一种利用沙蒿胶固沙的方法与流程

本发明涉及荒漠化防治和生态环境修复领域，特别涉及一种利用沙蒿胶固沙的方法。

背景技术：

土地荒漠化是当前世界最严重的生态环境问题之一。中国是世界上沙漠化最为严重的国家之一，沙漠化危害程度深、范围广。不断加剧的沙尘暴和土地沙化直接威胁着人们赖以生存的环境，给国民经济、社会发展和生态环境造成了极大的危害，人们越来越认识到防风固沙的重要性和紧迫性。目前国内外沙漠的主要治理方法有工程固沙、生物固沙和化学固沙，然而前两种方法不仅费时、费力，而且需要消耗大量的资金，因此，高效、廉价、快速、方便的化学固沙方法正日益受到关注。

传统的化学固沙材料如沥青乳液、水泥浆类和水玻璃浆液等，会对环境产生二次污染，不利于植物的生长。新型高分子聚合物固沙材料，因其胶粘性能和保水吸水性能可在沙土表面形成固结层，日益成为化学固沙材料研究热点之一，也取得了一定的效果，但多数处于实验研究阶段，未能大规模用于室外沙漠化治理，究其主要原因，有的成本高，有的材料来源受限，有的会污染环境，有的效果不佳。

经检索发现，公开号为CN1580087A的发明专利申请公开了一种用微波辐射沙蒿胶接枝丙烯酸(盐)制备吸水材料，其制备工艺为将丙烯酸用氢氧化钠或氢氧化钾或氨水部分中和，然后加入引发剂，搅拌下加入沙蒿胶或其他植物胶，使体系均匀后，置于微波反应装置中，调节辐射功率及辐射时间，不需要加入交联剂，使沙蒿胶与丙烯酸(盐)进行接枝聚合，将产物烘干、粉粹即得最终产品。该发明能解 决吸水材料成本偏高的问题，并在促进种子发芽生根、抗旱保苗的旱作物农业方面发挥积极作用。但是上述利用微波辐射沙蒿胶接枝聚合丙烯酸(盐)制备高吸水性材料的方法复杂，成本较高，而且该材料不宜分解，会对环境产生二次污染。

另外，在现有的研究中，虽然也指出了可以利用沙蒿胶固沙，但并没有给出具体可行的实施方式。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用沙蒿胶固沙的方法

为达到上述目的，具体采用如下的技术方案：

一种利用沙蒿胶固沙的方法，具体包括如下步骤：

(1)将沙蒿胶加入水中，配制质量百分含量为0.02～0.5％的沙蒿胶溶液；

(2)将所述沙蒿胶溶液按2～4L/m²(升每平方米)均匀喷洒到沙地表面，待水分蒸发后形成固结层。

在本发明的技术方案中，可采用纯度为80～100％的沙蒿胶，沙蒿胶的纯度越高，其固沙效果越好。在沙蒿胶中加水的目的是使沙蒿胶能均匀分散在水中，进而能均匀喷洒在沙地表面，此外水能使沙蒿胶渗透到沙面下层，更好地起到固沙作用

在本发明的技术方案中，优选地，步骤(1)将沙蒿胶加入水中，配制质量百分含量为0.1～0.5％的沙蒿胶溶液，此时用沙蒿胶固沙时其起沙风速＞20ms^-1。

更加优选的，步骤(1)将沙蒿胶加入水中，配制成质量百分含量为0.1～0.2％的沙蒿胶溶液，此时用沙蒿胶固沙时不仅可以起到很好的固沙效果，而且能够有效的促进种子的萌发以及幼苗的生长。

本发明的最佳实施方式为，将沙蒿胶加入水中，配制质量百分含量为0.1％或0.2％的沙蒿胶溶液。当沙蒿胶溶液的质量百分含量为0.1％时，虫实种子的出苗率最高，且植株长势快；当沙蒿胶溶液的质 量百分含量为0.2％时，沙蒿种子的出苗率最高，且植株长势快。

在本发明的技术方案中，优选地，步骤(2)将所述沙蒿胶溶液按3L/m²(升每平方米)喷洒在沙地表面。

当选用上述优选地技术方案时，固结层的水稳定性显著增加、抗风蚀能力较好，且种子的出苗率较高，生产成本最低。即上述优选地技术方案是在综合考虑各种因素(固结层厚度、抗压强度，保水性，渗透性，抗风蚀能力，水稳定性，对种子萌发的影响以及成本)后的最佳搭配。

本发明提供的利用沙蒿胶固沙的方法具有以下优点：

(1)沙蒿胶主要由葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖和木糖等糖基以及糖醛酸组成，可生物降解，不会产生二次污染；

