專利名稱：一種物理－化學(xué)－植物綜合防沙治沙方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種治沙防沙技術(shù)，特別是涉及一種物理-化學(xué)-植物綜合防沙治沙方法。
背景技術(shù)：
隨著地球氣候變暖，人類活動頻繁，破壞日益嚴(yán)重，地球的荒漠化越來越影響人們的生存環(huán)境。我國是世界上荒漠化最嚴(yán)重的國家之一，有荒漠化土地39.3億畝，占有陸地面積的27.3％，而且每年還在以2460KM2的速度向外擴展，使更大范圍地區(qū)的環(huán)境造成災(zāi)難，徹底根除沙患成為世界各國急需解決的問題。
大面積的土地沙化是沙塵暴產(chǎn)生的原因，是水土流失、生態(tài)環(huán)境惡化的重要因素，人們尋找各種各樣有效的辦法來防沙治沙，如采用飛機播種及人工植樹造林等，因為沙漠地表氣溫高，干燥墑情很差，播種的植物出苗率很低，植樹的成活率不高，據(jù)報道，四川的阿壩洲治沙平均每畝投資600～650元，但治理沙漠的效果并不明顯。在治理沙害的過程中，除種植草木外，物理固沙也是有效的手段之一，已在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，所謂物理固沙，是用防沙墻、纖維被、地膜、草方格等物理手段擋沙或覆蓋沙層，以降低大氣氣流對沙層直接作用的影響。我國甘肅西北沙漠研究所從80年代初用草方格在甘肅武威東作實驗，并配合種植沙生植物取得一定效果。
此外，人們還采取化學(xué)的方法固沙，例如用膠結(jié)材料在沙地表面上攤鋪一層具有一定強度的防護膜，以隔開氣流對沙層的直接作用。前蘇聯(lián)在1935年就開始用乳化瀝青固沙，這就是化學(xué)固沙的一種，直到70年代初，我國鐵道部科學(xué)研究院西北研究所在包蘭鐵路沿線進行乳化瀝青固沙，進行了大面積噴灑乳化瀝青，并配合栽種固沙植物的實驗研究，噴灑厚度為2～5毫米，但易老化，且不耐溫差變化，冬脆夏軟，不實用。
綜上所述的治沙方法，目的是在固沙和防沙上，確切地說還停留在治表上，不能起到防沙、固沙、以及使沙漠生長草木，形成良好的生態(tài)環(huán)境，再加治沙的成本問題，沒有得到廣泛推廣應(yīng)用。
本發(fā)明提供的一種物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法包括下列步驟1、將草方格原料進行水浸處理，然后于沙區(qū)就地加工制作草方格；2、將草方格內(nèi)種植草種和/或樹種；3、在種有植物的草方格上噴灑0.3-3毫米，優(yōu)選為0.5-2.0毫米，更優(yōu)選為1.0-1.5毫米厚的改性乳化瀝青營養(yǎng)液保護膜，并進行監(jiān)護。
按照本發(fā)明提供的一種物理-化學(xué)-植物綜合防沙治沙方法中，所述草方格原料為向日葵桿、稻草、麥秸、高梁桿、棉花桿、胡麻桿、小灌木枝、蘆葦?shù)取２莘礁裨鲜紫冗M行水浸處理，一般預(yù)浸時間為12-24小時，以便增加韌性，并提供種植植物發(fā)芽生長所需部分水份。
所述草方格要根據(jù)沙區(qū)實際情況和條件，以及草方格原料確定草方格施工方法，可以是沙地鎖龍法、沙地栽秧法、埋設(shè)方格柵欄法三種方法中可選取一種對沙區(qū)最適合方法進行施工。(1)沙地鎖龍法將所選擇的草方格原料捆綁成5厘米～20厘米不同直徑的長龍，用小木棍或小樹枝固定在沙地表面，做邊長不等的矩形方格或其它形狀的方格，以達(dá)到固沙的目的。(2)沙地栽秧法將所選草方格原料的一端埋深10～15厘米，被當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)吹不走為合適深度，另一端露出地面高度為5～20厘米，做成邊長不同的矩形方格或其它形狀的方格，方格的大小根據(jù)當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)力大小而定，風(fēng)力大方格要做小，適當(dāng)埋深，反之方格可適當(dāng)做大，適當(dāng)淺埋。既能有效地固沙，又不能被大風(fēng)吹跑為好。(3)埋設(shè)方格柵欄固沙法這種方法的原料最好選擇那些粗狀的植物秸桿，如向日葵桿、高梁桿、玉米桿、小木灌樹等，截成15～100厘米長，豎直埋成方柵欄狀或其它形狀柵欄狀，以達(dá)到防沙固沙目的。
