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Jun 04, 2024

La roca blanda puede promover la mejora del suelo arenoso eólico en Mu Us Sandy Land, China

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 11813 (2023) Cite este artículo 127 Accesos 1 Detalles de Altmetric Metrics Este estudio se centra en la importancia de mejorar la degradación de la tierra en Mu Us

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 11813 (2023) Citar este artículo

127 Accesos

1 altmétrica

Detalles de métricas

Este estudio se centra en la importancia de mejorar la degradación de la tierra de Mu Us Sandy Land para aumentar la superficie de tierra cultivada y promover el desarrollo ecológico verde. Los objetos de investigación fueron cuatro tipos de suelos mixtos y los suelos de rizosfera se recolectaron durante el período de cosecha de cultivos. La relación de volumen de roca blanda a arena fue de 0:1 (verificación de control, CK), 1:5 (suelo compuesto uno, PS1), 1:2 (suelo compuesto dos, PS2) y 1:1 (suelo compuesto tres, PS3). Los resultados mostraron que los agregados grandes eran principalmente agregados mecánicamente estables, mientras que los agregados pequeños eran principalmente agregados estables al agua. La roca blanda promovió el aumento del contenido de arcilla y limo en el suelo arenoso, y la textura del suelo cambió de arena a franca. Los contenidos de materia orgánica, fósforo disponible y potasio disponible aumentaron significativamente con los tratamientos PS2 y PS3, pero no hubo diferencias significativas entre ellos. El nitrógeno total no tuvo diferencias significativas entre los tratamientos. Actinobaciota, Proteobateria y Chloroflexi fueron las bacterias dominantes en el suelo de la rizosfera y representaron aproximadamente el 75% de todos los microorganismos. A nivel de género, la roca blanda contribuye a una composición de especies más rica. El índice de diversidad, el índice de uniformidad y el índice de riqueza fueron mayores en PS1, y el contenido de fósforo y potasio disponibles promovió el aumento de la diversidad. Por lo tanto, cuando la proporción de suelo compuesto de roca blanda y arena está entre 1: 5 y 1: 2, se puede utilizar como una base importante y un parámetro técnico para la mejora de Mu Us Sandy Land.

El proceso de desertificación de la tierra se ha convertido en una cuestión ecológica y social crítica con importantes implicaciones para la supervivencia y el progreso de la humanidad1. La superficie desertificada en el mundo ha alcanzado más de 400 millones de hm2, de los cuales las tierras gravemente desertificadas son casi 20 millones de hm2, y sigue expandiéndose a un ritmo de 300.000 hm2 por año2,3. China enfrenta una escasez de recursos de tierra, con una superficie cultivada per cápita que es sólo una cuarta parte del promedio mundial4. Teniendo en cuenta los recursos de la tierra y el desarrollo económico, China se ha fijado el objetivo de salvaguardar la tierra cultivada mediante la implementación de medidas como controlar la cantidad total de tierra cultivada, mejorar la calidad de la tierra cultivada y garantizar la seguridad alimentaria. Acelerar la rehabilitación de las tierras desertificadas es crucial tanto para promover el desarrollo económico en las zonas desertificadas como para fomentar la coexistencia armoniosa entre los seres humanos y la naturaleza5, así como para mantener una sociedad estable.

A lo largo de la historia de la humanidad, se han realizado esfuerzos para prevenir y controlar la desertificación por medios tanto teóricos como prácticos. Actualmente, la gestión de tierras desertificadas implica la implementación de medidas como vegetación, ingeniería y productos químicos6,7. La teoría de la reconstrucción orgánica del suelo, crucial en la lucha contra la desertificación, ha demostrado ser eficaz en proyectos de restauración de tierras8. La reconstrucción orgánica del suelo es un sistema técnico que implica convertir tierras no agrícolas en tierras de cultivo, mejorar tierras de bajo nivel e implementar proyectos de informacionalización de tierras mediante ajustes, reorganización y reemplazo. El objetivo final es crear un espacio físico que favorezca la supervivencia y multiplicación de organismos orgánicos, conocido como “Tierra Pura”. El proyecto específico consistía en combinar los minerales arcillosos blandos locales con la arena para crear un suelo compuesto bien permeable y establecer métodos de riego que ahorren agua, aumentando así la capacidad productiva de la tierra y promoviendo la utilización sostenible de la arena9. La roca blanda es un tipo de roca suelta que pertenece a la serie de rocas clásticas de facies continentales. Tiene un bajo grado de diagénesis, pobre cementación de granos de arena, baja resistencia estructural y es susceptible a la erosión del suelo10. Los principales componentes de la roca blanda son cuarzo, montmorillonita cálcica, feldespato potásico y calcita, y otros contenidos inferiores11. La roca blanda se concentra en la meseta de Ordos, en la parte norte de la meseta de Loess, en la frontera con Shanxi, Shaanxi y Mongolia Interior. Según el grado de cobertura del suelo, se puede dividir en tres tipos de áreas, a saber, el área de roca blanda expuesta, el área de cobertura del suelo y el área de cobertura de arena12, con un área total de 16.700 km2. Tanto la roca blanda como la arena estuvieron expuestas a la erosión y, después de la exposición, la erosión eólica se redujo mientras que la erosión del suelo mejoró13,14. El estudio de Guo et al.15 sobre la mecánica de la roca blanda indica que cuando la roca blanda se añadió a la arena, los granos finos ocuparon el lugar de los granos grandes en la arena, lo que resultó en el aumento de la distancia de los granos, lo que resultará en la tensión de tensión. Li et al.16 investigaciones en suelos arenosos indicaron que la adición de roca blanda podría aumentar la relación de peso y la estabilidad estructural de la arena. Los resultados de la investigación de Wang et al.17 sobre las propiedades hidráulicas de la roca blanda y la arena indicaron que cuando la proporción de roca blanda era mayor, no había cambios significativos en el coeficiente de marchitamiento y mejoraba la capacidad de retener agua en el campo.

