CN103044158B - 纳米荒漠治理材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环保领域，具体涉及一种纳米荒漠治理材料及其制备方法。其中，纳米荒漠治理材料包括：层状硅酸盐1-8份，有机质4份及以上，微生物菌10-20份，腐植酸5-7份。其中，制备方法包括：在氟磷酸钙矿浆与硫酸反应生成的混合酸中，将层状硅酸盐料浆由控制的78℃以上降至65℃以下时，加入细度为60目的层状硅酸盐，同时加入含NH4+的铵盐，得到层状硅酸盐；将秸秆进行第一发酵，得到所述有机质及所述腐植酸；将所述层状硅酸盐与所述有机质及所述腐植酸进行混合，并加入所述微生物菌，进行第二发酵。通过本发明提供的纳米荒漠治理材料及其制备方法，能够更好地蓄水、蓄肥、固水、固肥。

Description

纳米荒漠治理材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种纳米荒漠治理材料及其制备方法。

背景技术

荒漠治理已成为世界各国在环保领域越来越重视的问题，且各国的治理模式因各自的国情而各不相同。例如苏联植物治沙的基本模式是在草原地带，配合尖叶柳等中生灌木营造松树；在半荒漠地带，大面积种草（巨野麦等）并结合种植旱生灌木；在荒漠地带主要是栽植梭梭、沙拐枣等旱生、强旱生灌木。而美国治沙主要集中在五大湖周围沙丘和东西两大洋的海岸沙丘，先栽植海岸草将流沙固定，然后种豆科植物或灌木进一步改良土壤，最后栽植松树；而对气候干旱的内陆沙丘主要是利用雨季播种草本植物。澳大利亚对年降水量大于500mm的海岸沙丘先种草使流沙固定，然后种豆科等植物，最后种乔木和灌木；对内陆沙丘的治理，限于年降水量超过250mm的地区，主要措施是种草。阿联酋因其巨大的石油收入，采用海水淡化实施沙漠灌溉，同时选择沙漠适生植物大规模种植，收效甚佳，只是成本很高，非一般国家所能采用。以色列的滴灌和电脑控制下的精细农牧业技术，也是投入极高，效果当然也好。伊朗以沥青层垫底，上面植树再进行灌溉。

各个国家因为沙化土地的干旱程度不同而采取不同的治沙技术，共同点均为采取植物治沙，即在沙漠上形成植被，防止沙化扩展，以改善生态环境。其技术发展的主要方面：一是单一的营造植被，向植建多元（立体）植被方向发展；二是从单施肥料向施肥与施用固水、固肥材料配合的方向发展；三是向植被种植与合理利用结合的方向发展，防治荒漠既要解决沙化的扩散，又要能巩固治沙成果并促进经济发展和社会的稳定。

但是，在现有的治理荒漠的方式中，沙土、养分的稳固仍无法有效保证，在大风等恶劣天气下，仍会被吹起大量扬尘。无法从根本上解决沙漠、沙土蓄水、蓄肥、固沙、固水、固肥的问题，所有这些方法都只能治标而不治本。

发明内容

本发明提供了一种纳米荒漠治理材料及其制备方法，能够更好地蓄水、蓄肥、固水、固肥。

本发明提供了一种纳米荒漠治理材料，包括：

层状硅酸盐1-8份，有机质4份及以上，微生物菌10-20份，腐植酸5-7份。

在本发明的各实施例中，优选地，所述层状硅酸盐包括磷石膏和高磷土。

在本发明的各实施例中，优选地，所述腐植酸为5.8份。

在本发明的各实施例中，优选地，所述的纳米荒漠治理材料进一步包括：

粉煤灰10-20份，所述粉煤灰的细度为300-500目。

在本发明的各实施例中，优选地，所述的纳米荒漠治理材料进一步包括：

无机盐6-15份。

在本发明的各实施例中，优选地，所述无机盐包括等重量比混合的氮盐、钾盐和磷盐。

在本发明的各实施例中，优选地，所述纳米荒漠治理材料的PH为5.5-8。

在本发明的各实施例中，优选地，所述纳米荒漠治理材料的PH为5.5-6.5；

或

所述纳米荒漠治理材料的PH为7-8。

本发明还提供了一种如前述的纳米荒漠治理材料的制备方法，包括：

在氟磷酸钙矿浆与硫酸反应生成的混合酸中，将层状硅酸盐料浆由控制的78℃以上降至65℃以下时，加入细度为60目的层状硅酸盐，同时加入含NH4+的铵盐，得到层状硅酸盐；

