一种植物基固沙剂制备及其应用方法与流程

1.本发明涉及固沙剂技术领域，更具体的说是涉及一种植物基固沙剂制备及其应用方法。


背景技术：

2.沙漠化(desertification)是由于气候变化、人类活动因素造成的土地退化，直接造成植被消失、土壤沙化、营养物质流失，导致土壤生产力下降或丧失。中国是世界上沙漠化严重的国家之一。因此，开展土壤沙漠化防治是我国生态建设重中之重。土壤风蚀是土地沙漠化的首要环节和重要过程，一直受到各界关注。其风蚀过程不但造成耕地地力下降、粮食减产，释放的粉尘颗粒及营养物质还会进入空气、水体等造成环境污染。另外，土壤风蚀也会造成的沙丘移动可直接沙埋草场、农田等区域，给农业生产造成经济损失。
3.土壤风蚀防治是土地沙漠化治理的重要内容，化学固沙措施是常用的一种土壤风蚀防治方式，是一种在较短时间内实现沙漠化治理目标的有效方法。化学固沙技术主要是使用液体材料在流沙表面形成具有一定强度、可抵抗风沙吹蚀、又能保持下层水分的固结层，以达到固沙效果，最早期采用化学材料，由此而得名化学治沙。近年来主要是利用天然或合成材料，主要是为了降低材料成本、避免材料污染环境。固沙材料的选择是化学固沙成败的关键，迄今为止，符合固沙要求的新型材料欠缺，导致化学固沙技术在沙漠化治理中远没有发挥其应有的作用，并且与各种材料配套的应用方法复杂，缺少优化。
4.因此，如何提出一种环保型植物基固沙剂制备及其应用方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种植物基固沙剂制备及其应用方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种植物基固沙剂的制备方法，包括以下步骤：
8.s1.将黄腐酸粉末或腐殖酸粉末与水按1:5000的质量比进行溶解，水的温度为20
‑
50℃，形成黄腐酸水溶液或腐殖酸水溶液；
9.s2.将50
‑
100kg多糖类植物的营养器官粉碎为粉末状，过20
‑
60目筛，将多糖类植物的营养器官粉末与绵白糖粉末或白砂糖粉末按照50～100:1的质量比进行混合，得到粉末混合物，将粉末混合物与黄腐酸水溶液或腐殖酸水溶液按照1:200
‑
300比例混合，充分搅拌后获得混合物溶液；
10.s3.加水将混合物溶液稀释5
‑
10倍，静置12
‑
24h后的全部溶液为植物基固沙剂。
11.优选的，s2中多糖类植物的营养器官包括国槐或刺槐的槐花或槐米，槐花和槐米制成的粉末与绵白糖粉末的质量比为100:1；s3中静置过程中室温保持在20～25℃。
12.优选的，s2中多糖类植物的营养器官包括国槐或刺槐的豆角或种子，豆角和种子制成的粉末与绵白糖粉末的质量比为50:1；s3中静置过程中室温保持在20～25℃。
13.一种植物基固沙剂的制备方法，包括以下步骤：将黄腐酸或腐殖酸与水按1:5000的质量比进行溶解，水的温度为20
‑
50℃，形成黄腐酸水溶液或腐殖酸水溶液；采用多糖类植物的营养器官的本体，直接浸泡在80～100℃的黄腐酸水溶液或腐殖酸水溶液中，静置12～24h，取上层液体，向所获得的上层液体中添加绵白糖或白砂糖充分溶解后得到植物基固沙剂，其中上层液体与绵白糖或白砂糖的质量比为500:1。
14.优选的，多糖类植物的营养器官包括国槐或刺槐的槐米、槐花、豆角或种子。
15.一种植物基固沙剂的应用方法，植物基固沙剂每亩用量1000
‑
3000kg在平缓流动沙地采用全面喷洒方式进行喷洒，沙化耕地或沙化草地的每亩用量为500
‑
800kg，喷洒后禁止牲畜踩踏或机械碾压。
16.一种植物基固沙剂的应用方法，采用带状喷洒方式，喷洒带宽50
‑
100cm，带间距50
‑
100cm，流动沙地每亩用量500
‑
1500kg，沙化耕地或沙化草地每亩用量200
‑
