一种砒砂岩与沙复配造田水土耦合试验设施

摘要

本发明涉及一种砒砂岩与沙复配造田水土耦合试验设施，包括1至8号试验区以及附属设备；试验区的尺寸为15m×12m，采用顶部与地面平齐的砖墙砌成，实验区试验区两两之间设置有1m宽的隔离带或2m宽的生物防护带；1号试验区为当地原始沙土；2至8号试验区平分为3个试验小区，底层填入30cm厚的沙土，表层分别填入30cm厚的1:1、1:2和1:5的砒砂岩与沙复配土。1和2号试验区无农作物种植；3、5和7号试验区种植土豆；4、6和8号试验区种植玉米。本发明采用自然环境条件下布设完整的试验用地及相应的附属设备，从而可以取得最接近真实的试验结果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种研究新成土壤田间不同环境参数配比条件下水土耦合的 试验设施。

背景技术

砒砂岩，也称为“红胶泥”，在毛乌素沙地广泛分布。它一旦裸露就风 化，一遇风就起尘，一遇水就松散，随水大量流失，被称为“环境癌症”。而 沙的结构松散、漏水漏肥，不能形成土壤团粒结构，也是导致土地资源生态 退化的“罪魁祸首”。基于对两种物质特性的认识，发明人员提出利用“两 害”物理构成的互补性，将两者结合起来复配为一种新型“土壤”，从而变两 “害”为一“宝”。

但是，在现有砒砂岩与沙复配成土技术的研究过程中，主要有两种方法， 其一，在实验室中模拟不同的环境条件，试验不同的配比，探讨最佳复配方 案。这种研究方法虽然容易实现，但与现实情况有较大的差别，无法得到最 佳的复配方案。其二，在毛乌素沙地中划定多块沙荒地进行复配改造，交由 当地农民按照试验条件(如复配工程、灌溉、施肥、生物防护等措施)经营 管理，通过实地考察农作物的产量，进行对比研究。但是这种方法需要耗费 大量的人力、物力，而且无法对当地农民的经营管理进行实时监控，导致试 验结果的可信度降低。

因此，急需一种省时省力的砒砂岩与沙复配成土技术研究装置用于快速 制定砒砂岩与沙复配比例及水肥管理技术。

发明内容

本发明目的是提供一种砒砂岩与沙复配造田水土耦合试验设施，其采用 自然环境条件下布设完整的试验用地及相应的附属设备，从而可以取得最接 近真实的试验结果。

本发明的技术解决方案是：

一种砒砂岩与沙复配造田水土耦合试验设施，其特殊之处是：包括1号 试验区至8号试验区共8个并排设置的试验区以及设置在试验区内的附属设 备；所述试验区的尺寸为15m×12m，采用顶部与地面平齐的砖墙砌成，砖墙 深度大于等于60cm；所述1号实验区至6号试验区两两之间设置有1m宽的 隔离带；所述6号实验区至8号实验区两两之间以及8号试验区外侧设置有 2m宽的生物防护带；所述1号试验区为当地原始沙土；所述2号实验区至8 号试验区，分别纵向平分为3个5m×12m的试验小区，底层填入30cm厚的当 地沙土，表层分别填入30cm厚的1:1、1:2和1:5的砒砂岩与沙复配土；所 述砒砂岩粒径小于4cm；所述附属设备包括设置在5号试验区至8号试验区 的灌溉设备、分别设置在1号试验区至8号试验区的中子管；所述1号试验 区和2号试验区无农作物种植；所述3号试验区、5号试验区和7号试验区 种植土豆；所述4号试验区、6号试验区和8号试验区种植玉米。

