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土壤改良剂在沙化草地治理中的应用研究论文

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2026-05-02 21:11:23    来源:    作者:xuling

摘要:为提高沙化草地治理效果、加强生态修复能力、促进草地生态系统可持续发展,对土壤改良剂在沙化草地治理中的应用进行研究,具有十分重要的意义和应用价值。

  摘要:为提高沙化草地治理效果、加强生态修复能力、促进草地生态系统可持续发展,对土壤改良剂在沙化草地治理中的应用进行研究,具有十分重要的意义和应用价值。从土壤改良剂的作用机理出发,系统探讨了土壤改良剂在沙化草地治理中的应用效果,并结合牧草生产和饲料开发,为沙化草地的生态恢复和可持续利用提供理论依据和实践参考。

  关键词:土壤改良剂;沙化草地治理;应用研究

  中国是荒漠化沙化严重的国家之一。据国家林业和草原局官网数据,截至2024年6月,全国有荒漠化沙化土地44.78亿亩,影响4亿多人口。通过“三北”等生态工程,重点区域植被恢复,实现“绿进沙退”。目前,“三北”工程区造林4.8亿亩,治理草原12.8亿亩,森林覆盖率从1978年的5.05%升至13.84%。沙化土地面积连续4年净减少,年均缩减1000万亩,重度沙化比例从2004年的74.1%降至2019年的62.3%。风沙危害减弱,2019年土壤风蚀总量较2000年下降40%,近10年北方春季沙尘天气年均9.2次,较近30年年均12.5次减少且强度减弱。牧草作为沙化草地治理的“先锋物种”,其生长状况直接反映土壤改良效果,并为后续饲料开发提供物质基础。多项研究表明,合理施用土壤改良剂可显著提升牧草产量与抗逆性。

  1.沙化草地土壤特性及改良剂作用机制

  沙化草地土壤多为风沙土,有机质含量低于0.5%、黏粒含量不足5%,田间持水量仅15%—20%,保水弱、养分易流失,难满足牧草生长需求[1]。不同土壤改良剂以不同机制改善沙化土壤。生物炭改良剂可增加土壤孔隙度(施用后0—20 cm土层孔隙度提升12%—18%)和吸附性能,提高保水率与养分持留能力,如内蒙古鄂尔多斯沙化草地试验,施30 t/hm2玉米秸秆生物炭后,土壤有机质含量较对照提升0.32%,利于紫花苜蓿根系生长;腐殖酸类改良剂调节土壤pH值(使沙化碱性土壤pH值降低0.5—1.2)、激活微生物活性,促进牧草吸收营养元素,宁夏农林科学院2021年中卫沙化草地试验显示,其配合氮磷复合肥施用后,羊草氮素利用率提升23.6%;高分子聚合物改良剂(如聚丙烯酰胺)黏结土壤颗粒形成团聚体,施用后风蚀量减少40%—60%,提升保水能力,为牧草萌发和幼苗生长提供水分保障。

  2.土壤改良剂结合牧草种植的沙化草地治理实践

  2.1适宜牧草品种筛选与改良剂适配应用

  在沙化草地治理中,为修复退化草地,应选用耐旱、耐瘠薄的优质牧草品种,并结合其施用土壤调理剂,实现生态修复和饲草供应双目标[2]。基于锡林郭勒盟草原工作站课题成果评价(2020—2023),选取沙打旺、羊草、紫花苜蓿等优质牧草品种,同时还试验了生物炭+腐殖酸复合肥,施用20 t/hm2的肥量处理效果最好,紫花苜蓿鲜草产量达到38.6 t/hm2,较对照不施改良剂增产62.3%,粗蛋白达18.2%。据甘肃治沙所2022年调查统计结果:采用聚丙烯酰胺改良剂结合本地牧草技术措施,将河西走廊地区沙区覆盖度从22%提高到58%,并实现饲料资源本地化;不同改良剂-牧草搭配应用的效果差异较大,如生物炭型改良剂更适合配施豆科牧草,而腐殖酸型改良剂对禾本科牧草有显著促进作用,上述现象在塔城地区沙化草地不同试验地均得到验证。

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  2.2改良剂施用技术对牧草产量及品质的影响

  土壤改良剂的施用方式及用量、时间均会影响沙化草地的植株生长状况及营养价值,在宁夏盐池县沙化草地试验项目(2021—2023年)中,我们曾尝试将生物炭-膨润土复合改良剂采用深翻方式以带状形式施入土壤中(用量为25 t/hm2),用于春季牧草播种前的植被恢复工作[3]。结果表明:其燕麦鲜草产量达42.8 t/hm2,比直接撒播提高19.7%,燕麦干草粗纤维下降8.3%,粗脂肪增加2.1%,明显提升了饲用价值。据阿拉善盟农牧业技术推广中心统计,2023年资料显示,“改良剂+农肥”配方运用到沙地退化草原治理措施中,其中生物炭与羊粪配比按1:3施用(总用量为30 t/hm2),每公顷可获得56.2吨的苏丹草鲜草,含粗蛋白率达12.8%,可供当地200只育肥羊肉羊越冬吃足干草饲料。

