利用高分子吸水材料改良沙化地效應(yīng)研究.pdf

1、土地沙化，是指因人類不合理活動(dòng)所導(dǎo)致的天然沙漠?dāng)U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(dāng)今世界上最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，是嚴(yán)重影響人們生產(chǎn)生活的重大自然災(zāi)害。荒漠化問題已影響到全球100余個(gè)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(kuò)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(fēng)沙線東西長(zhǎng)1600km，約66.7萬hm<'2>的流動(dòng)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(dá)到1203.5萬hm<'2>，占全省國土總面積的28.3％，范圍涉及8個(gè)市、州的24個(gè)縣市區(qū)，不僅面積較大、分布集中，而且危害嚴(yán)重、擴(kuò)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(yù)的民勤縣有9496土地已經(jīng)沙化。沙化土地面積的擴(kuò)大，加劇了全省生態(tài)環(huán)境

3、的惡化程度，嚴(yán)重制約著我省經(jīng)濟(jì)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(shè)多次做出重要批示，要求全力以赴加快石羊河流域重點(diǎn)治理，決不能讓民勤成為第二個(gè)羅布泊。 盡管如此，荒漠化和土地沙化的總體形勢(shì)仍然很嚴(yán)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(wù)十分艱巨。②導(dǎo)致荒漠化形成的誘因還沒有消除，荒漠化地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展緩慢與該地區(qū)群眾對(duì)經(jīng)濟(jì)利益和物質(zhì)文化需求快速增長(zhǎng)之間的矛盾依然尖銳。 根據(jù)對(duì)沙化地的

4、研究和實(shí)踐現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)，作者認(rèn)為高分子吸水材料的科學(xué)應(yīng)用，是解決沙化地增產(chǎn)問題的一個(gè)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(xué)應(yīng)用展開本項(xiàng)研究工作：首先在查閱資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，詳細(xì)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(xué)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(duì)象，檢驗(yàn)本項(xiàng)研究工作的思路和技術(shù)方案的正確性和有效性。在整個(gè)研究

5、工作中，既充分關(guān)注科學(xué)性，又充分關(guān)注實(shí)用性和可操作性。 本項(xiàng)研究采用現(xiàn)有資料的查閱與實(shí)際試驗(yàn)相結(jié)合、室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)與田間試驗(yàn)相結(jié)合的技術(shù)路線，進(jìn)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(yàn)，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(shí)分布情況。 (2)根據(jù)沙化地的特殊性，對(duì)試驗(yàn)地的基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況和不同種植年限的沙地條件進(jìn)行測(cè)定，對(duì)馬鈴薯播種后的生長(zhǎng)過程進(jìn)行分析，并對(duì)馬鈴

6、薯的產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定與分析，得出馬鈴薯在沙化地的較好種植模式，以指導(dǎo)農(nóng)民進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 (3)通過以上試驗(yàn)，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(xiàn)資料和現(xiàn)有的實(shí)際應(yīng)用情況，試驗(yàn)選用由西北工業(yè)大學(xué)研制的線性分子結(jié)構(gòu)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(jìn)

7、行研究。 本研究取得的主要成果： 1．經(jīng)過模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)高分子吸水材料的吸水特性和對(duì)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(yīng)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(shí)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(kuò)散分布，在作物主要根系分布的沙層中，實(shí)現(xiàn)了水分和主要養(yǎng)分的同步富集，實(shí)驗(yàn)地沙層速效氮的含量比對(duì)照增加了87.3％，水分

8、含量也比對(duì)照明顯增加。結(jié)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(jià)值的方法。 3．經(jīng)過測(cè)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(yīng)用，使作物根系周圍富集了較多的水分和養(yǎng)分，促進(jìn)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.