摘 要：生態(tài)液膜是利用工業(yè)和生活無(wú)利用價(jià)值的風(fēng)化煤、褐煤、沼澤地草炭、城市生活垃圾廢棄物等為原料用活化劑活化改性，交聯(lián)劑的作用下形成高分子，然后與各種添加劑均勻混合制取，采用液相化學(xué)方法和微乳化產(chǎn)品。該產(chǎn)品是可降解的、無(wú)毒無(wú)害，主要用于土壤抗旱保水、替代農(nóng)田塑料地膜、鹽堿地改良、沙漠治理、荒漠化土地修復(fù)、荒山礦山修復(fù)、道路護(hù)坡、城市沙塵治理等諸多領(lǐng)域的新型環(huán)保產(chǎn)品，值得大面積推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：腐殖酸；液膜；固沙；生態(tài)修復(fù)

中圖分類號(hào)：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）02–0-03

阿拉善左旗地處西北內(nèi)陸高原腹地，少雨干旱，風(fēng)大沙多，植被稀疏，是典型的大陸性氣候，沙漠、戈壁占該地區(qū)面積的50%，也是沙塵暴的主要沙源地。肆意的風(fēng)沙埋沒(méi)農(nóng)田、破壞草場(chǎng)、阻塞交通、襲擊城鎮(zhèn)村莊，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、廠礦企業(yè)生產(chǎn)、居民生活秩序和地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

多年來(lái)，阿拉善地區(qū)在沙漠治理方面采取了各種措施，包括機(jī)械措施、生物措施，投入了大量的人力、物力、財(cái)力，也取得了明顯的局部性效果，但沒(méi)有從根本上、局域上解決沙害問(wèn)題。

草方格沙障措施只能短期內(nèi)（3年左右）解決保護(hù)對(duì)象周邊近距離的沙丘表面流動(dòng)問(wèn)題，施工難度大，材料解決有困難，對(duì)植被恢復(fù)效果不顯著，且需不間斷進(jìn)行修補(bǔ)。編織袋沙障會(huì)對(duì)治理區(qū)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，而且施工難度大、成本高、費(fèi)時(shí)費(fèi)工，不適合大面積應(yīng)用，主要用于公路、鐵路防沙應(yīng)急措施。其他機(jī)械措施，諸如礫石沙障、黏土沙障、紗網(wǎng)沙障等，均受到各種因素的限制，只是暫時(shí)的、小范圍的應(yīng)急措施，不利于治理區(qū)的植被恢復(fù)。

飛播造林在阿拉善防沙治沙、生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用較為成功，取得了良好的效果。但飛播造林受氣候因素，如降雨、沙漠土壤水分的限制，只能在有一定降水量的沙區(qū)實(shí)施，植被的生長(zhǎng)也只有在沙漠的丘間低地、緩沙丘區(qū)、半流動(dòng)沙丘區(qū)實(shí)施。

傳統(tǒng)的治沙方法是鋪設(shè)沙障，在流動(dòng)、半流動(dòng)的沙丘上設(shè)置成網(wǎng)格狀的擋風(fēng)墻，以增加沙地表面的粗糙度，削減風(fēng)力的侵蝕，使之無(wú)力帶走疏松的沙粒，起到防風(fēng)固沙效果。設(shè)置沙障需要麥草、稻草、黏土、卵石、瀝青乳劑等大量材料，且扎制過(guò)程特別費(fèi)時(shí)費(fèi)工，耗費(fèi)大量的人力、物力財(cái)力。當(dāng)風(fēng)速在8 m/s（5級(jí)風(fēng)）以上時(shí)，沙袋沙障失去固沙作用；6級(jí)風(fēng)以上沙障固沙作用會(huì)大大降低。

