田间持水的70％～80％，所有处理在中国矿业大学(北京)的日光温室中培养，光照采用自然光照，温度15～40℃。

结果与分析

(1)不同处理对玉米干重影响

在4种不同土壤基质下的生物量，沙土中植物生长量最大，沙土(S)、黄粘土(H)按质量3:1配比(S:H＝3:1)时，生物量比黄粘土明显，但比沙土中下降，S:H＝1:1的生物量显著提高94％，S:H＝3:1的生物量显著提高了150％，沙土和黄粘土以3:1配比明显促进了植物生长，土壤通透性好，没有板结，有利于根系的发育和生长。

表1：不同沙土和粘土配比对玉米干重的影响

注:同一个处理下的小写字母表示不同土壤基质在0.05水平上有显著差异；字母abcd表示不同的土壤基质下某指标的差异性比较，相同字母表示在p<0.05(样本中变量关联有5％的可能性是由于偶然造成，0.05的p值通常被认为是可以接受的过错边界程度)水平上不存在差异，不同字母则表示存在差异，字母越靠前则表示此项指标在数值上越大。下同。

(2)不同处理对玉米叶片营养元素含量的影响

与沙土配比后的黄粘土，即S:H＝1:1和S:H＝3:1达到显著差异，特别是S:H＝3:1，全磷含量显著提高。说明沙土与黄粘土以3:1配比时，土壤上生长植物叶片的营养元素含量增加更多。利用沙土配比这一处理对植物叶片营养元素含量的提升具有一定促进作用。

表2：不同配比基质对玉米叶片营养元素含量的影响

(3)不同处理对玉米根际土壤养分含量的影响

配比沙土后，有效氮、速效磷、有机质含量均比纯黄粘土高，掺入沙土显著降低了速效钾的含量。

表3：不同配比对玉米根际土壤养分含量及有机质含量的影响

对比纯黄粘土基质与黄粘土和沙土以不同比例配比后的土壤基质各理化指标可知，配比一定质量的沙土这一措施对黄粘土具有明显的改善作用。在土壤相关理化指标方面，增加了有效氮和速效磷的含量，特别是S:H＝3:1均达到了显著差异，土壤有机质的含量也有大幅度的提升；在玉米生长状况方面，玉米叶片各营养元素含量不同程度的提高，而玉米的生物量均有显著提高，为露天矿区排土场粘土改良提供了修复方法与理论基础，具有重要的现实生态意义。

Claims (8)

1.一种利用沙土改良露天排土场压实黄粘土的方法，包括以下步骤：

将沙土与黄粘土以重量比1:1～3:1混合均匀，得到土壤基质；其中，所述沙土为风积沙，<0.002mm的粘粒的含量不超过10％；所述黄粘土的粘粒含量为80％～90％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄粘土的粘粒含量为85％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄粘土的基本理化性状为：速效磷的含量为2.72mg/kg，速效钾的含量为86.74mg/kg，pH值为7.55，EC值为91μs/cm。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄粘土的土壤紧实度达到3500KPa，土壤容重1.8g/cm³。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述黄粘土风干磨细过1mm筛后与沙土混合。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沙土剥离自压实黄粘土表面。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沙土的基本理化性状为：速效磷的含量为6.13mg/kg，速效钾的含量为50.38mg/kg，pH值为7.48，EC值为52.5μs/cm。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述土壤基质中，土壤紧实度达到1600KPa，土壤容重1.45g/cm³。