所述種植草種和/或樹種選擇適合沙漠里生長、耐干旱、適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，具有好的經(jīng)濟價值的植物，如梭梭、檸條、花棒、旱蘆葦、黃毛柴、沙棘、紅柳、毛條、胡楊等。
所選取的植物種子包括草子種和樹木種子用溫水浸泡8-16小時，使其吸足水分，用長效化肥拌種后播種。根據(jù)植物長成后的大小定好的株行距，點水點種在草方格內(nèi)。
用本發(fā)明在常溫下是液態(tài)的優(yōu)質(zhì)改性乳化瀝青營養(yǎng)液，噴灑在制成草方格的沙面上，乳化瀝青立即破乳，還原為基質(zhì)瀝青，形成瀝青膜，它起到地膜的作用，產(chǎn)生較理想的水熱效應(yīng)能夠保持沙中的水分不被蒸發(fā)，使種子發(fā)芽、生根，小草小樹茁壯地長出地面。
所述改性乳化瀝青營養(yǎng)液的制備方法為(1)在帶有攪拌配制槽中，加入40-70％(重量)的水，加熱至40-70℃，然后依次加入0.3-1.8％(重量)的乳化劑，1.5-2.5％(重量)的改性劑，0.05-0.2％(重量)的微量添加劑，攪拌均勻。(2)將30-60％(重量)的瀝青加熱至110-170℃，完全熔化后與上述制配的溶液通過混合器一起加入膠體磨中，研磨2分鐘后，制成改性乳化瀝青營養(yǎng)液。
按照上述改性乳化瀝青營養(yǎng)液的制備方法中，所述瀝青為石油瀝青及煤焦油瀝青，例如隨著提煉方法及用處不同，又有各種各樣的規(guī)格和牌號，例如直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青，如200#及60#道路瀝青、普通道路瀝青、重交道路瀝青、天然瀝青等，這些瀝青可單獨使用或二種以上復(fù)合使用，優(yōu)選使用的瀝青為直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青，其質(zhì)量指標(biāo)為芳香烴為28-57％(重量)，飽和烴為9-19％(重量)，瀝青質(zhì)為6-16％(重量)，含蠟量＜2％，密度＞1的瀝青，其用量為30-60％(重量)，優(yōu)選為40-50％(重量)。
所述乳化劑為陽離子慢裂型、中裂型、慢裂快凝型的瀝青專用乳化劑，例如木質(zhì)胺如(RH-CO1)，江陰七星助劑廠提供)；烷基胺類如1631-十六烷基三甲基溴化銨、OT-十八烷基三甲基氯化銨；季胺鹽類如1，3-二季銨三甲基異丙醇基2腫胺十八烷基鹽酸鹽；酰胺類如N-氨基乙基酰胺、烷基酰胺基多胺；咪唑啉類等，這些乳化劑可單獨使用或二種以上復(fù)配使用，復(fù)配比例沒有嚴(yán)格要求，可根據(jù)需要任選，只要選取的乳化劑加入量為0.3-1.8％(重量)，優(yōu)選為0.5-1.0％(重量)。
所述改性劑為高分子熱塑性彈性體，如苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物膠乳，其共聚物中苯乙烯-丁二烯含量分別為40-60％。合成橡膠類如氯丁膠乳(CR)，丁苯膠乳(SBR)等。熱塑性樹脂，如乙烯醋酸乙烯脂(EVA)膠乳，其有效含量也在40-60％等。優(yōu)選為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物膠乳(稱SBS膠乳)這些改性劑可單獨使用或二種以上配合使用，其配合比沒有嚴(yán)格要求，可任意混配，其加入量為改性乳化瀝青營養(yǎng)液的1.5-2.5％(重量)。
所述的微量添加劑是指，如無機類穩(wěn)定劑如CaCl2、MgCl2、NH4Cl、FeCl3、AlCl3等，非離子類助劑聚乙烯醇、甲基纖維素、改性淀粉、聚丙烯酸、羧甲基纖維素等。分散劑如脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸鈉(稱FES)、脫糖木質(zhì)素磺酸鈉(M-9、DDA-881)等。肥料，如尿素、碳酸氫銨，硝酸銨等，根據(jù)制備改性乳化瀝青營養(yǎng)液的物料及其加入量選擇微量添加劑類型及用量，微量添加劑的加入總量0.05-0.2％(重量)。
改性乳化瀝青營養(yǎng)液的制備所用膠體磨為市售設(shè)備如型號JNRH-120的膠體磨(江蘇江陰金鑫路通公司生產(chǎn))。