Investigaciones anteriores sobre suelos compuestos de roca blanda y arena se han centrado principalmente en la estructura de los agregados, las propiedades mecánicas y la humedad del suelo13,14,15,16,17. Sin embargo, faltan investigaciones colaborativas sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas de este tipo de suelo. En particular, la investigación biológica sobre rocas blandas y suelos arenosos compuestos fue insuficiente. Las propiedades físicas y químicas del suelo son factores esenciales que determinan la fertilidad y calidad del suelo. Estas propiedades sirven como base para el crecimiento y desarrollo de los cultivos, lo que las hace cruciales en la producción agrícola18. La variación en la proporción de roca blanda dará lugar a un mayor abanico de opciones a la hora de intentar recuperar la productividad. Por esta razón, se estudia el área desértica en Yulin de Mu Us Sandy Land y se diseñan diferentes proporciones de mezcla de roca blanda para formar suelo mixto. Los principales objetivos de este estudio son (1) revelar las características físicas y químicas de los suelos rizosféricos de diferentes suelos compuestos; (2) demostrar las características biológicas de los suelos rizosféricos de suelos compuestos; y (3) aclarar las características de aglomeración de los suelos compuestos.

Las Tablas 1 y 2 muestran el porcentaje de agregados de suelo mayores a 0,25 mm obtenidos mediante los métodos de cribado sobre seco y cribado húmedo, respectivamente. Se encontró que la mayor parte del contenido de macroagregados estaba en el rango de tamaño superior a 5 mm cuando se utilizó el método de cribado en seco. El tratamiento PS3 mostró un aumento significativo respecto a otros tratamientos, con un aumento porcentual de 18,11, 25,2 y 20,64 respecto a CK, PS1 y PS2, respectivamente. El contenido de áridos pequeños fue opuesto al de áridos grandes (Cuadro 1). Se encontró que el contenido de agregados mayores de 0,5 mm era menor cuando se trataba con tamiz húmedo en comparación con el tamiz seco. Los áridos tratados con tamiz húmedo se distribuyeron principalmente en el rango de tamaño de partícula < 0,25 mm, representando más del 70% del total. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas entre todos los tratamientos, como se muestra en la Tabla 2. El tratamiento PS2 dio como resultado los agregados más estables en agua de más de 5 mm, mientras que el tratamiento PS1 resultó en los agregados más estables en agua de menos de 0,25 mm.

El suelo arenoso eólico se caracteriza por una estructura suelta con gránulos individuales y falta de cohesión (Fig. 1a). A medida que aumentó la proporción de roca blanda, la estructura de microagregados del suelo compuesto con un tamaño de grano inferior a 0,25 mm se hizo más evidente. Algunas partículas de arena se adhirieron a otras partículas de arena, lo que resultó en una reducción en la distancia entre las partículas del suelo dentro de este rango de tamaño de grano (Fig. 1b). Tras la observación, es evidente que los suelos compuestos 1:2 tienen gránulos de arcilla adsorbidos sobre granos de arena en un estado envolvente. Además, los poros grandes están llenos de partículas pequeñas (Fig. 1c). A medida que aumentó la proporción de roca blanda, las partículas de arcilla llenaron gradualmente la macroporosidad entre los granos de arena, lo que resultó en una estructura agregada más compacta con márgenes claros (Fig. 1d). Se puede observar que la roca blanda promueve la formación y desarrollo de una estructura de aglomeración de arena eólica.

Microestructura de agregados de diferentes suelos compuestos con tamaño de partícula < 0,25 mm. (a)–(d) representan la relación de volumen de roca blanda a arena como 0:1, 1:5, 1:2 y 1:1, respectivamente.

En comparación con el tratamiento CK, la adición de roca blanda resultó en un aumento significativo en el contenido de arcilla y limo del suelo, mientras que el contenido de arena disminuyó significativamente. La textura del suelo cambió de arenosa a franca (Fig. 2). En el estudio de PS2 y PS3, a medida que aumentó la proporción de roca blanda, no hubo cambios significativos en la textura del suelo o la composición de las partículas.

Textura del suelo de diferentes suelos compuestos. CK, PS1, PS2 y PS3 representan la relación de volumen de roca blanda a arena como 0:1, 1:5, 1:2 y 1:1, respectivamente. Letras minúsculas diferentes indican diferencias significativas en las partículas del suelo entre los mismos tratamientos (P < 0,05).

