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土地荒漠化是 21 世纪人类面临的最大环境危害之一。目前，全球 20% 的土地面积受到荒漠化的威胁，荒漠化不仅影响人类生存，而且会造成直接经济损失[1]。风蚀是土地荒漠化的主要过程，也是影响干旱半干旱地区土壤有机碳水平的重要因素。风蚀会从土壤表面吹走富含有机碳的细颗粒，直接导致土壤有机碳含量下降[2]。土壤结皮可以通过增加表面粗糙度和紧实度来增强土壤的抗风蚀能力[3]。随着结皮厚度的增加，土壤黏粒和有机碳的含量增加，结皮的抗风蚀能力增加[4-5]。研究表明，结皮可以增加土壤有机碳和腐殖质含量[6-8]，是干旱半干旱地区土壤有机碳库的重要来源。还有研究表明，丰富的有机碳可提高可作物的光合效率，促进植物的生长发育[9]，并且植物凋落物分解后可以提高沙质土壤的黏聚性，根系也能起到固结砂粒的作用[10]，有望逆转土壤荒漠化。因此，在沙漠化地区，研究结皮形成对土壤有机碳和植物地上生物量的影响，有利于探讨沙漠化治理下的土壤恢复进程。
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近年来，国内外的防风固沙技术主要划分为工程固沙、化学固沙和植物固沙 3 种类型[11-12]。易志坚等[13]提出了沙漠“土壤化”的思路，在沙子颗粒中加入改性植物纤维素，使沙土拥有了土壤的生态-力学属性；摄晓燕等[14]在沙性土壤中加入砒砂岩，增加了土壤中的黏粒含量，提高沙质土壤的黏聚性。王向兵[15]发现生物可降解高分子材料可阻挡和固定流沙作用，还可以截留雨水，提高沙地植物的存活率。王茂林等[16]联合应用尼龙网和草方格可以实现较优的配置与固沙效益。植物固沙技术虽然防风治沙稳定性高，但由于沙漠地区养分匮乏，前期固沙植物难以存活，很难实现有效治理荒漠化[17]。然而，上述固沙措施存在着成本高、周期长、操作困难和对环境的适应性差等问题，亟须选取效率高、环保和便于获取的改良材料防风固沙。我国每年生产超过 7 亿 t 农作物秸秆[18]，然而由于秸秆分解缓慢和影响作物生长，传统的秸秆还田难以实施[19]，秸秆资源没有得到有效利用，不仅浪费了资源，还污染了环境[20]。通过对秸秆进行粉碎、挤压、造粒而制成的秸秆颗粒可作为一种新型的秸秆还田材料。与传统秸秆相比，它具有分解速度快、养分释放快、吸水性好、土壤与秸秆接触度高、土壤有机碳增加快等优点[21-22]。目前，关于秸秆颗粒还田培肥土壤的研究很多[23-25]，但用秸秆颗粒固化风积沙的研究尚不清楚，施用秸秆颗粒能否在沙土表面形成结皮，以及形成的结皮对沙地土壤有机碳和植物生物量的影响鲜有报道，因此，在沙漠地区现场运用的结皮-植物固沙技术对沙漠化防治具有重要意义。
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科尔沁沙地是中国四大沙地之一[26]。近年来，由于气候因素和人类活动的影响，土地荒漠化严重，随着荒漠化的发展，土壤有机碳和黏粒含量显著下降。鉴于此，本研究选取科尔沁沙地典型的流动沙丘土壤为研究对象，利用当地作物秸秆与黏土为固沙原料，设置结皮试验，研究了喷施秸秆颗粒浆、黏土浆、秸秆颗粒与黏土混合浆对风积沙土表层结皮形成、有机碳、腐殖质、交换性钙离子和土壤团聚体组成的影响，并设置了在秸秆颗粒与黏土混合浆中混入狼尾草草籽试验，研究不同配比秸秆颗粒与黏土混合浆形成的结皮对狼尾草地上生物量的影响，以期筛选出较佳的处理，使其在风积沙土表面形成结皮而阻止沙土流动，又能促进沙生植物的生长，进而探索出一种适合科尔沁沙地的新固沙技术，为荒漠化治理提供新的思路。
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1 材料与方法
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1.1 研究区域概况
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试验于 2022 年 4 月至 2023 年 2 月在内蒙古赤峰市阿尔科尔沁旗巴拉奇鲁德苏木科尔沁沙区（北纬 43°35′，东经 120°6′）海拔 350～450 m 处进行。该地区属于温带半干旱大陆性季风气候区，春季升温快，7 月初至 8 月初降水集中。该地区干旱多风，年平均风速为 5 m/s，最大风速可达 21.7m/s，8 级以上大风每年在 45 d 以上，是中国沙尘暴的发源地之一。年平均气温 5.5℃，年平均降水量 300～400 mm（根据科尔沁沙区年际降水变化， 2022、2023 年分别为丰水年、平水年），年平均蒸发量 2000 mm 以上。2022—2024 年月降水量和月均温见图1。土壤类型为风积沙土，供试土壤有机碳含量为 1.37 g/kg，土壤含 93.8% 砂粒、2.4% 粉粒和 3.7% 黏粒，土壤容重 1.69 g/cm3。
