用于固沙的纳米黏性基底、纳米生物材料以及固沙方法技术

一种用于固沙的纳米黏性基底、纳米生物材料以及固沙方法，属于固沙技术领域。用于固沙的纳米生物材料包括荒漠生蓝藻藻液以及纳米黏性基底。纳米黏性基底的成分包括凹凸棒土和羧甲基纤维素。纳米黏性基底能够提高蓝藻与沙粒的胶结，达到更好地固定流动沙丘的作用。

【技术实现步骤摘要】
用于固沙的纳米黏性基底、纳米生物材料以及固沙方法
本申请涉及固沙
，具体而言，涉及一种用于固沙的纳米黏性基底、纳米生物材料以及固沙方法。
技术介绍
自人工合成高分子聚合物得到迅速发展后，化学固沙作为一种机械固沙措施便广泛应用在了防沙治沙及生态修复领域。常见的化学固沙剂有沥青乳液固沙剂，油-乳胶固沙剂，合成树脂固沙剂、油页岩矿液固沙剂、高分子聚合物固沙剂等。利用上述化学固沙材料及其相关制剂的化学固沙方法在使用后虽使流沙表面快速固定，但阻隔了沙砾的通透性导致沙丘固定面完全硬化且无法栽种植物，不满足土地利用的生态安全性；另外常见化学固沙剂不具备生物安全性，长期使用影响荒漠地区隐花植物的定居并对以此植物为食的荒漠沙蜥、尖尾东鳖甲、泥背脊漠甲等沙漠常见动物和昆虫产生影响，不利于脆弱荒漠生态系统的长期恢复和稳定。基于以上，生物固沙得以逐渐发展，通常使用蓝藻在裸露沙面接种，而传统的生物固沙的方法，需要蓝藻与土壤颗粒胶结形成结皮，其过程漫长，且单纯利用接种蓝藻进行固沙时蓝藻死亡率较高，且藻种无法与沙粒快速胶结，胶结后形成的藻类结皮稳定性较差，易破碎，接种成功率较低。
技术实现思路
本申请提供了一种用于固沙的纳米黏性基底、纳米生物材料以及固沙方法，其能够提高蓝藻与沙粒的胶结，达到更好地固定流动沙丘的作用。本申请的实施例是这样实现的：第一方面，本申请实施例提供一种用于固沙的纳米黏性基底，其成分包括凹凸棒土和羧甲基纤维素。第二方面，本申请实施例提供一种用于固沙的纳米生物材料，包括荒漠生蓝藻藻液以及第一方面实施例的纳米黏性基底。第三方面，本申请实施例提供一种固沙方法，包括：将第二方面实施例的纳米生物材料中的纳米黏性基底洒于流动沙丘表层土壤并混合，然后喷洒第二方面实施例的用于固沙的纳米生物材料中的荒漠生蓝藻藻液。本申请实施例的用于固沙的纳米黏性基底、纳米生物材料以及固沙方法的有益效果包括：利用纳米黏性基底中的凹凸棒土构建纳米级多孔网络结构，增大与凹凸棒土接触的流动沙丘表面沙粒的比表面积、吸水能力和保水能力，使表层沙砾具备荒漠生蓝藻适宜的定植条件。荒漠生蓝藻藻液中的蓝藻通过纳米黏性基底中的羧甲基纤维素作用在凹凸棒土的多孔结构中与沙粒快速胶结，在流动沙丘表层形成具有生物活性的纳米复合表面，起到固定流动沙丘的作用。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请试验例的金鱼存活情况；图2为本申请实施例1-5的用于固沙的纳米黏性基底进行固沙处理后的土壤的失水率；图3为本申请实施例3的用于固沙的纳米黏性基底以不同的用量喷洒至流动沙丘表层土壤后30天的土壤失水率；图4为凹凸棒土、沙粒、凹凸棒土和羧甲基纤维素的聚集体以及经本申请实施例9中的固沙方法处理后的沙层土壤的SEM测试图；图5为本申请实施例3的纳米黏性基底材料的热重分析测试图。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下针对本申请实施例的用于固沙的纳米黏性基底、纳米生物材料以及固沙方法进行具体说明：本申请实施例提供一种用于固沙的纳米生物材料，包括荒漠生蓝藻藻液以及纳米黏性基底。其中，本申请实施例的纳米黏性基底的成分包括凹凸棒土和羧甲基纤维素。需要说明的是，本申请实施例中所用的凹凸棒土为粉末状。本申请实施例的纳米生物材料用于固沙时，纳米黏性基底中的凹凸棒土具有纳米级多孔网络结构，能够增大与凹凸棒土接触的流动沙丘表面沙粒的比表面积、吸水能力和保水能力，使表层沙砾具备荒漠生蓝藻适宜的定植条件。并且，该基底材料具有较高的生物安全性，沙生植物和动物能够在具有该基底材料的环境下安全存活。