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,价格合理且无毒无害,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。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。将Zeolite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。

研究采用天然沸石的主要化学成分为二氧化硅、氧化铝和氧化铁,还存在少量的其他氧化物。天然沸石的主要矿物组成为斜发沸石、高岭石、石英以及其他硅铝氧化物。由图2可知,天然沸石是一种表面形态不规则、比表面积较大的晶体,粗糙的表面结构能够提供更多的吸附点位,有利于提高其吸附性能,进而促进其在土壤改良的过程中与土壤颗粒胶结。

通过试验可知,黑土的黏聚力随着天然沸石的掺配量增多而增大,呈正相关关系。天然沸石的掺配量从5%~10%和15%~20%时黑土的黏聚力增加幅度较大,0~5%和10%~15%之间黑土的黏聚力提升幅度相对不大。可以看出,在黑土中添加天然沸石可以有效增强黑土的黏聚力。

另外,随着天然沸石掺配量的增加,黑土的密度变大,总孔隙度变小。这可能是因为天然沸石与小粒径团聚体胶结,并附着在大粒径团聚体表面,填充了土壤颗粒之间的大孔隙,使土壤密度增大,土壤更加密实。在黑土中添加天然沸石,能够填充土壤内部的较大孔隙,改变黑土的孔隙直径分布和总孔隙体积。当天然沸石的掺配量不同时,对于土壤的孔隙直径分布曲线的影响规律也不相同。总体来说,随着沸石掺配量的增加,黑土的总孔体积逐渐降低,较小直径的孔隙所占比例升高,这一趋势说明天然沸石能够增大黑土颗粒间的接触面积。