CN107012098A - 一种黄土‑荒漠藻复合固沙材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黄土‑荒漠藻复合固沙材料的制备，是在提纯粉碎的黄土中添加适于藻类生长的营养物质混合均匀后均匀平铺在培养皿上，再将提纯的荒漠藻种溶液喷洒到混合物中，放入培养箱，控制温度、湿度，使藻类生长40天左右即得。使用时，在沙丘表面先覆盖一层黏土，将黄土‑荒漠藻固沙剂与当地的细沙按照一定的比例混合均匀后撒在黏土层表面，喷洒水使表面润湿，促使荒漠藻生长，形成荒漠藻类固沙生物结皮，彻底改善沙层的结构，促使土壤的形成，有利于沙生植物的生长，能彻底改善沙区的气候环境，具有一定推广使用价值。另外，该固沙材料取之于环境，用之于环境，无毒无污染，是一种环境友好而且具有实用价值的固沙材料。

Description

一种黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种防沙固沙材料，尤其涉及一种黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法，属于复合材料领域和沙漠治理技术领域。
背景技术
我国土地荒漠化、沙化非常严重，沙进人退局势仍在很多地区继续，给人类生存环境造成极大地破坏，防沙固沙显得非常必要、紧迫。现阶段防沙固沙的主要措施有工程固沙，化学固沙，生物固沙和综合性固沙。工程固沙是指在沙漠或沙地表面设置障碍物以阻止风沙流达到阻沙或固沙目的。化学固沙就是利用化学材料与工艺，在流动沙地上通过喷洒化学胶结物质，使其在沙地表面形成一层有一定强度的防护壳，隔开气流对沙面的直接作用，提高沙面的抗风蚀性能，对易发生沙害的沙丘或沙质地表建造能够防止风力吹扬又具有保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境，提高沙地生产力的目的。生物固沙主要包括植物固沙和微生物结皮固沙。在众多的防沙固沙措施中，生物固沙仍然是最为有效、经济、环保的措施。但是，沙漠地区降雨稀少，长期降水量小于地表蒸发量。因此从某种意义上说，固沙植物生长带来的水分蒸腾反而加速了地下水位的下降。当地下水位降到一定深度时固沙植物也会死亡，只要这种情况不改变沙漠化就是必然趋势。相比之下，荒漠藻等微生物具有明显的优势。与细菌明显不同的是，它们能通过光能将合成为自己需要的有机物，在条件恶劣的荒漠干旱地区，藻类植物具有较强的抗性、固氮和聚集能力。其需水量极低，代谢产物（胞外多糖）通过菌丝、假根或分泌的多聚糖来捆绑、黏结土壤、沙粒等形成垫状的活性生物结皮，改善土壤的物化性质，为其它植物的定居奠定了良好的生物基础。、
荒漠藻结皮在荒漠、半荒漠地区土壤演替中起重要作用，对土壤抗侵蚀性能的提髙有着显著功效，同时也是流沙固定的首要标志。荒漠藻类能够在条件恶劣的环境下生长、繁殖，如在干早、营养匮乏、高温、强风、强紫外线辐射的极端环境，通过自身的活动影响并改变着环境，具有极为重要且不可替代的生态学意义。因此，应用荒漠藻类防沙固沙产品具有很好的环境适应能力和防沙固沙性能。
发明内容
本发明的目的是利用荒漠藻类的特性，提供一种高效、环保的黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法。
一、黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备
在提纯粉碎的黄土中添加适于藻类生长的营养物质，混合均匀后均匀平铺在培养皿上，再将提纯的荒漠藻种溶液喷洒到混合物中，然后放入培养箱，控制温度30~40℃，湿度40~50%，使藻类生长39~42天，即得黄土-荒漠藻固沙剂。
适于藻类生长的营养物质的添加量为：每100g黄土中添加营养物质8~12mg。
适于藻类生长的营养物质为MgSO4·7H2O，KH2PO4，Fe(NO3)3·7H2O，Ca(H2PO4)2·H2O2mg，CO(NH2)2，EDTA-2Na的混合物。
荒漠藻种为蓝藻、绿藻、硅藻；荒漠藻种溶液的浓度为5~15ug/ml；荒漠藻种的喷洒量为每100g黄土中喷洒5~10mg的荒漠藻种。
混合物平铺在培养皿上的厚度为0.4~0.6cm。
二、黄土-荒漠藻复合固沙材料的应用
在沙丘表面先覆盖一层1-5cm厚度的黏土（选取当地所有的黏土，如黄土或黑土），将黄土-荒漠藻固沙剂与当地的细沙按照1:2混合均匀，然后均匀撒在黏土层表面（固沙剂使用量为2~10g/m2），喷洒水使表面润湿，促使荒漠藻生长，形成荒漠藻类固沙生物结皮。两年后，在沙丘表面形成厚度约为1cm致密的生物结皮，同时，在生物结皮上有沙生植物生长。图1为宁夏沙坡头地区腾格里沙漠边缘生物结皮效果图。从上图1中可以看出黄土-荒漠藻固沙剂可以在沙层表面形成生物结皮，这种生物结皮具有一定的强度，能够很好的固定沙粒，避免其移动。同时这种固沙结皮能够改善沙层表面的营养结构，有利于沙生植物的生长。
三、生物结皮抗压强度测定
