基本信息
- 項目名稱：
- 綠色固沙保育棒
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 針對我國沙漠化嚴重的現狀，本項發(fā)明綜合化學植物固沙法的優(yōu)點，設計了一種兼有保水固沙能力和促進植物生長的新型固沙保育棒。它是以廉價土壤等作為外殼原料，采用綠色環(huán)保的聚天冬氨酸水凝膠作為保水固沙材質，并在中間添加植物種子制成的。外殼的堅固，使得種子在中間得到很好的保護；聚天冬氨酸水凝膠采用最新的水相法合成，具有吸水倍率可達1000倍，可自然降解，降解后的產物含有N、P、K等植物生長的必需元素。
- 詳細介紹：
- 本項目所開發(fā)的綠色固沙保育棒綜合吸納了化學固沙法和植物固沙法的優(yōu)點，并針對其缺陷進行了改進，兼有保水固沙能力和促進植物生長能力。其外形為軸心處設置有沿縱向貫通的圓柱形孔洞的截錐體，所選用的材料主要包括PASP水凝膠、低聚PASP和草炭土等。對綠色固沙保育棒性能的測定包括：測定了PASP水凝膠的吸水率，證明了其具有優(yōu)良的吸附水分子的能力，可對土壤水分揮發(fā)起到很好的抑制作用；測定了添加有PASP水凝膠的樣品塊的抗壓強度、風蝕模數、紫外老化和凍融老化指數，證明了PASP水凝膠作為保水固沙材質，具有優(yōu)良的估計能力和粘結性能；進行了應用于先鋒植物種植的試驗應用，初步證實了其實用性。通過成本核算和經濟效益估算，可以得出結論：在應用綠色固沙保育棒進行先鋒植物種植的治沙過程中，不僅能獲得固定沙塵、改良土壤等生態(tài)效益，還能以獲得牲畜飼料、生物活性成分提取原料等方式獲取一定的經濟效益。本項目的創(chuàng)新點包括： 1. 綠色固沙保育棒外形設計為軸心處設置有沿縱向貫通的圓柱形孔洞的截錐體。其外殼原料為廉價常見的秸稈和沙土，能保證外殼的堅固；保水固沙材質采用了PASP水凝膠；圓柱形孔洞中添加有先鋒植物的種子和草炭土等。 2. 作為保水固沙材質的PASP水凝膠應用最新發(fā)明的水相合成法制備，不含任何有毒化學物質，綠色環(huán)保。其具有最高可達1000倍以上的高吸水性，并能抑制水分蒸發(fā)，使所吸附的水分子緩慢釋放，為植物生長提供長期充足的水分。而且，其可自然降解，降解后的產物同時含有N、P、K等植物生長的必需元素，可以直接作為肥料與草炭土共同促進植物生長。 3. 綠色固沙保育棒在應用過程中，能夠固定和保護種子，解決種子易被吹走等問題；提高土壤水分含量，抑制土壤水分蒸發(fā)，解決種子萌發(fā)和幼苗生長缺水問題，并為植物生長提供長效水分；同時，在沙地表面形成固結層，防止沙土流動，減少種植過程中對沙土表面的破壞，避免由于挖掘導致的沙土松動并在大風作用下形成風蝕斑的問題。 4. 所選用的先鋒植物如四翅濱藜、澳洲濱藜等，可作為牲畜飼料、生物活性成分提取原料等，可產生一定的經濟效益。并且，通過這些先鋒植物的種植，能夠獲得固定沙塵、改良土壤、激活土壤微生物、改善小范圍氣候等生態(tài)效益。 本項目所開發(fā)的綠色固沙保育棒融合了保水固沙與培育植物的各種必須要素，具有固沙、保水、保肥、保墑、使用方便、成本低廉的特點，可廣泛應用于沙漠化地區(qū)。既能長效持久地從根本上達到治理沙漠的目的，不對環(huán)境產生二次污染，又能形成一定的經濟效益，具有可持續(xù)發(fā)展的特性。我們設想，以綠色固沙保育棒的應用為契機，不僅能夠進行沙漠化的治理，建設人類美好的家園；而且能夠建立由政府引導、民間資本投資的經濟格局，形成政府、企業(yè)、人民群眾多贏的局面，帶動地方經濟的和諧發(fā)展。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本項發(fā)明綜合吸納了化學固沙法和植物固沙法的優(yōu)點，并針對其缺陷進行了改進，設計了一種兼有保水固沙能力和促進植物生長能力的新型固沙保育棒。它以廉價常見的秸稈和沙土作為外殼原料，采用綠色環(huán)保的聚天冬氨酸水凝膠作為保水固沙材質，在中間添加植物種子和草炭土，制成方便攜帶和操作的固沙保育棒。其中，秸稈和沙土能保證外殼的堅固，種子在中間得到很好的保護；聚天冬氨酸水凝膠采用最新發(fā)明的水相合成法制備，不含任何有毒化學物質，綠色環(huán)保，具有最高可達1000倍以上的高吸水性，并能抑制水分蒸發(fā)，進行緩慢釋放，為植物生長提供長期充足的水分；而且可自然降解，降解后的產物同時含有N、P、K等植物生長的必需元素，可以直接作為肥料與草炭土共同促進植物生長。本發(fā)明的創(chuàng)新點為：綜合了化學生物固沙法的優(yōu)點，使用的主要保水材料聚天冬氨酸具有合成工藝簡單、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點。綠色固沙保育棒是一種新型的具有固沙、保水、保肥、保墑的可廣泛應用于缺水及環(huán)境惡劣地區(qū)的改造沙漠用具。并且其使用方便、成本低廉、具有可持續(xù)發(fā)展性。本項發(fā)明融合了保水固沙與培育植物的各種必須要素，將化學固沙法和植物固沙法有機地結合起來，在有效固結沙土的同時能夠為植物生長提供足夠的水分和肥料，既能長效持久地從根本上達到治理沙漠的目的，也能生產一定的經濟效益，又不會破壞污染環(huán)境，保持可持續(xù)發(fā)展，具有廣闊的發(fā)展使用前景。
