浅析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤稳定性研究关键技术

64 2017, V ol.37, No.14 农业与技术

※农业科学

浅析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤稳定性研究关键技术

张海欧1,2,3,4,5

（1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司；2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司；3.国土资源部退化及 未利用土地整治工

程重点实验室；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075；5.西安理工大学水利水电学院，陕西 西安 710048）

摘 要：目前，土地作为一种非常珍贵的资源，人们关心的不仅是目前合成“土壤”具有良好的理化性质，可以满足农业生产的基本需求，更关心这种合成“土壤”的性质稳定性和可持续利用。本文在砒砂岩与沙复配成土技术基础上，主要从土壤特性变化、水肥耦合和水土匹配3方面分析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤稳定性关键技术问题，从而为新造土壤的稳定性和可持续利用提供技术指导和理论支持。最后展望未来开展毛乌素沙地治理及砒砂岩与沙复配土壤关键技术研究的发展趋势。

关键词：复配土壤；稳定性；可持续利用；关键技术

中图分类号：S-1 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170733052

基金项目：陕西省重点科技创新团队计划项目（项目编号：2016KCT-23）

引言

毛乌素沙地是我国农牧交错区的典型代表，生态环境脆弱并威胁北方地区的生态安全。区内存在沙地沙漠化严重和砒砂岩区水土流失严重2大危害，长期以来的治理虽然取得了一定成效，但仍较为有限，未从根本上解决区内严重的生态环境问题。随着陕西省耕地面积的日益缩减，在关中地区可开发利用土地日益减少、陕南土地开发利用难度大的前提下，增加耕地资源的焦点转向了具有光热资源丰富的陕北地区，毛乌素沙地面积广，具有巨大的挖掘潜力。如何对毛乌素沙地进行整治利用，提高耕地质量，实现土地的可持续利用成为亟待解决的关键问题[1-3]。陕西省“十二五”规划纲要明确提出，加强土地开发整理，充分挖掘陕北地区粮食潜力，建设陕西第二粮仓。

陕西省土地工程建设集团经过近10a 的探索及研究，利用砒砂岩与沙在成土中的互补性，将二者按不同的比例复配成土，砒砂岩与沙的合成“土壤”具有良好的理化性质，为作物生长、农业生产创造了良好的基础[4-9]。田间试验和工程示范结果也已经证实，合成“土壤”用于种植作物、农业生产的效果显著[10-13]。目前，土地作为一种非常珍贵的资源，人们关心的不仅是目前合成“土壤”具有良好的理化性质，可以满足农业生产的基本需求，更关心这种合成“土壤”的性质稳定性和可持续利用。本文在砒砂岩与沙复配成土技术的基础上，通过分析毛乌素沙地砒砂岩与沙复配土壤稳定性研究关键技术问题，从而为新造土壤的稳定性和可持续利用提供技术指导和理论支持。1

毛乌素沙地综合整治现状

全国沙漠化普查结果表明，毛乌素沙地总面积为7.84

万km 2

，占全国沙区总面积的4.25%。由于自然气候条件和人文活动干扰的综合影响，毛乌素沙地的沙漠化态势明显加剧，对我国北方地区的生态安全造成巨大冲击。毛乌素沙地属于生态脆弱区，广泛分布着砒砂岩，近几十年来，砒砂岩区内的许多县区均开展了砒砂岩区域的治理工作。总体来看，数十年来，通过生物固沙、机械固沙和化学固沙，在一定程度上控制了毛乌素地区沙地的快速扩张。但是，沙地土壤贫瘠，肥料短缺，严重影响作物产量，毛乌素沙地呈现出“整体遏制，局部好转，局部退化”的局面，未治理的面积仍占较大比例。而且

随着快速工业化、城镇化发展，人类经济活动加剧，特别是能源开采、水资源开发、农业结构战略性调整仍会对区域生态建设、沙漠化防止带来新的冲击和压力，因而科学协调保障发展与保护生态环境的关系事关生态脆弱地区的资源可持续利用和经济社会的可持续发展。

被称为“环境癌症”的砒砂岩在该地区分布范围广[14]，缺点是砒砂岩成岩程度低，结构强度低，易风化，颗粒间胶结程度低，渗透性能差，优点是具有较好的持水能力和保水能力，岩层储水多，成为相对富水层，能为植物生长提供水分。沙土质地均一，结构疏松，水分在土层空间内的分布较为均匀，一旦水分补给减少，蒸散增加，就会出现整体性缺水。由于砒砂岩具有保水性能好，弥补漏沙、漏水、漏肥的缺点。陕西省土地工程建设集团利用二者的性质，将砒砂岩与沙混合，既可以减少或阻止沙地水分渗漏，又可减弱砒砂岩坚硬板结的现象，达到改善土壤物理特性，进而达到提高土地生产力的目的。

2

砒砂岩与沙复配成土技术研究进展及现状

砒砂岩与沙复配成土技术是指将沙地开发整治为耕地过程，通过将一定量的砒砂岩和沙2种物质经科学配比，使其成为满足作物生长的新增耕地的耕作土壤层，同时加以工程、经济、技术手段使沙地成为优质耕地的技术[4-8]。

毛乌素沙地广泛分布着砒砂岩和沙，砒砂岩质地粘重，遇水板结，导水性能低，透水性差，熟化程度低，遇水流失严重，但砒砂岩持水保水性能较强，而沙通体无结构，漏水、漏肥严重，砒砂岩和沙在当地并称为“两害”，也是造成当地水土流失、耕地减少的主要原因。如何变“两害”为“一宝”，陕西省土地工程建设集团经过近10a 的探索及研究，从资源合理利用的角度出发，遵循区域生态环境平衡的规律，就地取材，利用两者在成土中的互补性，将砒砂岩与沙按不同的比例复配成土，揭示其成土机理，既可解决沙土黏着力差、易被风吹扬和渗透能力太强漏水、漏肥的问题，也可以改善砒砂岩粘重、易板结的特点，使土壤兼备透气透水性和保水保肥性，变“两害”为“一宝”[1-13]。并采取新思路在复配成土技术上取得了一定的突破，将砒砂岩与沙复配成土的技术应用于造田工程，并在榆林市小纪汗乡大纪汗村得以推广应用。砒砂岩与沙复配成土技术的研究与应用推进了土地整治工程领域的发展，开启了土地整治、保护耕地的新篇章。