(2)沙蒿胶材料来源丰富，成本较低；

(3)施工方便，形成的固结层抗压强度和水稳定性高，具有良好的抗风蚀能力和抗水蚀能力；

(4)沙蒿胶具有良好的吸水性和保水性，能够促进种子的萌发以及幼苗的生长；

(5)形成的固结层具有良好的渗透性，满足化学固沙与生物固沙相结合的特殊要求。

附图说明

图1为固沙试样含水量变化曲线；

图2为未喷洒沙蒿胶溶液固沙试样抗风蚀能力图；

图3为喷洒了沙蒿胶溶液固沙试样抗风蚀能力图；

图4为未喷洒沙蒿胶沙蒿种子萌发及幼苗生长状况图；

图5为喷洒了沙蒿胶后沙蒿种子萌发及幼苗生长状况图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例为利用沙蒿胶固沙的方法，具体包括以下步骤：

(1)、准确称取0.2份(按重量份计)的沙蒿胶，将沙蒿胶加入到盛有1000份(按重量份计)水的容器中，充分搅拌混均，得到质量百分含量为0.02％的沙蒿胶溶液；

(2)、将所述沙蒿胶溶液以3L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面，待水分自然蒸发后形成固结层。

实施例2

本实施例为利用沙蒿胶固沙的方法，具体包括以下步骤：

(1)、准确称取0.5份(按重量份计)的沙蒿胶，将沙蒿胶加入到盛有1000份(按重量份计)水的容器中，充分搅拌混均，得到质量百分含量为0.05％的沙蒿胶溶液；

(2)、将所述沙蒿胶溶液以3L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面，待水分自然蒸发后形成固结层。

实施例3

本实施例为利用沙蒿胶固沙的方法，具体包括以下步骤：

(1)、准确称取1份(按重量份计)的沙蒿胶，将沙蒿胶加入到盛有1000份(按重量份计)水的容器中，充分搅拌混均，得到质量百分含量为0.1％的沙蒿胶溶液；

(2)、将所述沙蒿胶溶液以3L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面，待水分自然蒸发后形成固结层。

实施例4

本实施例为利用沙蒿胶固沙的方法，具体包括以下步骤：

(1)、准确称取2份(按重量份计)的沙蒿胶，将沙蒿胶加入到盛有1000份(按重量份计)水的容器中，充分搅拌混均，得到质量百分含量为0.2％的沙蒿胶溶液；

(2)、将所述沙蒿胶溶液以3L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面，待水分自然蒸发后形成固结层。

实施例5

本实施例为利用沙蒿胶固沙的方法，具体包括以下步骤：

(1)、准确称取5份(按重量份计)的沙蒿胶，将沙蒿胶加入到盛有1000份(按重量份计)水的容器中，充分搅拌混均，得到质量百分含量为0.5％的沙蒿胶溶液；

(2)、将所述沙蒿胶溶液以3L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面，待水分自然蒸发后形成固结层。

实施例6

本实施例与实施例4的区别仅在于步骤(2)不同，在本实施例中步骤(2)将所述沙蒿胶溶液以2L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面。

实施例7

本实施例与实施例4的区别仅在于步骤(2)不同，在本实施例中步骤(2)将所述沙蒿胶溶液以4L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面。

对比例1

对比例1与实施例4的区别仅在于步骤(1)不同，在对比例1中，准确称取10份(按重量份计)的沙蒿胶，将沙蒿胶加入到盛有1000份(按重量份计)水的容器中，充分搅拌混均，得到质量百分含量为1％的沙蒿胶溶液。

对比例2

对比例2与实施例4的区别仅在于步骤(2)不同，在对比例2中，将所述沙蒿胶溶液以6L/m²的量均匀喷洒到沙粒表面，待水分自然蒸发后形成固结层。

实验例1：保水实验

固沙试样的含水量采用称重法进行测定。首先将200g风沙土装入直径为7cm，高为8cm的容器中，然后按照实施例1～7及对比例1～2提供的利用沙蒿胶固沙的方法，将沙蒿胶溶液均匀喷洒到沙粒表面，得到9个实验组，并以蒸馏水处理作为对照组(即将蒸馏水以3L/m² 的量均匀喷洒的沙粒表面)，上述操作完成后，将实验组和对照组的容器放入温度为40℃的烘箱中72h，使其形成固结层。

待固结层形成后，向每个容器中加入50ml的去离子水，之后，每天在同一时间测定实验组及对照组的含水量。固沙试样的含水量变化如图1所示，其中横坐标为干燥时间，纵坐标为固沙试样的含水量(％)。

