土基改性固沙植草材料抑制地表水分蒸发.pdf

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1、第28卷2012年第2期1月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．28No．2Jan．201295土基改性固沙植草材料抑制地表水分蒸发王博涛，张增志(中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院；生态功能材料研究所，北京100083)摘要：针对固沙生态恢复中面临的有效水分涵养难题，采用Span一80乳化木蜡改性黏土制备了固沙植草喷膜材料。研究了材料在模拟荒漠化环境气候中的保水性能，采用紫外．可见光分光光度分析、扫描电子显微镜分析、傅里叶红外光谱分析、x射线衍射分析、热重分析等手段对制备的材料进行分析和表征。结果表明：该固沙植草喷膜材料具有良好的保

2、水性能，改性后黏土的层间结构未发生变化，木蜡均匀涂覆在土壤颗粒表面，颗粒间的孔隙由亲水孔转变为憎水孔从而抑制了水分的蒸发：植草试验表明当植草喷膜材料中木蜡、黏土、Span-803种组分质量比为l：6：24时固沙植草材料既能很好地抑制水分蒸发又能保持较好的透气性，草籽发芽率从对照组的5％提高至45％。关键词：水分，蒸发，蜡，Span_80，固沙植草，保水性能doi：lO．3969／j．issn．1002—6819．2012．02．018中图分类号：TB34文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一02—0095—05王博涛，张增志．土基改。

3、生固沙植草材

4、料抑制地表水分蒸发[J]．农业工程学报，2012，28(2)：95—99．WangBotao，ZhangZengzhi．Inhibitingwaterevaporationofgroundsurfacebyclay·basedsand-fixingandgrass-plantingmaterials[J]．TransactionsoftheCSAE，2012，28(2)：95—99．(inChinesewithEnglishabstracO0引言目前，全球荒漠化总面积为600～1200万km2，受荒漠化影响的人口数最达到20亿之众。荒漠化已被列为当今世界具有局部与全

5、球效应最为严重的环境问题，成为实现联合国千年发展目标的主要障碍【1】o中国足世界上受荒漠化危害最严重的国家之一，全国荒漠化土地总面积为2．6362×106km2，占国土总面积的27．46％，造成巨大的生态、社会和经济损失。要在荒漠化地区进行生态恢复建设，必须输入能量与物质，植被恢复是最根本性的措施，而合理的水分则是生态恢复建设的首要条件【2】。目前常用的固沙方法主要有工程固沙、生物固沙、化学固沙3种。工程固沙主要是应用工程技术建立沙障等方法从空间上阻滞风沙流前移，不能从根本上解决固沙问题f3、化学固沙则是利用化学物质喷洒或干撒于沙表面形成固沙结层，传统的化学固沙材料

6、降7】主要分为有机石油类产品、高分子聚合物、高吸水树脂以及无机材料。新型的化学固沙材料【8J5】主要有改性硅酸盐材料、水溶性高分子材料、改性废物固沙材料以及有机．无机复合同沙材料等。但这些固沙技术由于存在成本高、实施困难等问题难以大面积推广应用。生物固沙主要是种植沙生耐旱耐寒耐盐碱植物以达到同沙的目的，主要分为沙生植物固沙116-171和微生物固沙[18-191技术生物固沙技术是最根本的固沙措施。收稿日期：2011-04—14修订日期：2011-12．Ol基金项目：国家自然科学基金资助项目(50772131)：中国矿业大学(北京)中央高校基本科研业务费专项资金资助项

7、目(2010YJ05)作者简介：王博涛(1984一)，男，陕西铜川人，博士生，研究方向：生态功能材料研究。北京市海淀区学院路丁11号中国矿业大学(北京)生态功能材料研究所，100083。Emaihwangbota00309@163．com中国西部荒漠化地区水资源严重缺乏，降水量严重不足(通常<200ram)，而地表蒸发量却极大(2500～3000mm)【20]，荒漠化地区的水分条件不能满足植物正常生长，水资源短缺已经成为荒漠化地区生态恢复的严重制约条件。针对荒漠化生态恢复中面临的有效水分涵养的难题，本文提出了一种土基憎水改性固沙植草喷膜材料，该材料能够在地表形成透气

8、不透水的保水层，抑制地表下水分的蒸发，实现生物固沙合理的水分条件。利用木蜡易分散成小分子的特点，通过非离子表面活性剂span80将憎水性的木蜡分子修饰于亲水性的黏土表面，憎水改性组分木蜡能够包覆在土质颗粒表面，使土质颗粒问的亲水孔转变为憎水孔来阻碍水分子通过。将改性复合土基植草喷膜材料喷洒到沙层表面可形成一层透气不透水的土膜，抑制沙区地表水分的蒸发，创造沙层地表适宜植被生长的合理土壤湿度，实现生物固沙的有效水分条件。1材料与方法1．1主要原料精制木蜡北京嘉德生物化学制品有限公司；span80，北京北化精细化学品有限责任公司；膨润土，100目，浙江丰虹新材料股份有