将秸秆进行第一发酵，得到所述有机质及所述腐植酸；

将所述层状硅酸盐与所述有机质及所述腐植酸进行混合，并加入所述微生物菌，进行第二发酵。

在本发明的各实施例中，优选地，进一步包括将氟磷酸钙与硫酸在83℃以上的环境中进行反应，且持续该反应一段时间，生成磷石膏，并将其降温至60℃以下时加入所述层状硅酸盐；

和/或；

将秸秆在15-35℃条件下，以固、水比为5：2加入菌种，进行所述第一发酵，该第一发酵持续98-128小时，将所得物在48-68℃的温度条件下、在Ph为3.5-7.5的环境下加入所述层状硅酸盐中；

和/或；

所述第二发酵在15-35℃的温度环境下进行，所述第二发酵的持续时间为3-5天。

通过本发明的各实施例提供的纳米荒漠治理材料及其制备方法，能够带来以下有益效果：

1.能够更好地蓄水、蓄肥、固水、固肥。本发明提供的纳米荒漠治理材料中包括的层状硅酸盐是天然的、无机的、结构片层具有纳米尺度特性良好的材料，其具有吸水倍率高、易于插层复合的特点，能够将水、营养物质、沙土吸附于其片层之间。由于层状硅酸盐的材质具有纳米级别，所以片层间的吸附作用较强劲，使得水、营养物质、沙土不会因为大风而被刮走，进而有效地蓄水、蓄肥、固水、固肥。这样就可从根本上解决水、肥、沙土的流失，从而可以得到更好的荒漠治理效果。

2.进一步提高层状硅酸盐的片层间的吸附能力。本发明的实施例可以利用磷石膏的“晶核”应用，使层状硅酸盐片层间形成刚性柱撑。在有机酸的辅助作用下，利用磷石膏晶粒的“晶核”特性，使层状硅酸盐层间形成刚性柱撑，层状不易塌陷，多孔化大幅度提高了材料的比表面积，为嵌套水份和营养基，制备具有保水蓄肥、缓释和改善土壤结构功能的全天然生态防治荒漠新材料提供技术基础。

3.提供绿色肥料，有效避免二次污染。在防治荒漠材料基材的选择，其他原辅材料的选用上首先考虑的是必须符合环保要求，而有机肥的合理搭配使用，则复合这一要求。绿肥、厩肥经采用市售的菌种进行发酵过程，就成了本荒漠治理材料最好的辅助材料。本发明的有机肥为秸秆发酵所得，为纯正的绿色生物有机肥。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本发明的层状硅酸盐的片层结构的示意图；

图2为本发明的纳米荒漠治理材料的制备方法的一种实施例的流程图；

图3为本发明的纳米荒漠治理材料的制备方法的另一种实施例的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例一

在本发明的实施例一中，纳米荒漠治理材料包括：层状硅酸盐1-8份，有机质4份及以上，微生物菌10-20份，腐植酸5-7份。

在实施例一中，层状硅酸盐具有层状结构，其结构可参照图1所示的层状硅酸盐的结构，层状硅酸盐可以是1份或2份或3份或4份或5份或6份或7份或8份。有机质是有机营养物质，优选地可以是4-40份。微生物菌是有益微生物菌，可以是10份或11份或12份或13份或14份或15份或16份或17份或18份或19份或20份。腐植酸是自然界中广泛存在的大分子有机物质，广泛应用于农林牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等各个领域，横跨几十个行业。特别是眼下提倡生态农业建设、无公害农业生产、绿色食品、无污染环保产品等，更使"腐植酸"备受推崇，可以是5份或6份或7份，优选地为5.8份。

在实施例一的基础上，层状硅酸盐主要选择蒙脱土，可以从高磷土（也叫高岭土）中获得。磷石膏是使层状硅酸盐的片层间形成刚性柱撑而加入的。磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙。磷石膏主要成份为：CaSO4·2H2O，此外还含有多种其他杂质。同时，生产过程中，溶液中的HPO4-2根取代石膏晶格中部分SO4-2。

在实施例一的基础上，纳米荒漠治理材料中还可加入粉煤灰10-20份，其细度为300-500目。粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。由于粉煤灰的细度较高，加入粉煤灰后可增强吸附作用，粉煤灰细度的要求也是为了使其具有纳米级别。