荒漠生蓝藻藻液中的蓝藻通过纳米黏性基底中的羧甲基纤维素作用在凹凸棒土的纳米网格结构中与沙粒快速胶结，在流动沙丘表层形成具有生物活性的纳米复合表面，起到固定流动沙丘的作用。另外，荒漠生蓝藻在流动沙丘表层定植后，具有生物活性，为大量的沙区微小生物提供了适宜的生境，可吸引微小节肢动物在固沙地区定居，增加土壤动物多样性，进而利于维持荒漠系统的生物多样性。示例性地，凹凸棒土与羧甲基纤维素的重量比为1～5:2。可选地，凹凸棒土与羧甲基纤维素的重量比为1～2:1。具有该比例范围的凹凸棒土与羧甲基纤维素用于固沙时，失水率更低。进一步地，本申请实施例的荒漠生蓝藻藻液中包括Nostocsp、Anabaenasp、Tolypothrixsp、Scytonemasp和Phormidiumsp荒漠生蓝藻。荒漠生蓝藻藻液中的蓝藻为混生状态，在固沙过程中，Nostocsp、Anabaenasp、Tolypothrixsp、Scytonemasp和Phormidiumsp这5种蓝藻为互利共生关系，在流动沙丘土壤接种初期藻种的死亡率更低。在一种可能的实施方案中，荒漠生蓝藻藻液的制备方法包括：将荒漠生藻类隐花植物中提取的藻种进行培养，培养时间不超过15天，培养结束后得到浓缩生物藻液，将浓缩生物藻液与水混合得到荒漠生蓝藻藻液。申请人研究发现，对藻种进行培养时，如果培养时间超过15天，藻种容易死亡。因而将培养时间限定为不超过15天。可选地，藻种的培养时间为10～15天，该时间范围内既能保证藻种能够大量繁殖，又能避免藻种因培养时间过长而死亡。可选地，浓缩生物藻液与水的体积比为3～10:100。可选地，藻种、培养液和水的重量比为3～8：2～5：7～10，例如藻种、培养液和水的重量比为5：3：9。示例性地，培养液为BG-11培养液。可选地，培养温度为25～30℃。另外，需要说明的是，藻种是在培养池中进行的，培养过程中应避免藻种附着在培养池壁面，避免造成藻种附着在培养池壁面而死亡。培养时，直至培养池内液面绿色物质达到总液体的70％可停止培养。本申请实施例还提供一种固沙方法，包括：将本申请实施例的纳米生物材料中的纳米黏性基底洒于流动沙丘表层土壤并混合，然后喷洒用于固沙的纳米生物材料中的荒漠生蓝藻藻液。将纳米黏性基底先洒于流动沙丘表层土壤并将纳米黏性基底与流动沙丘表层土壤混合，能够提高沙丘表层土壤的黏性，然后再喷洒荒漠生蓝藻藻液，能够促进荒漠生蓝藻附着在沙丘表层土壤，可有效地将流动沙层表面固定。纳米生物材料的纳米黏性基底和荒漠生蓝藻藻液均喷洒后，表层沙粒具有通透性，不阻碍土壤呼吸过程，随固沙年限的增长和荒漠隐花植物的定居，可增强荒漠生态系统的碳汇功能。示例性地，纳米黏性基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于固沙的纳米黏性基底，其特征在于，其成分包括凹凸棒土和羧甲基纤维素。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于固沙的纳米黏性基底，其特征在于，其成分包括凹凸棒土和羧甲基纤维素。


2.根据权利要求1所述的纳米黏性基底，其特征在于，所述凹凸棒土与所述羧甲基纤维素的重量比为1～5:2。


3.根据权利要求2所述的纳米黏性基底，其特征在于，所述凹凸棒土与所述羧甲基纤维素的重量比为2～4:2。


4.一种用于固沙的纳米生物材料，其特征在于，包括荒漠生蓝藻藻液以及权利要求1-3任一项所述的纳米黏性基底。


5.根据权利要求4所述的纳米生物材料，其特征在于，所述荒漠生蓝藻藻液中包括Nostocsp、Anabaenasp、Tolypothrixsp、Scytonemasp和Phormidiumsp荒漠生蓝藻。


6.根据权利要求4或5所述的纳米生物材料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炳尧，李昭环，杨昊天，贾荣亮，刘立超，赵洋，王楠，
申请(专利权)人：中国科学院西北生态环境资源研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62