一种耕作式微生物处理沙漠表面的防风固沙方法与流程

1.本发明涉及一种基于微生物矿化的耕作式沙漠表面固沙施工设备及其方法，属于沙漠治理领域。


背景技术：

2.土地荒漠化对人类生存环境造成了严重的不利影响。
3.防沙治沙是荒漠化治理的重要环节。现有的原位固沙、喷洒法等方法在沙漠环境下使用具有一定的局限性，例如喷洒法表面覆膜的均匀性较差，很容易存在加固薄弱区；此外喷洒法仅在沙漠表层形成一层固化薄层，其力学性能较弱，在人力和机械扰动下极易破坏，不利于长期有效的防风固沙。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种耕作式微生物处理沙漠表面的防风固沙方法，其特征在于:
5.采用主要包括微生物溶液储存罐、胶结液储存罐和耕作及喷淋设备的耕作车进行施工。
6.所述耕作车的主体部分为带有行走系统的车架。所述微生物溶液储存罐和胶结液储存罐安装在车架上。
7.所述车架上还安装有搅拌罐。所述微生物溶液储存罐和胶结液储存罐内部的液体分别通过1#抽水泵和2#抽水泵抽入搅拌罐中。通过搅拌罐内部的搅拌装置进行搅拌后，搅拌罐内部的液体通过3#抽水泵向耕作及喷淋设备供液。
8.所述车架的后端为耕作及喷淋设备。所述耕作及喷淋设备包括犁架和若干犁头。所述3#抽水泵泵出的液体进入耕作及喷淋设备内部的管道，并从犁头喷出。
9.施工时：
10.在微生物溶液储存罐充入微生物溶液。所述微生物溶液为高效产脲酶菌——巴氏生孢八叠球菌。
11.在胶结液储存罐充入胶结溶液。所述胶结溶液主要成分为氯化钙、尿素和大豆蛋白胨。
12.计算沙漠表层土体的孔隙体积。根据单次耕作面积及耕作深度计算出单次混合溶液总用量。
13.耕作车和各个抽水泵启动，根据单次耕作宽度、耕作深度及3# 抽水泵9的流量确定耕作车的行驶速度。
14.耕作车耕作结束后，进行场地养护。
15.进一步，所述耕作及喷淋设备的犁架包括一平行于水平面的喷淋管道。所述喷淋管道的进水口与3#抽水泵的出水口相通。3#抽水泵泵出的液体通过喷淋管道喷向沙漠。
16.进一步，所述喷淋管道机有若干出水口，这些出水口与犁头的进水口连接。所述犁
头内部具有若干毛细喷淋管道。所述喷淋管道内部的液体从毛细喷淋管道的管口喷出。
17.进一步，微生物溶液和胶结溶液的体积配比为1:2-1:10。
18.进一步，耕作车耕作结束后，场地养护6-12h。
19.进一步，耕作车耕作结束后，采用无人机在耕作加固场地上方交替喷洒反应液和水。
20.本发明的优点在于：本发明提供的一种基于微生物矿化的耕作式沙漠表面固沙施工设备及其方法可以将微生物有效地引入沙漠土体中，均匀性更好；此外，采用耕作法加固，养护结束后无需拆卸管路，可以减少人为扰动；并且采用耕作法加固可以有效增加加固深度，增强固化土体抵抗物理扰动能力。
附图说明
21.图1为本发明整体设计；
22.图2为加固后无人机喷洒示意图；
23.图3为本发明的耕作及喷淋设备。
24.图中：耕作加固区(1)、待耕作加固区(2)、耕作车(3)、微生物溶液储存罐(4)、胶结液储存罐(5)、1#抽水泵(6)、2#抽水泵(7)、搅拌罐(8)、3#抽水泵(9)、耕作及喷淋设备(10)、无人机(11)、胶结液或水(12)、耕作设备内部管道(13)、改造犁头(14)、犁头内部毛细管道(15)、喷淋管道(16)。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
26.实施例1：
27.本实施例提供一种耕作式微生物处理沙漠表面的防风固沙方法，其特征在于:
28.采用主要包括微生物溶液储存罐4、胶结液储存罐5和耕作及喷淋设备10的耕作车3进行施工。