在实施例一的基础上，优选地，纳米荒漠治理材料还包括无机盐6-15份，优选地，该无机盐包括等重量比混合的氮盐、钾盐和磷盐。

在实施例一的基础上，优选地，所述纳米荒漠治理材料的PH为5.5-8。可根据不同地区土壤的酸碱度来调整核心材料的配方，当待治理的荒漠为酸性土壤时，采用PH值为7-8的核心材料；而当待治理的荒漠为碱性土壤时，采用PH值为5.5-6.5之间的核心材料。

本发明采用纳米插层复合技术以实现基础材料的多孔化大比表面，为蓄水蓄肥、固水固肥、水肥缓释及吸附沙尘微粒提供基础条件；采用现代生物技术为天然有机物转化为植物生长用营养物质及土壤改良用因子提供了基础；采用盐肥柱撑技术为基础材料对水、肥的吸附稳定及缓释提供了保证；采用穿流式分散技术为多相均匀接触、快速实现插层复合提供了支持；植物组培及立体植建、时空屏蔽技术为治理施工、植被的迅速形成和稳定提供了必要措施；研究基础材料层间距和孔隙率则是对防治荒漠材料基本功能（吸水、固肥和缓释水肥）的获得所进行的最优化选择过程。这些技术的集成是在研究分析了国内外的现有治沙材料技术，总结了前人所作的大量研究工作基础上为尽快地、更好地用于沙漠化土地的治理，实现沙化土地的标本兼治而提出并实施。最终建起一个有充分发展空间和应用领域的技术平台。

层状硅酸盐片层间由于有较大的初始间距而可以通过离子交换，用较大的分子、离子进入片层间实现插层，从而制备所需要的复合材料。根据这一理论支撑，在充分分析国内外现有防防治荒漠有机、无机材料缺陷和建立在我们已经在聚合物/层状硅酸盐复合材料的研究取得了一些进展的基础上，选定以土壤主要成分----层状无机硅酸盐作为基质研究开发新的防治荒漠的材料，采用技术手段有效地解决无机材料吸水保肥性差和避免高分子吸水材料会带来二次污染的问题。防治荒漠的材料所用的主要原料为层状硅酸盐，该材料是天然的、无机的、结构片层具有纳米尺度特性良好的材料，利用其吸水倍率高、易于插层复合的特点，采用多学科综合技术合成，研制成生态环保的、具有保水固肥缓释作用的新型生态防治荒漠材料。

较优的层状硅酸盐为蒙脱土，其基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧八面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构（2：1型夹心粘土矿物），每个片层的厚度约为1nm，长和宽各约100nm。晶层间能吸附和排出水分子、阳离子和有机分子。其结构特性为采用插层技术，即采用较大分子进入层间撑开片层、形成具有可嵌套其他物质的多层、多孔状提供了基础条件（如图1所示）。

层状硅酸盐矿一般为白色，淡黄，因含铁量变化又呈淡灰，淡绿，粉红，黑杂等色，具蜡状，块状，油脂光泽，硬度为1，密度约2g/cm3。

由于层状硅酸盐间有K+、Na+、Mg2+、Ca2+、H+等交换阳离子的存在，使层状硅酸盐对阳离子有吸附作用，并容易使颗粒分裂成很细的带电粒子，适合于变成理想的溶胶，使得层状硅酸盐有多种性能，如遇水膨胀性，分散性，悬浮性，粘结性，触变性，润滑性，可塑性，层间阳离子的可交换性。

蒙脱土是层状硅酸盐中最常见的一种物质，由于蒙脱土单晶胞是由Si—O四面体中夹Al—(O,OH)八面体所组成的平行层状结构，晶层间能吸附和排出水分子，阳离子和有机分子，随着这些离子含量的增加，晶层间距加大，膨胀倍数增加。由于钙基和钠基的存在而具有很高的活化能、阳离子交换容量（CEC）和反应活性，即很好的亲水性。

层状硅酸盐中的Na2O、CaO的含量对层状硅酸盐的物化性质和工艺性质影响颇大，一般钠基层状硅酸盐优于钙基层状硅酸盐，主要表现在吸水率和膨胀倍数大，阳离子交换量高，在水介质中分散性好，胶质悬浮液触变性，粘度，润滑性好，PH值高。因此，在兼顾成本的前提下，采用储量丰富的层状硅酸盐制备生态治沙材料的过程中，同时进行了钠基化改性，只是这种改性因材料的最终使用不同于用在聚合物/层状硅酸盐复合材料的制备，因而有所不同