本發(fā)明提供的物理-化學(xué)-植物綜合防沙治沙方法的特點為(1)將物理固沙，化學(xué)植物治沙三者有機結(jié)合成一整體，有序進行，兼?zhèn)淙咛攸c。(2)草方格必須經(jīng)過預(yù)處理，預(yù)埋沙生植物籽。(3)營養(yǎng)液添加高分子熱塑性彈性體，增加營養(yǎng)保護膜抗老化性，彈性，保墑性，小草能長出來。(4)采用陽離子胺類乳化劑，乳化能力加強，營養(yǎng)液性能穩(wěn)定，滲透能力強。(5)營養(yǎng)液添加木質(zhì)胺類化合物，為小草生長提供生長養(yǎng)料。(6)噴灑改性乳化瀝青營養(yǎng)液，當(dāng)生態(tài)環(huán)境形成后，3-5年后保護薄膜風(fēng)化，與土壤融為一體。(7)施工簡單，噴灑效率高，成本低，便于大面積推廣。(8)生產(chǎn)營養(yǎng)液的設(shè)備可移動，能在沙漠邊緣就地生產(chǎn)，把防沙成本降到最低限度。
對比例1與實施例1相比，對比例1不加SBS膠乳和有關(guān)助劑。
取238.5克潔凈的水，加入3克慢裂木質(zhì)胺RHCO1型乳化劑，混合攪拌均勻，并把乳化劑水溶液升溫至65℃，然后將258.5g的直餾瀝青A加熱到135℃與乳化劑水溶液同時加入膠體磨中(轉(zhuǎn)數(shù)4900轉(zhuǎn)/分)，2分鐘后，可制得乳化瀝青產(chǎn)品，結(jié)果見表2。
從表2可以看出，不加改性劑SBS和助劑所產(chǎn)生的乳化瀝青，粘韌性和韌性大幅度下降，貯存穩(wěn)定性差，軟化點、殘留延度比下降幅度大，乳化瀝青的性能差，不能貯存。
對比例2與實施例1相比，對比例2中沒有加入有關(guān)助劑，但加入了改性劑。
取238.5克潔凈的水，加入3克慢裂木質(zhì)胺RHCO1型乳化劑，7.5克SBS膠乳，邊攪拌邊加熱至65℃，使乳化劑水溶液均勻為止，同時取251克直餾瀝青并加熱至135℃，然后將熱瀝青和攪拌均勻的乳化劑水溶液加入膠體磨中(轉(zhuǎn)數(shù)4900轉(zhuǎn)/分)，2分鐘后，可制得改性乳化瀝青產(chǎn)品，結(jié)果見表2。
從表2可以看出，加改性劑而不加助劑所產(chǎn)生的乳化瀝青，其篩上剩余量增加，軟化點、殘留延度比及粘韌性明顯提高，但是穩(wěn)定性很差，不能貯存。
實施例2在配制槽中加入213.25克潔凈的水，先在水中加入6克中裂乳化劑(JWRH-2M)(上海經(jīng)緯化工有限責(zé)任公司提供)，邊攪拌邊加入0.25克NH4Cl、0.3克羧甲基纖維素、0.2克脫糖木質(zhì)素磺酸鈉(M-9)(由吉林開山屯化學(xué)纖維紙漿廠提供)，把乳化劑水溶液加熱至65℃，這時加入10克SBS膠乳(由江陰市神洲技術(shù)服務(wù)有限公司提供)，混合均勻后待用。
取270克溶劑脫油瀝青B，加熱至135℃左右，完全熔化成液態(tài)后，與已配制好的乳化劑水溶液同時加入膠體磨中(轉(zhuǎn)數(shù)4900轉(zhuǎn)/分)，2分鐘后，產(chǎn)生出改性乳化瀝青營養(yǎng)液。結(jié)果見表3。
從表3可以看出，改性瀝青營養(yǎng)液的貯存穩(wěn)定性十分理想，軟化點、粘韌性等比原料瀝青提高很多，提高了改性乳化瀝青的使用壽命，理想的篩上剩余量有利于營養(yǎng)液的噴灑，有利于營養(yǎng)膜的形成及保墑的作用。
實施例3在配制槽中加入199克潔凈的水，先在水中加入7.5克慢裂快凝乳化劑(JWRH-MK型)(上海經(jīng)緯化工有限責(zé)任公司提供)，邊攪拌邊加入FeCl30.2克、聚乙烯醇0.45克、DDA-881分散劑0.25克(山東荷澤化工廠提供)、碳酸氫銨0.1克，把乳化劑水溶液加熱至65℃，這時加入EVA膠乳12.5克攪拌均勻后待用。
取280克氧化瀝青C，同時將其加熱至135℃，熱瀝青完全熔化后與上述混合溶液一起加入到膠體磨中(轉(zhuǎn)數(shù)4900轉(zhuǎn)/分)，加工2分鐘后即制得改性乳化瀝青營養(yǎng)液。結(jié)果見表3。
從表3可以看出，改性乳化瀝青營養(yǎng)液穩(wěn)定性仍然較好，粘韌性比原料瀝青增加較多，有利于營養(yǎng)膜的形成，軟化點高，殘留延度比大，較小的篩上剩余量有利于噴灑。
在內(nèi)蒙古騰格里沙漠，進行改性乳化瀝青營養(yǎng)液防沙治沙實驗。面積有600平方米，草方格的原料有玉米桿加麥桿，改性乳化瀝青營養(yǎng)液的制備方法如實施例2。在實驗的過程中，先把玉米桿浸泡16個小時，再截成30厘米長的段狀，然后把它們埋成草方格，埋沒深度為15厘米，露出地面的高度也為15厘米，方格邊長為1米，然后把已浸泡16個小時的駱駝刺草種子和檸條樹種子分別撒在草方格內(nèi)的沙面上和草方格邊上，把配制好的改性乳化瀝青營養(yǎng)液用專用設(shè)備噴灑在草方格內(nèi)的沙面上，厚度為1毫米，一個月之后，就長出了青青的小草和樹苗，現(xiàn)在這些駱駝刺長得一片綠油油的。那些檸條樹有的高達(dá)兩米，有100多毫米粗，其改性乳化瀝青營養(yǎng)液，隨著風(fēng)吹日曬及小草小樹的發(fā)育生長，早已同沙層融為一體，治沙效果同樣十分理想。