上述灌溉设备为喷灌或滴灌设备。

上述生物防护带是灌木从或杨树。

上述砒砂岩粒径为2～4cm。

上述中子管的埋入深度为1.5m。

上述附属设备还包括分别设置在1号试验区和2号试验区的冻土管。

本发明的有益效果：

1、本实验设施因地制宜，采用当地的砒砂岩与沙复配成土，只需2亩多 地，建造成本低、管理成本低。

2、本实验设施完全暴露在自然环境中，非常真实地模拟了沙荒地的各种 环境参数和复配造田的利用参数，试验结果真实可靠。

3、本试验设施可以长期使用和专人管理，便于水土耦合试验多年使用的 需求。

4、本实验设施占用最少的沙地，可以满足研究新生土壤物理指标变化的 监测。

5、本发明试验设施以毛乌素沙地砒砂岩与沙复配造田为基础，以砒砂岩 与沙复配成土配比(1：1，1：2，1：5)及其农艺利用方式为对象，以田间 常规观测、监测与模拟技术为手段，系统开展不同配比田块、不同管理模式 下的复配成土稳定性及其生态效应、投入经济性及其生产性能的长期监测和 实验，以此为基础平台，跟踪探测在自然环境条件下，不同田间管理方式与 投入变化(如复配工程、灌溉、施肥、生物防护等措施)对不同配比田块及 其利用效能影响的差异、过程和机理，研究提出复配成土造田工程的主要技 术参数、不同田间投入管理的关键技术规范，为科学指导退化及未利用土地 整治和高标准农田建设实践，提供科技支撑与技术支持。

6、中子管的埋入深度为1.5m，可以真实探测不同深度土壤的含水量， 便于试验对比。

附图说明

图1为试验区布设图。其中，1号试验区和2号试验区为不灌溉、只有 自然降雨情况下，无作物种植的全沙和3种比例复配土壤的对比试验。3号 试验区和4号试验区为不灌溉、只有自然降雨情况下，土豆和玉米在3种比 例复配土壤上的种植试验。5号试验区和6号试验区为灌溉条件下土豆和玉 米在3种比例复配土壤上的种植试验。7号试验区和8号试验区为有生物防 护措施的灌溉条件下土豆和玉米在3种比例复配土壤上的种植试验。

具体实施方式

一种砒砂岩与沙复配造田水土耦合试验设施，包括1号试验区至8号试 验区共8个并排设置的试验区以及设置在试验区内的附属设备；试验区的尺 寸为15m×12m，采用顶部与地面平齐的砖墙砌成，砖墙深度大于等于60cm； 1号实验区至6号试验区两两之间设置有1m宽的保护带；6号实验区至8号 实验区两两之间以及8号试验区外侧设置有2m宽的生物防护带；1号试验区 为当地沙土；2号实验区至8号试验区，平均分为3个5m×12m的试验小区， 底层填入30cm厚的当地沙土，表层分别填入30cm厚的1:1、1:2和1:5的砒 砂岩与沙复配土；砒砂岩粒径小于4cm；附属设备包括设置在5号试验区至8 号试验区的灌溉设备、设置在1号试验区至8号试验区的中子管；1号试验 区和2号试验区无农作物种植；3号试验区、5号试验区和7号试验区种植土 豆；4号试验区、6号试验区和8号试验区种植玉米。灌溉设备为喷灌或滴灌 设备。生物防护带是灌木从或杨树。

多个1.5m中子管竖直预埋在复配土壤中，上端开口于地表，使用时，将 土壤水分测定中子仪探入预埋探管内不同深度，根据测量结果，可以计算出 试验区的土壤含水量。

为了方便测量不同土壤在严寒天气的冻土状况，还可在1号试验区和2 号试验区埋设冻土管，进行冻土测量和对比。

本发明设施可以观测新成土壤物理性质(机械组成、团聚体、容重、土 壤水分特征曲线、田间持水量、饱和导水率、土壤水分)、化学性质(有机质、 全氮、NO₃^-、NH₄⁺、全磷、速效钾、pH、)、作物生长参数(作物叶面积指数、 作物干物重、作物产量)数据，测试数据用于对比不同田间管理方式与投入 变化(如复配工程、灌溉、施肥、生物防护等措施)对不同配比田块及其利 用效能影响的差异、过程和机理，为砒砂岩与沙复配造田水土耦合施工标准 提供依据，可长期用于“砒砂岩与沙复配成土稳定性及可持续利用研究”、“休 闲期砒砂岩与沙复配造田固沙关键技术研究”、“沙地土地综合整治技术研究 及示范应用”等试验项目。