蒙脱土层间无机化合物主要是利用蒙脱土的层状结构的可膨胀性，阳离子的可交换性能，将一些无机阳离子插入其层间，把蒙脱土的层与层撑开而形成的化合物。本项目中蒙脱土层间无机╱有机化合物的制备是先用聚合羟基阳离子取代蒙脱土层间阳离子，再用有机物进行覆盖处理或在聚合羟基阳离子插层剂中首先加入一定量的有机物形成无机-有机络合物，再与蒙脱土作用，从而完成插层和蒙脱土结构转型。

磷石膏是磷酸厂、磷肥厂及某些合成洗涤剂厂排出的工业废渣。排放数量巨大（例如磷酸厂每生产一吨磷酸要排放4.5吨磷石膏），往往堆积如山，对生态环境造成严重污染。

利用磷石膏晶粒的“晶核”特性，在有机酸的辅助作用下，使层状硅酸盐层间形成刚性柱撑，层状不易塌陷，多孔化大幅度提高了材料的比表面积，为嵌套水份和营养基，制备具有保水蓄肥、缓释和改善土壤结构功能的全天然生态防治荒漠新材料提供技术基础。

植物生长的基础营养成分是N、P、K。而有机肥（主要指天然肥料）则是最不易造成土壤环境条件恶化的肥料。防治荒漠材料是通过确保植物生长初期对水、肥的需求，通过土壤改良而培育植物生存、生长及繁衍的能力，快速恢复或形成植被。在进行防治荒漠材料及技术的研究开发中优先考虑的是在荒漠治理时绝不造成污染。因此，在防治荒漠材料基材的选择，其他原辅材料的选用上首先考虑的是必须符合环保要求，而有机肥的合理搭配使用，则复合这一要求。绿肥、厩肥经采用市售的菌种进行发酵过程，就成了本荒漠治理材料最好的辅助材料。

不同气候类型的适用性研究土地退化、沙化、板结、盐碱化有2大类原因即环境因素和人为因素。现阶段，人类没有改变自然环境的技术条件和物质条件，而土地土墒地力条件的良性循环体系的建立，必须在环境因素参与的情况下，通过人为技术和材料的干涉，建立一个新的良性循环基本圈。

在此技术支撑下，我们对该材料及配套技术在佳木斯、内蒙古、青海、宁夏、四川、甘肃、新疆、西藏不同区域的退化耕地、沙地、盐碱地进行了历时9年的适应性研究，建立了野外试验基地29个，实现了26个物种，48个的品种应用研究。

高寒沙化、板块、盐碱地的应用研究。从2003～2009年，同西藏自治区山南地区及那曲地区发改委合作，对高寒的退化、板结、盐碱化草地和耕地进行了材料和配套技术的应用性研究，取得了当年建设，当年获得稳定植被的效果。

本发明还提供了制备如前述的纳米荒漠治理材料的一种方法，参照图2，包括：

步骤201：在氟磷酸钙矿浆与硫酸反应生成的混合酸中，将层状硅酸盐料浆由控制的78℃以上降至65℃以下时，加入细度为60目的层状硅酸盐，同时加入含NH4+的铵盐，得到层状硅酸盐；

步骤202：将秸秆进行第一发酵，得到所述有机质及所述腐植酸；

步骤203：将所述层状硅酸盐与所述有机质及所述腐植酸进行混合，并加入所述微生物菌，进行第二发酵。

在上述方法的基础上，本发明还提出了制备纳米荒漠治理材料的另一种更优的方法，参照图3，包括：

步骤301：在氟磷酸钙矿浆与硫酸反应生成的混合酸中，将层状硅酸盐料浆由控制的78℃以上降至65℃以下时，加入细度为60目的层状硅酸盐，同时加入含NH4+的铵盐，得到层状硅酸盐；

步骤302：将氟磷酸钙与硫酸在83℃以上的环境中进行反应，且持续该反应一段时间，生成磷石膏，并将其降温至60℃以下时加入所述层状硅酸盐；

步骤303：将秸秆在15-35℃条件下，以固、水比为5：2加入菌种，进行第一发酵，该第一发酵持续98-128小时，得到所述有机质及所述腐植酸；

步骤304：将所述有机质及所述腐植酸在48-68℃的温度条件下、在Ph为3.5-7.5的环境下加入所述层状硅酸盐中进行混合，并加入所述微生物菌，进行第二发酵；其中，所述第二发酵在15-35℃的温度环境下进行，所述第二发酵的持续时间为3-5天。