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图1 月降水量和平均气温动态变化（2022—2024 年）
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1.2 试验设置
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试验一：秸秆颗粒与黏土混合浆结皮试验。试验于 2022 年 4 月 8 日实施，设立 4 个处理，3 次重复，随机区组排列，小区面积为 20 m2 （2 m× 10 m）。试验处理包括只喷洒清水（CK）、喷秸秆颗粒浆（PS）、喷黏土浆（CM）和喷秸秆颗粒与黏土混合浆（40%PS+60%CM）处理；CK 处理是在风积沙土表面喷洒 70 t/hm2 清水，其他处理均为用等重量的清水溶解秸秆颗粒、黏土以及两者的混合物。将上述材料浸泡 12 h 搅拌制成浆液后，均匀喷洒于沙土表层。其中 CM 处理为 7.5 t/hm2 黏土，PS 处理为 7.5 t/hm2 秸秆颗粒，40%PS +60%CM 处理为 3 t/hm2 秸秆颗粒和 4.5 t/hm2 黏土。试验用玉米秸秆颗粒是利用本研究组自主研制的专利技术装备“牵引式秸秆捡拾颗粒制作一体机”在田间制作而成，即：通过牵引式秸秆捡拾颗粒制作一体机，一次性将长、粗、硬的秸秆经过机械切碎、揉丝变为短、细、软的秸秆碎末，挤压制作成体积缩小至原来的 1/20、堆积密度 254.09 kg/m3 的秸秆颗粒。
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试验二：混合结皮混播狼尾草促进固沙效果试验。为了验证固沙植物对促进结皮的固沙作用，于 2023 年 6 月 7 日设置了混合结皮混播狼尾草促进固沙效果试验。设置 7 个处理，3 次重复，随机区组排列，小区面积为 1 m2 （1 m×1 m），共 21 个小区，试验设计包括喷洒清水和狼尾草草籽混合液 （CK）、喷不同配比的秸秆颗粒-黏土-狼尾草草籽混合浆处理（50%PS+50%CM、60%PS+40%CM、 70%PS+30%CM）。CK 处理是在沙质土壤表面喷洒 250 t/hm2 清水，其他处理均为用等重量的清水溶解秸秆颗粒、黏土的混合物。制成的浆液均匀地喷洒在 1 m2 的沙地上，其中 50%PS+50%CM 处理为 28.6 t/hm2 秸秆颗粒和 28.6 t/hm2 黏土， 60%PS+40%CM 处理为 34.3 t/hm2 秸秆颗粒和 22.9 t/hm2 黏土，70%PS+30%CM 处理为 40 t/hm2 秸秆颗粒和 17.2 t/hm2 黏土。各处理狼尾草草籽播种量均为 0.43 t/hm2。
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1.3 试验方法
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于不同时期采集 0～5 cm（包括结皮）土壤样本，测土壤理化形状。土壤有机碳含量采用重铬酸钾外加热法测定[27]，土壤腐殖质碳含量采用土壤腐殖质分离法提取、重铬酸钾外加热法测定[28]。通过乙酸铵交换原子吸收分光光度法测定土壤交换性钙离子[29]；土壤胡敏酸碳含量采用荧光光谱法测定[30]；使用湿筛法测定土壤团聚体的成分[31]。用游标卡尺测量结皮厚度，用 TJSD-750-Ⅱ型土壤压实仪测量土壤紧实度。采集风干植株地上部，获得植株干重。
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1.4 数据分析
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使用 SPSS 21.0 来计算 Pearson 相关系数。当 F 统计值大于 F0.05 时，概率（P）<0.05 时，被认为处理间差异显著。方差分析后采用 Tukey（HSD） 检验处理，该检验用于在 95% 置信水平下分离平均值。所有相关输出图使用 Origin 9.1 生成。使用 Excel 2019 和 SPSS 21.0 对数据进行分析。使用 Canoco 5.0 进行冗余度分析（RDA）。采用偏最小二乘路径模型探讨不同处理下土壤性质对土壤有机碳的贡献。该模型通过 SmartPLS 4.0 进行分析，并通过拟合优度检验其可靠性。
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2 结果与分析
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2.1 不同处理对沙土结皮形成与保持的影响
