利用高分子吸水材料改良沙化地效應研究.pdf

1、土地沙化，是指因人類不合理活動所導致的天然沙漠擴張和沙質(zhì)土壤上植被及覆蓋物被破壞，形成流沙及沙土裸露的過程。土地沙化是全球性的生態(tài)問題，是當今世界上最嚴重的環(huán)境問題之一，是嚴重影響人們生產(chǎn)生活的重大自然災害?；哪瘑栴}已影響到全球100余個國家的36億hm<'2>的土地，全世界陸地面積約1/3是干旱、半干旱荒漠地，而且每年以6萬hm<'2>的速度在擴大。 甘肅省沙漠化土地主要分布在河西走廊的騰格里、巴丹吉林和庫姆塔格三大沙漠的前

2、沿及其與綠洲的交接地帶，風沙線東西長1600km，約66.7萬hm<'2>的流動沙丘直接威脅著全省重要產(chǎn)糧基地的安全，土地沙化面積已經(jīng)達到1203.5萬hm<'2>，占全省國土總面積的28.3％，范圍涉及8個市、州的24個縣市區(qū)，不僅面積較大、分布集中，而且危害嚴重、擴展很快，使河西地區(qū)變成了全國四大沙塵暴策源地之一，直接危及全省大部分地區(qū)的生態(tài)安全。曾有“綠洲”美譽的民勤縣有9496土地已經(jīng)沙化。沙化土地面積的擴大，加劇了全省生態(tài)環(huán)境

3、的惡化程度，嚴重制約著我省經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。2001年以來，溫家寶總理就民勤的生態(tài)建設多次做出重要批示，要求全力以赴加快石羊河流域重點治理，決不能讓民勤成為第二個羅布泊。 盡管如此，荒漠化和土地沙化的總體形勢仍然很嚴峻，主要表現(xiàn)在：①我國荒漠化、沙化土地面積基數(shù)大，防治任務十分艱巨。②導致荒漠化形成的誘因還沒有消除，荒漠化地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展緩慢與該地區(qū)群眾對經(jīng)濟利益和物質(zhì)文化需求快速增長之間的矛盾依然尖銳。 根據(jù)對沙化地的

4、研究和實踐現(xiàn)狀的認識，作者認為高分子吸水材料的科學應用，是解決沙化地增產(chǎn)問題的一個發(fā)展方向。由此提出本文研究工作的思路——圍繞高分子吸水材料的科學應用展開本項研究工作：首先在查閱資料和現(xiàn)場調(diào)查的基礎上，詳細研究了沙化地和高分子吸水材料的特殊性；并在使用高分子吸水材料的條件下，研究水分和養(yǎng)分在沙化地土壤中傳輸?shù)目茖W規(guī)律；以西北沙化區(qū)具有典型代表意義的農(nóng)作物——馬鈴薯作為主要對象，檢驗本項研究工作的思路和技術方案的正確性和有效性。在整個研究

5、工作中，既充分關注科學性，又充分關注實用性和可操作性。 本項研究采用現(xiàn)有資料的查閱與實際試驗相結合、室內(nèi)模擬實驗與田間試驗相結合的技術路線，進行了下述主要方面的研究： (1)通過沙層條件下線性高分子吸水材料不同處理的試驗，研究提高沙層的含水量、速效氮含量與馬鈴薯根系在沙層中的真實分布情況。 (2)根據(jù)沙化地的特殊性，對試驗地的基礎養(yǎng)分狀況和不同種植年限的沙地條件進行測定，對馬鈴薯播種后的生長過程進行分析，并對馬鈴

6、薯的產(chǎn)量進行測定與分析，得出馬鈴薯在沙化地的較好種植模式，以指導農(nóng)民進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 (3)通過以上試驗，在受到約束的條件下，使水分和速效氮的下滲量明顯減小，較大幅度地提高沙層的含水量和速效氮含量，為降低化肥使用量，提供可參考性的依據(jù)，并找到一條用高分子吸水材料改造、治理沙化地的途徑。 根據(jù)文獻資料和現(xiàn)有的實際應用情況，試驗選用由西北工業(yè)大學研制的線性分子結構的丙烯酸鉀-丙烯酰胺聚合物，作為目前高分子吸水材料的代表樣品來進

7、行研究。 本研究取得的主要成果： 1．經(jīng)過模擬試驗，發(fā)現(xiàn)高分子吸水材料的吸水特性和對吸附、保持土壤水分的特性是有區(qū)別的，以前僅以吸附去離子水量，作為衡量吸水材料應用效果的方法，不能反映吸水材料在土壤溶液環(huán)境下的實際作用規(guī)律。 2．提出的定位定量施用高分子吸水材料的方法，改變了水分和養(yǎng)分在沙層中的擴散分布，在作物主要根系分布的沙層中，實現(xiàn)了水分和主要養(yǎng)分的同步富集，實驗地沙層速效氮的含量比對照增加了87.3％，水分

8、含量也比對照明顯增加。結果表明，用高分子水溶膠定位定量施用來改良沙化地，是一種具有研發(fā)潛力和推廣價值的方法。 3．經(jīng)過測定發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯的根系發(fā)育深度在0～20cm之間，此深度范圍的鮮根重量占到鮮根總量的86.4％。其中以5～15cm深度范圍的根系密度最大，占到鮮根總量的56.9％。 4．高分子吸水材料的應用，使作物根系周圍富集了較多的水分和養(yǎng)分，促進了作物根系的發(fā)育，使馬鈴薯的根鮮重和根干重分別多出了74.87％和69.