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基本信息

項(xiàng)目名稱：
綠色固沙保育棒
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
針對(duì)我國(guó)沙漠化嚴(yán)重的現(xiàn)狀，本項(xiàng)發(fā)明綜合化學(xué)植物固沙法的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種兼有保水固沙能力和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的新型固沙保育棒。它是以廉價(jià)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(zhì)，并在中間添加植物種子制成的。外殼的堅(jiān)固，使得種子在中間得到很好的保護(hù)；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(dá)1000倍，可自然降解，降解后的產(chǎn)物含有N、P、K等植物生長(zhǎng)的必需元素。
詳細(xì)介紹：
本項(xiàng)目所開發(fā)的綠色固沙保育棒綜合吸納了化學(xué)固沙法和植物固沙法的優(yōu)點(diǎn)，并針對(duì)其缺陷進(jìn)行了改進(jìn)，兼有保水固沙能力和促進(jìn)植物生長(zhǎng)能力。其外形為軸心處設(shè)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(duì)綠色固沙保育棒性能的測(cè)定包括：測(cè)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(duì)土壤水分揮發(fā)起到很好的抑制作用；測(cè)定了添加有PASP水凝膠的樣品塊的抗壓強(qiáng)度、風(fēng)蝕模數(shù)、紫外老化和凍融老化指數(shù)，證明了PASP水凝膠作為保水固沙材質(zhì)，具有優(yōu)良的估計(jì)能力和粘結(jié)性能；進(jìn)行了應(yīng)用于先鋒植物種植的試驗(yàn)應(yīng)用，初步證實(shí)了其實(shí)用性。通過(guò)成本核算和經(jīng)濟(jì)效益估算，可以得出結(jié)論：在應(yīng)用綠色固沙保育棒進(jìn)行先鋒植物種植的治沙過(guò)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(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)包括： 1. 綠色固沙保育棒外形設(shè)計(jì)為軸心處設(shè)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(jià)常見(jiàn)的秸稈和沙土，能保證外殼的堅(jiān)固；保水固沙材質(zhì)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(zhì)的PASP水凝膠應(yīng)用最新發(fā)明的水相合成法制備，不含任何有毒化學(xué)物質(zhì)，綠色環(huán)保。其具有最高可達(dá)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(zhǎng)提供長(zhǎng)期充足的水分。而且，其可自然降解，降解后的產(chǎn)物同時(shí)含有N、P、K等植物生長(zhǎng)的必需元素，可以直接作為肥料與草炭土共同促進(jìn)植物生長(zhǎng)。 3. 綠色固沙保育棒在應(yīng)用過(guò)程中，能夠固定和保護(hù)種子，解決種子易被吹走等問(wèn)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(zhǎng)缺水問(wèn)題，并為植物生長(zhǎng)提供長(zhǎng)效水分；同時(shí)，在沙地表面形成固結(jié)層，防止沙土流動(dòng)，減少種植過(guò)程中對(duì)沙土表面的破壞，避免由于挖掘?qū)е碌纳惩了蓜?dòng)并在大風(fēng)作用下形成風(fēng)蝕斑的問(wèn)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(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。并且，通過(guò)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(xiàng)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(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于沙漠化地區(qū)。既能長(zhǎng)效持久地從根本上達(dá)到治理沙漠的目的，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，又能形成一定的經(jīng)濟(jì)效益，具有可持續(xù)發(fā)展的特性。我們?cè)O(shè)想，以綠色固沙保育棒的應(yīng)用為契機(jī)，不僅能夠進(jìn)行沙漠化的治理，建設(shè)人類美好的家園；而且能夠建立由政府引導(dǎo)、民間資本投資的經(jīng)濟(jì)格局，形成政府、企業(yè)、人民群眾多贏的局面，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展。

