Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| DOI | 10.27277/d.cnki.gsdnu.2021.000397 |
| 不同物理材料配施组合对风沙土理化与重金属特征的影响 | |
| 陈艺文 | |
| 出版年 | 2021 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 山东农业大学 |
| 中文摘要 | 风蚀荒漠化地区风沙土的流动性、干旱性与贫瘠性是影响防沙治沙生态产业发展、生产力提升的根本因素,固沙改土是提高风沙土生物产量与生产、生态功能的关键途径。针对现有工程治沙材料中秸秆类材料易腐烂,土石类材料不易获取,化学类材料成本高、经济性差、雨水不易入渗及材料对环境质量的影响等问题,开发低成本、易获取、环境友好的物理固沙材料开展带状平铺式沙障布设对风蚀荒漠化地区固沙改土、恢复植被具有重要意义。基于此,本文以乌兰布和沙漠东北缘磴口县的圣牧高科十一牧场流动沙地为研究对象,选择粉煤灰(F)、石膏(S)、牛粪(N)3种固体废弃物理材料开展室内15%和25%比例复配土壤,通过对其理化和重金属特征进行土壤质量评价筛选出最佳配比,进行野外平铺式固沙沙障配施试验,结合野外调查、室内测试分析等方法,测定了初始配施(5月)和生长季后(10月)土壤理化与金属元素特性,利用主成分分析以及最小数据集归纳,评价了配施物理固沙材料后土壤质量指数,结合高效益低成本理念,最终筛选出野外配施材料及其配比的组合。主要研究结果如下:(1)室内复配土壤与野外配施沙障土壤机械组成特征室内复配土壤机械组成与CK一致,仍以细、中砂为主,但复配土壤呈现中砂、粗砂、极细砂和粉砂体积分数有所增加,细砂体积分数有所下降的变化趋势。野外配施沙障土壤在初始配施及生长季后平均粒径整体呈上升趋势;分选趋近中等,由分散向集中改善;偏度整体呈现近于对称;除15%F峰态为很尖窄外,其余峰态基本呈现中等;单重分形维数上升;粒径呈现两头增加中间减小的趋势,土壤粒径分布幅度变宽,不易起动的中砂、粗砂与极细砂、粉粒成分增加,易吹蚀的细砂体积分数有所下降,有助于增大沙粒起动风速,达到固沙目的。(2)室内复配土壤与野外配施沙障土壤养分特征室内复配土壤有机质含量及各养分含量在F、N以及FS组合中变化趋势一致,均呈增大趋势,S土样与CK接近且差异不显著(P>0.05),整体分布为N>F>CK≈S。野外配施沙障土壤养分含量整体升高,以SOC升高比例最大,且以N最好,F次之,TN和TK趋势与SOC一致,TP以15%F最好;15%F及25%FS的p H和电导率下降。(3)室内复配土壤与野外配施沙障土壤金属元素特征复配土壤金属元素含量整体趋势以N复配土样增加各金属含量且高于CK,以S复配土样降低各金属含量且低于CK,F复配土样的Mn、Zn、Al含量接近于CK,Cr、As较CK下降,Fe、Cu较CK上升;FS混合复配土样呈现Cu、Zn、Al接近于CK趋势,Cr、Mn、Fe、As较CK显著下降。配施沙障土壤在生长季后各样地的Cr、Mn、Fe含量均以CK最高,Cu、Al含量各样地以15%N最高,CK次之;Zn含量以25%FS最高,CK次之;As含量15%S最高,CK次之。添加物理固沙材料配施沙障土壤可在一定程度上降低重金属含量,对于Zn、Mn等微量元素有提高趋势,且重金属Cr、As以15%F较低。(4)室内复配土壤材料配比组合与野外配施沙障比例筛选运用主成分分析,归纳最小数据集指标,最终得出室内复配土样土壤质量指数由大到小为15%F(0.545)>15%S(0.537)>15%N(0.506)>25%F(0.484)=25%FS(0.484)>25%S(0.478)>15%FS(0.395)>CK(0.385)>25%N(0.335),达到Ⅲ级中等水平,结合成本确定15%F、15%N、15%S、25%FS四种方案进行野外配施。同理得到配施沙障土壤生长季后土样的土壤质量指数由大到小为15%F(0.515)>15%S(0.492)>15%N(0.462)>25%FS(0.445)>CK(0.265),CK为Ⅳ级贫瘠水平,配施物理固沙材料样地均上升为Ⅲ级中等水平。综合分析理化以及重金属特征表明,15%F样地黏粒、粉粒、粗砂体积分数上升;SOC和TP上升效果较好;固沙改土性能作用明显;且重金属Cr、As含量最低,植被生长密度最好,价格最为低廉。因此,在本研究的几种物理固沙材料及其配比中,15%F可作为野外物理材料配施沙障的最佳选择材料及配比。 |
| 中文关键词 | 沙障 ; 物理固沙材料 ; 理化性质 ; 重金属特征 ; 土壤质量评价 ; 乌兰布和沙漠 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | TU41 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373373 |
| 作者单位 | 山东农业大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈艺文. 不同物理材料配施组合对风沙土理化与重金属特征的影响[D]. 山东农业大学,2021. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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