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CN111567175A - 干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法 - Google Patents

干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法 Download PDF

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CN111567175A CN202010377242.8A CN202010377242A CN111567175A CN 111567175 A CN111567175 A CN 111567175A CN 202010377242 A CN202010377242 A CN 202010377242A CN 111567175 A CN111567175 A CN 111567175A
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Abstract

本发明公开干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，包括如下步骤：(1)收集修剪下来的树枝，并剪取旁枝，得到树棍，并将树棍晒干；(2)将树棍的一端进行亲水导流处理、另一端进行疏水杀菌处理，得到同时具有亲水导流端和疏水杀菌端的树棍；(3)将树棍的亲水导流端向下插入地层中，并且疏水杀菌端露出地面的长度至少为5cm。本发明可以在不大面积破坏生物地皮的情况下，有效地提高生物地皮下方沙土层的含水量。

Description

干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法
技术领域
本发明涉及沙漠治理技术领域。具体地说是干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法。
背景技术
微型生物结皮是地衣、藻类和苔藓等微小耐旱植物在沙土表面形成一层厚厚的地毯式壳状物，这种微生物结皮通过假根、菌丝和藻丝及其分泌物将沙土微粒缠结成团,从而起到固定沙尘的作用。
然而随着研究的深入，发现微型生物结皮虽然可以起到固沙的作用，但是也发现凡是有大面积结皮的区域，会导致灌木丛及其他植物逐渐死亡，从而造成灌木等其他植物难以在结皮区域生存。其原因在于微型生物结皮的结构致密,在被降水饱和之后,降水便会沿结皮表面泾流而损失，而不能进行有效的下渗,使得降水被截流而不能下渗,从而造成水分流失与蒸发,使沙土深层水分缺乏,导致灌丛等植物根系逐渐缺水而枯死。
由于生物地皮面积大且有利于固沙，因而不宜为了提高下层沙土含水量而对生物地皮进行大面积的翻挖。截止目前，尚没有有效地提高生物地皮下方沙土含水量的方法。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于一种在不破坏生物地皮的情况下可以有效地提高生物地皮下方沙土层含水量的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，包括如下步骤：
(1)收集修剪下来的树枝，并剪取旁枝，得到树棍，并将树棍晒干；
(2)将树棍的一端进行亲水导流处理、另一端进行疏水杀菌处理，得到同时具有亲水导流端和疏水杀菌端的树棍；
(3)将树棍的亲水导流端向下插入地层中，并且疏水杀菌端露出地面的长度至少为5cm。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，所述疏水杀菌端位于地层中的长度小于或等于结皮厚度。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，所述亲水导流端的长度大于或等于30cm。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，在步骤(2)中，亲水导流处理的方法如下：
(2-1)配制亲水导流处理液：将甲基硅酸钠加入到水中，搅拌混合均匀后再加入丙酸钙，再次搅拌混合后即得亲水导流处理液；
(2-2)将树棍的一端置于亲水导流处理液中进行浸泡24-48h。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，甲基硅酸钠与水的质量比为(0.1-0.2):1，丙酸钙与甲基硅酸钠的质量比为(0.3-0.5)：1。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，在步骤(2)中，疏水杀菌处理的方法如下：
(2-3)配制疏水杀菌处理液：将嘧菌酯加入到乙酸乙酯搅拌混合得溶液A，将甲基硅酸钾和洁尔灭或新洁尔灭加入到水中，搅拌混合后得溶液B；将溶液A和溶液B混合后得疏水杀菌处理液；