La cantidad de materia orgánica en PS2 y PS3 fue mayor que la de CK pero no en PS1 (Fig. 3). No hubo diferencias significativas en el contenido de nitrógeno total entre los tratamientos. La proporción de roca blanda tiene una correlación positiva con el contenido de fósforo disponible y potasio disponible. El contenido de nutrientes aumenta significativamente con tratamientos 1:2 y 1:1. El estudio no encontró diferencias significativas en la materia orgánica del suelo y el nitrógeno total entre los tratamientos CK y PS1. Sin embargo, el tratamiento con PS1 mostró un aumento significativo en el fósforo y el potasio disponibles en comparación con el tratamiento con CK.

Contenido de nutrientes del suelo de diferentes suelos compuestos. CK, PS1, PS2 y PS3 representan la relación de volumen de roca blanda a arena como 0:1, 1:5, 1:2 y 1:1, respectivamente. SOM, TN, SAP y SAK representan la materia orgánica del suelo, el nitrógeno total, el fósforo disponible en el suelo y el potasio disponible en el suelo, respectivamente. Diferentes letras minúsculas indican diferencias significativas entre tratamientos (P <0,05).

A nivel taxonómico de Phylum, se encontró que Actinobacteriota, Proteobacteria y Chloroflexi eran los filos dominantes en cada tratamiento, representando del 67,94% al 76,60% del total de bacterias (Fig. 4). En comparación con la CK, la abundancia de Actinobacteriota en el tratamiento con PS1, PS2 y PS3 ha aumentado en 9,22, 4,44 y 7,15 puntos porcentuales, respectivamente. A medida que aumenta la proporción de roca blanda, la abundancia de Actinobacteriota inicialmente aumenta, luego disminuye y finalmente vuelve a aumentar. La abundancia de Proteobacteria mostró una tendencia decreciente después de agregar roca blanda, pero la amplitud decreciente disminuye con el aumento de la proporción de roca blanda. En comparación con la CK, la abundancia de PS1, PS2 y PS3 disminuyó 2,65, 2,13 y 0,95 puntos porcentuales, respectivamente. Los Chloroflexi tuvieron una tendencia similar con Actinobacteriota.

Composición de la comunidad bacteriana según el nivel de Phylum. CK, PS1, PS2 y PS3 representan la relación de volumen de roca blanda a arena como 0:1, 1:5, 1:2 y 1:1, respectivamente.

A nivel de género, las bacterias dominantes fueron consistentes en los diferentes tratamientos; sin embargo, se observó una mayor variedad de géneros únicos. Las bacterias dominantes en el tratamiento con CK fueron Arthrobacter, norank_f__JG30-KF-CM45 y norank_f__norank_o__norank_c__KD4-96. En comparación con el tratamiento con CK, los géneros dominantes en el tratamiento PS1, PS2 y PS3 mostraron una tendencia de fluctuación de aumento inicial, seguido de disminución y luego aumento nuevamente con el aumento de roca blanda (Fig. 5). Además, el mapa de calor de correlación también mostró que la estructura de la comunidad bacteriana tratada por PS2 y PS3 era similar, y los dos grupos se agrupaban en una clase. Además, los tres géneros dominantes eran diferentes entre sí y se agrupaban en una categoría.

Composición de la comunidad bacteriana según el nivel de género. CK, PS1, PS2 y PS3 representan la relación de volumen de roca blanda a arena como 0:1, 1:5, 1:2 y 1:1, respectivamente.

El estudio encontró que la tasa de cobertura bacteriana de las muestras de suelo estaba entre el 94,70% y el 97,96%. Esto sugiere que los datos de secuenciación utilizados en el estudio son un reflejo confiable de las especies y la estructura fundamental de la flora muestreada. No hubo diferencias significativas entre el índice de Shannon y el índice de Shannoneven después de combinar roca blanda y arena (Tabla 3). El índice de Simpson, el índice Ace y el índice Chao tuvieron la misma tendencia, pero PS1 fue significativamente mayor que CK. En comparación con el tratamiento con CK, el índice de Simpson, el índice de Ace y el índice de Chao aumentaron un 0,53%, un 13,32% y un 13,52%, respectivamente. El índice uniforme de Simpson aumentó un 150%, un 79,92% y un 84,82% en comparación con CK, PS2 y PS3, respectivamente.

Según los resultados del análisis de correlación de Pearson presentados en la Tabla 4, hubo una correlación positiva significativa entre el índice de Simpson y el contenido de SAP y SAK. Esto sugiere que un aumento en el contenido de SAP y SAK puede mejorar la diversidad microbiana del suelo. Los resultados del estudio mostraron una correlación positiva entre el índice de Simpson y las partículas de arcilla y limo, mientras que se observó una correlación negativa con los granos de arena. El índice par de Simpson mostró una correlación negativa con los contenidos de SAP, SAK, arcilla y limo. El estudio sugiere que la incorporación de roca blanda puede mejorar la diversidad microbiana en suelos arenosos y reducir su uniformidad.