綜合實例中的防沙治沙方法，我們可以看到，使用改性乳化瀝青營養(yǎng)液可以起到從根本上治沙的目的，其投資少、見效快、固沙效果優(yōu)良，是一個根治沙患的好方法。
表1

表2

表3

權(quán)利要求
1.一種物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法包括下列步驟(1)將草方格原料進行水浸處理，后于沙區(qū)就地加工制作草方格；(2)在草方格內(nèi)種植草種和/或樹種；(3)在種有植物的草方格上噴灑0.3-3毫米厚的改性乳化瀝青營養(yǎng)液保護膜，并進行監(jiān)護。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于噴灑改性乳化瀝青營養(yǎng)液厚度為0.5-2.0毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于所述改性乳化瀝青營養(yǎng)液的制備是在帶有攪拌配制槽中，加入40-70重量％的水，加熱至40-70℃，然后依次加入0.3-1.8重量％的乳化劑，1.5-2.5重量％的改性劑，0.05-0.2重量％的微量添加劑，攪拌均勻；將30-60重量％的瀝青加熱至110-170℃，完全熔化后與上述配制的溶液通過混合器一起加入膠體磨中研磨2分鐘而得改性乳化瀝青營養(yǎng)液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于所述瀝青為石油瀝青和煤焦油瀝青，瀝青的芳香烴為25-57重量％，飽和烴為9-19重量％，膠質(zhì)為18-35重量％，瀝青質(zhì)為6-16重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于所述瀝青為直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青，重交道路瀝青、天然瀝青。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于乳化劑為木質(zhì)胺、烷基胺、季胺鹽、酰胺或咪唑啉。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于所述改性劑為高分子熱塑彈性體、合成樹脂、熱塑性樹脂類。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于所述改性劑為SBS膠乳、SBR膠乳、CR膠乳、EVA膠乳。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于所述微量添加劑為Cacl2、Mgcl2、Alcl3、Fecl3，聚乙烯醇、甲基纖維素、改性淀粉、羥甲基纖維素、聚丙烯酸；脂肪酸、聚氧乙烯醚硫酸鈉、脫糖木質(zhì)素磺酸鈉；尿素、碳酸氫銨、硝酸銨。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理—化學(xué)—植物綜合防沙治沙方法，其特征在于所述沙區(qū)就地加工制作草方格為沙地鎖龍法或沙地栽秧法或埋設(shè)柵欄法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種物理-化學(xué)-植物綜合防沙治沙方法,包括在沙區(qū)就地將水預(yù)浸的草方格原料加工制作草方格,然后在草方格上種植植物并用改性乳化瀝青營養(yǎng)液在其上噴灑0.3－3毫米保護膜。本發(fā)明提供的防沙治沙方法兼?zhèn)淞宋锢?、化學(xué)、植物防沙治沙的特點,噴灑改性乳化瀝青營養(yǎng)液保護膜,起到保墑作用,形成一個適合植物生長的良好的生態(tài)環(huán)境,從而使沙漠變綠洲,是一種成本適中、快捷有效的防沙治沙綜合方法。
文檔編號E02D3/00GK1375600SQ0211856
公開日2002年10月23日 申請日期2002年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月28日
發(fā)明者欽蘭成, 張孔富, 張隨山 申請人:欽蘭成