本发明属于防沙固沙
技术领域：
，具体涉及一种利用化学固沙的沙漠治理方法。
背景技术：
：土地荒漠化是当今面临的环境问题之一，困扰着人类社会的生存和发展。化学防治技术是荒漠化治理的一种重要途径，其优点是施工简便、成本低、见效快，可快速改良荒漠化土地，为植物生长创造良好的水土条件。化学固沙材料主要分为无机类、有机类、生物类和有机-无机复合类等四类。其中，无机类固沙材料中的水玻璃类材料具有廉价、无毒等优点，使用时间较长，但是又因其反应时间较短，渗透性不好，固化反应不充分，固结层强度较低，容易受到外界环境的影响，并易引发二次碱污染；有机类固沙材料中的合成高分子材料具有固结强度较高、吸水保水性好、固化迅速、弹性和高温稳定性良好等特点，但高分子化学材料会发生热氧老化和光氧老化，造成分子链的裂解和交联使得固结层遭到破坏以致降低治沙效果。因此，为了避免单一化学固沙材料的不足之处，研究人员将目光转向了有机-无机复合类固沙材料。有机-无机复合类固沙材料是针对无机固沙材料力学性能差、缺乏保水性等缺陷，通过在无机材料中添加有机组分而形成的一类新型固沙材料，该材料具有更高的抗折强度、粘结强度、抗冲击性和抗疲劳强度。然而，现有有机-无机复合类固沙材料多是选择添加具有层状结构的硅酸盐矿物，如膨润土、蒙脱石、蛭石等，利用其较大的比表面积和孔隙结构增强复合材料的固沙性能，但是层状结构的黏土矿类材料的使用必然会造成抗折强度的降低。特别的，现有化学固沙多是作为植物固沙的辅助性和过渡性措施，因此，化学固沙材料能否实现对沙土质量的有效改良就成为了化学固沙材料需关注的重点。但是，现有固沙材料往往不能兼顾固沙和沙土改良，无法有效集水保墒、改善土壤结构及理化性质。因此，开发一种具有较高的抗折强度、粘结强度、抗冲击性和抗疲劳强度，同时可以有效集水保墒、改善土壤结构及理化性质的利用化学固沙的沙漠治理方法就成为了本领域技术人员亟需解决的问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供了一种具有较高的抗压强度、抗风蚀强度、抗冻融性和抗疲劳性，同时可以有效集水保墒、改善土壤结构及理化性质的利用化学固沙的沙漠治理方法。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用化学固沙的沙漠治理方法，包括：(i)将用于固沙区域的沙地表皮开出深度为50厘米深的沟渠，并将复合铺料铺设于沟渠中，掩埋沟渠；(ii)将化学固沙材料喷施于固沙区域的沙地表面；并且，所述复合铺料包括有机堆肥、聚丙烯酰胺溶液和秸秆，所述化学固沙材料包括坡缕石25-35份，聚丙烯酰胺60-70份，水玻璃15-25份，木质素磺酸盐5-15份和水400-500份。本发明通过在固沙区域沙地表皮下铺设复合铺料、沙地表面喷施化学固沙材料的方法，在兼顾快速固沙、粘沙保水的同时，还具有改善土壤理化性质、促进成土过程的效果。首先，本发明采用有机堆肥、聚丙烯酰胺溶液和秸秆作为复合铺料，可以对沙漠的土质修复改良起到关键作用。特别是聚丙烯酰胺溶液和秸秆的联用可以使较高含量的有机质合成为腐殖质，而腐殖质较大的比表面积和吸附能力，一方面可以通过静电引力、络合等化学作用，在沙土颗粒之间起到架桥作用，促进沙土颗粒的聚集，形成一定强度的致密固结层，起到固沙的作用；另一方面还可以增强土壤阳离子交换量和有机质含量，与有机堆肥共同作用，可以有效改善土壤肥力，进而改善土壤结构及理化性质，为植物生长创造良好的水土条件。其次，本发明采用包括坡缕石25-35份，聚丙烯酰胺60-70份，水玻璃15-25份，木质素磺酸盐5-15份和水400-500份的化学固沙材料喷施沙地表面，一方面，利用坡缕石的孔隙结构及结构层带电荷呈现的吸附性和水玻璃的粘结性能粘结松散沙粒，并且，木质素磺酸盐较好的溶解性和可降解性增强了化学固沙材料的生态友好性；另一方面，利用聚丙烯酰胺所具有的三维空间网络结构特性解决了无机材料脆性大、浸透性差、耐水蚀性能差以及保水性能差的问题，提高了材料的整体固沙性能。最后，本发明通过在沙地中铺设复合铺料同时在沙地表面喷施化学固沙材料的方法，在沙质地表形成能够防止风力吹扬又具有保持水分和改良沙地表面性质的固结层，同时，沙地中的复合铺料可以深层次的改善土壤结构和理化性质，将沙质地表下的沙土颗粒聚集，综合形成立体式、多方面的沙地固结、保水增肥的沙漠治理模式。优选的，所述步骤(i)中复合铺料的铺设方法为：首先铺设一层高度为5-10厘米的底层秸秆并喷洒体积浓度2％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿底层秸秆，然后在底层秸秆上铺设10-20厘米的有机堆肥，接着在有机堆肥上再铺设2-5厘米的上层秸秆并喷洒体积浓度5％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿上层秸秆。