La aglomeración del suelo juega un papel crucial en la composición del suelo, ya que facilita la coordinación del agua, los fertilizantes, el aire y el calor dentro del suelo. También afecta los tipos y actividades de las enzimas del suelo, ayuda a mantener y estabilizar la capa suelta de maduración del suelo y, en última instancia, tiene un efecto directo sobre la productividad de las plantas19. Las investigaciones han demostrado que la estabilidad de la estructura del suelo puede verse afectada por los métodos de labranza y la composición del suelo debido a su influencia en la transformación y redistribución entre microagregados y macroagregados20,21. Los resultados mostraron que la estructura del suelo de la roca blanda tratada era mejor que la de CK. El agregado mecánicamente estable tenía principalmente más de 0,25 mm, lo que representaba entre el 60,46% y el 84,42%, y el agregado hidroestable tenía menos de 0,25 mm, lo que representaba entre el 71,80% y el 77,70%. Demostró que el agua juega un papel importante en el desarrollo de suelos compuestos. Este estudio recopiló y analizó muestras al final de la cosecha. Se encontró que el contenido de humedad del suelo era moderado y la distribución de las partículas del suelo era relativamente uniforme, con predominio de agregados grandes. El aumento de exudados de raíces de plantas y metabolitos microbianos en el suelo promueve el acoplamiento del pegamento orgánico entre las partículas del suelo, lo que mejora la aglomeración y transforma tamaños de partículas de menos de 0,25 mm en aglomerados más grandes. Este proceso sienta las bases para una mayor aglomeración22. Los resultados fueron consistentes con la investigación sobre la mejora de la estructura del suelo mediante la plantación de cultivos en tierras degradadas y desertificadas23. Los resultados también mostraron que la microestructura con un diámetro inferior a 0,25 mm era rica en materiales cementantes (Fig. 1), que pueden proporcionar la base material para la formación de agregados grandes. Numerosos estudiosos han reconocido la importante contribución de los minerales arcillosos a la mejora de las tierras arenosas. Estos minerales ayudan en la acumulación de partículas del suelo, la retención de agua y fertilizantes y, en última instancia, conducen a mejores rendimientos de los cultivos12,13,14,15,16,17.

La fertilidad del suelo es un componente crucial de las tierras cultivadas y desempeña un papel importante en la determinación de la calidad del suelo y el uso sostenible de los recursos de las tierras cultivadas24. El contenido de nutrientes de los suelos mixtos de 1:5, 1:2 y 1:1 mostró una tendencia general ascendente, que se debió a la implantación de coloides inorgánicos (rocas blandas) en suelos arenosos eólicos, el aumento en el contenido de limo y arcilla del suelo (Fig. 2), y la fácil combinación con los nutrientes del suelo para formar complejos orgánicos-inorgánicos, que brindan protección física a los nutrientes. Por otro lado, se ha demostrado que el manejo de la labranza y el aporte de materia orgánica, así como la descomposición de los sistemas radiculares de la papa, mejoran las condiciones generales del biohábitat del suelo25. El efecto del suelo compuesto 1:2 fue mejor y la textura fue franca, adecuada para la siembra de cultivos. Los resultados indican que la proporción óptima de roca blanda puede alterar significativamente la disponibilidad de nutrientes e impactar sustancialmente las propiedades del suelo. Según estudios relevantes, el suelo compuesto 1:2 tiene una composición de partículas uniforme, distribución moderada y cumple con las condiciones adecuadas para el crecimiento de los cultivos. Además, tiene mejor aireación y permeabilidad26,27.

Se observaron cambios en la abundancia de los filos bacterianos predominantes en suelos arenosos después de la introducción de roca blanda, mientras que la composición general de la comunidad bacteriana permaneció sin cambios a nivel de filos. Este fue el mismo que el de la investigación sobre el efecto de la restauración de plantaciones sobre los microbios en Mu Us Sandy Land28. Las actinobacterias fueron las bacterias dominantes en este estudio y tuvieron la mayor abundancia en los diferentes tratamientos. Las investigaciones han demostrado que las actinobacterias son un parásito frecuente del suelo con una gran capacidad de adhesión. Tiene el potencial de servir como bacteria de almacenamiento, mientras que su secreción mucosa puede unir eficazmente las partículas de arena. Además, su estructura corporal filamentosa promueve la estabilidad de la estructura del suelo29. Los resultados mostraron que la roca blanda tuvo cierto efecto sobre la estructura de la comunidad microbiana y promovió la formación de una estructura de aglomeración. El análisis de diversidad también mostró que la adición adecuada de roca blanda podría promover eficazmente el aumento de la diversidad, abundancia y uniformidad bacteriana. El fósforo disponible y el potasio disponible se correlacionaron positivamente con el índice de diversidad. Según las investigaciones, la roca blanda contiene minerales primarios como calcio, magnesio, potasio, sodio y otros elementos comunes. Estos minerales se liberan mediante la erosión, proporcionando nutrientes que pueden ser absorbidos por las plantas y los microbios30. Por tanto, el aumento del contenido de nutrientes fue promovido por el aumento de la diversidad y abundancia microbiana.