(2-4)将树棍的另一端置于疏水杀菌处理液中浸泡24-48h。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，溶液A与溶液B的体积比为(0.05-0.1)：1，溶液B中甲基硅酸钾的质量分数为5-15％、洁尔灭或新洁尔灭的质量分数为0.3-1‰，疏水杀菌处理液中嘧菌酯的浓度为50-100mg/mL。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，在步骤(2)中，首先进行疏水杀菌处理，然后再进行亲水导流处理，具体处理方法如下：
(2-1)配制疏水杀菌处理液：将嘧菌酯加入到乙酸乙酯搅拌混合得溶液A，将甲基硅酸钾和洁尔灭或新洁尔灭加入到水中，搅拌混合后得溶液B；将溶液A和溶液B混合后得疏水杀菌处理液；
(2-2)将树棍的一端置于疏水杀菌处理液中浸泡24-48h；
(2-3)配制亲水导流处理液：将甲基硅酸钠加入到水中，搅拌混合均匀后再加入丙酸钙，再次搅拌混合后即得亲水导流处理液；
(2-4)将树棍的另一端置于亲水导流处理液中浸泡24-48h。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，甲基硅酸钠与水的质量比为(0.1-0.2):1，丙酸钙与甲基硅酸钠的质量比为(0.3-0.5)：1。
上述干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，溶液A与溶液B的体积比为(0.05-0.1)：1，溶液B中甲基硅酸钾的质量分数为5-15％、洁尔灭或新洁尔灭的质量分数为0.3-1‰，疏水杀菌处理液中嘧菌酯的浓度为50-100mg/mL。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：通过对树棍一端进行疏水杀菌处理，然后再对树棍的另一端进行亲水导流处理，形成同时具有亲水导流端和疏水杀菌端的树棍。空气中的二氧化碳与甲基硅酸钾反应而在木棍表面形成一层掺杂嘧菌酯和洁尔灭或新洁尔灭的疏水的防水膜，大大延长嘧菌酯和洁尔灭或新洁尔灭在疏水杀菌端上的保留时间，能够充分且长时间发挥嘧菌酯和洁尔灭或新洁尔灭的杀菌、杀灭苔藓类及藻类等植物和生物的作用，扩大树棍周围降水迅速下渗的有效面积。亲水导流端上覆盖一层甲基硅酸钠和丙酸钙的混合物，甲基硅酸钠分子结构中的硅醇基能够与沙土颗粒表面的硅醇基发生脱水交联化学反应，生成不溶于水的高分子防水化合物，从而在树棍周围的沙土地层上形成疏水的有机硅树脂膜而减少降水横向渗透、促进竖向渗透深度，而掺杂的丙酸钙可以在这些有机硅树脂膜上形成孔洞，有利于降水沿树棍竖直下渗的过程中部分横向渗透，从而使得降水在树棍的导流作用下沿树棍迅速竖直下渗同时也进行部分横向渗透，既确保了降水竖直下渗，又兼顾了降水横向渗透，有效地提高距离生物结皮层10-20cm深度的含水量。
附图说明
图1本发明干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法中树棍插入地层的结构示意图。
图2本发明干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法中树棍插入地层一年后树棍周围生物结皮被破坏的示意图。
图中附图标记表示为：100-树棍；200-结皮；300-生物结皮破坏区；1-亲水导流端；2-疏水杀菌端。
具体实施方式
实施例1
本实施例干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法选择某地结皮厚度为1.0-1.5cm的自然完整沙丘进行试验，试验前先测定此处沙丘土壤含水量，具体包括如下步骤：
(1)收集修剪下来的树枝，并剪取旁枝，得到树棍100，并将树棍100晒干。
(2)将树棍100的一端进行亲水导流处理、另一端进行疏水杀菌处理，得到同时具有亲水导流端1和疏水杀菌端2的树棍100；首先进行疏水杀菌处理，然后再进行亲水导流处理，具体处理方法如下：
(2-1)配制疏水杀菌处理液：将嘧菌酯加入到乙酸乙酯搅拌混合得溶液A，将甲基硅酸钾和新洁尔灭加入到水中，搅拌混合后得溶液B；将溶液A和溶液B混合后得疏水杀菌处理液；溶液A与溶液B的体积比为0.1：1，溶液B中甲基硅酸钾的质量分数为10％、新洁尔灭的质量分数为1‰，所得疏水杀菌处理液中嘧菌酯的浓度为100mg/mL。
(2-2)将树棍(100)的一端置于疏水杀菌处理液中浸泡24-48h；
(2-3)配制亲水导流处理液：将甲基硅酸钠加入到水中，搅拌混合均匀后再加入丙酸钙，再次搅拌混合后即得亲水导流处理液；甲基硅酸钠与水的质量比为0.2:1，丙酸钙与甲基硅酸钠的质量比为0.5：1；
(2-4)将树棍(100)的另一端置于亲水导流处理液中浸泡24-48h；疏水杀菌端(2)暴露于空气中。