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野外观测发现，试验第 10 d、第 60 d 时，除了 CK 处理外，各处理均形成结皮。试验第 300 d，仅 40%PS+60%CM 处理保留部分结皮，CM 处理保留了极薄的小部分结皮，其余处理结皮层基本上完全消失（图2）。说明秸秆颗粒与黏土混合浆液喷洒至沙土表面后能形成较好的结皮，并保持较长时间。
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图2 不同处理下不同时期结皮形成与维持状况
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2.2 不同处理对沙土物理性质的影响
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由表1 可见，试验第 60 d，40%PS+60%CM 处理较 CK 沙土的土壤含水率显著提高（P<0.05），提高幅度为 7.26%；因沙土结构松散，CK 处理沙土的结皮厚度和土壤紧实度均为 0。与 PS 和 CM 处理相比，40%PS+60%CM 处理结皮厚度和土壤紧实度均显著提高（P<0.05），厚度提高了 56.00% 和 44.00%，土壤紧实度提高了 146.37% 和 283.16%。这说明，混合结皮处理较其他结皮处理的保水性能好，改善了沙土松散的特性，并增加结皮厚度，且维持较长时间，说明其固沙效果最好。
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注：同列不同小写字母代表处理间差异达显著水平（P<0.05）。下同。
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2.3 不同处理对沙土有机碳及其组分的影响
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土壤有机碳是通过微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的总称。如图3，试验第 60 d，与 CK 处理相比，PS、CM 和 40% PS+60%CM 处理土壤有机碳含量均显著提高 （P<0.05），提高幅度分别为 335.17%、337.24% 和 996.55%。随着时间的延长，PS、CM 处理和 CK 处理间无显著差异，仅 40%PS+60%CM 处理较 CK 处理显著增加（P<0.05），增加幅度为 824.43%；由于沙质土壤有机碳含量极低，秸秆颗粒和黏土矿物紧密结合形成结皮，强化了黏土矿物对碳的束缚，提高了土壤有机碳的保护能力，这解释了沙质土壤有机碳的快速增加和稳定储存。土壤腐殖质指作物残体在土壤中经微生物分解而形成的稳定性有机质。与 CK 处理相比，40%PS+60%CM 处理土壤腐殖质碳含量均显著提高（P<0.05），PS、 CM 处理和 CK 处理间均无显著差异。与其他处理相比，40%PS+60%CM 处理胡敏酸碳含量显著增加 （P<0.05）。这说明混合结皮的形成促进了沙土有机碳的固存，有利于土壤腐殖质和胡敏酸的积累。
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2.4 不同处理对沙土交换性钙离子的影响
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如图4 所示，与 CK 处理相比，试验第 60 d，CM 和 40%PS+60%CM 处理土壤交换性钙离子均显著提高（P<0.05），提高幅度分别为 94.21% 和 120.66%。随着时间的延长，CM 和 40%PS+60%CM 处理较 CK 处理均显著增加（P<0.05），增加幅度分别为 48.20% 和 77.84%。
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图3 不同处理对沙土有机碳及其组分的影响
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注：图柱上不同小写字母代表处理间差异达显著水平（P<0.05）。下同。
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图4 不同处理对沙土交换性钙离子的影响
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2.5 不同处理对沙土团聚体组成的影响
