CN110073868A - 一种用于荒漠地区的树木根部保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，在网状托兜的网格体内从上至下依次设有生物层、供养层和保湿层，生物层设在最上方，供养层设置在生物层的下部，供养层充填有营养填料，保湿层设置在供养层的下部，保湿层充填有保湿填料。该装置利用苔藓结皮和树木枝叶为原料，吸水性强，保水率高，具有良好的生物相容性，营养填料释放的氮和磷可以促进苔藓的生长，保湿填料为苔藓结皮的生长提供水分条件，苔藓结皮的存在及生长可以有效地调节地表微生境，增加土壤稳定性和抵抗水蚀、风蚀的能力，使松散的土壤表层在物理、化学、生物学特性上都有了极大改善，避免树木根部的沙化和裸露，有效解决荒漠化地区植被存活率低的问题。

Description

一种用于荒漠地区的树木根部保护装置

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于荒漠地区的树木根部保护装置。

背景技术

荒漠化是指由于人为和自然因素的综合作用，使得干旱、半干旱甚至半湿润地区自然环境退化(包括盐渍化、草场退化、水土流失、土壤沙化、狭义沙漠化、植被荒漠化、历史时期沙丘前移入侵等以某一环境因素为标志的具体的自然环境退化)的总过程。荒漠化最终结果大多是沙漠化，荒漠化是全球面临的主要生态环境问题之一，中国的荒漠化形势更是十分严峻，我国是世界上荒漠化严重的国家之一。荒漠化不仅给中国造成了巨大的直接经济损失，更是严重威胁到人类的生存和可持续发展，目前，生态环境工程建设已将荒漠化防治列为主要建设工程之一。

为了保护土地资源、改善荒漠化地区的生态环境和促进生态和经济的可持续发展，目前常采用植树造林、工程固沙、生物固沙、化学固沙以及综合固沙等措施来进行沙漠化防治，其中，植树造林是较为经济高效和长久的防治技术，但是荒漠化地区的土壤条件较差，树木根部沙化裸露和水分流失导致在该类地域上的植被的存活率低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，利用苔藓结皮和修整树木时产生的树木枝叶为原料，制备出防治土壤荒漠化的材料，解决植被根部沙化裸露和水分流失的问题，有效防治土壤荒漠化。

本发明采用的技术方案为：

一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，在网状托兜的网格体内设有生物层、供养层和保湿层，所述生物层设在最上方，供养层设置在生物层的下部，生物层附着生长在供养层上，供养层充填有营养填料，所述保湿层设置在供养层的下部，保湿层充填有保湿填料。

进一步地，所述生物层的制作步骤为：采集荒漠区域土壤表面生长的苔藓型生物结皮，挑选长势旺盛的苔藓植株，用无菌水进行冲洗，然后将苔藓植株接种到采用质量浓度为150~250 mg/L的硝酸钾溶液制成的培养基中，在温度为28~30℃、光照3小时/每天和相对湿度为80~90%的条件下在培养箱中培养60~80天，然后将人工培养的苔藓在自然条件下风干。

进一步地，所述营养填料为将风干、过筛后的中性农田土壤、煤炭灰渣、有机肥、添加剂按质量比10:2~5:5:1~2的比例混合均匀后得到的。

进一步地，所述有机肥的制备步骤为：

1）把干燥的畜禽粪便粉碎、过筛；把蚯蚓粪自然风干、粉碎、过筛；把树木枝叶粉碎过筛；

2）把筛分后的畜禽粪便、蚯蚓粪和树木枝叶按照质量比5~10:2:1的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵30~90天；把发酵物自然风干、粉碎、过筛得到有机肥。

进一步地，所述添加剂的制备步骤为：

1）把树木枝叶收割、晾晒、粉碎、过60~120目筛，再洗涤、烘干后放入管式炉中，以200mL/min的流量通入氮气，升温速率为10~20℃/min，设置温度为400~600℃的恒温时间为1~3h，之后冷却至室温，得到灰炭；

2）把作物淀粉溶于水，加入浓硫酸，搅拌5~10 min；再加入高锰酸钾溶液，搅拌50~60min；再加入氢氧化钠溶液，搅拌20~30 min；加入硼砂，搅拌10~15 min；冷却，得到胶黏剂；

3）把灰炭、膨润土、腐殖酸、尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌、钼酸铵和胶黏剂按质量比100:20~40:5:10~20:4:1:2:1:2混合均匀；把混合物投入造粒机中，在70~90℃条件下造粒，干燥后得到添加剂。