Las propiedades del suelo se ven afectadas por los patrones de uso de la tierra, la vegetación y factores meteorológicos. Después de años de cultivo, las características de diferentes proporciones de suelos compuestos han ido mejorando cada vez más. La arena eólica no tiene cohesión entre los granos individuales y su superficie es lisa. Después de agregar roca blanda, se fortaleció la cementación superficial de las partículas de suelo microagregadas y se incrementó la unión orgánica. En condiciones normales de labranza, las partículas del suelo existen en forma de grandes agregados. Con el aumento del contenido de agua y fertilizantes, las partículas pequeñas también pueden promover la formación de agregados grandes. La textura del suelo cambió de arenosa a franca, lo que resultó más favorable para la siembra de cultivos. La estructura y el rendimiento del suelo compuesto 1:2 fueron más prominentes. Sobre esta base, los contenidos de materia orgánica, nitrógeno total, fósforo disponible y potasio disponible eran ricos cuando la proporción de roca blanda y arena era 1:2 y 1:1, pero no hubo diferencias significativas entre ellos. En diferentes niveles de clasificación, Actinobacteriota mostró superioridad absoluta. La diversidad y riqueza de microorganismos mejoró en el suelo mixto, siendo mejor el suelo mixto con proporción 1:5. Los contenidos de fósforo y potasio disponibles se correlacionaron positivamente con la diversidad microbiana y negativamente con la uniformidad. Por lo tanto, cuando la proporción de roca blanda a arena estaba entre 1:5 y 1:2, las propiedades integrales del suelo eran mejores, lo que puede usarse como una mejor opción para mejorar las tierras arenosas.

A través de este estudio, podemos complementar la base biológica de la investigación de mejora de tierras arenosas de Mu Us y el alcance de aplicación de los materiales de roca blanda. En cuanto al uso de roca blanda para mejorar terrenos arenosos, este artículo también proporcionó una gran cantidad de datos teóricos básicos para que los académicos proporcionen referencias teóricas. En conclusión, la aplicación de roca blanda para mejorar el suelo arenoso eólico proporciona medidas factibles para controlar Mu Us Sandy Land y puede popularizarse en áreas similares. Los resultados de la investigación no sólo pueden aumentar la superficie de tierras agrícolas en zonas arenosas sino también promover el desarrollo sostenible de la economía agrícola local y la mejora del entorno ecológico.

El estudio se realizó en la ciudad de Yulin del municipio de Xiaojihan de la provincia de Shaanxi. El área de investigación se encuentra en el extremo suroeste de Mu Us Sandy Land. Está situado en el lado norte de North Wind Sand. El área de estudio se ubica en la zona climática monzónica continental templada, con temperatura promedio anual de 13 °C, abundante insolación, duración promedio anual de insolación de 2390 h, período anual libre de heladas de 165 d, clima seco, sequía perenne y poca lluvia. , y precipitación media anual de 300 mm. Debido al fuerte viento del noroeste, es fácil que aparezcan tormentas de arena en primavera. El tipo de suelo de la zona de estudio es arenoso eólico de textura suelta y pobre en nutrientes. El componente mineral del suelo está formado por finos granos de arena, que contienen menos arcilla y limo. La mayoría de las plantas son xerófitas y xerófitas medias.

Los tipos de roca blanda son blanca, gris, violeta, rosa y otros tipos. Tanto la roca blanda como la arena (suelo arenoso) utilizadas en este estudio se recolectaron de la aldea de Dajihan, distrito de Yuyang, ciudad de Yulin, tierra arenosa de Mu Us. El proceso de formación de rocas blandas está influenciado por varios factores, incluida la estructura geológica, el clima y la acción biológica. Como resultado, la roca blanda exhibe diversas morfologías y propiedades. La roca blanda utilizada en este estudio era de color rojo violáceo. Consistía en una formación rocosa suelta conocida como capa intermedia, que comprendía areniscas gruesas, lutitas arenosas y areniscas arcillosas. Estas rocas pertenecieron al Pérmico Paleozoico (hace aproximadamente 250 millones de años), así como a los períodos Triásico, Jurásico y Cretácico Mesozoico. La roca blanda a la que se refiere este estudio es una serie clástica continental caracterizada por baja presión, bajo grado de diagénesis y baja resistencia estructural. Los minerales de la roca blanda contienen principalmente cuarzo y montmorillonita, mientras que los minerales de la arena son principalmente cuarzo. Las propiedades básicas se muestran en la Tabla 5.

Para simular la condición del terreno de la capa mixta de roca blanda y arena en el terreno arenoso de Mu Us, se instaló una parcela experimental de campo en el terreno arenoso de Mu Us en Yulin, China. El campo se instaló en 2010 y lleva 13 años plantado. Se colocó una mezcla de roca blanda y arena en el terreno de prueba a una profundidad de 0 a 30 cm. La capa de suelo por debajo de los 30 cm era un suelo arenoso eólico primitivo. La roca blanda y la arena se mezclaron para formar un suelo compuesto según la proporción de volumen de 0:1, 1:5, 1:2 y 1:1 (roca blanda: arena). CK (verificación de control), PS1 (suelo compuesto uno), PS2 (suelo compuesto dos) y PS3 (suelo compuesto tres) representan estas proporciones en orden. Cada tratamiento se configuró con 3 réplicas y un total de 12 parcelas de prueba. Los campos experimentales se sembraron a principios de abril y se cosecharon a mediados o finales de septiembre según un solo cultivo por año con rotación de papa y maíz. Durante el período de cultivo sólo se agregaron fertilizantes químicos y ningún fertilizante orgánico. Los tipos de fertilizantes probados en el campo de prueba fueron urea, fosfato diamómico y cloruro de potasio, y la tasa de aplicación de fertilizante fue N 250 kg/hm2, P2O5 325 kg/hm2 y K2O 150 kg/hm2.