作品圖片

  • 綠色固沙保育棒
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)發(fā)明綜合吸納了化學(xué)固沙法和植物固沙法的優(yōu)點(diǎn)，并針對(duì)其缺陷進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種兼有保水固沙能力和促進(jìn)植物生長(zhǎng)能力的新型固沙保育棒。它以廉價(jià)常見(jiàn)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(zhì)，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(jiān)固，種子在中間得到很好的保護(hù)；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(xué)物質(zhì)，綠色環(huán)保，具有最高可達(dá)1000倍以上的高吸水性，并能抑制水分蒸發(fā)，進(jìn)行緩慢釋放，為植物生長(zhǎng)提供長(zhǎng)期充足的水分；而且可自然降解，降解后的產(chǎn)物同時(shí)含有N、P、K等植物生長(zhǎng)的必需元素，可以直接作為肥料與草炭土共同促進(jìn)植物生長(zhǎng)。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)為：綜合了化學(xué)生物固沙法的優(yōu)點(diǎn)，使用的主要保水材料聚天冬氨酸具有合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)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(xiàng)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(xué)固沙法和植物固沙法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在有效固結(jié)沙土的同時(shí)能夠?yàn)橹参锷L(zhǎng)提供足夠的水分和肥料，既能長(zhǎng)效持久地從根本上達(dá)到治理沙漠的目的，也能生產(chǎn)一定的經(jīng)濟(jì)效益，又不會(huì)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(xué)性、先進(jìn)性

本發(fā)明作品分析了當(dāng)前我國(guó)沙漠化問(wèn)題，查閱了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，吸納了化學(xué)固沙法和植物固沙法的優(yōu)點(diǎn)，并針對(duì)其缺陷進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種兼有保水固沙能力和促進(jìn)植物生長(zhǎng)能力的新型固沙保育棒。該方法有效固結(jié)沙土的同時(shí)能夠?yàn)橹参锷L(zhǎng)提供足夠的水分和肥料，既能長(zhǎng)效持久地從根本上達(dá)到治理沙漠的目的，也能生產(chǎn)一定的經(jīng)濟(jì)效益，又不會(huì)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(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

獨(dú)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(shí)物綠色固沙保育棒實(shí)物實(shí)驗(yàn)室、山西、新疆種植照片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

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(jié)劑、混合以沙土和水，用模具壓制得。該固沙保育棒的使用過(guò)程分為如下幾個(gè)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(zhì)和植物種子。2.準(zhǔn)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(fēng)固沙保護(hù)膜。此外，本發(fā)明所應(yīng)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(jīng)交聯(lián)、水解得到。摒棄了傳統(tǒng)制備方法所應(yīng)用的有機(jī)溶劑，減少了制備過(guò)程的環(huán)境污染，降低了產(chǎn)品的成本。目前，沙漠化是對(duì)世界發(fā)展的一個(gè)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(xué)-生物聯(lián)合固沙的技術(shù)，通過(guò)在山西省古交市和新疆洛浦縣沙漠化地域進(jìn)行種植試驗(yàn)，初步證明了其具有良好的防沙固沙效果。同時(shí)，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(yīng)用，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

同類課題研究水平概述

目前，已有學(xué)者研究了一些種子的育苗器或適合植物生長(zhǎng)發(fā)芽的育種盤等，以此改善植物根系形態(tài)，實(shí)現(xiàn)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(jī)質(zhì)材料、親水性粘結(jié)劑、疏水性粘結(jié)劑、團(tuán)?；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(jié)劑、疏水性粘結(jié)劑和團(tuán)?；瘎儆诓灰捉到獠牧?，其持續(xù)作用時(shí)間長(zhǎng)，一定程度上限制了植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)所引入不可降解的化學(xué)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(fù)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(zhì)纖維、棕櫚纖維、植物性淀粉、肥料、土壤、防霉劑、水質(zhì)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(dāng)?shù)暮穸鹊陌鍫畈牧希缓罄脹_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(jìn)行防霉除菌性預(yù)處理，而且還要額外添加防霉劑、水質(zhì)凈化劑，制作工藝復(fù)雜，成本較高。采用非土壤性植物培育床種植植物，操作過(guò)程復(fù)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(guò)程步驟較多，操作過(guò)程復(fù)雜，對(duì)環(huán)境條件要求較高，且土柱塊強(qiáng)度低、保水性能差，供水量不足，只適合在濕潤(rùn)地區(qū)應(yīng)用，難以適應(yīng)干旱地區(qū)。上述專利雖然有助于導(dǎo)入植物的根系長(zhǎng)得又長(zhǎng)又深，能促進(jìn)植物發(fā)芽和初期生長(zhǎng)，并能減少由于干燥所導(dǎo)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(xué)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(jī)肥料易于隨著降雨而流失，污染地下水；有的配料多、制作過(guò)程復(fù)雜、施工成本較高。并且上述專利的使用過(guò)程都較為復(fù)雜，有的甚至需要十多個(gè)步驟，為應(yīng)用施工造成不便。針對(duì)上述問(wèn)題，需要對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)制造及使用過(guò)程簡(jiǎn)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(jīng)濟(jì)性和可實(shí)施性。
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