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如图5 所示，与 CK 处理相比，试验第 60 d 时 40%PS+60%CM 处理 <53 μm 粒级团聚体比例显著提升（P<0.05），提升幅度为 717.10%； 随着时间的延长，与 CK 相比，40%PS+60%CM 处理 >2000 和 <53 μm 粒级团聚体比例均显著提升 （P<0.05），其中，<53 μm 粒级团聚体比例提升幅度为 887.91%。这说明，结皮中的有机质可与土壤颗粒胶结，将黏粒束缚在土壤表面，并将分散的土壤颗粒胶结成大团聚体。
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2.6 沙土理化性质对结皮固碳影响
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如图6 所示，土壤有机碳含量和交换性钙离子、腐殖质碳、胡敏酸碳、>2000μm 团聚体比例和 <53μm团聚体比例存在极显著正相关关系（P<0.01）；沙土腐殖质碳含量和交换性钙离子和 <53 μm 团聚体比例存在极显著正相关关系（P<0.01）。说明，交换性钙离子和 <53 μm 团聚体比例的提高会促进沙土的有机碳积累。
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图5 不同处理对沙土团聚体组成的影响
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注：图柱上不同小写字母表示同一粒径不同处理间团聚体差异达显著水平（P<0.05）。
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图6 不同处理沙质土壤理化性质的相关性分析
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注：*** 代表相关程度在 P<0.001 显著性水平，** 代表相关程度在 P<0.01 显著性水平，* 代表相关程度在 P<0.05 显著性水平。SOC、Ca2+、HE-C、 HA-C 分别表示土壤有机碳、交换性钙离子、腐殖质碳、胡敏酸碳。下同。
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RDA 分析（图7）表明，土壤团聚体组成解释了土壤腐殖质碳和胡敏酸碳含量 62.83% 的变异，其中，<53μm 粒级团聚体是腐殖质碳和胡敏酸碳的显著影响因子（P<0.05），分别解释了腐殖质碳和胡敏酸碳含量 62.77% 和 0.05% 的变异。土壤 <53μm 粒级团聚体比例是土壤有机碳组分的最大解释因子。
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土壤物理、化学性质与土壤有机碳的偏最小二乘路径分析结果显示（图8），土壤有机碳与土壤交换性钙离子和土壤腐殖质碳相关性显著 （P<0.05），而土壤粉黏粒含量显著影响了土壤腐殖质碳和交换性钙离子（P<0.01）。基于上述，秸秆颗粒和黏土混合结皮通过对团聚体和阳离子的调节作用实现沙土中有机碳的积累。
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图7 土壤有机碳组分与土壤物理性质的冗余度分析
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图8 土壤理化性质对土壤有机碳影响的偏最小二乘路径模型
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注：箭头线上的值表示标准化路径系数，红色箭头表示显著的正相关，箭头的宽度和路径系数的大小呈正相关。GoF 为拟合优度。
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2.7 秸秆颗粒和黏土混合结皮对植物地上部干重影响
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由表2 可见，秸秆颗粒和黏土混合结皮的形成显著提高了狼尾草的地上部干重（P<0.05），较 CK 提高幅度分别为 315.38%、484.62% 和 407.69%，以 60%PS+40%CM 处理地上部干重最高。
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3 讨论
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3.1 结皮对沙土物理性质的影响