生態(tài)液膜的誕生填補(bǔ)了傳統(tǒng)沙障治沙措施的不足，它完全覆蓋沙面，既可以吸附降雨，使降雨滲入膜下沙土，又可以高效地抑制水分蒸發(fā)，有利于植被的恢復(fù)與生長(zhǎng)。強(qiáng)大的黏性可將分散的單個(gè)沙礫緊緊黏接成大的沙粒團(tuán)，配合固沙植被可實(shí)現(xiàn)8～9級(jí)大風(fēng)不揚(yáng)沙，60 mm降雨不產(chǎn)生水土流失，當(dāng)年施工當(dāng)年見效，噴灑1次可確保2年不流沙。

1 沙漠、沙漠化的危害

沙漠每年以4萬(wàn)～6萬(wàn)km2的速度擴(kuò)展，沙漠化正在嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。沙漠化直接導(dǎo)致可利用的珍貴土地資源急劇減少，破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土地退化，養(yǎng)分流失，而恢復(fù)需要數(shù)十年、數(shù)百年，甚至數(shù)千年時(shí)間。沙漠化引起的草場(chǎng)退化，使適于牛、羊、駱駝食用的優(yōu)勢(shì)草種逐漸減少，甚至完全減弱，牧草變得低矮、稀疏，產(chǎn)量明顯降低，草場(chǎng)載畜能力下降。

沙漠化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)和自然環(huán)境惡化，自然災(zāi)害頻發(fā)，是人類面臨的最為嚴(yán)重的災(zāi)難之一。自然生態(tài)是一個(gè)各種因素相互制約的完整體系，按照一定的規(guī)律保持相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。而沙漠化大大改變了陸地地表的物理特征，破壞了地表輻射收支平衡，誘發(fā)氣候和環(huán)境變化，導(dǎo)致沙漠化地區(qū)的水土流失更加嚴(yán)重?，F(xiàn)有的植被急劇退化，生態(tài)環(huán)境急劇惡化，稀有動(dòng)、植物消失或者滅絕，生物的多樣性遭到嚴(yán)重破壞。

2 治沙措施的概述

沙漠化防治的途徑是根據(jù)風(fēng)沙危害的性質(zhì)，采取各種技術(shù)措施，減弱近地表層的風(fēng)速，阻止沙丘前移，以達(dá)到削弱或避免風(fēng)沙危害的目的。長(zhǎng)期以來(lái)，針對(duì)防治風(fēng)沙危害（治沙）的措施，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將其歸納為三大類：工程治沙（機(jī)械）措施、生物治沙措施、化學(xué)治沙。工程治沙措施旨在降低風(fēng)速、削弱風(fēng)沙流強(qiáng)度，而化學(xué)固沙旨在固結(jié)沙面，控制沙面風(fēng)蝕過(guò)程的發(fā)展[1]。

工程治沙費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)工是一種古老的治沙措施。生物治沙是指在沙漠上種草植樹。沙漠地區(qū)氣候干旱，冷熱劇變，風(fēng)大沙多，自然環(huán)境十分嚴(yán)酷，總體上不適合植物的生長(zhǎng)，因此，植物固沙的成效受到沙漠特性和自然環(huán)境的限制，特別是在無(wú)灌溉的條件下，如遇特別干旱的年份，由于水分不足，會(huì)使栽種的植物生長(zhǎng)不良或大量死亡。

化學(xué)固沙是在流動(dòng)沙丘（地）上噴灑化學(xué)黏結(jié)材料，在流沙表面形成覆蓋層，或滲入表層沙，將松散的沙料黏結(jié)起來(lái)形成固結(jié)層（硬殼），從而防止風(fēng)力對(duì)沙料的吹揚(yáng)和搬運(yùn)，達(dá)到固定流沙、防治沙害的目的。化學(xué)固沙一般多用于風(fēng)沙危害造成重大經(jīng)濟(jì)損失的地區(qū)，如機(jī)場(chǎng)、交通線（鐵路、公路）、軍事設(shè)施和重要工礦區(qū)，并常與生物固沙配合，作為植物固沙的輔助性和過(guò)渡性措施。