A finales de septiembre de 2021, la papa estaba en cosecha y el contenido de humedad del suelo estaba entre 19 y 24%. El suelo de la rizosfera de la papa durante el período de cosecha se recogió mediante el método de agitación del suelo. Después de sacar el tubérculo, se sacudió la tierra y se dejó caer en la caja de aluminio. Se recolectaron cinco muestras de suelo de la rizosfera de cada parcela de prueba y luego se mezclaron para formar una muestra de suelo y se colocaron en la caja de aluminio. Se recolectaron dos suelos de rizosfera de caja de aluminio de cada parcela de prueba: uno para el análisis de aglomeración y el otro para las propiedades del suelo. Se recogieron un total de 24 muestras de suelo en cajas de aluminio. La caja de aluminio para medir las propiedades del suelo se dividió en dos partes, una para las propiedades químicas y la otra para el análisis microbiano en el refrigerador a -80 °C.

Retire el agua del suelo, corte la muestra de suelo seco, retire el grano sobrante y elija una parte relativamente lisa como plano de prueba. Aplique adhesivo conductor de electricidad a la mesa de trabajo, luego aplique el aerosol de iones sobre la superficie de la muestra de suelo y colóquelo en la cámara de muestra para su análisis. El voltaje de aceleración es de 10kV31. La ampliación es de 200 veces.

Seque la tierra en una caja de aluminio en el interior para su uso posterior. Los agregados hidroestables se determinaron mediante el método de tamiz húmedo. La estabilidad mecánica de los agregados se determinó mediante el método de tamiz seco32.

La materia orgánica del suelo (MOS), el nitrógeno total (TN), el fósforo disponible en el suelo (SAP), el potasio disponible en el suelo (SAK) y la textura del suelo se determinaron mediante oxidación de dicromato de potasio y método de calentamiento externo, método de determinación de nitrógeno de Kjeldahl y extracción de bicarbonato de sodio. y antiespectrofotometría de molibdeno-antimonio, extracción de nitrato de sodio y método turbidimétrico de tetrafenoboro de sodio, y análisis del tamaño de partículas con láser Malvern33,34.

La amplificación por PCR de las regiones variables V3-V4 se realizó mediante los cebadores 338F (5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3') y 806R (5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'). Los productos de la PCR se purificaron con gel de agarosa al 2%, eluyeron con Tris-HCl y se detectaron mediante electroforesis de agarosa al 2%. Se utilizó Quanti FluorTM-ST (Promega, EE. UU.) para la detección cuantitativa. Para la secuenciación se utilizó la plataforma Miseq PE300 de Illumina35.

Se utilizó Excel 2019 para ordenar los datos y analizar las características básicas. Se utilizó el software SPSS (versión v.19.0) para realizar pruebas estadísticas con los datos de la prueba (https://www.ibm.com/cn-zh/products/spss-statistics). El análisis de correlación de Pearson también se realizó con el software SPSS 19.0. La composición de la comunidad de bacterias se basa en la tabla de datos de la carpeta tax_summary_a, que se dibuja utilizando herramientas del lenguaje R. El índice de diversidad se analizó utilizando Mothur (versión v.1.30.2).

Todos los procedimientos con las plantas se realizaron de acuerdo con los lineamientos y regulaciones.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles en el repositorio [INSDC] y los datos de secuenciación están disponibles en NCBI (SRA): [SRR22797124, SRR22797123, SRR22797122, SRR22797121, SRR22797120, SRR22797119, SRR22797118, SRR2 2797117, SRR22797116 , SRR22797115, SRR22797114, SRR22797113, SRR22797112, SRR22797111, SRR22797110, SRR22797109, SRR22797108, SRR22797107, SRR22797106, SRR22797105 , SRR22797104, SRR22797103, SRR22797102, SRR22797101], BioProject: [PRJNA913429], BioSample: [SAMN32298774, SAMN32298775, SAMN32298776, SAMN32298777, SAMN32298 778 , SAMN32298779, SAMN32298780, SAMN32298781, SAMN32298782, SAMN32298783, SAMN32298784, SAMN32298785, SAMN32298786, SAMN32298787, SAMN32298788, SAMN32298789, SAMN32298790, SAMN32298791, SAMN32298792, SAMN32298793, SAMN32298794, SAMN32298795, SAMN32298796, SAMN32298797].

Wei, W., Guo, Z., Shi, P., Zhou, L. y Xie, B. Cambios espaciotemporales en la sensibilidad a la desertificación de la tierra en el noroeste de China de 2000 a 2017. J. Geogr. Ciencia. 31(1), 46–68 (2021).