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试验第 60 d 时，混合结皮的土壤含水率高于黏土或秸秆颗粒结皮，一是由于秸秆颗粒具有较好的吸水性和保水性[25]，二是黏粒的颗粒粒径较小，降低了土壤中的非毛管孔隙，延长了水分在表层土壤的滞留时间[32]，增加了土壤含水率。各处理结皮的紧实度较 CK 处理快速增加，原因可能是秸秆颗粒和黏土增加了土粒间的内聚力，进而增加了土壤紧实度，这与以往研究结果类似[33]。本研究中，秸秆颗粒和黏土混合结皮的紧实度高于黏土或秸秆颗粒结皮，原因可能是混合结皮中较大的比表面积提高了对阳离子的吸附强度，提高了土粒间的凝聚力[34]。与此同时，混合结皮的厚度高于其他类型结皮，这说明土壤颗粒间物理吸附能力提高导致土壤结皮厚度增加。以往研究表明，结皮的固土量随着结皮厚度的增加而增大[35]，在本研究中，混合结皮的平均厚度大于 5 mm。以往研究发现，5 mm 的结皮厚度比没有结皮土壤的临界摩阻风速提高了数倍[36]。这说明，科尔沁沙区近地表风速大，相对较高的结皮厚度减少了风蚀跃移的发生[37]，最终使得结皮保留相对完整。相反，其他类型结皮厚度和韧性相对较低，随着时间的延长，结皮最终破碎并被风吹散。
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本研究发现，秸秆颗粒和黏土混合结皮的黏粒含量显著高于其他处理。这说明，土壤细颗粒物质是形成结皮的关键因素，研究表明，土壤中 <53 μm 粒级团聚体比例越高，结皮越容易形成[38]，土壤黏粒含量的增加，提高了土壤的抗风蚀性能。此外，本研究发现 60%CM+40%PS 处理 >2000 μm 粒级团聚体比例显著提高。一般来说，大团聚体由于粒径较大，其聚合所需的黏聚力也较强，这说明，大团聚体的形成是土壤有机碳和黏粒共同作用的结果，可能对沙土的稳定性起一定的作用[39]。
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3.2 结皮对沙土化学性质的影响
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土壤有机碳是有机物质矿化分解与转化积累之间平衡的结果[40]。有研究表明，随着时间的延长，外源碳转化成的土壤碳呈现先增后降的趋势[41]，这与本研究结果有所不同。在本试验中，混合结皮土壤总有机碳含量短期内较其他处理土壤有机碳含量显著增加，且随时间变化较为平稳，这是由于混合结皮蓄水能力的增强提高了秸秆颗粒的矿化速率，并在黏粒的作用下固存了更多稳定的腐殖质碳，延长了有机碳在土壤中的周转时间[42]。混合结皮中黏粒含量较高，这增加了表面活性位点的数量，形成了更多的矿质-有机质结合体[43]，反之，秸秆颗粒较大的比表面积、较高的孔隙结构也可吸附黏粒，使二者接触面积增大。在本研究中，纯秸秆颗粒和纯黏土结皮提高了土壤有机碳含量，但维持时间较短。产生这一现象的原因是，一方面沙土中沙粒含量高，缺乏黏粒，秸秆颗粒前期腐解后形成的活性有机质在沙土中快速淋滤，随着时间的延长，供给微生物的易溶性有机碳消耗殆尽[44]，导致土壤有机碳含量快速下降。另一方面，粉黏粒含量不高影响了结皮和沙粒间的胶结力，不利于有机碳的长期固存。
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在本研究中，混合结皮和纯黏土结皮较其他处理交换性钙离子显著提高，尤其是混合结皮处理，原因可能是混合结皮和纯黏土结皮中有机碳的含量高于其他处理，而土壤中的有机碳易与黏粒形成具有较大的表面积和较高表面活性的复合体，从而有效增强土壤有机-无机复合体对钙的吸附[45]。同时钙离子桥形成的强化学键提高了土壤团聚体的稳定性[46]，这延长了混合结皮的存留时间。在试验后期，纯黏土结皮保留了一小部分，但纯秸秆颗粒结皮完全消失。产生这一现象的原因可能是黏土吸附了大量的交换性钙离子，增大了黏土矿物的结合水膜厚度，导致土粒之间的有效孔隙减少[47]，因此黏土结皮尚未被完全侵蚀。
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3.3 沙质土壤物理、化学性质对结皮固碳的影响
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对于干旱地沙土而言，本研究表明混合结皮较其他处理显著提高了 <53 μm 粒级团聚体的含量，而土壤 <53 μm 粒级团聚体比例是腐殖质含量的最大解释因子。这一现象的原因是研究区气候干燥，常年受风侵蚀的影响，未形成结皮的土壤中细颗粒物质易在风蚀的作用下被搬运离开原位，导致土壤细颗粒物质不断减少，相反，混合结皮层中 <53 μm 粒级团聚体比例明显高于沙土，这说明结皮的存在影响了沙土细小颗粒的搬运堆积过程。此外，结皮可拦截和捕获大气中的降尘，进而增加细颗粒物质的含量[48]。一般来说，<53 μm 粒级的团聚体比例属于细颗粒物质，是土壤中的重要结构单元，其中含有大量黏土矿物，吸附了较多的阳离子，可与带大量负电荷的土壤有机碳通过化学键紧密结合[49]，从而形成矿质结合态有机碳，这种化学保护机制使得土壤有机碳可长期稳定存在，这也是结皮可提高土壤固碳作用的重要原因。