化學(xué)固沙的成效不僅與流沙表面顆粒的性質(zhì)（如化學(xué)成分、機(jī)械組成）有關(guān)，還與化學(xué)固沙材料本身的物理化學(xué)性質(zhì)（如分子結(jié)構(gòu)、分子大小、黏度、吸附力）有關(guān)。也可使用一些天然有機(jī)物，如城市垃圾廢物、秸稈、樹脂等。

沙漠治理的理想目標(biāo)是既能夠使沙漠穩(wěn)定，又能夠生長(zhǎng)植物，使“沙漠變綠洲”。但是，沙漠中的沙體是離散顆粒，沙漠治理的根本困難在于沙漠中的沙體容易移動(dòng)、難以存儲(chǔ)養(yǎng)分。綜合目前的治沙措施不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的沙漠治理方法未從根本上解決沙漠容易移動(dòng)、難以保水蓄水、存儲(chǔ)養(yǎng)分的難題。

現(xiàn)有化學(xué)液膜固沙劑往往采用噴灑方法，僅能在沙體表面很薄的范圍形成約束，表面形成的約束一旦被破壞，將難以恢復(fù)，并且化學(xué)物質(zhì)耐候性決定了其治沙只能暫時(shí)封堵沙體的流動(dòng)，不能達(dá)到長(zhǎng)治久安的目的，且成本投入高。

噴灑高分子液膜固沙劑后，沙丘表面結(jié)皮厚度?。ㄍǔ?.2～0.5 cm），表面存留少，干燥后表面常出現(xiàn)開裂。同時(shí)，噴灑固沙劑后，一般需要一定時(shí)間凝固，凝固后難以再遇水分散或分解，皮層本身不具有保水性，因而不能確保含水飽和度，不能適應(yīng)植物生長(zhǎng)。

高分子液膜固沙劑多是不能降解的高分子材料，會(huì)造成二次環(huán)境污染。一些使用天然秸稈和植物提取物制備的液膜形成的膜機(jī)械強(qiáng)度低，容易破損，很快就會(huì)失去固沙作用。液膜固沙劑的另一個(gè)特點(diǎn)是液態(tài)的，包裝、運(yùn)輸不方便，有效成分含量低，成本高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 腐殖酸生態(tài)液膜固沙的前景和優(yōu)勢(shì)

腐殖酸生態(tài)液膜是國(guó)家“863”重點(diǎn)高科技攻關(guān)項(xiàng)目。其產(chǎn)品主要用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、草原荒漠化治理、治沙環(huán)保等生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域，具備保濕、肥效、可降解、無(wú)毒無(wú)害的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)土壤有一定修復(fù)、改善功能，是一種新型環(huán)保產(chǎn)品。利用腐殖酸生態(tài)液膜固沙，可以按照治沙的途徑不同加入5～8倍的水，噴灑在地表土壤或浸透土壤一定深度，其交聯(lián)作用形成半透氣性地膜，具有一定的封閉作用，可以達(dá)到固土、固沙、保濕的效果，使其半透氣性在不影響雨水滲入的情況下使植物苗破土生長(zhǎng)。

將固體粉末加水稀釋形成的液膜材料噴灑在砂層表面，可以形成厚度3～7 cm的凝固沙層，且可以長(zhǎng)期保持固定狀態(tài)不開裂。固沙作用與膜的強(qiáng)度、厚度有關(guān)，膜強(qiáng)度越大，固沙作用越強(qiáng)，膜的厚度越大，固沙作用越強(qiáng)。配成黏度較小的液膜溶液，可以滲透沙層3～7 cm，膜表面不用強(qiáng)度太大即可固定沙層。液膜溶液凝固后，凝固沙層下的沙無(wú)法流動(dòng)，大風(fēng)也吹不壞凝固層，不會(huì)形成沙丘滾動(dòng)，從而起到固沙作用。

該材料的第二個(gè)作用是保水，由于凝固層中有聚天門冬氨酸超強(qiáng)吸水劑和腐殖酸鈉吸水劑，凝固層吸收保存大量的水，使凝固層下沙層的水不被蒸發(fā)，起到保水作用，可以保水1個(gè)月左右，有利于沙層下的抗旱植物種子發(fā)芽生長(zhǎng)。將抗旱植物種子播種在含水的液膜層內(nèi)，由于液膜可以提供充足的水分供種子發(fā)芽生長(zhǎng)，因此，與播種抗旱植物結(jié)合，達(dá)到前期液膜固沙、后期植物固沙的作用。