更为优选的，所述复合铺料还包括膨润土，所述膨润土的粒径为5mm。值得说明的是，膨润土具有优良的吸附性、粘结性、吸水性、保水性及稳定性，将膨润土与聚丙烯酰胺溶液、秸秆联用，可以有效减少水土流失、改善土壤营养状况，为植物生长创造良好的水土条件。进一步优选的，所述膨润土分别铺设于底层秸秆与有机堆肥之间、上层秸秆与沙土之间。优选的，所述化学固沙材料包括坡缕石27份，聚丙烯酰胺65份，水玻璃25份，木质素磺酸盐13份和水455份。优选的，所述坡缕石的粒径为0.7-1.5mm。优选的，所述木质素磺酸盐包括木质素磺酸钠和木质素磺酸钙。优选的，所述所述坡缕石替换为海泡石。更为优选的，所述海泡石的粒径为1.2-1.7mm。更为优选的，所述化学固沙材料包括海泡石32份，聚丙烯酰胺65份，水玻璃20份，木质素磺酸盐13份和水455份。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过在沙地中铺设复合铺料同时在沙地表面喷施化学固沙材料的方法，在沙质地表形成能够防止风力吹扬又具有保持水分和改良沙地表面性质的固结层，同时，沙地中的复合铺料可以深层次的改善土壤结构和理化性质，将沙质地表下的沙土颗粒聚集，综合形成立体式、多方面的可以沙地固结、保水增肥的沙漠治理模式；2、通过有机堆肥、聚丙烯酰胺溶液、秸秆和膨润土的联用，在固结沙粒的同时，还可以有效改善土壤肥力，进而改善土壤结构及理化性质，为植物生长创造良好的水土条件；3、采用包括坡缕石或海泡石、聚丙烯酰胺、水玻璃和木质素磺酸盐的有机-无机复合类固沙材料，该复合材料的抗折强度、粘结强度、抗冲击性和抗疲劳性均比单一的无机或有机固沙材料有很大提高；4、采用坡缕石、海泡石等具有链状结构的硅酸盐矿物，与采用膨润土、蛭石、凹凸棒石等层状结构的硅酸盐矿物相比，具有更强的抗折强度和抗冲击性能。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述
发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。本发明公开了一种利用化学固沙的沙漠治理方法，该方法采用有机堆肥、聚丙烯酰胺溶液、秸秆和膨润土作为复合铺料铺设于固沙区域沙地表皮下，并将包括坡缕石或海泡石、聚丙烯酰胺、水玻璃和木质素磺酸盐的化学固沙材料喷施于沙地表面，在兼顾快速固沙、粘沙保水的同时，还具有改善土壤理化性质、促进成土过程的效果，为植物生长创造良好的水土条件。实施例1一种利用化学固沙的沙漠治理方法，包括：(i)将用于固沙区域的沙地表皮开出深度为50厘米深的沟渠，在沟渠中，首先铺设一层高度为8厘米的底层秸秆并喷洒体积浓度2％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿底层秸秆，然后在底层秸秆上铺设15厘米的有机堆肥，接着在有机堆肥上再铺设3厘米的上层秸秆并喷洒体积浓度5％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿上层秸秆，掩埋沟渠；(ii)将包括1.0mm的坡缕石27份，聚丙烯酰胺65份，水玻璃25份，木质素磺酸钠13份和水455份的化学固沙材料喷施于固沙区域的沙地表面。实施例2一种利用化学固沙的沙漠治理方法，包括：(i)将用于固沙区域的沙地表皮开出深度为50厘米深的沟渠，在沟渠中，首先铺设一层高度为5厘米的底层秸秆并喷洒体积浓度2％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿底层秸秆，然后在底层秸秆上铺设5mm的膨润土和20厘米的有机堆肥，接着在有机堆肥上再铺设5厘米的上层秸秆并喷洒体积浓度5％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿上层秸秆，在上层秸秆上铺设一层膨润土，并掩埋沟渠；(ii)将包括1.5mm粒径的海泡石32份，聚丙烯酰胺65份，水玻璃20份，木质素磺酸盐13份和水455份的化学固沙材料喷施于固沙区域的沙地表面。