实验结果表明，喷洒了沙蒿胶的固沙试样其保水性能较好，且随着沙蒿胶用量的增加，保水性明显改善。

实验例2：渗透性实验

渗透性实验的实验过程如下：首先按照实施例1～7及对比例1～2提供的利用沙蒿胶固沙的方法将沙蒿胶溶液均匀喷洒到沙粒表面，得到9个实验组，并以蒸馏水处理作为对照组(即将蒸馏水以3L/m²的量均匀喷洒的沙粒表面)，待固结层形成后用圆盘入渗仪测定沙样的渗透性，测定指标包括初始入渗速率和稳定入渗速率，得到的数据如表1所示。

表1固沙试样的渗透性

实验结果表明，利用沙蒿胶固化沙样后，实施例1～7均不会在很大程度上改变沙样的渗透性，与对照组相比，沙粒虽然被胶结在一起，疏松的结构明显得到改善，但固结层仍能保持较多的孔隙，利于水分的入渗，满足化学固沙与生物固沙相结合的特殊要求。但是对比例1中由于沙蒿胶浓度过大，形成的固结层厚度大、硬度大，会阻碍水的入渗；同时对比例2说明喷洒量的增加不会对水的入渗产生明显影响，但是成本会相应增加。

实验例3：抗风蚀性能风洞实验

抗风蚀性能风洞实验的实验过程如下：在尺寸为30cm×24cm×3cm的沙盘模型内，装满风沙土并将之摊平，按照实施例1～7及对比例1～2提供的利用沙蒿胶固沙的方法将沙蒿胶溶液均匀喷洒到沙盘上，得到9个实验组，并以蒸馏水处理作为对照组(即将蒸馏水以3L/m²的量均匀喷洒的沙粒表面)；自然风干后，将固沙试样置于风洞的实验段，并使之分别与风洞底部相平和与底部成30°两种方式放置，在10ms^-1、15ms^-1和20ms^-1的净风下进行吹蚀实验，图2为未喷洒沙蒿胶溶液固沙试样抗风蚀能力图(即对照组的抗风蚀能力图)；图3为喷洒了沙蒿胶溶液固沙试样抗风蚀能力图(即实验组的抗风蚀能力图)，实验组和对照组在不同净风下的风蚀速度如表2所示。

表2抗风蚀性能风洞实验数据

备注：“─”表示无数据。

实验结果表明，沙蒿胶作为一种固沙剂，具有较好的固沙效果，其中，用浓度为0.02％的沙蒿胶固沙其起沙风速＞10ms^-1，用浓度为0.05％的沙蒿胶固沙其起沙风速＞15ms^-1，用浓度＞0.1％的沙蒿胶固沙其起沙风速均＞20ms^-1，即随着沙蒿胶用量的增加，固沙效果明显增加。

实验例4：对植物种子萌发及幼苗生长的影响

将600g风沙土装入直径为9cm，高为10cm的容器中，然后向每个容器均匀撒播50粒虫实种子，覆沙后，按照实施例1～7及对比例1～2提供的利用沙蒿胶固沙的方法将不同浓度的沙蒿胶溶液均匀喷洒到沙盘上，并以蒸馏水处理作为对照组(即将蒸馏水以3L/m²的量均匀 喷洒的沙粒表面)，之后放入人工气候箱内培育15d。

将2400g风沙土装入直径为15cm，高为12cm的容器中，然后向每个容器均匀撒播200粒沙蒿种子，覆沙后，按照实施例1～7及对比例1～2提供的利用沙蒿胶固沙的方法将不同浓度的沙蒿胶溶液均匀喷洒到沙盘上，得到9个实验组，并以蒸馏水处理作为对照组，之后放置于室外培育20d，其中图4为未喷洒沙蒿胶沙蒿种子萌发及幼苗生长状况图(即对照组的种子萌发及幼苗生长状况图)，图5为喷洒了沙蒿胶后沙蒿种子萌发及幼苗生长状况图(即实验组的种子萌发及幼苗生长状况图)。对实验组和对照组进行观测，观测指标包括出苗时间、出苗率以及幼苗生长状况，得到的数据如表3所示。

表3沙蒿胶对种子萌发及其幼苗生长的影响

实验结果表明，沙蒿胶促进了虫实种子和沙蒿种子的萌发以及虫实和沙蒿幼苗的生长。其中，当沙蒿胶溶液的质量百分含量为0.1％时，虫实种子的出苗率最高，且植株长势快；当沙蒿胶溶液的质量百分含量为0.2％时，沙蒿种子的出苗率最高，且植株长势快。通过对比例1发现，当沙蒿胶浓度为1％时，形成的固结层厚度大、硬度大，会显著降低植物种子的出苗率；通过对比例2发现喷洒量的增加不会对出苗率产生明显影响，但是成本会相应增加。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。