  3.土壤改良剂在沙化草地治理中的应用途径

  3.1降低成本

  一方面,加强土壤改良剂的研发和生产技术创新,提高生产效率,降低生产成本,同时合理选择改良剂的种类和用量,优化施用方法,降低运输成本[4]。例如,利用当地的有机废弃物生产堆肥和生物菌剂,可以降低成本。另一方面,应当鼓励研究所和企业对于土壤改良剂的研发以及生产技术的创新,降低生产成本提高产品质量,例如研发新型廉价高效生化改良剂,采用农作物秸秆及工业下脚料为原料进行有机改良剂生产,实现废弃物的循环利用,此外还应该加强产、学、研的合作关系以促进科研成果的推广应用,推动土壤改良剂产业的产业化发展,降低其产品销售价格。

  3.2减少环境影响

  首先,应充分了解土壤改良剂对环境的影响情况,筛选出绿色改良剂品种;制定土壤改良剂施用标准及规范,在确保合理控制土壤改良剂用量及次数的前提下,减少对土壤环境造成不良影响的发生。其次,为了避免土壤改良剂长期施用对土壤生态系统造成影响,应建立长期监测机制,对已使用的土壤调理剂造成的影响进行长期跟踪监测,包括土壤理化性质、生物学特征及农作物生长等方面的变化。再次,通过对采集的数据进行分析,可以及时掌握土壤环境的变化情况以及土壤改良剂的作用效果及风险性,根据观测结果,及时调整改良剂的施用方案,如更换改良剂类型或者降低用量等等,减轻其对土壤环境的危害程度。最后,要加强对土壤修复技术的研究及应用,增强土壤自我修复的能力,保证荒漠化草地生态系统可持续性发展。

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  3.3加强科学研究与精准选择

  针对改良剂选取盲目的问题,应加强科研工作,在对不同地区沙化草地土壤条件、气候条件以及植物生长需求进行更加深入研究的基础上,建立土壤数据库和植物数据库,并通过大量的田间试验和室内分析来确定适宜于不同类型地区沙化草地恢复所需的土壤改良剂类型及比例。例如,在酸性沙化草地条件下,首先选用能够调节土壤pH值的如CaCO 3或腐殖酸类等改良材料进行土壤结构改善;在贫瘠沙化草地条件下,可以选用富含多种营养元素的有机—无机复配式改良材料。同时还要根据不同植物种类的需求状况,选取相应的改良材料,以便提高它的特异性和作用效果。

  3.4规范施用技术与科学指导

  优化施用措施,加强技术研发和技术指导,制定合理的、科学的土壤改良剂使用规范,并针对不同土壤条件、不同作物种类下的土壤改良剂施用量、施用方法和时间进行研究,探索最佳施用技术;同时提高基层人员的技术水平,确保他们正确使用。微生物添加剂应该选择白天或者夜晚光线不强烈,温度适宜的时间投放,完成后及时覆土避免阳光直射或者水分蒸发太快,提高微生物存活率及活性。如果使用的是有机物类改良材料,就要根据其特点结合土壤的实际状况来选择合适的投加方式,如撒施、带状或者沟施等方式,并且搭配深耕措施,让该类化学物质能够彻底地进入到土壤当中,提升其效果。

  4.结语

  土壤改良剂在治沙草地上具有重要作用,它能够改善土壤理化性质和生物学性质,促进植物群落恢复,提高生态功能和生产力。但目前应用过程中还存在成本高、效果不稳定以及影响环境等问题。所以需要进一步加强对土壤改良剂的研究及应用技术普及,以降低其成本并提高其效果稳定性及其生态友好性,为治理沙化草地提供更好的途径。

参考文献:
  [1]张小青,张雅荣,李晓婷,等.内蒙古锡林郭勒沙化草原治理实效性初报[J].环境生态学,2024,6(12):73-78.

  [2]沙依拉·努尔哈力.浅谈草地资源生态建设工程档案管理[J].新疆畜牧业,2012(S1):21.

  [3]席光超,余柏均,喻佳欣,等.若尔盖沙化草地不同治理措施效果综合评价[J].草学,2024(05):38-43+53.

  [4]马泽,毕利东,郭澎,等.外源添加物对土壤团聚体稳定性的影响[J].土壤通报,2024,55(06):1585-1592.