实施例3一种利用化学固沙的沙漠治理方法，包括：(i)将用于固沙区域的沙地表皮开出深度为50厘米深的沟渠，在沟渠中，首先铺设一层高度为5厘米的底层秸秆并喷洒体积浓度2％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿底层秸秆，然后在底层秸秆上铺设5mm的膨润土和20厘米的有机堆肥，接着在有机堆肥上再铺设5厘米的上层秸秆并喷洒体积浓度5％的聚丙烯酰胺溶液以浸湿上层秸秆，在上层秸秆上铺设一层膨润土，并掩埋沟渠；(ii)将包括0.7mm的坡缕石27份，聚丙烯酰胺65份，水玻璃25份，木质素磺酸钠13份和水455份的化学固沙材料喷施于固沙区域的沙地表面。实施例4一种利用化学固沙的沙漠治理方法，该方法与实施例1的步骤类似，区别在于步骤(ii)中化学固沙材料是0.7mm的坡缕石25份，聚丙烯酰胺60份，水玻璃15份，木质素磺酸钠5份和水400份。实施例5一种利用化学固沙的沙漠治理方法，该方法与实施例3的步骤类似，区别在于步骤(ii)中化学固沙材料是1.5mm的坡缕石35份，聚丙烯酰胺70份，水玻璃25份，木质素磺酸钠15份和水500份。实施例6一种利用化学固沙的沙漠治理方法，该方法与实施例4的步骤类似，区别在于将化学固沙材料中0.7mm的坡缕石替换为1.2mm海泡石。实施例7一种利用化学固沙的沙漠治理方法，该方法与实施例5的步骤类似，区别在于将化学固沙材料中1.5mm的坡缕石替换为1.7mm海泡石。为了进一步验证本发明的优异效果，发明人还进行了如下对比实验：对比例1一种利用化学固沙的沙漠治理方法，与实施例1相比，不同之处在于去除步骤(i)，其余步骤与实施例1相同。对比例2一种利用化学固沙的沙漠治理方法，与实施例1相比，不同之处在于步骤(i)使用的复合铺料中，缺少聚丙烯酰胺，其余步骤与实施例1相同。对比例3一种利用化学固沙的沙漠治理方法，与实施例1相比，不同之处在于步骤(i)使用的化学固沙材料中，缺少有机堆肥，其余步骤与实施例1相同。对比例4一种利用化学固沙的沙漠治理方法，与实施例1相比，不同之处在于步骤(ii)使用的复合铺料中，缺少聚丙烯酰胺，其余步骤与实施例1相同。对比例5一种利用化学固沙的沙漠治理方法，与实施例1相比，不同之处在于步骤(ii)使用的化学固沙材料中，将坡缕石替换为膨润土，其余步骤与实施例1相同。对比例6一种利用化学固沙的沙漠治理方法，与实施例1相比，不同之处在于步骤(ii)中，将复合化学固沙材料替换为单一的聚丙烯酰胺，其余步骤与实施例1相同。对比例7一种利用化学固沙的沙漠治理方法，与实施例1相比，不同之处在于步骤(ii)中，将复合化学固沙材料替换为单一的水玻璃，其余步骤与实施例1相同。实验1：固沙区域机械性能测试按照实施例1～3和对比例4～7公开的利用化学固沙的沙漠治理方法治理模拟沙地，待形成固沙结合层后，进行抗压强度、抗风蚀强度、抗冻融性、抗疲劳性等指标统计，具体方法为：抗压强度采用堆载法测定；抗风蚀强度用20km/h的风速条件正面吹模拟沙堆15天，分别测定实验后模拟沙地的强度损失率和重量损失率；抗冻融性用温差为60℃的温度循环处理15次，分别测定实验后模拟沙地的强度损失率和重量损失率；抗疲劳性用紫外光连续照射100小时，分别测定实验后模拟沙地的强度损失率和重量损失率。表1测试结果如表1所示，可以看到，本发明采用化学固沙材料与对比例相比，具有更好的抗压强度、抗风蚀强度、抗冻融性和抗疲劳性，一方面，利用坡缕石的孔隙结构及结构层带电荷呈现的吸附性和水玻璃的粘结性能粘结松散沙粒，并且，木质素磺酸盐较好的溶解性和可降解性增强了化学固沙材料的生态友好性；另一方面，利用聚丙烯酰胺所具有的三维空间网络结构特性解决了无机材料脆性大、浸透性差、耐水蚀性能差以及保水性能差的问题，提高了材料的整体固沙性能。实验2：固沙区域土壤理化性质测试按照实施例1～3和对比例1～3公开的利用化学固沙的沙漠治理方法治理模拟沙地，待形成固沙结合层后，养护60天，对养护后的沙地土壤进行土壤理化性质测定，具体方法为：土壤ph用电极电位法测定：10g已风干并过2mm筛的土样按液固比2.5∶1加入25ml纯水，搅拌1min，待静置30min后测定；土壤阳离子交换量采用bacl2强迫交换法测定；土壤有机物采用重铬酸钾氧化法测定。表2测试组ph值cec(cmol/kg)土壤有机物(mg/kg)实施例16.5819.35116.32实施例26.7321.62127.69实施例36.8221.34130.21对比例18.0430.5742.87对比例27.1724.1683.11对比例37.5622.8861.75测试结果如表2所示，可以看到，本发明采用有机堆肥、聚丙烯酰胺溶液和秸秆作为复合铺料，可以对沙漠的土质修复改良起到关键作用，与对比例相比，其ph值有明显降低，更适宜植物生长，同时，还有效改善了土壤的理化性质和营养状况，为植物生长创造良好的水土条件。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12