一种改善旱区沙漠砂特性的生物保水剂及其制备方法与应用

本发明属于砂地荒漠化治理，尤其涉及一种改善旱区沙漠砂特性的生物保水剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、干旱区砂土具有松散性，砂土暴露在风力作用下，易于被风吹走，形成沙漠化。砂土风蚀过程不仅导致土壤肥力下降，对农业生产带来负面影响，同时也易引发沙尘暴，对生态系统、空气质量和人类健康构成重大威胁。

2、在干旱区，针对砂土进行改良是保护生态环境和促进农业发展的重要措施。目前，针对沙漠土壤改良主要集中于添加土壤改良剂。堆肥、秸秆覆盖以及矿物质补充剂等土壤改良剂有助于增加土壤保水能力和提高植物生长条件。然而，现有的土壤改良剂仍存在改良效果短暂，砂土抗风蚀效果不佳和治理成本高等缺点。干旱区的砂土改良工程旨在提高土壤的保水能力，减轻干旱条件下水分的流失，促进植被的生长。通常，砂土保水施工包括使用各种改良剂、植被覆盖、水源管理等措施，中和土壤酸性，改善土壤的结构。然而，现有的砂土保水施工流程也存在成本高昂，维护难度大和适用性受限等缺点。

3、因此，研究一种抗风蚀效果好，天然环保的生物保水剂以及研究一种施工速度快、效果显著、绿色环保的旱区沙漠砂治理方法是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种天然绿色，施工速度快，持续时间久，造价低和养护时间短的改善旱区沙漠砂特性的生物保水剂及其制备方法与应用。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种改善旱区沙漠砂特性的生物保水剂，所述生物保水剂包括生物粘结液、微生物矿化液和反应液；所述生物粘结液、微生物矿化液和反应液的体积比为1：1：1～3。

4、作为优选，所述生物粘结液包括黄原胶和水；

5、所述黄原胶和水的质量体积比为1g：200～300ml。

6、作为优选，所述微生物矿化液包括巴氏芽孢杆菌菌液、酵母提取物、氯化铵溶液和氯化镍溶液；

7、所述巴氏芽孢杆菌菌液的od600为1.2～1.4；所述酵母提取物的初始浓度为15～25g/l；所述氯化铵溶液的初始浓度为0.25～0.31mol/l；所述氯化镍溶液的初始浓度为0.05～0.15mol/l；

8、所述巴氏芽孢杆菌菌液、酵母提取物、氯化铵溶液和氯化镍溶液的体积比为1：400～600：400～600：0.1～1.0。

9、作为优选，所述反应液包括氯化钙溶液和尿素溶液；

10、所述氯化钙溶液的初始浓度为0.5～1.5mol/l；所述尿素溶液的初始浓度为0.5～1.5mol/l；

11、所述氯化钙溶液和尿素溶液的体积比为1：0.5～1.5。

12、本发明还提供了所述的生物保水剂的制备方法，包括如下步骤：

13、将微生物矿化液、生物粘结液、反应液混合，得到生物保水剂。

14、作为优选，所述生物保水剂的ph为9～10。

15、本发明还提供了所述的生物保水剂在治理旱区沙漠砂中的应用。

16、本发明还提供了一种治理旱区沙漠砂的方法，包括如下步骤：

17、在沙漠砂中喷洒生物保水剂3～5次，每喷洒一次养护1～2d；

18、所述生物保水剂为所述的生物保水剂。

19、作为优选，生物保水剂和沙漠砂的体积质量比为1ml：15～25g；

20、所述养护为铺膜养护。

21、本发明的有益效果：

22、本发明的生物保水剂及治理旱区沙漠砂的方法主要用于干旱地区沙漠砂提升保水特性工程，土地生态功能修复以及风蚀区砂土固化，可明显提高干旱区沙漠砂的保水特性及抗风蚀特性，具有天然绿色，施工速度快，持续时间久，造价低和养护时间短等优点。

23、本发明的治理旱区沙漠砂的方法是利用巴氏芽孢杆菌和黄原胶进行土体的保水特性改善及表面强度提升。喷洒生物保水剂后，通过自重作用使得溶液中的巴氏菌下渗，附着在土颗粒表面。黄原胶的添加可减缓巴氏芽孢杆菌的下渗速度，使得其有充足时间在砂颗粒中反应，通过自身代谢作用产生碳酸钙，联结相邻土颗粒，改善沙漠砂的保水特性和表面强度。巴氏芽孢杆菌通过代谢产生的碳酸钙可减少砂土中孔隙气的存在，进一步改善砂土中的热传导和水分蒸发。该旱区沙漠砂生物保水剂及治理施工方法能大大提升砂土的保水特性，表面强度和微生物活性，保证旱区砂土水分稳定，减少表面风蚀程度。利用天然生物基材料，不引入其它化学加固剂，减少了干旱地区的生态破坏和施工碳排放，可有效提升旱区砂土的可持续利用，具有效果显著，耐久性好，天然环保和可持续等特点。

技术特征：

1.一种改善旱区沙漠砂特性的生物保水剂，其特征在于，所述生物保水剂包括生物粘结液、微生物矿化液和反应液；所述生物粘结液、微生物矿化液和反应液的体积比为1：1：1～3。

2.根据权利要求1所述的生物保水剂，其特征在于，所述生物粘结液包括黄原胶和水；

3.根据权利要求2所述的生物保水剂，其特征在于，所述微生物矿化液包括巴氏芽孢杆菌菌液、酵母提取物、氯化铵溶液和氯化镍溶液；

4.根据权利要求3所述的生物保水剂，其特征在于，所述反应液包括氯化钙溶液和尿素溶液；

5.权利要求1～4任意一项所述的生物保水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述生物保水剂的ph为9～10。

7.权利要求1～4任意一项所述的生物保水剂在治理旱区沙漠砂中的应用。

8.一种治理旱区沙漠砂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，生物保水剂和沙漠砂的体积质量比为1ml：15～25g；

技术总结本发明属于砂地荒漠化治理，尤其涉及一种改善旱区沙漠砂特性的生物保水剂及其制备方法与应用。本发明提供了一种改善旱区沙漠砂特性的生物保水剂，所述生物保水剂包括生物粘结液、微生物矿化液和反应液；所述生物粘结液、微生物矿化液和反应液的体积比为1：1：1～3。将该生物保水剂应用于治理旱区沙漠砂中，可以大大提升砂土的保水特性，表面强度和微生物活性，保证旱区砂土水分稳定，减少表面风蚀程度；本发明利用天然生物基材料，不引入其它化学加固剂，减少了干旱地区的生态破坏和施工碳排放，可有效提升旱区砂土的可持续利用，具有效果显著，耐久性好，天然环保和可持续等特点。技术研发人员：史金权,肖杨,付贵永,黄晓利,晋强,刘汉龙受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20