400kg，喷洒后禁止牲畜踩踏或机械碾压。
17.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种植物基固沙剂制备及其应用方法，采用多糖类植物的营养器官制备植物基固沙剂，喷洒于流动沙地、沙化耕地、沙化草地等土壤表层，本固沙剂具有较强的水溶性，区别于不能入渗土壤内，仅在地表形成胶结壳的乳化型固沙剂，可与土壤颗粒共同胶结形成固结层，提高了固结层韧性及延展性，可抵抗一定的土体形变，避免裂隙产生。植物基固沙剂属于生物成分，对沙生植物、农作物及禾本科植物等无毒害作用，属于可降解材料，避免材料污染环境；本固沙剂多糖类成分可分解形成植物所需养分；多糖类植物较为常见，制作固沙剂的原材料容易获取，且材料成本降低；本固沙剂制作工序简单、易操作，固沙剂制作过程中，利用了全部原材料，并无其他废弃物产生。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1附图为本发明提供的不同固沙剂对土壤进行喷洒处理后土壤硬度直方图；
20.图2附图为本发明提供的不同固沙剂对土壤进行喷洒处理后出苗率直方图；
21.图3附图为本发明提供的不同固沙剂对土壤进行喷洒处理后日蒸发量折线图；
22.图4附图为本发明提供的不同固沙剂对土壤进行喷洒处理后土壤含水量直方图；
23.图5附图为本发明提供的不同水温度下的固沙剂使用后土壤粘性折线图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
25.本发明实施例公开了一种植物基固沙剂的制备方法，包括以下步骤：
26.s1.将黄腐酸粉末或腐殖酸粉末与水按1:5000的质量比进行溶解，水的温度为20
‑
50℃，形成黄腐酸水溶液或腐殖酸水溶液；
27.s2.将多糖类植物的营养器官粉碎为粉末状，过20
‑
60目筛，将多糖类植物的营养器官粉末与绵白糖粉末或白砂糖粉末按照50～100:1的质量比进行混合，得到粉末混合物，将粉末混合物与黄腐酸水溶液或腐殖酸水溶液按照 1:200
‑
300比例混合，充分搅拌后获得混合物溶液；
28.s3.加水将混合物溶液稀释5
‑
10倍，静置12
‑
24h后的全部溶液为植物基固沙剂。
29.需要说明的是：多糖类植物的营养器官还可以是蒿属、胡麻属和亚麻属植物的种子。
30.为了进一步实施上述技术方案，s2中多糖类植物的营养器官包括国槐或刺槐的槐花和槐米，槐花和槐米制成的粉末与绵白糖粉末的质量比为100:1； s3中静置过程中室温保持在20～25℃。
31.为了进一步实施上述技术方案，s2中多糖类植物的营养器官包括国槐或刺槐的豆角和种子，豆角和种子制成的粉末与绵白糖粉末的质量比为50:1； s3中静置过程中室温保持在20～25℃。
32.一种植物基固沙剂的制备方法，包括以下步骤：采用多糖类植物的营养器官的本体，直接浸泡在80～100℃的黄腐酸水溶液或腐殖酸水溶液中，静置 12～24h，取上层液体，向所获得的上层液体中添加绵白糖或白砂糖充分溶解后得到植物基固沙剂，其中上层液体与绵白糖或白砂糖的质量比为500:1。
33.为了进一步实施上述技术方案，多糖类植物的营养器官包括国槐或刺槐的槐米、槐花、豆角和种子。
34.一种植物基固沙剂的应用方法，植物基固沙剂每亩用量1000
‑
3000kg在平缓流动沙地采用全面喷洒方式进行喷洒，沙化耕地或沙化草地的每亩用量为500
‑
800kg，喷洒后禁止牲畜踩踏或机械碾压。
35.一种植物基固沙剂的应用方法，采用带状喷洒方式，喷洒带宽50
‑
100cm，带间距50
‑
100cm，流动沙地每亩用量500
‑
1500kg，沙化耕地或沙化草地每亩用量200
‑
400kg，喷洒后禁止牲畜踩踏或机械碾压。
36.以下通过喷洒实验对植物基固沙剂的效果进行验证说明：
