黑土的物理力學性質及微觀結構是黑土的基本性質,能夠反應黑土的抗侵蝕能力。以松遼平原黑土為研究對象,將天然沸石按照5種比例摻配到土壤中,經過60d花盆培養,采用三軸壓縮實驗法、環刀法、壓汞儀法等方法測定5組土壤的力學性質、物理性質及微觀結構變化規律。結果表明:1、隨著天然沸石摻配量的增加,黑土的黏聚力逐漸增大并與天然沸石摻配量呈正相關關系,內摩擦角均較對照組增大但與天然沸石摻配量沒有明顯的規律,黑土土壤密度變大,總孔隙度減小。2、天然沸石可以改變黑土的顆粒間和團粒內部的孔徑分布。隨著天然沸石摻配量的增加,黑土的微觀結構發生變化,總孔體積呈減小趨勢,較小直徑的孔隙所占比例升高。3、選取10%天然沸石摻配量改良黑土比較經濟合理;因此,天然沸石能夠改善黑土的力學性質、物理性質及微觀結構,進而有效提升黑土的黏聚力。
東北黑土區的糧食年產量約占全國的1/5,是中國重要的玉米、粳稻等商品糧供應地。其糧食產量主要依賴于肥沃的黑土層,然而研究表明,2011年底,東北黑土區的水土流失面積為25萬9800km2,占總土地面積的25.22%,并且將繼續惡化。黑土作為典型的草原草甸土壤,具有肥力高、土質疏松等特點,其中土壤侵蝕是導致黑土資源退化乃至徹底破壞的主要原因,嚴重影響了黑土良好肥力的發揮;因此,提升黑土的抗侵蝕能力是緩解當前水土流失形勢的必要手段。
沸石具有良好的結構特性和礦物性質,是一種環境友好型材料,價格低廉且無毒無害,在改良土壤的理化性質,改善土壤的結構、養分情況和抗侵蝕能力方面發揮重要作用。馬媛媛等將天然沸石按照不同比例摻入重塑黑鈣土中,通過擬合天然沸石改良黑鈣土的水分特征曲線,發現天然沸石能夠提高黑鈣土的保水能力。張薇將沸石作為隔鹽層應用于濱海鹽堿地,發現可以有效降低土壤的全鹽量和pH值。戴顯慶通過將天然沸石摻入到黑土中,有效提高了土壤團聚體的團聚度和黑土的抗剪強度,表明黑土團聚體穩定性和抗侵蝕能力得到增強。