进一步地，所述保湿填料的制作步骤为：

1）把树木枝叶晾晒、粉碎、过60~120目筛后浸入到质量浓度20~40%的氢氧化钠溶液中，在温度110~170℃条件下蒸煮、搅拌30~60 min，使树木枝叶在碱液中充分溶胀，同时破坏树木枝叶的晶体结构，提高可及度和反应性，从而提高接枝率和吸水率；

2）把蒸煮后的树木枝叶洗涤至中性，浸入到去离子水中，在300~900W功率的微波辐射下糊化5~15 min；

3）把糊化物浸入到质量浓度20~50%的过硫酸钾和质量浓度为20~40%硝酸铈胺混合溶液中，在70~90℃条件下搅拌30~60 min；

4）向步骤3的反应物中加入质量浓度为20~40%的亚硫酸钠溶液，在50~90℃条件下搅拌15~30 min；

5）用质量浓度20~40%的氢氧化钠溶液中和丙烯酸，得到丙烯酸溶液；

6）向步骤4的反应物中加入步骤5制备的丙烯酸溶液，在50~90℃条件下搅拌30~60min；

7）向步骤6的反应物中加入质量浓度为30~40%的丙烯酰胺溶液和膨润土，在50~90℃条件下搅拌30~60 min；

8）向步骤7的反应物中加入质量浓度为10~40%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，在50~80℃条件下搅拌30~60 min；

9）向步骤8的反应物中加入引发剂过硫酸钾，在60~90℃的温度条件下搅拌10~30 min；把反应物脱水、烘干、粉碎、筛分，得到保湿填料。

进一步地，所述网状托兜由数个长方体状的网格体组成，网格体上部为开口状、其四周侧面和底部均为网孔状，每个网格体的高度为50~100 mm，长方体状的网格体的横断面为正方形，正方形的边长为100~200 mm；所述网状托兜由细塑料绳编织而成。

本发明具有以下有益效果：

本发明公开的用于荒漠地区的树木根部保护装置利用苔藓结皮和树木枝叶为原料，该保护装置吸水性强，保水率高，具有良好的生物相容性，营养填料释放的氮和磷可以促进苔藓的生长，为苔藓结皮的扩增提供适宜的营养条件；保湿填料为苔藓结皮的生长提供水分条件，增强表土稳定性，促进苔藓结皮发育；苔藓结皮的存在及生长可以有效地调节地表微生境，增加土壤稳定性和抵抗水蚀、风蚀的能力，同时在土壤固碳、固氮、调节土壤水循环等方面具有重要作用，使松散的土壤表层在物理、化学、生物学特性上都有了极大改善，避免树木根部的沙化和裸露，提高树木的成活率，有效解决荒漠化地区植被存活率低的问题。

附图说明

图1是本发明公开的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置的俯视示意图；

图2是图1沿A-A方向的剖视图；

图3是本发明公开的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置围绕数根平铺后的剖视图。

其中，1-网状托兜，2-生物层，3-供养层，4-保湿层，5-树木，6-土壤表层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。但这些实施例是例证性的，它们仅用来对本发明做具体描述，不应当理解为对本发明的限制。

为了解决荒漠化地区植被存活率低的问题，本发明公开一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，在网状托兜1的网格体内设有生物层2、供养层3和保湿层4，生物层2设在最上方，供养层3设置在生物层2的下部，生物层2附着生长在供养层3上，供养层3充填有营养填料，所述保湿层4设置在供养层3的下部，保湿层4充填有保湿填料，所述网状托兜1由细塑料绳编织而成，每个网状托兜1内含有8×5个长方体状的网格体，网格体上部为开口状、其四周侧面和底部均为网孔状，每个网格体的高度为90 mm，长方体状的网格体的横断面为正方形，正方形的边长为180 mm。

下面具体讲述生物层、营养填料和保湿填料的制备方法：

一、所述生物层的制作步骤为：

采集荒漠区域土壤表面生长的苔藓型生物结皮，挑选长势旺盛的苔藓植株，用无菌水进行冲洗，然后将苔藓植株接种到采用质量浓度为150 mg/L的硝酸钾溶液制成的培养基中，在温度为30℃、太阳光照3小时/每天和相对湿度为90%的条件下在培养箱中培养60天，然后将人工培养的苔藓在自然条件下风干。