37.实施例一：
38.在实验室20
‑
25℃室温条件下，分别将采用多糖类植物的营养器官槐米、槐花或槐豆角本体制备的固沙剂原液加水稀释5倍，放置24h后，进行喷施实验，喷洒前充分搅拌固沙剂溶液。供试去杂的风沙土，充分风干后，均匀盛装在直径60cm、高度为20cm的pvc圆管。平整沙面，用喷壶向沙表面喷洒固沙剂溶液，用量2.30kg/m2均匀喷洒，以仅喷施同量水的处理为对照，每种处理3个重复。
39.如图1所示，本发明固沙剂喷洒在流动风沙土表面后，入渗土层内，与风沙土结合形成胶结层，厚度均在3mm以上。分别以槐米、槐花和槐豆角为原料的固沙剂均能够有效提高土壤表层硬度，进而提高了沙粒的抗剪切力。
40.实施例二：
41.在实验室20
‑
25℃室温条件下，pvc圆管土柱实验，将盛装有干沙的pvc 圆管置于
深度为15cm的纯净水容器中，吸水24h。分别采用多糖类植物的营养器官槐米、槐花和槐豆角本体作为原料的固沙剂，固沙剂原液加水稀释5 倍，用喷壶向沙表面喷洒固沙剂溶液，用量c1
‑
c5分别为1
‑
5kg/m2，均匀喷洒，以仅喷施同量水的处理为对照，每种处理3个重复。在室温20
‑
25℃条件下，控制在25d无水分补给，进行保水实验。
42.如图3所示，固沙剂有助于减少土壤的蒸发量，减缓土壤蒸发速率。随着固沙剂用量的增加，对水分蒸发的抑制作用越大。但是到13
‑
15d后，对照的蒸发量显著降低，此时段内，喷洒固沙剂的土壤蒸发量也呈现下降的趋势，但是时间要比对照晚了2
‑
6d。达到23d以后，各处理土壤的日蒸发量无显著差异，且降到了0.5kg/m2以下。
43.如图4所示，蒸发且无补给第25天，测定0
‑
5cm、5
‑
10cm土层土壤质量含水量，固沙剂对土壤水分的蒸发有显著的抑制作用，能够对5
‑
10cm土层土壤产生显著的保水作用，而对表层0
‑
5cm的土壤水分保持无显著效果。
44.实施例三：
45.在实验室20
‑
25℃室温条件下，分别采用多糖类植物的营养器官槐米、槐花或槐豆角本体为原料制备的固沙剂原液，将固沙剂原液加水稀释5倍，放置24h后，进行喷施实验，喷洒前充分搅拌固沙剂溶液。供试去杂的风沙土，均匀盛装在直径60cm、高度为20cm的pvc圆管，平整沙面，将20粒油蒿种子均匀分散放置，用干沙覆盖，厚度0.5cm，将盛装有干沙的pvc管置于深度为15cm的纯净水容器中，吸水24h后。用喷壶向沙表面喷洒固沙剂溶液，用量2.30kg/m2均匀喷洒，以仅喷施同量水的处理为对照，每种处理3个重复。
46.如图2所示，固沙剂形成的胶结层对植物种子的出苗产生了显著影响，以槐米、槐花、槐豆胶为原料的固沙剂处理植物出苗率分别比对照降低了 33.33％、27.78％、44.45％，说明固沙剂与沙粒形成的固结层对植物幼苗顶端破土产生了一定的抑制。
47.实验例四：
48.以下对本发明实施例3固沙剂制备过程中，水温度对固沙剂粘性的影响进行实验。
49.具体试验方法为：在实验室20
‑
25℃室温条件下，将第一步产生的黄腐酸水溶液分别加热至50℃、100℃，按照步骤二浸泡在黄腐酸水溶液中，在静置 24h时段内，利用粘度计分别测定上清液溶液粘度，以同量清水为对照，每种处理3个重复。
50.如图5所示，黄腐酸水溶液温度的升高，有助于提高上清液粘度，在50 摄氏度时，各类上清液粘度并未达到显著提升，仅在100℃时，粘度有显著提高。同时，随着静置时间的增长，除槐豆角型固沙剂上清液粘度增加外(20℃)，各种处理溶液粘度均呈现先增加，24h后开始减小的变化趋势。
51.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
52.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。