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3.4 结皮对植物生长的影响
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在固沙工程中，植物固沙技术不仅能固定流沙，还能促进沙土固碳，从可持续性和固沙效果来看，植物固沙远远优于其他技术，但植物固沙的成本高，根本原因在于沙土养分贫瘠。本研究中，秸秆颗粒和黏土混合浆促进了狼尾草的生长（表2），原因是秸秆颗粒短期内分解形成了大量腐殖质，大幅提高了沙土的养分，增加了地上植物的生物量，这形成一道天然的“屏障”，起到了抵挡风沙的作用。同时植物生长代谢过程中产生的凋落物与土壤接触后，通过微生物的作用以有机碳的形式输入到土壤中[50]，实现了沙地生态系统的良性循环。并且结皮中的黏粒促进了植物根系分泌物形成稳定的土壤有机质，促进沙土的固碳。该方法不仅促进了沙地结皮的形成和稳定，还提高固沙植物的成活率。一方面，新形成的结皮与砂粒通过胶结作用来实现沙面固定；另一方面，地表植物生物量增加可增加地表粗糙度，减少风沙流对地表的吹蚀。此外，由于秸秆和黏土矿物的成本较低，施用效果显著，因此在沙漠治理方面具有较好的应用前景。
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4 结论
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喷洒秸秆颗粒和黏土混合浆液能在沙土表层形成结皮，并能显著提高表层沙土的有机碳和腐殖质含量。混和结皮的厚度和紧实度显著高于其他类型结皮，混合结皮不仅提高了 <53 μm 粒级团聚体比例，还增加了沙土的的交换性钙离子。<53 μm 粒级团聚体和交换性钙离子的提升与结皮的有机碳含量的增加密切相关，混合结皮的形成增加了沙生植物生物量，促进植物固沙。综上，在科尔沁沙区喷洒秸秆颗粒和黏土混合浆液可形成结皮，并且促进沙土固碳和植物生长，同时植物凋落物与土壤接触后，被微生物分解后以有机碳的形式输入土壤中，可实现沙地生态系统的良性循环。
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摘要
为了寻求科尔沁沙地风积沙质土壤防风固沙，同时快速建置植被促进固沙效果，通过田间试验研究了喷施清水（CK）、喷施秸秆颗粒浆（PS）、喷施黏土浆（CM）、喷施秸秆颗粒与黏土混合浆（40%PS+60%CM） 处理对沙质土壤结皮的形成与维持、有机碳含量及其组分、交换性阳离子和土壤团聚体组成的影响，并研究了狼尾草草籽加进秸秆颗粒与黏土混合浆对狼尾草生长状况的影响。结果表明，秸秆颗粒与黏土混合浆能形成良好的地表结皮并可维持一年的沙面稳定。试验第 60 d 时，与 CK 处理相比，40%PS +60%CM 处理形成的混合结皮的土壤含水率提高了 7.26%；结皮厚度较 PS 和 CM 处理增幅为 44.00% ～ 56.00%，土壤紧实度增幅为 146.37% ～ 283.16%。试验第 300 d 时，40%PS+60%CM 处理较 CK 处理土壤有机碳含量显著提高了 824.43% （P<0.05），并提高了腐殖质碳和胡敏酸碳含量；混合结皮和黏土结皮较 CK 处理显著增加了交换性钙离子含量 （P<0.05），增幅为 48.20% ～ 120.66%；与 CK 相比，混合结皮显著提高了 <53μm 粒级团聚体比例（P<0.05），提高幅度为 887.91%。冗余度分析表明，<53μm 粉黏粒的比例是影响腐殖质碳和胡敏酸碳含量的重要因素。秸秆颗粒和黏土混合结皮对团聚体和阳离子的调节作用实现沙土中有机碳的积累。秸秆颗粒和黏土混合结皮的形成显著提高了狼尾草的地上部干重（P<0.05），提高幅度为 315.38% ～ 484.62%。综上，在科尔沁沙地喷洒秸秆颗粒和黏土矿物混合浆形成的结皮的维持时间较长，同时结皮增加沙质土壤中的有机碳和腐殖质含量，可减少风积沙土中细颗粒的损失，促进植物生长，达到有效固沙固碳的目的。
Abstract