二、营养填料的制备步骤为：

步骤1、分别制备有机肥和添加剂；

其中，制备有机肥的步骤为：

步骤1.1、把干燥的畜禽粪便粉碎、过筛；把蚯蚓粪自然风干、粉碎、过筛；把树木枝叶粉碎过筛；

步骤1.2、把筛分后的畜禽粪便、蚯蚓粪和树木枝叶按照质量比5:2:1的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵60天；把发酵物自然风干、粉碎、过筛得到有机肥。畜禽粪便提供有机质、氮、磷、钾元素；蚯蚓粪含有机质、氮、磷、钾和23种氨基酸，并能防治软腐病、立枯病、缩根病、马铃薯线虫病等多种病害；蚯蚓粪也具有较高的通气性和排水性，降低有机肥的板结和硬度。树木枝叶既提供营养成分也给有机肥疏松透气。好氧堆肥、发酵是在微生物作用下使有机物矿质腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程，在微生物分解有机质过程中生成大量可被生物吸收的有效氮、磷、钾等化合物，又合成帮助提高土壤肥力的重要的活性物质腐殖质。

其中，制备添加剂的步骤为：

步骤1.3、把树木枝叶收割、晾晒、粉碎、过100目筛，再洗涤、烘干后放入管式炉中，以200 mL/min的流量通入氮气，升温速率为20℃/min，设置温度为600℃的恒温时间为2 h，之后冷却至室温，得到灰炭；

步骤1.4、把作物淀粉溶于水，加入浓硫酸，搅拌10 min；再加入高锰酸钾溶液，搅拌60min；再加入氢氧化钠溶液，搅拌20 min；加入硼砂，搅拌15 min；冷却，得到胶黏剂；

步骤1.5、把灰炭、膨润土、腐殖酸、尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌、钼酸铵和胶黏剂按质量比100:30:5:10:4:1:2:1:2混合均匀；把混合物投入造粒机中，在90℃条件下造粒，干燥后得到添加剂；灰炭作为土壤改良剂；膨润土具有较强的离子交换能力，可改善土壤的结构，提高土壤的透气性和含水性；腐殖酸、尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌和钼酸铵提供生物生长所需要的营养成分；胶黏剂具有很好的粘性和成膜性，能快速吸收、储存、释放水分与养分，并有效控制水分蒸发，以满足生物的生长需求，同时改善土壤结构，增加土壤活性。

步骤2、把风干、过筛后的中性农田土壤、煤炭灰渣、有机肥、添加剂按质量比10:2:5:1的比例混合均匀，得到营养填料。

三、保湿填料的制作步骤为：

1）把树木枝叶晾晒、粉碎、过100目筛后浸入到质量浓度30%的氢氧化钠溶液中，在温度170℃条件下蒸煮、搅拌30 min，使树木枝叶在碱液中充分溶胀，同时破坏树木枝叶的晶体结构，提高可及度和反应性，从而提高接枝率和吸水率；

2）把蒸煮后的树木枝叶洗涤至中性，浸入到去离子水中，在600W功率的微波辐射下糊化10 min，使树木枝叶成分中的分子之间的氢键断开，分散在水中成为胶体；

3）把糊化物浸入到质量浓度20%的过硫酸钾和质量浓度为20%硝酸铈胺混合溶液中，在90℃条件下搅拌30 min；过硫酸钾和硝酸铈胺起到引发和催化反应的作用；

4）向步骤3的反应物中加入质量浓度为20%的亚硫酸钠溶液，防止局部氧化，在90℃条件下搅拌15 min；

5）用质量浓度20%的氢氧化钠溶液中和丙烯酸，得到丙烯酸溶液；

6）向步骤4的反应物中加入步骤5制备的丙烯酸溶液，在90℃条件下搅拌30 min，继续发生共聚反应；

7）向步骤6的反应物中加入质量浓度为40%的丙烯酰胺溶液和膨润土，在90℃条件下搅拌30 min，继续发生共聚反应；

8）向步骤7的反应物中加入质量浓度为20%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，在80℃条件下搅拌60 min，使分子之间产生化学键，相互连在一起，形成网状结构，提高强度和弹性；

