针对全球土壤与土地退化的各种现状.doc

针对全球土壤与土地退化的各种现状，提出减缓土壤退化进程新的理论和实践方法，以及农业生态系统的开垦策略。荒漠化土壤的植被修复需要稳定的水源和肥源供给，二者缺一不可，而城市污水恰恰可以满足这一要求。人工湿地是一种生态型的污水处理技术，具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、耗电低、运行费用低等优点。将人工湿地技术应用于经济欠发达且地广人稀的荒漠化地区，可充分发挥其优势，而且人工湿地占地面积大的劣势也不再是其限制因素。因此，若以人工湿地为载体、荒漠化土壤(沙土)为湿地基质用于荒漠化土壤修复，其上所栽培植物将可能形成稳定植被，污水及污水中的污染物即可作为人工湿地植物所需的水分和养分来源，污水得到净化的同时还可使土壤保持肥力和生产力。该试验通过对两年来人工湿地的进水、出水及湿地内土壤中的各项指标进行监测、统计、分析，最终得出以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤的修复效果，以下为试验结果：湿地运行至第2年，与原沙相比，沙土中w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）及电导率均极显著增加（P0.01），第2年0.1m潜流湿地基质养分的富集量高于第1年，其中，第1年0.1m潜流湿地中沙土w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）相比于原沙分别增加了2.20g/kg、0.33g/kg、8.54mg/kg、0.13g/kg和43.53mg/kg;与第1年相比，第2年各指标则分别增加了2.57g/kg、1.20g/kg、14.75mg/kg、0.24g/kg和70.58mg/kg。这可能是由于随着水力负荷的增加，进入试验系统的“肥源”也相应增加，同时随着修复时间的延长，土壤持肥保肥能力也增强所致。修复第1年，0.6m潜流湿地基质中w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）相比于原沙分别增加了2.27g/kg、0.86g/kg、2.69mg/kg、0.12g/kg和67.83mg/kg;第2年相比于第1年则分别增加了8.36g/kg、1.19g/kg、21.26mg/kg、0.38g/kg和68.05mg/kg。这是因为0.6m表面流湿地水力停留时间较长，更有利于湿地中沙土通过沉淀、过滤、吸附等作用截留污水中的污染物，从而使土壤养分含量增加。此外，表面流湿地更大的水力负荷也带来了更多的“肥源”。对于土壤的物理性质，经过2a的修复，沙土容重、孔隙率与原沙相比均有极显著差异，并基本趋于稳定。这主要是因为植物根系生长及其数量的增加可以使土壤孔隙率上升同时容重下降。也有研究表明，土壤有机质积累可以使土壤容重降低并提高土壤结构的稳定性，这也与该研究的结果相一致。然而，各人工湿地之间沙土容重和孔隙率均无显著差异。根据以上实验所得数据总结得出，经过第1年运行后0.1m潜流湿地中沙土中的w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）分别增加了515.2%、275.0%、97.6%、12.4%、426.4%；运行2年后较最初沙土分别增长了1117.1%、1275.0%、266.2%、35.2%、1117.7%。经过第1年运行后0.6m潜流湿地中沙土中的w（有机质）、w（TN）、w（碱解氮）、w（TP）、w（速效磷）分别增加了531.6%、716.7%、30.7%、11.4%、664.4%；修复第二年0.6m表面流湿地中较最初沙土分别增长了2489.5%、1708.3%、273.7%、47.6%、1331.0%。修复第2年，0.6m表面流湿地中沙土对养分的富集量显著高于0.1m潜流湿地，并且显著高于第1年的0.6m潜流湿地，修复速率也较高。通过查阅资料得：李瑞雪利用解析断面分析法研究黄土高原沙棘、刺槐人工林对土壤的培肥效应。结果表明，土壤肥力水平大幅度提高，与无林地相比，5年生沙棘使80cm土层有机质、TN、有效N、有效K分别提高41.1%、60.4%、109.7%、5.8%；5年生刺槐林使80cm土层有机质、TN、有效N、有效K分别提高74.3%、123.6%、285.3%、42.4%。这相比于上述方法，土壤的培肥效率明显缓慢许多文献中还与Mekuria等对草地禁牧封育的方法进行比较，结果是与其520a所得研究结果相一致表明相比于禁牧封育这一常用自然修复方法，该试验所用方法在12a内即可将污水中的污染物作为“肥源”快速富集到沙土中，而沙土pH仍无显著变化（P0.05）。由此可以总结得出，利用城市污水对荒漠化土壤进行浇灌培肥在理论上可行，以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤进行近2a的修复后，人工湿地中沙土w(有机质)、w(TN)、w(碱解氮)、w(TP)、w(速效磷)相比于原沙均有极显著增加，沙土中养分可以得到快速富集。各湿地在夏秋季对污水中CODCr、TN、TP均有较好的去除效果。但是个人认为在以下一些方面仍存在质疑或需进行后续实验。一、 过度地浇灌是否会引起土壤盐渍化？二、 土壤中所残留的营养物质是否能够被植物充分利用？三、 在实际实施中，由于环境温度较高，蒸发作用明显，土壤水分是否依旧可以保持可接受水平？四、 实验中仅仅对于0.1m及0.6m土层进行潜流或者表面流，实际过程中对于荒漠化严重的地区应该如何实行实际操作？据现有资料显示，虽耕地面积总量占世界前列，但由于人口众多，人均耕地面积排名十分靠后。再加上耕地由于土地退化、污染等原因，我国的耕地面积逐年减少，因此合理的开垦政策尤为重要。根据相关文献得知，开垦几乎在所有的情况下都会造成自然生态系统有机碳含量的降低，而且，部分农田开垦后由于重用轻养，导致了土壤有机碳含量下降，从而影响了土壤质量