以下详述本发明的制备方法。

由于天然的蒙脱土片层在形成的过程中，一部分位于中心层的Al被低价的金属离子（如Fe、Cu等）同心置换，导致各片层呈现出弱的电负性，因此在片层的表面往往吸附着金属阳离子（K+、Na+、Mg2+、Ca2+、H+等）以维持整个矿物结构的电中性。这些金属阳离子是被很弱的电场作用力吸附在片层表面，因此很容易被无机金属离子、有机阳离子型活性剂交换出来，属于可交换阳离子。层状硅酸盐吸附的HA、HR与层状硅酸盐中原有Al、Si反应形成有机硅和有机铝复合体；加入特定比例的Al3+,Si2+调整有机铝和有机硅比，在加入NH+4的条件下形成羟基聚合阳离子交联剂。调整参数可获得不同性质的阳离子胶联剂，与层状硅酸盐交联插层反应后层状硅酸盐层间距比原来的距离更大，从而形成柱撑反应将其层间撑开，调整工艺条件可以调整其层间距，使其适应于水分子和不同无机离子（植物营养元素）和细小沙粒的吸附（风沙的主要因素），从而形成多孔层状硅酸盐的基础材料。这类基础材料进入沙漠土壤后，其特殊的交联柱撑形成的不同孔道和层间结构通过电吸附、键接合又能捕获自然界中的HA、HR形成第二次的羟基交联柱撑过程，改善沙漠土壤同时又形成更多的孔状和层间撑开的硅酸盐，吸附更多的水和无机离子以及形成风沙的细小沙粒，达到土壤改良的目的。

搅拌的作用是使所搅拌的系统达到均匀的组成，用以改变物相关系，促进化学或物理反应。因此，如何在结构简单的搅拌装置中，在输入较小的能量下获取较好的搅拌效果是搅拌研究的主攻方向。采用穿流式分散技术是本项目实施过程中、治沙材料生产过程中采用的一项专利技术。其目的在于通过特殊结构的搅拌设计，以最为节能的方法，在有限容积中实现最大化的多相分散，增加不同物质的表面接触，有利于通过调整工艺条件来达到促进离子交换、促进插层复合的目的。其主要机理是：

传统的搅拌桨是利用流体的绕流――流体沿固体壁的流动，形成涡流；而穿流式搅拌桨是利用工程上的另一类流动――射流为主产生涡流。射流对于周围的流体具有强烈的卷吸作用，这与前面的绕流是根本不同的，并且其形成旋涡的强度前者也远远大于后者。由于卷吸，使得射流宽度沿流动方向不断增加。在桨面上开孔后，当搅拌桨运动时，桨的前面（抑液体面）形成超压，桨的后面形成负压，桨面前后形成的压差，迫使液体通过孔道流动，形成射流。射流的重要特点是卷吸周围流体。射流自喷嘴射出，在紧靠喷嘴的一个相当短的过渡区域内，高速射流造成剪切层，由于剪切层自然不稳定性的迅速增长，形成涡旋。正是由于涡旋，导致射流对周围流体的卷吸。

穿流式分散技术，使流体在高速旋转的搅拌叶片作用下，穿过叶片上的若干小孔产生无数射流，强力撕裂流体原来的状态，改变了传统搅拌混合过程由宏观混合产生涡流扩散达到消除Δc（浓度差）、Δt（温度差）、Δe（能量差）的机理过程，通过射流卷吸过程直接产生强烈的涡流扩散，形成在微小尺寸上（甚至在纳米尺度上）多种组分的充分接触，建立新的能量场，实现起于微观终于宏观的理想均匀混合，并且起到明显的节能作用。穿流式分散技术尤其适用于高粘度流体中多相均匀分散的技术要求。

开孔的穿流式桨形成众多的能量高的稳定小涡旋群能保证良好的消除局部过浓，能提供一个良好的循环流动育晶的环境，当搅拌叶片端点速度达到13米～18米/秒时，由穿流式搅拌器的高速旋转而产生的无数射流，使流动达到十分理想的混合及相分散作用。