9）向步骤8的反应物中加入引发剂过硫酸钾，引发各添加物进行聚合反应，在90℃的温度条件下搅拌30 min；把反应物脱水、烘干、粉碎、筛分，得到保湿填料。

使用时，首先把网状托兜平铺到地面上，长方体状的网格体开口向上，网格体内从下往上依次充填保湿填料和营养填料，再把风干的苔藓撒播到营养填料上形成生物层，喷水润湿，苔藓生长繁殖，待苔藓成活后，把保护装置卷起装运到待保护树木林区，平铺到树木根部周围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，其特征在于，在网状托兜的网格体内设有生物层、供养层和保湿层，所述生物层设在最上方，供养层设置在生物层的下部，生物层附着生长在供养层上，供养层充填有营养填料，所述保湿层设置在供养层的下部，保湿层充填有保湿填料。

2.如权利要求1所述的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，其特征在于，所述生物层的制作步骤为：

采集荒漠区域土壤表面生长的苔藓型生物结皮，挑选长势旺盛的苔藓植株，用无菌水进行冲洗，然后将苔藓植株接种到采用质量浓度为150~250 mg/L的硝酸钾溶液制成的培养基中，在温度为28~30℃、光照3小时/每天和相对湿度为80~90%的条件下在培养箱中培养60~80天，然后将人工培养的苔藓在自然条件下风干。

3.如权利要求1所述的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，其特征在于，所述营养填料为将风干、过筛后的中性农田土壤、煤炭灰渣、有机肥、添加剂按10:2~5:5:1~2的质量比混合均匀后得到的。

4.如权利要求3所述的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，其特征在于，所述有机肥的制备步骤为：

1）把干燥的畜禽粪便粉碎、过筛；把蚯蚓粪自然风干、粉碎、过筛；把树木枝叶粉碎过筛；

2）把筛分后的畜禽粪便、蚯蚓粪和树木枝叶按照质量比5~10:2:1的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵30~90天；把发酵物自然风干、粉碎、过筛得到有机肥。

5.如权利要求3所述的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，其特征在于，所述添加剂的制备步骤为：

1）把树木枝叶收割、晾晒、粉碎、过60~120目筛，再洗涤、烘干后放入管式炉中，以200mL/min的流量通入氮气，升温速率为10~20℃/min，设置温度为400~600℃的恒温时间为1~3h，之后冷却至室温，得到灰炭；

2）把作物淀粉溶于水，加入浓硫酸，搅拌5~10 min；再加入高锰酸钾溶液，搅拌50~60min；再加入氢氧化钠溶液，搅拌20~30 min；加入硼砂，搅拌10~15 min；冷却，得到胶黏剂；

3）把灰炭、膨润土、腐殖酸、尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌、钼酸铵和胶黏剂按质量比100:20~40:5:10~20:4:1:2:1:2混合均匀；把混合物投入造粒机中，在70~90℃条件下造粒，干燥后得到添加剂。

6.如权利要求1所述的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，其特征在于，所述保湿填料的制作步骤为：

1）把树木枝叶晾晒、粉碎、过60~120目筛后浸入到质量浓度20~40%的氢氧化钠溶液中，在温度110~170℃条件下蒸煮、搅拌30~60 min；

2）把蒸煮后的树木枝叶洗涤至中性，浸入到去离子水中，在300~900 W功率的微波辐射下糊化5~15 min；

3）把糊化物浸入到质量浓度20~50%的过硫酸钾和质量浓度为20~40%硝酸铈胺混合溶液中，在70~90℃条件下搅拌30~60 min；

4）向步骤3的反应物中加入质量浓度为20~40%的亚硫酸钠溶液，在50~90℃条件下搅拌15~30 min；

5）用质量浓度20~40%的氢氧化钠溶液中和丙烯酸，得到丙烯酸溶液；

6）向步骤4的反应物中加入步骤5制备的丙烯酸溶液，在50~90℃条件下搅拌30~60min；

7）向步骤6的反应物中加入质量浓度为30~40%的丙烯酰胺溶液和膨润土，在50~90℃条件下搅拌30~60 min；

8）向步骤7的反应物中加入质量浓度为10~40%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，在50~80℃条件下搅拌30~60 min；

9）向步骤8的反应物中加入引发剂过硫酸钾，在60~90℃的温度条件下搅拌10~30 min；把反应物脱水、烘干、粉碎、筛分，得到保湿填料。

7. 如权利要求1所述的一种用于荒漠地区的树木根部保护装置，其特征在于，所述网状托兜由数个长方体状的网格体组成，网格体上部为开口状、其四周侧面和底部均为网孔状，每个网格体的高度为50~100 mm，长方体状的网格体的横断面为正方形，正方形的边长为100~200 mm；所述网状托兜由细塑料绳编织而成。