該材料的第3個(gè)作用是滲水。由于凝固可以在干旱時(shí)保存下部沙層的水分，當(dāng)下雨時(shí)可噴灑使用。層上部的水通過(guò)凝固層滲透下部沙層，起到灌溉植物的作用。

該材料的第4個(gè)作用是與生物固沙結(jié)合使用，即噴灑液膜前，先在沙層播種耐旱植物種子，然后噴灑液膜材料，液膜凝固后形成保水層，植物種子在膜下層發(fā)芽生根，然后長(zhǎng)出膜層。從液膜固沙變?yōu)樯锕躺场＝涤陼r(shí)，使耐旱植物得到灌溉，或干旱時(shí)進(jìn)行灌溉，補(bǔ)充水分，使耐旱植物生長(zhǎng)不受影響，確保植物起到長(zhǎng)期固沙的作用。

4 腐殖酸生態(tài)液膜產(chǎn)品的特性

腐殖酸生態(tài)液膜是一種黑色腐乳狀懸浮液，以富含有機(jī)質(zhì)的褐煤、風(fēng)化煤、泥煤、草炭等作為主要原料，用活性劑進(jìn)行活化改性，將其中的腐植酸抽提出來(lái)，形成土壤所需的有機(jī)肥成分。將這些有機(jī)化合物在交聯(lián)劑的作用下形成高分子，然后在液相反條件下，通過(guò)微乳化、高剪切工藝與根據(jù)各種不同用途而添加其他化學(xué)肥料、微量元素均勻混合制成，是一種新型農(nóng)業(yè)資源。

4.1 產(chǎn)品的原材料和制作

生態(tài)液膜以工業(yè)和生活無(wú)利用價(jià)值的風(fēng)化煤、褐煤、沼澤地草炭、城市生活垃圾廢棄物等為主要原料。取材范圍廣、成本低廉。將廢棄物轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型農(nóng)用生產(chǎn)資料，是實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化與多層次利用、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)的生態(tài)工程。有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)、資源循環(huán)利用，且符合國(guó)家提倡的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的宗旨。

生態(tài)液膜是將原材料所用的廢棄物用活化劑進(jìn)行活化改性，在交聯(lián)劑的作用下形成高分子，然后與各種添加劑均勻混合制取，采用液相化學(xué)方法和微乳化、非均相混合等技術(shù)進(jìn)行加工，產(chǎn)品固形物均勻達(dá)到膠團(tuán)料徑為20～60 nm、亞微米級(jí)，從而增強(qiáng)其與土壤接觸表面積的吸附能力，是一種新型生態(tài)建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源性產(chǎn)品。

4.2 產(chǎn)品用途

生態(tài)液膜可用于土壤抗旱保水、替代農(nóng)用塑料地膜、鹽堿地治理改良、沙漠治理、荒漠化土地修復(fù)、荒山礦山廢土復(fù)墾、道路護(hù)坡、城市沙塵治理；種子孢衣、蔬菜育苗、植樹種草、草坪養(yǎng)護(hù)、堤坡種草、樹木防凍保護(hù)等諸多領(lǐng)域。

4.2.1 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

生態(tài)液膜可以替代塑料地膜提高土壤溫度，使5～15 cm土壤增溫1～6 ℃。60 d時(shí)，0～20 cm的土層含水量比對(duì)照高50%以上，水分蒸發(fā)量減少88%，有效抑制水分蒸發(fā)；60～90 d后生態(tài)液膜完全降解為腐殖酸類有機(jī)肥，能夠改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和因長(zhǎng)期使用化肥引起的土壤板結(jié)；促進(jìn)土壤微生物的繁殖，調(diào)節(jié)土壤微生物的群體結(jié)構(gòu)和微生物對(duì)有機(jī)成分和無(wú)機(jī)成分的分解與合成，提高土壤中多種微生物酸的活性，增強(qiáng)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)能力，從根本上清除“白色污染”。