(3)将树棍100的亲水导流端1向下插入地层中，并且疏水杀菌端2露出地面的长度为5cm；相邻树棍100的间距为1m。所述疏水杀菌端2位于地层中的长度等于结皮200的厚度；所述亲水导流端1的长度为30cm。
按照降雨量50mm进行人工喷水模拟降雨，180mi n后测定距离地表15cm处沙土层的土壤含水量，结果表明：相比未插入树棍相同深度沙土层中的土壤含水量，含水量增大了2.3倍。
对比例1
本实施例干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法选择某地结皮厚度为1.0-1.5cm的自然完整沙丘进行试验，试验前先测定此处沙丘土壤含水量，具体包括如下步骤：
(1)收集修剪下来的树枝，并剪取旁枝，得到树棍100，并将树棍100晒干。
(2)将树棍100整体进行亲水导流处理；具体包括如下步骤：
(2-1)配制亲水导流处理液：将甲基硅酸钠加入到水中，搅拌混合均匀后再加入丙酸钙，再次搅拌混合后即得亲水导流处理液；甲基硅酸钠与水的质量比为0.2:1，丙酸钙与甲基硅酸钠的质量比为0.5：1。
(2-2)将树棍100整体置于亲水导流处理液中进行浸泡48h。
(3)将树棍100向下插入地层30cm深，并且上端露出地面的长度为5cm；相邻树棍100的间距为1m。
按照降雨量50mm进行人工喷水模拟降雨，180mi n后测定距离地表15cm处砂土层的土壤含水量，结果表明：相比未插入树棍相同深度沙土层中的土壤含水量，含水量增大了2.2倍。
对比例2
本实施例干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法选择某地结皮厚度为1.0-1.5cm的自然完整沙丘进行试验，试验前先测定此处沙丘土壤含水量，具体包括如下步骤：
(1)收集修剪下来的树枝，并剪取旁枝，得到树棍100，并将树棍100晒干。
(2)将树棍100整体进行疏水杀菌处理；具体包括如下步骤：
(2-1)配制疏水杀菌处理液：将嘧菌酯加入到乙酸乙酯搅拌混合得溶液A，将甲基硅酸钾和新洁尔灭加入到水中，搅拌混合后得溶液B；将溶液A和溶液B混合后得疏水杀菌处理液；溶液A与溶液B的体积比为0.1：1，溶液B中甲基硅酸钾的质量分数为10％、新洁尔灭的质量分数为1‰，疏水杀菌处理液中嘧菌酯的浓度为100mg/mL。
(2-2)将树棍100整体置于疏水杀菌处理液中浸泡48h。
(3)将树棍100的下端插入地层30cm深，并且上端露出地面的长度为5cm；相邻树棍100的间距为1m。
按照降雨量50mm进行人工喷水模拟降雨，180mi n后测定距离地表15cm处沙土层的土壤含水量，结果表明：相比未插入树棍相同深度沙土层中的土壤含水量，含水量增大了2.3倍。
一年后再次对实施例1、对比例1和对比例2的试验区域按照降雨量50mm进行人工喷水模拟降雨，180mi n后测定距离地表15cm处土壤含水量，结果表明：实施例1的试验区域相比未插入树棍区域相应地层土壤，含水量增大了1.9倍；对比例1的试验区域相比未插入树棍区域相应地层土壤，含水量无明显变化；对比例2的试验区域相比未插入树棍区域相应地层土壤，含水量仅增大了0.2倍。
由实施例1、对比例1和对比例2可以看出：刚插入树棍100时进行模拟降雨，距离地表20cm处土壤含水量增加量基本一致，这是因为树棍100与沙土之间存在新鲜间隙，降雨沿这个新鲜间隙下渗，三者之前没有本质区别。
一年之后，在对比例1中，由于树棍100的杀菌能力极弱(丙酸钙只有在酸性条件下分解出丙酸才具有较强的杀菌作用，并且其对苔藓、藻类等杀灭能力极弱)，树棍100周围被破坏的结皮重新生长，从而封堵了树棍100与地表之间的间隙，使得降水难以沿树棍100与沙土之间的间隙顺利下渗，从而使得树棍失去了提高降水下渗的作用。在对比例2中，嘧菌酯具有很好的杀灭真菌能力，新洁尔灭不仅具有很好的杀菌能力，而且能够杀死并抑制苔藓、藻类等植物或生物，使得地表处树棍100周围的结皮不能致密地生长，并且树棍100上的嘧菌酯和新洁尔灭向地表的结皮200中扩散，进一步扩大了树棍100周围降水迅速下渗的面积，有利于降水下渗；但是，随着时间的延长，地层中的树棍100与砂土层之间逐渐变得密实，而且甲基硅酸钾的疏水作用主要是与二氧化碳反应所致，其与甲基硅酸钠相比，比较难以通过其分子结构中的硅醇基与沙土表面的硅醇基反应形成疏水膜，因此不利于降水在树棍100的导流作用下沿树棍100周围的间隙快速竖直下渗，降水从地表沿树棍100竖直下渗而越过结皮层之后主要是迅速横向渗透，因而对比例1中的方案不利于提高距离地表10cm以下砂土层中的含水量。实施例1的技术方案很好地克服了对比例1和对比文件2中技术方案的缺点，首先对树棍100一端进行疏水杀菌处理，然后再对树棍100另一端进行亲水导流处理，这样使得制备亲水导流端1的时候疏水杀菌端2在空气中进行长时间暴露，有利于空气中的二氧化碳与甲基硅酸钾反应而在木棍100表面形成一层掺杂嘧菌酯和新洁尔灭的疏水的防水膜，大大延长嘧菌酯和新洁尔灭在疏水杀菌端上的保留时间，能够充分且长时间发挥嘧菌酯和洁尔灭或新洁尔灭的杀菌、杀灭苔藓类及藻类等植物和生物的作用，随着时间的延长能够破坏树棍100附件的生物结皮(如图2所示)，从而树棍100周围附近形成生物结皮破坏区300(如图2所示)，因而可以扩大树棍100周围降水迅速下渗的有效面积。