生物型凹凸棒基高分子固沙材料的制备与性能研究

Desert biological crust as important field of eremology always was paid more attentions by researchers at home and abroad. In this research, the biological sand-fixation material which can self-propagate is prepared by assembled of biological crust, attapulgite and macromolecular materials. The optimal cultural substrate of biological crust and cultural conditions, the assembled methods and polymerizing conditions of functionality attapulgite and macromolecular materials are obtained by series experiments. The biological activity and self-propagating ability of the complex sand-fixation material are measured, and the effectiveness of this material is evaluated by windtunnel experiments on simulated sandy dune. The scientific and practical significance of the expecting researches is helpful for control of desertification and sand storm.

沙漠生物结皮一直是沙漠学研究的重要领域，人工沙漠生物结皮的研究和应用受到国内外学者的重视。本项目拟利用人工培养的沙漠生物结皮，与功能化的凹凸棒和高分子材料进行系列环境下的复配，制备具有自繁殖能力的生物固沙材料。通过实验探索沙漠生物结皮的优化扩增基质和控制条件，确定功能化凹凸棒与高分子材料的复配方法和优化的聚合条件。利用人工培养的生物结皮与凹凸棒基高分子材料混合制备生物型复合固沙材料，测定其生物活性和不同环境条件下的自繁殖能力，并通过模拟沙丘的风洞实验，评价其固沙效果。研究结果为对于利用沙漠结皮治理沙漠化和沙尘暴控制具有的重要的科学和实践意义。

沙漠生物结皮一直是沙漠学研究的重要领域，人工沙漠生物结皮的研究和应用受到国内外学者的重视。本项目拟利用人工培养的沙漠生物结皮，与功能化的凹凸棒和高分子材料进行系列环境下的复配，制备具有自繁殖能力的生物固沙材料，相应研究结果为对于利用沙漠结皮治理沙漠化和沙尘暴控制具有的重要的科学和实践意义。结果表明，人工培养荒漠藻类的最适培养基pH为7.5，最佳植物生长调节剂（6-BA）浓度为0.5 mg/L；中性偏碱性环境较适合荒漠藻类生长繁殖。酸改性凹凸棒石黏土添加量为10%，并在200 W超声作用下制得的凹凸棒基高分子吸水树脂材料的吸水性能最佳，保水率最大，且该材料具有较广泛的pH适应性。将人工培养荒漠藻与凹凸棒基高分子吸水树脂材料复配用于固沙，两者复配的最佳比例是1:2，最佳复配方式是A1。先另取一定质量的沙土与凹凸棒基高分子吸水树脂材料按10:1的质量比混合后均匀撒于需固定的沙土表面，再将人工培养荒漠藻均匀撒于其上，形成的人工藻类土壤结皮虽然渗透性稍差，但具有最佳的抗压强度、耐水性、抗冲蚀能力、保水性和抗冻性，可以起到良好的固沙作用。苔藓在外加碳源胁迫及苔藓在外加植物生长调节剂影响下，沙漠苔藓对蔗糖的最高耐受度为40 mg/L；葡萄糖的最高耐受度为20 mg/L，添加低浓度植物生长调节剂对沙漠苔藓的生长繁殖有促进作用，高浓度则有一定的抑制作用；添加0.5 mg/L的2,4-D效果最佳。通过研究添加不同质量比热改性凹凸棒所制备的凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性能、保水性能，凹凸棒基高分子固沙材料的吸水率受pH值的改变影响较大；盐溶液均对凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性有很大影响；质量比为10%的凹凸棒基高分子固沙材料的吸水性和保水性最佳；在200W超声干扰下制备的凹凸棒基高分子固沙材料，效果最佳。复配比为1:1时人工培养的苔藓结皮表现出较强的光合生理特性，抗旱性能较强，凹凸棒基高分子固沙材料对苔藓结皮的干扰最小。