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考虑到内蒙古库布齐沙漠靠近黄河,局部拥有较丰富的地表水和浅层地下水资源,以及在其西南缘临近杭锦旗巴拉贡杭锦2#土矿区,本文提出利用杭锦2#土(含坡缕石粘土)来改良库布齐荒漠化土壤。通过进行粘土的成胶性能、铺浆条件下的播种研究以及沙漠土在改良前后的物性变化分析,基本完成了沙漠土改良的实验性工作。结合其特有的成胶性、吸附性和保水性等性能,本文首先用巴拉贡矿区的低品位坡缕石粘土进行了粘土成胶性能的研究。结果表明,在加入聚合物PAAS含量相同的条件下(与水的体积比为0.05 ml/100 ml),球磨成胶和胶体磨成胶的效果较好,两者的最佳土水比值相近,约20~21 g/100 ml,略高于棒磨成胶的18 g/100 ml,远高于均质成胶6 g/100 ml;而PAAS对成胶的影响不显著。
沙打旺(Astragalus adsurgens Pall)及苜蓿(Medicago sativa L.)作为改良荒漠土的理想植物,研究它们在足量浇水条件下及在提供杭锦2#土作保水剂的条件下播种是否需要进行预处理,可为后面胶体对该两植物发芽及生长影响的研究提供实验基础。以沙打旺为例,研究结果表明:在足量浇水条件下,沙打旺种子的外壳经用34℃温水浸泡2 h处理和硫酸(浓度98%)浸泡30 min处理的发芽率较未经预处理的高,发芽后植株的生长速度也较未经预处理的快;而在使用坡缕石粘土作保水剂的条件下,结果正好相反--这两种预处理的效果反不如未经预处理的好,说明铺浆条件下的播种,草籽无需进行预处理。
杭锦2#土制备成粘土胶体后便被用来提高固沙植物种子在沙漠化土壤环境下的发芽、生长及存活能力。铺洒粘土胶体的条件下播种苜蓿和沙打旺,两者的发芽和发芽后植株的高度(长势)与所铺泥浆的土水比先呈正相关,后呈负相关关系;与泥浆厚度的关系亦然。在相同的条件下,紫花苜蓿发芽和生长的效果要优于沙打旺。对沙打旺而言,所铺泥浆的最佳土水比宜为1/5、最佳厚度为4.0 cm,该条件下发芽率为20%,存活时间达40 d;播种紫花苜蓿时,铺浆的最佳土水比为1/8、最佳厚度为4.0 cm,该条件下发芽率为80%,存活时间接近20 d。
沙漠土按上述播种条件初次改良后的颗粒结构、粘土含量、导水率、含水率、饱和吸水率、持水性能、土壤养分含量等物性方面,均有一定的改善,但改善程度较低,与正常土壤的差距仍然很大。预示着改良荒漠化土壤是个艰巨而漫长的过程。
本研究为改良沙漠化土壤提供了一种实用的新方法,同时为低品位坡缕石粘土找到了一个新的应用领域,拓展了它的开发空间。