Artículo de Google Scholar

Egidi, G., Cividino, S., Paris, E., Palma, A. & Cudlin, P. Evaluación del impacto de múltiples factores de sensibilidad de la tierra a la desertificación en un país mediterráneo. Reinar. Evaluación de impacto. 89(12), 106594 (2021).

Artículo de Google Scholar

Egidi, G. et al. Expansión urbana y riesgo de desertificación: desentrañar el nexo latente en un país mediterráneo. J. Medio Ambiente. Planificar. Hombre. 65(3), 441–460 (2022).

Artículo de Google Scholar

Chen, WS El problema del desperdicio de tierras cultivables en China. China Agr. Economía. Rev. 13 (3), 521–527 (2021).

Artículo MathSciNet Google Scholar

Bao, CY Formación y demostración de la importancia del modelo de control de la desertificación en Naiman Banner. Ciencia árabe de China. Foro tecnológico 8, 30–32 (2020).

Google Académico

Liang, XY y cols. Avances de la investigación sobre la desertificación y su prevención en mongolia. Sostener.-Basilea 13(12), 6861 (2021).

Artículo de Google Scholar

Qi, L., Lei, J., Li, XS, Yang, Y. y Wang, F. La lucha contra la desertificación de China: soluciones nacionales y paradigma global. Toro. Mentón. Acad. Ciencia. 35(6), 655–664 (2020).

Google Académico

Han, JC y Zhang, Y. Política territorial e ingeniería territorial. Política de uso de la tierra 40, 64–68 (2014).

Artículo de Google Scholar

Han, JC, Liu, YS y Luo, LT Investigación sobre la tecnología central de remezcla de suelo con roca blanda y arena en la región de arena de Maowusu. Ciencia terrestre de China. 26(8), 87–94 (2012).

Google Académico

Yao, WY, Xiao, PQ, Wang, YC y Shen, ZZ Progreso de la investigación de la tecnología de control de la erosión en áreas de arenisca blanda. Prog. Agua Res. hidrop. Ciencia. Tecnología. 39(5), 1–9 (2019).

Google Académico

Li, CM, Song, LS y Wang, LJ Composición mineral y resistencia a la corrosión de la arenisca de arsénico. Ciencia de China. Conservador de agua del suelo. 13(2), 11-16 (2015).

Google Académico

Wang, YC y cols. Definición del rango de distribución y clasificación de la zona tipo de areniscas blandas. Ciencia de China. Conservador de agua del suelo. 1, 14-18 (2007).

Google Académico

Wang, HY, Tong, W., Liu, JB, Han, JC y Liu, SQ Análisis de la resistencia a la erosión eólica del suelo para suelos compuestos de roca blanda y arena: un estudio de caso para Mu Us Sandy Land. Porcelana. Abrir Geociencias. 14, 824–832 (2022).

Artículo de Google Scholar

Cheng, J. y col. El desempeño a largo plazo del suelo compuesto con enmienda de arenisca feldespática en suelo arenoso y sus efectos sobre el rendimiento del maíz. Entorno del suelo vegetal. 65, 395–400 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Guo, H., Han, JC, Zhang, Y., Wang, HY, Sun, YY, Li, XC y Zhang, HO Fuerza de cementación de suelo compuesto mezclado con roca blanda y arena: estudio del espectro Raman. Optoelectrón láser. Pág. 54 (11), 436–442 (2017).

Li, J. y col. Efecto del suelo compuesto de arenisca blanda y arena sobre el agregado del suelo y la fracción de masa de carbono orgánico. Agr. Noroeste. J. 24(11), 140-148 (2015).

CAS Google Académico

Wang, HY, Han, JC, Luo, LT, Ma, ZH & Zhang, L. La aplicación de dos funciones de transferencia del suelo para predecir los parámetros hidráulicos de arenisca blanda y suelos compuestos de arena. Toro del suelo. 44(6), 1351-1355 (2013).

Google Académico

Nigam, AN, Subramanya, P. & Gauranvi, I. Análisis de los efectos de la cafeína en la eisenia fetida y su impacto en las propiedades físicas y químicas del suelo después del compostaje. J.Emer. Tecnología. Innovación. Res. 8(7), c830-c832 (2021).

Google Académico

Yu, LJ & Tong, X. Construcción de un modelo de predicción del consumo de energía específico de trituración por cizallamiento para agregados de arena fabricados. J. Computación. Métodos Ciencia. 21(2), 104311 (2020).

Google Académico

Li, AZ, Zhang, RZ y Wang, J. Efectos de los métodos de labranza en la formación de agregados estables en agua en suelos esponjosos de color amarillo. Mentón. J. Soil Sci 3, 480–484 (2008).

Google Académico

Zhou, H., Lv, YZ, Yang, ZC y Li, BG Efectos de la labranza de conservación sobre las características de los agregados del suelo en la llanura del norte de China. Ciencia. Agr. Pecado. 9, 1973-1979 (2007).

Google Académico

Zhang, HO, Wang, J. & Sun, XM Evolución de la calidad del suelo después de la mejora de la arena eólica con arenisca Pisha en Mu Us Sandy Land. Toro. Conservador de agua del suelo. 41(4), 33–38 (2021).