秸秆是农业生产的副产物，也是一种宝贵的生物资源。长期以来，在广大的农村地区，秸秆主要被作为废弃物，采用最为简单的焚烧方式予以处理，造成污染又浪费资源，尤其是大城市周边和交通干道附近，焚烧秸秆严重地污染大气和影响交通安全，各地政府相继出台禁止焚烧秸秆的决定，但效果并不如人意。大量地利用秸秆，采用生物发酵技术分解纤维素，半纤维素和木质素并转化为有机肥，无疑是一项化害为利的有利措施。

在将秸秆进行发酵转化为有机肥的过程中，通过对已经获得农业部批准并在市场销售的发酵菌种的筛选，通过对发酵工艺条件的控制，对转化产生的胡敏酸和胡里酸进行不同级分指数的调整，获得最佳比例以保证被层状硅酸盐的最稳定吸附。

秸秆转化造成的有机肥，富含氮、磷、钾营养成分，这是国内外许许多多的研究成果和千百年民间采用的最为原始的“沤肥”所达到的结果，为植物生长所必须。而上述控制发酵工艺、调整所获得的有机酸（胡里酸和胡敏酸）不同成分的比例，以层状硅酸盐为载体，通过与层状硅酸盐中的Al、Si成分结合形成有机硅和有机铝复合体，从而促进矿物的溶解，最终实现层状硅酸盐2：1结构向1：1的高岭石结构的转化，则是本项目实施中利用和研究现代生物技术，研究岩-土转化机理所获得的一项技术成果，是本项目集成技术的组成部分。最为现实的意义在于对大量流失粘土质的沙地提供了改良土壤结构的理论基础和使用技术，同时也为土地石漠化的治理提供了借鉴。

各技术材料及荒漠治理材料合成的制备方法

层状硅酸盐预处理工艺条件

层状硅酸盐料浆（固液比2：4）在氟磷酸钙（200目）矿浆与硫酸反应生成的混合酸（HF、H2SO4、H3PO4）由控制的78℃以上降至65℃以下时，加入细度为60目的层状硅酸盐，同时加入含NH4+的铵盐，如碳胺等。

秸秆发酵及层状硅酸盐反应的工艺条件

秸秆发酵的目的是最终得到理想的胡里酸与胡敏酸，这一过程的控制受到的影响因素较多。两种有机酸都来源于腐殖质形成的过程中，碳源物质被生物酶分解成较小的单元格而转化成的酚类、醌类物质，这些物质又在自然环境和人工环境调控下聚合而成，两者的分别在于聚合度的不同，而聚合度较高的胡敏酸对于土壤极具重要性。因此，在秸秆的发酵及使用上，经研究得到的工艺条件为：

粉碎的秸秆在15-35℃条件下，以固、水比为5：2加入菌种，发酵98-128小时，得到的主要成分是被层状硅酸盐吸附量最大的级分为5.4级的胡敏酸及少量的胡里酸。

在48-68℃的条件下，层状硅酸盐对胡敏酸的吸附量最大。

选择PH=3.5-7.5，可以很好地在发酵后的秸秆粉加入到层状硅酸盐料浆中形成羟基聚合阳离子，从而实现插层复合，形成层状硅酸盐的多孔化。

磷石膏“晶核”作用及刚性柱撑形成的工艺条件

根据研究得到的技术数据表明，磷矿石粉（氟磷酸钙）在硫酸的作用下生成的磷石膏与产生的混合酸同时存在，而控制其反应温度高于83℃并维持一段时间后，可以提高磷石膏晶核的改性特质性和“晶核”作用，这对于随之降温至60℃以下加入层状硅酸盐，达到以磷石膏“晶核”为核心形成刚性柱撑是十分重要的。

该过程也是一个发酵处理的过程，在加入发酵菌种后，堆放发酵，随季节和温度的变化而决定熟化过程的长短，一般以15-35℃气温下3-5天即可。

相对于现有技术的治理荒漠的技术和材料，本发明具有以下优点：

1、荒漠土壤微生态环境的改善

纳米荒漠治理材料在设计上，除了考虑肥效外，着重考虑为微生物构筑生长繁殖活动的微环境，用高技术支撑微生物，微生物支撑植物。纳米荒漠治理选育和培育的优势菌群，施入土壤后，会进一步繁殖、增加数量，持续增加土壤腐殖质，土壤团粒结构得到改善，形成良好的自适应微循环系统，土壤的化学、物理、生物肥力均得到增强。

