基于有机质腐殖化的黄河流域沙化土壤改良技术

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黄河流域地处我国北部,流域面积超过75万平方公里,横跨我国西部、中部和东部地区。黄河流域不仅是我国重要的生态安全屏障,也是我国人口活动和经济发展的重要区域。然而由于气候变化等原因,黄河流域部分区域生态环境脆弱,特别是上游地区仍然存在着土地荒漠(沙)化的问题。黄河流域土地荒漠(沙)化面积约为流域总面积的25%,中度和重度荒漠(沙)化土地面积占据了17.5%,一定程度上影响了流域内地区的发展。黄河流域内农业有机固体废弃物资源丰富,这些有机固体废弃物富含有机质,资源化潜力大,经处理后用于沙化土壤改良,不仅可以丰富土壤有机质含量,改善土壤质量,减少环境污染,促进废弃有机质资源化利用,还能够提高土壤固碳量,有利于碳减排,有效加强黄河流域地区的生态治理,推动整个流域的高质量发展。本研究将有机质腐殖化处理后作为有机改良剂施用于黄河流域沙化土壤中,研究分析了其对沙化土壤持水性、沙化土壤肥力水平、沙化土壤酶活性以及细菌群落结构的影响,并在此基础上提出基于有机质腐殖化的沙化土壤改良技术。主要研究结论如下:(1)有机改良剂施入黄河流域沙化土壤后,土壤的电导率明显增大,同时有机质、碱解氮和速效磷的含量均有不同程度的增加。有机改良剂对土壤p H值则有着低施用量降低,高施用量提高的影响。(2)有机改良剂可以明显减缓土壤水分在垂直方向上的入渗,使得浅层土壤中的水分长时间保持在较高的水平,同时可以阻隔深层土壤的水分散失,减少土壤水分损失。并且这种效果与其施用量有关,以30%施用量效果最佳,累积蒸发量减少48.66%。(3)通过黑麦草盆栽试验进一步验证改良剂对沙化土壤的改良效果。有机改良剂的施入可以降低土壤p H值,但降低效果与施用量有关。有机改良剂还可以提高土壤电导率、氮磷钾含量,且提升效果与施用量呈正相关。种植结束后,各处理组土壤养分含量有所积累,且均高于对照组。有机改良剂的施入还可以提高土壤酶活性、丰富土壤细菌的物种种类、提高其多样性。土壤脲酶活性、蔗糖酶活性与过氧化氢酶活性分别较对照组提升了14.25倍、4.33倍和0.49倍。细菌Alpha多样性指数结果表明,土壤细菌Ace指数、Chao1指数、Shannon指数与Simpson相较CK均有所增高。(4)有机质腐殖化产物的施入可以改善沙化土壤保肥蓄水能力,同时提高土壤养分含量。土壤肥力分级和评价结果表明,随着改良剂施用量的增大,沙化土壤各指标水平均有提升,但全氮和碱解氮提升效果相对较差;持水性试验结果与黑麦草生长状况综合分析结果表明,最佳施用量为45%。施用量为45%时,土壤固碳对全球变暖的缓解效果为125.45 t CO2-eqv·hm-2。
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