In order to seek the windbreak and sand fixation of aeolian sandy soil in Horqin sandy land，at the same time， quickly establish vegetation to promote sand fixation，field experiments were conducted to study the effects of spraying clear water（CK），straw granule slurry（PS），clay slurry（CM）and mixed slurry of straw granule and clay（40%PS +60%CM） on the formation and maintenance of sandy soil crust，organic carbon content and its components，exchangeable cations and soil aggregates，and the effects of Pennisetum grass seeds added with straw particles and clay mixed pulp on the growth of Pennisetum. The results showed that the crust formed by spraying straw particles and clay slurry on the surface of sandy soil within one year maintained the stability of sandy surface. On the 60th day，compared with CK treatment，the soil moisture content of mixed crust formed by 40%PS+60%CM treatment increased by 7.26%. Compared with PS and CM treatments，the crust thickness increased by 44.00%-56.00%，and the soil compactness increased by 146.37%-283.16%. On the 300th day of the experiment，compared with CK，40%PS+60%CM treatment significantly increased the soil organic carbon content by 824.43%（P<0.05），and increased the contents of humus and humic acid. Compared with CK treatment，mixed crust and clay crust increased the exchangeable calcium ion content by 48.20%-120.66%. Compared with CK treatment，mixed crust increased the proportion of aggregates with particle size less than 53μm by 887.91%. Redundancy analysis showed that the proportion of clay particles smaller than 53μm was a vital factor affecting the content of humus and humic acid. The mixed crust of straw particles and clay regulated aggregates and cations to realize the accumulation of organic carbon in sandy soil. The formation of mixed crust of straw particles and clay increased the aboveground dry weight of Pennisetum by 315.38%- 484.62%. To sum up，the crust formed by spraying the mixed slurry of straw particles and clay minerals in Horqin sandy land lasted for a long time，and at the same time，the crust increased the content of organic carbon and humus in sandy soil， which could reduce the loss of fine particles in aeolian sandy soil，promote plant growth and achieve the purpose of effectively fixing sand and carbon.
Keywords
aeolian sandy soil ； straw particles ； clay ； crust ； soil organic carbon