黑土的物理力学性质及微观结构是黑土的基本性质,能够反应黑土的抗侵蚀能力。以松辽平原黑土为研究对象,将天然沸石按照5种比例掺配到土壤中,经过60d花盆培养,采用三轴压缩实验法、环刀法、压汞仪法等方法测定5组土壤的力学性质、物理性质及微观结构变化规律。结果表明:1、随着天然沸石掺配量的增加,黑土的黏聚力逐渐增大并与天然沸石掺配量呈正相关关系,内摩擦角均较对照组增大但与天然沸石掺配量没有明显的规律,黑土土壤密度变大,总孔隙度减小。2、天然沸石可以改变黑土的颗粒间和团粒内部的孔径分布。随着天然沸石掺配量的增加,黑土的微观结构发生变化,总孔体积呈减小趋势,较小直径的孔隙所占比例升高。3、选取10%天然沸石掺配量改良黑土比较经济合理;因此,天然沸石能够改善黑土的力学性质、物理性质及微观结构,进而有效提升黑土的黏聚力。
东北黑土区的粮食年产量约占全国的1/5,是中国重要的玉米、粳稻等商品粮供应地。其粮食产量主要依赖于肥沃的黑土层,然而研究表明,2011年底,东北黑土区的水土流失面积为25万9800km2,占总土地面积的25.22%,并且将继续恶化。黑土作为典型的草原草甸土壤,具有肥力高、土质疏松等特点,其中土壤侵蚀是导致黑土资源退化乃至彻底破坏的主要原因,严重影响了黑土良好肥力的发挥;因此,提升黑土的抗侵蚀能力是缓解当前水土流失形势的必要手段。
沸石具有良好的结构特性和矿物性质,是一种环境友好型材料,价格低廉且无毒无害,在改良土壤的理化性质,改善土壤的结构、养分情况和抗侵蚀能力方面发挥重要作用。马媛媛等将天然沸石按照不同比例掺入重塑黑钙土中,通过拟合天然沸石改良黑钙土的水分特征曲线,发现天然沸石能够提高黑钙土的保水能力。张薇将沸石作为隔盐层应用于滨海盐碱地,发现可以有效降低土壤的全盐量和pH值。戴显庆通过将天然沸石掺入到黑土中,有效提高了土壤团聚体的团聚度和黑土的抗剪强度,表明黑土团聚体稳定性和抗侵蚀能力得到增强。