4.2.2 應(yīng)用于沙漠治理

生態(tài)液膜可以固持沙漠表面沙粒，促進(jìn)固沙植物生長(zhǎng)，減少風(fēng)蝕影響。噴施1次可保持2年不流沙，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)年施工、當(dāng)年見效的治理目標(biāo)。植物成活率達(dá)90%以上，植被覆蓋度達(dá)70%的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)8～9級(jí)大風(fēng)不揚(yáng)沙，60 mm降雨不引發(fā)水土流失，能夠有效遏制荒漠化的加劇。固沙植物抵抗風(fēng)沙侵蝕順利發(fā)芽成活后，生態(tài)液膜逐步降解成腐殖酸類有機(jī)肥，提高土壤肥力。

5 固沙實(shí)驗(yàn)

2017年6月由內(nèi)蒙古潤(rùn)源生態(tài)科技有限公司、阿拉善林業(yè)治沙研究所、阿拉善左旗林業(yè)局、阿拉善“SEE”生態(tài)協(xié)會(huì)共同合作在阿拉善左旗騰格里沙漠東南緣的阿拉善“SEE”公益治沙示范基地，該基地屬于流動(dòng)半流動(dòng)沙丘，具有沙漠的典型特征，實(shí)驗(yàn)面積約為12 hm2，開展了生態(tài)液膜固沙實(shí)驗(yàn)研究。2018年7月作為飛播科技支撐項(xiàng)目，與阿拉善左旗林工作站開展了“阿拉善左旗（2018）”飛播造林科技支撐項(xiàng)目——腐殖酸生態(tài)液膜噴施野外固沙實(shí)驗(yàn)研究。項(xiàng)目建設(shè)地在阿拉善左旗額爾登哈什哈蘇木。

6 實(shí)驗(yàn)效果

通過(guò)2年的固沙實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比對(duì)照地和噴施實(shí)驗(yàn)地的天然沙米出苗和生長(zhǎng)情況。使用生態(tài)液膜可使沙米種子提早發(fā)芽5～7 d，沙米生物量提高5～10倍以上，沙米生長(zhǎng)期延長(zhǎng)20 d左右，植物蓋度提高50%以上，實(shí)驗(yàn)區(qū)幾乎沒(méi)有風(fēng)蝕，對(duì)照地風(fēng)蝕嚴(yán)重。

7 小結(jié)

（1）實(shí)驗(yàn)區(qū)沙粒表面噴施生態(tài)液膜后，沙粒表面很快形成結(jié)皮，固沙抗風(fēng)蝕效果明顯。

（2）生態(tài)液膜可以保水保墑，提高地溫，固沙保苗。

（3）噴施生態(tài)液膜后，與鄰區(qū)對(duì)比，沙區(qū)植物（實(shí)驗(yàn)區(qū)主要是1年生植物沙米）出苗壯、生長(zhǎng)快，植被生物量大，蓋度增加，生長(zhǎng)期明顯延長(zhǎng)，植被恢復(fù)快，治沙效果顯著。

（4）生態(tài)液膜使用操作簡(jiǎn)單、受地形影響小、成本低、無(wú)污染、無(wú)公害。

（5）生態(tài)液膜降解后變成腐殖酸類有機(jī)肥可提高土壤肥力。

參考文獻(xiàn)

[1] 田永禎.阿拉善地區(qū)沙漠化土地動(dòng)態(tài)分析及修復(fù)對(duì)策[C]//中國(guó)水土保持學(xué)會(huì)水土保持生態(tài)修復(fù)專業(yè)委員會(huì)，水土保持與荒漠化防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，林業(yè)生態(tài)工程教育部工程研究中心.全國(guó)水土保持生態(tài)修復(fù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.內(nèi)蒙古阿拉善盟林業(yè)治沙研究所，2009：11.