科學性、先進性
- 本發(fā)明作品分析了當前我國沙漠化問題，查閱了國內外文獻，吸納了化學固沙法和植物固沙法的優(yōu)點，并針對其缺陷進行了改進，設計了一種兼有保水固沙能力和促進植物生長能力的新型固沙保育棒。該方法有效固結沙土的同時能夠為植物生長提供足夠的水分和肥料，既能長效持久地從根本上達到治理沙漠的目的，也能生產一定的經濟效益，又不會破壞污染環(huán)境，保持可持續(xù)發(fā)展，具有廣闊的發(fā)展使用前景。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 獨家許可
作品可展示的形式
- 聚天冬氨酸水凝膠固體、吸水后水凝膠實物綠色固沙保育棒實物實驗室、山西、新疆種植照片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 本發(fā)明所述的固沙保育棒是以聚天冬氨酸水凝膠為粘結劑、混合以沙土和水，用模具壓制得。該固沙保育棒的使用過程分為如下幾個步驟： 1.種植種子或植苗在固沙保育棒的縱向貫通孔中裝填植物培養(yǎng)基質和植物種子。2.準備坑穴 3. 移栽 4. 噴灑保水劑水溶液在覆土層表面噴灑聚天冬氨酸水凝膠水溶液以形成防風固沙保護膜。此外，本發(fā)明所應用的聚天冬氨酸水凝膠是以發(fā)酵得到的天冬氨酸為原料，經交聯、水解得到。摒棄了傳統(tǒng)制備方法所應用的有機溶劑，減少了制備過程的環(huán)境污染，降低了產品的成本。目前，沙漠化是對世界發(fā)展的一個重大威脅，污染環(huán)境吞噬土地。本發(fā)明的固沙保育棒，采用了基于化學-生物聯合固沙的技術，通過在山西省古交市和新疆洛浦縣沙漠化地域進行種植試驗，初步證明了其具有良好的防沙固沙效果。同時，所種植的濱藜、苜蓿等耐寒、抗鹽堿植物還可用于飼料、植物活性成分提取等。因此，本發(fā)明若能在沙漠化、半沙漠化地區(qū)廣泛應用，可產生巨大的經濟效益和社會效益。
同類課題研究水平概述
- 目前，已有學者研究了一些種子的育苗器或適合植物生長發(fā)芽的育種盤等，以此改善植物根系形態(tài)，實現植物固沙。其中，“種子床及其制造方法和播種方法”（CN01399866A），是將種子床所需原料：肥料、粘土、有機質材料、親水性粘結劑、疏水性粘結劑、團?；瘎┖瓦m量的水混合攪拌，并用成形器成型、干燥。但是該方法所采用的親水性粘結劑、疏水性粘結劑和團?；瘎儆诓灰捉到獠牧?，其持續(xù)作用時間長，一定程度上限制了植物根系的生長發(fā)育，同時所引入不可降解的化學材料為以后生態(tài)發(fā)展留下隱患；另一方面，該專利所用配料復雜、種類繁多，增加了種子床的成本。此外，“植物培育床及育苗床用覆土材料”（CN1956652A），是將非木質纖維、棕櫚纖維、植物性淀粉、肥料、土壤、防霉劑、水質凈化劑、適量的水按一定比例混合攪拌均勻，加壓成型為具有適當的厚度的板狀材料，然后利用沖壓模沖壓成圓形、方形、星形、心形及截錐形等任意形狀的植物培育床本體，以及比育苗床本體薄，與普通覆土層具有相同厚度的墊狀多孔的育苗床用覆土材料，然后干燥。該方法所采用的植物纖維要在高溫下蒸煮進行防霉除菌性預處理，而且還要額外添加防霉劑、水質凈化劑，制作工藝復雜，成本較高。采用非土壤性植物培育床種植植物，操作過程復雜，使用不方便。而專利“一種用于林木種子育苗的土柱塊及土柱苗造林方法”（CN 101433167A），公開了一種土柱育苗及移栽造林方法。該專利是將粘土、秸稈堆肥、磷酸二銨、水混合后，采用模具壓制成圓柱形空心土塊。該方法使用過程步驟較多，操作過程復雜，對環(huán)境條件要求較高，且土柱塊強度低、保水性能差，供水量不足，只適合在濕潤地區(qū)應用，難以適應干旱地區(qū)。上述專利雖然有助于導入植物的根系長得又長又深，能促進植物發(fā)芽和初期生長，并能減少由于干燥所導致的幼苗的枯損，從而提高植物成活率，但是有的因種子床的配料中包含不易降解的化學材料，使用后為生態(tài)發(fā)展留下隱患；有的因人為加入的生物有機肥料易于隨著降雨而流失，污染地下水；有的配料多、制作過程復雜、施工成本較高。并且上述專利的使用過程都較為復雜，有的甚至需要十多個步驟，為應用施工造成不便。針對上述問題，需要對現有的技術進行改進，開發(fā)制造及使用過程簡單，所用原料品種少，既易于降解又具有一定穩(wěn)定性的植物培養(yǎng)基體，提高植物固沙的經濟性和可實施性。