亲水导流端1上覆盖一层甲基硅酸钠和丙酸钙的混合物，甲基硅酸钠分子结构中的硅醇基能够与沙土颗粒表面的硅醇基发生脱水交联化学反应，生成不溶于水的高分子防水化合物，从而在树棍100周围的沙土地层上形成疏水的有机硅树脂膜而减少降水横向渗透、促进竖向渗透深度，而掺杂的丙酸钙可以在这些有机硅树脂膜上形成孔洞，有利于降水沿树棍10竖直下渗的过程中部分横向渗透，从而使得降水在树棍的导流作用下沿树棍迅速竖直下渗同时也进行部分横向渗透，既确保了降水竖直下渗，又兼顾了降水横向渗透，有效地提高距离生物结皮层10-20cm深度的含水量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)收集修剪下来的树枝，并剪取旁枝，得到树棍(100)，并将树棍(100)晒干；
(2)将树棍(100)的一端进行亲水导流处理、另一端进行疏水杀菌处理，得到同时具有亲水导流端(1)和疏水杀菌端(2)的树棍(100)；
(3)将树棍(100)的亲水导流端(1)向下插入地层中，并且疏水杀菌端(2)露出地面的长度至少为5cm。
2.根据权利要求1所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，所述疏水杀菌端(2)位于地层中的长度小于或等于结皮(200)厚度。
3.根据权利要求1所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，所述亲水导流端(1)的长度大于或等于30cm。
4.根据权利要求1所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，在步骤(2)中，亲水导流处理的方法如下：
(2-1)配制亲水导流处理液：将甲基硅酸钠加入到水中，搅拌混合均匀后再加入丙酸钙，再次搅拌混合后即得亲水导流处理液；
(2-2)将树棍(100)的一端置于亲水导流处理液中进行浸泡24-48h。
5.根据权利要求4所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，甲基硅酸钠与水的质量比为(0.1-0.2):1，丙酸钙与甲基硅酸钠的质量比为(0.3-0.5)：1。
6.根据权利要求1所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，在步骤(2)中，疏水杀菌处理的方法如下：
(2-3)配制疏水杀菌处理液：将嘧菌酯加入到乙酸乙酯搅拌混合得溶液A，将甲基硅酸钾和洁尔灭或新洁尔灭加入到水中，搅拌混合后得溶液B；将溶液A和溶液B混合后得疏水杀菌处理液；
(2-4)将树棍(100)的另一端置于疏水杀菌处理液中浸泡24-48h。
7.根据权利要求6所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，溶液A与溶液B的体积比为(0.05-0.1)：1，溶液B中甲基硅酸钾的质量分数为5-15％、洁尔灭或新洁尔灭的质量分数为0.3-1‰，疏水杀菌处理液中嘧菌酯的浓度为50-100mg/mL。
8.根据权利要求1所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，在步骤(2)中，首先进行疏水杀菌处理，然后再进行亲水导流处理，具体处理方法如下：
(2-1)配制疏水杀菌处理液：将嘧菌酯加入到乙酸乙酯搅拌混合得溶液A，将甲基硅酸钾和洁尔灭或新洁尔灭加入到水中，搅拌混合后得溶液B；将溶液A和溶液B混合后得疏水杀菌处理液；
(2-2)将树棍(100)的一端置于疏水杀菌处理液中浸泡24-48h；
(2-3)配制亲水导流处理液：将甲基硅酸钠加入到水中，搅拌混合均匀后再加入丙酸钙，再次搅拌混合后即得亲水导流处理液；
(2-4)将树棍(100)的另一端置于亲水导流处理液中浸泡24-48h。
9.根据权利要求8所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，甲基硅酸钠与水的质量比为(0.1-0.2):1，丙酸钙与甲基硅酸钠的质量比为(0.3-0.5)：1。
10.根据权利要求8所述的干旱沙漠地区防止微型生物结皮截流降水下渗的方法，其特征在于，溶液A与溶液B的体积比为(0.05-0.1)：1，溶液B中甲基硅酸钾的质量分数为5-15％、洁尔灭或新洁尔灭的质量分数为0.3-1‰，疏水杀菌处理液中嘧菌酯的浓度为50-100mg/mL。
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