2、荒漠治理材料含补充土壤团粒结构基质———经特殊工艺处理的具有固水、固肥、硅酸胶结特性的硅酸盐复合成分，可从本质上改善荒漠土壤的物理特性。

3、荒漠治理材料的创新

自主开发的盐肥柱撑技术与纳米插层复合技术、现代生物技术、化工工程技术、高分子材料技术等多学科技术的集合

使层状硅酸盐多孔化，其结构片层间形成刚性柱撑而不易塌陷，从而赋予层状硅酸盐以固水、蓄肥和水肥缓释的功能，

通过对层状硅酸盐层间距和孔隙率的研究，实现水分吸附和为满足不同地区治理的营养基嵌套设计，

完成植物纤维向腐殖酸的转化及各种腐殖酸不同级分指数的合理搭配。

以秸秆生态种植绳为实物载体，将根系立体配置和生态方格种植技术相结合,实现植被的迅速恢复和资源综合利用。

4、荒漠治理技术的创新

开发出植物活体沙障（生态草方格）技术，改内外单用的植物秸秆埋插沙障为作物植建活体方格，后者强大的植物根系固沙能力大大增强。

开发出立体根系时空屏蔽技术，以一年生植物生长速度更快的特点，形成活体生态方格，保护多年生植物安全越冬，其地下根系形成了一个立体的有机固沙网络。

开发出秸秆生态种植绳技术，集水、肥（速效与长效）于一体，实现播种、浇水、施肥、免耕一体化。

本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。

显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种纳米荒漠治理材料，其特征在于，包括：

层状硅酸盐1-8份，有机质4份及以上，微生物菌10-20份，腐植酸5-7份；

所述纳米荒漠治理材料的制备方法包括：在氟磷酸钙矿浆与硫酸在83℃以上的环境中进行反应，且持续该反应一段时间，生成磷石膏，并将其降温至60℃以下时，加入细度为60目的层状硅酸盐，同时加入含NH₄ ⁺的铵盐，得到多孔层状硅酸盐的基础材料；

将秸秆在15-35℃条件下，以固、水比为5：2加入菌种，进行所述第一发酵，该第一发酵持续98-128小时，将所得物在48-68℃的温度条件下、在pH为3.5-7.5的环境下加入所述多孔层状硅酸盐的基础材料中；

将所述多孔层状硅酸盐的基础材料与所述有机质及所述腐植酸进行混合，并加入所述微生物菌，进行第二发酵；所述第二发酵在15-35℃的温度环境下进行，所述第二发酵的持续时间为3-5天。

2.如权利要求1所述的纳米荒漠治理材料，其特征在于，所述层状硅酸盐包括磷石膏和高岭土。

3.如权利要求1所述的纳米荒漠治理材料，其特征在于，所述腐植酸为5.8份。

4.如权利要求1所述的纳米荒漠治理材料，其特征在于，进一步包括：

粉煤灰10-20份，所述粉煤灰的细度为300-500目。

5.如权利要求1所述的纳米荒漠治理材料，其特征在于，进一步包括：无机盐6-15份。

6.如权利要求5所述的纳米荒漠治理材料，其特征在于，所述无机盐包括等重量比混合的氮盐、钾盐和磷盐。

7.如权利要求1所述的纳米荒漠治理材料，其特征在于，所述纳米荒漠治理材料的pH为5.5-8。

8.如权利要求7所述的纳米荒漠治理材料，其特征在于，所述纳米荒漠治理材料的pH为5.5-6.5；

或

所述纳米荒漠治理材料的pH为7-8。

9.如权利要求1-8任一项所述的纳米荒漠治理材料的制备方法，其特征在于，包括：在氟磷酸钙矿浆与硫酸在83℃以上的环境中进行反应，且持续该反应一段时间，生成磷石膏，并将其降温至60℃以下时，加入细度为60目的层状硅酸盐，同时加入含NH4+的铵盐，得到多孔层状硅酸盐的基础材料；

将秸秆在15-35℃条件下，以固、水比为5：2加入菌种，进行所述第一发酵，该第一发酵持续98-128小时，将所得物在48-68℃的温度条件下、在pH为3.5-7.5的环境下加入所述多孔层状硅酸盐的基础材料中；

将所述多孔层状硅酸盐的基础材料与所述有机质及所述腐植酸进行混合，并加入所述微生物菌，进行第二发酵；所述第二发酵在15-35℃的温度环境下进行，所述第二发酵的持续时间为3-5天。