29.所述耕作车3的主体部分为带有行走系统的车架。所述微生物溶液储存罐4和胶结液储存罐5安装在车架上。
30.所述车架上还安装有搅拌罐8。所述微生物溶液储存罐4和胶结液储存罐5内部的液体分别通过1#抽水泵6和2#抽水泵7抽入搅拌罐8中。通过搅拌罐8内部的搅拌装置进行搅拌后，搅拌罐8内部的液体通过3#抽水泵9向耕作及喷淋设备10供液。
31.所述车架的后端为耕作及喷淋设备10。所述耕作及喷淋设备10 包括犁架和若干犁头14。所述3#抽水泵9泵出的液体进入耕作及喷淋设备10内部的管道，并从犁头14喷出。
32.施工时：
33.1)在微生物溶液储存罐4充入微生物溶液。所述微生物溶液为高效产脲酶菌——巴氏生孢八叠球菌。菌种在液体培养基中扩大培养，液体培养基成分包含：20g/l工业大豆蛋白胨，10g/l氯化铵， 12mg/l一水硫酸锰，24mg/l六水氯化镍；ph值用1mol/l的氢氧化钠调节至9.0～9.5。细菌培养至浓度od600＝1.0～2.0，尿素分解能力为5～15mmol尿素/min；
34.在胶结液储存罐5充入胶结溶液。所述胶结溶液主要成分为氯化钙、尿素和大豆蛋白胨，溶剂为水，其中氯化钙浓度为0.5 mol/l～2.0mol/l；尿素与氯化钙比例为1.0～1.2；大豆蛋白胨含量为 3～5g/l；氯化钙溶液和尿素溶液分别单独按2倍目标浓度配置，静置，待两种溶液温度接近室温后混合待用。
35.2)计算沙漠表层土体的孔隙体积。根据单次耕作面积及耕作深度计算出单次混合溶液总用量。实施例中，现场可采用灌水法或灌砂法确定耕作后沙漠表层土体的密度并计算出孔隙体积；根据单次耕作面积及耕作深度计算出单次混合溶液总用量；按照1:2～1:10的体积比分别将微生物溶液和胶结溶液装入微生物溶液储存罐4和胶结液储存罐5中；
36.3)耕作车1和各个抽水泵启动，根据单次耕作宽度、耕作深度及3#抽水泵9的流量确定耕作车1的行驶速度。耕作车1的行驶速度由单次耕作宽度、耕作深度及3#抽水泵9的流量确定，即单位时间内3#抽水泵9的流量＝孔隙率
×
行驶速度
×
耕作宽度
×
耕作深度；在加固过程中3#抽水泵9的流量应为加固范围的0.8～1.2倍。
37.单位时间内1#抽水泵6从微生物溶液储存罐4中抽取的微生物溶液和2#抽水泵7从胶结液储存罐中抽取的胶结液的总体积等于单位时间内3#抽水泵9从搅拌罐8中抽取的混合溶液的总体积；其中 1#抽水泵的流量与2#抽水泵的流量比可设为1:10～1:2。
38.4)耕作车1耕作结束后，进行场地养护。
39.5)根据现场蒸发情况，采用无人机11在耕作加固场地2上方交替喷洒反应液和水以增强加固效果并保证良好的反应条件，间隔时间由现场蒸发量确定。
40.实施例2：
41.本实施例的主要技术方案同实施例1，进一步，所述耕作车3 的主体部分为带有行走系统的车架。所述微生物溶液储存罐4和胶结液储存罐5安装在车架上。
42.所述车架上还安装有搅拌罐8。所述微生物溶液储存罐4和胶结液储存罐5内部的液体分别通过1#抽水泵6和2#抽水泵7抽入搅拌罐8中。通过搅拌罐8内部的搅拌装置进行搅拌后，搅拌罐8内部的液体通过3#抽水泵9向耕作及喷淋设备10供液。
43.所述车架的前端为耕作及喷淋设备10。所述耕作及喷淋设备10 包括犁架和若干犁头14。所述耕作及喷淋设备10的犁架13包括一平行于水平面的喷淋管道。所述喷淋管道16的进水口与3#抽水泵9 的出水口相通。所述喷淋管道机有若干出水口，这些出水口与犁头 14的进水口连接。如图3所示，所述犁头14内部具有若干毛细喷淋管道15。所述喷淋管道16内部的液体从毛细喷淋管道15的管口喷出。