CAS Google Académico

Jiang, RT, Li, FC y Shen, ST Efectos de la degradación de los pastizales alpinos en la composición y estabilidad de los agregados del suelo en el noroeste de Sichuan. Res. Conservador de agua y suelo. 25(4), 36–42 (2018).

Google Académico

Meena, MD y cols. Cambios en las propiedades físicas y químicas del suelo salino modificado con abono de desechos sólidos municipales y fertilizantes químicos en un sistema de cultivo de mijo mostaza y perla. Degradación de la tierra. Desarrollo. 33(10), 1677–1688 (2022).

Artículo de Google Scholar

Guo, Z., Zhang, HO y Wang, HY La roca blanda aumenta el contenido de coloides y el rendimiento de los cultivos en suelos arenosos. Agrón. J. 113(2), 677–684 (2020).

Artículo de Google Scholar

Wang, YK y cols. Análisis de las características hidráulicas de suelos arenosos mejorados con roca blanda. MÁS UNO 15(1), e0227957 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sun, ZH & Han, JC Efecto de la enmienda de roca blanda sobre los parámetros hidráulicos del suelo y el rendimiento de los cultivos en Mu Us Sandy Land, China. Cultivo de campo. Res. 222, 85–93 (2018).

Artículo de Google Scholar

Tian, ​​J. y col. Efectos de la restauración de plantaciones sobre las propiedades químicas y la comunidad bacteriana en los perfiles del suelo en Mu Us Sandy Land. Acta Pedol. Pecado. 60, 1-13 (2023).

Google Académico

Zheng, H., Wang, X., Luo, XX, Wang, ZY & Xing, BS Efectos de preparación de la mineralización de carbono negativa inducida por biocarbón en un suelo de humedal costero: funciones de la agregación del suelo y la modulación microbiana. Ciencia. Medio ambiente total. 610–611, 951–960 (2018).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Su, WJ y cols. El manejo de tierras agrícolas tropicales influye en las comunidades microbianas del suelo a través de su efecto sobre el carbono orgánico del suelo. Biol del suelo. Bioquímica. 65, 33–38 (2013).

Artículo de Google Scholar

Zhang, MI y col. Efectos de diferentes métodos de devolución de paja sobre los cambios de estructura del suelo en suelos salino-álcalis. Riego con ahorro de agua 5, 65–75 (2020).

Google Académico

Ye, LP, Ji, LL, Chen, HF, Chen, XY & Tan, WF Contribución espacial de los factores ambientales a la estabilidad de los agregados del suelo en una pequeña cuenca de la meseta de Loess, China. Agronomía-Basilea 12(10), 2557 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Mahommed, I. & Ababukar, IM Análisis comparativo de las propiedades físicas y químicas del suelo en el área de caza prohibida de Yankari y sus alrededores. J.Res. Ciencia. Ing. 4(8), 1–6 (2022).

Google Académico

Wang, J. & Wang, R. Sustain.-Basilea. 11(17), 4755 (2019).

Du, MC, Zhang, JY, Wang, GQ, Liu, CS y Wang, ZL Respuesta de la composición de la comunidad bacteriana y la red de coocurrencia a la incorporación de paja y biocarbón de paja. Frente. Microbiol. 13, 999399 (2022).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

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Este estudio cuenta con el apoyo financiero del Centro de Innovación Tecnológica para Ingeniería Terrestre y Asentamientos Humanos, Shaanxi Land Engineering Construction Group Co., Ltd. y la Universidad Xi'an Jiaotong (2021WHZ0087, 2021WHZ0093), el Programa de Investigación Básica de Ciencias Naturales de Shaanxi (2021JZ-57 ), Programa de talentos innovadores de la provincia de Shaanxi: Proyecto estrella en ascenso de ciencia y tecnología juvenil (2021KJXX-88), Proyecto de investigación científica interna de Shaanxi Land Engineering Construction Group (DJNY2022-24, DJNY2022-22). Gracias también a Li Juan Innovation Studio por su gran apoyo.

Centro de Innovación Tecnológica para Ingeniería Terrestre y Asentamientos Humanos, Shaanxi Land Engineering Construction Group Co., Ltd. y Universidad Xi'an Jiaotong, Xi'an, 710075, China

Zhen Guo, Juan Li, Yang Zhang, Huanyuan Wang y Wanying Li

Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi'an, 710075, China

Zhen Guo, Juan Li, Yang Zhang, Huanyuan Wang y Wanying Li

Instituto de Ingeniería y Tecnología Terrestre, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi'an, 710021, China

Zhen Guo, Juan Li, Yang Zhang, Huanyuan Wang y Wanying Li

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Todos los autores participaron en la realización de los experimentos. ZG y JL escribieron el manuscrito, ZG e YZ revisaron el manuscrito y WYL y HYW procesaron los datos y prepararon las figuras. ZG y HYW concibieron y diseñaron los experimentos. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Zhen Guo.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Guo, Z., Li, J., Zhang, Y. et al. La roca blanda puede promover la mejora del suelo arenoso eólico en Mu Us Sandy Land, China. Representante científico 13, 11813 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-38928-7

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Recibido: 14 de diciembre de 2022

Aceptado: 17 de julio de 2023

Publicado: 21 de julio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-38928-7

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