采取宁夏沙坡头地区腾格里沙漠边缘，每平米固沙材料使用量分别为0g、2g、4g、6g、8g、10g所形成的生物结皮进行抗压强度测定。结果见图2。从图2中可以看出，不使用固沙剂的黄土层，抗压强度为0。随着固沙剂量的增加试样的抗压强度值整体呈上升趋势。试样的抗压强度分别为0.12、0.21、0.31、0.43、0.53MPa。因此，随着固沙剂使用量的增加，所采取得样品的抗压强度也增加。这是因为随着固沙剂用量的增加，藻类含量的增加，而粘附在黄土颗粒表面的藻类在营养丰富的环境中快速发育、生长，缠绕在沙粒与黄土表面，增强了试样的抗压强度。可以预计，随着藻类的生长，抗压强度会进一步增强。
综上所述，本发明制备的黄土-荒漠藻固沙材料可以形成生物固沙，彻底改善沙层的结构，促使土壤的形成，有利于沙生植物的生长，能彻底改善沙区的气候环境，具有一定推广使用价值。另外，黄土-荒漠藻固沙剂本固沙材料制备简单，取之于环境，用之于环境，无毒无污染，不会对环境造成任何污染，是一种具有实用价值的固沙材料。
附图说明
图1为宁夏沙坡头地区腾格里沙漠边缘生物结皮效果图。
图2为沙坡头地区腾格里沙漠边缘固沙剂用量为10g/m2生物结皮抗压强度测试结果。
具体实施方式
1、黄土提纯：黄土来自兰州北山，采用沉降分离法提纯。取一定量的原黄土，向其加入大量的蒸馏水，搅拌，使其形成泥浆，静置沉降一定时间后除去上层清液和底层杂质。用相同的方法将中层的黄土石提纯多次，将提纯得到的浆液离心分离除去水分，然后在60℃下干燥，将所得物质研细，得到纯净的黄土，粉碎，待用。
2、荒漠藻藻种的提取：荒漠藻藻种采自宁夏中卫沙坡头，主要组成为蓝藻。荒漠藻的提取同样采用沉降分离法：向一定量的荒漠藻与沙砾的混合物中加入蒸馏水，搅拌，使其中的沙砾沉降，静置沉降一定时间后，除去沙砾，得到含有所需的荒漠藻的藻种。
3、黄土-荒漠藻固沙剂制备：向100克中提纯、粉碎的黄土中添加营养物质(MgSO4·7H2O 1mg，KH2PO4 1mg，Fe(NO3)3·7H2O 1mg，Ca(H2PO4)2·H2O 2mg，(CO(NH2)2 2mg，EDTA-2Na 3mg)，混合均匀后均匀平铺在培养皿上（厚度0.5cm）；将500ml，浓度10~15ug/ml荒漠藻种溶液喷洒到培养皿上的混合物中，再放入培养箱中，控制温度30℃，湿度50%，使藻类生长40天，即得到黄土-荒漠藻固沙剂。
4、黄土-荒漠藻固沙剂应用
本实验在宁夏自治区中卫市沙坡头地区腾格里沙漠边缘进行。在没有任何处理的沙丘表面首先覆盖一层1-5cm厚度的黏土（选取当地所有的黏土，如黄土或黑土），将黄土-荒漠藻固沙剂与当地的细沙按照1:2混合均匀，然后均匀撒在黏土层表面（固沙剂使用量为10g/m2），喷洒水，使表面润湿，促使荒漠藻生长，形成荒漠藻类固沙生物结皮。两年后，在沙丘表面形成厚度约为1cm致密的生物结皮，同时，在生物结皮上有沙生植物生长。生物结皮效果图见图1。
同样，可以根据沙丘或沙地的地形，首先以沙粒制备成一定形状的沙障（方形、圆形、六边形、棱形等），覆盖一层1-5cm厚度的黏土，再在其表面在其表面撒黄土-荒漠藻固沙剂，洒水润湿，促使荒漠藻生长，形成荒漠藻类固沙生物结皮，进行防沙固沙。

Claims (6)

1.黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法，是在提纯粉碎的黄土中添加适于藻类生长的营养物质，混合均匀后均匀平铺在培养皿上，再将提纯的荒漠藻种溶液喷洒到混合物中，然后放入培养箱，控制温度30~40℃，湿度40~50%，使藻类生长39~42天，即得黄土-荒漠藻固沙剂。
2.如权利要求1所述黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法，其特征在于：适于藻类生长的营养物质为MgSO4·7H2O，KH2PO4，Fe(NO3)3·7H2O，Ca(H2PO4)2·H2O 2mg，CO(NH2)2，EDTA-2Na的混合物。
3.如权利要求2所述黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法，其特征在于：适于藻类生长的营养物质的添加量为：每100g黄土中添加营养物质8~12mg。
4.如权利要求1所述黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法，其特征在于：荒漠藻种为蓝藻、绿藻、硅藻；荒漠藻种溶液的浓度为5~15ug/ml。
5.如权利要求1所述黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法，其特征在于：荒漠藻种的喷洒量为每100g黄土中喷洒5~10mg的荒漠藻种。
6.如权利要求1所述黄土-荒漠藻复合固沙材料的制备方法，其特征在于：混合物平铺在培养皿上的厚度为0.4~0.6cm。
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