專利名稱：交換器式造林保水袋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種在一切不宜造林，或造林難以成活，或難以快速成林的地域，如荒漠化、鹽漠化、石漠化地區(qū)或在干旱地區(qū)、高寒地區(qū)、瘠薄的嚴(yán)重水土流失的山地、公路、鐵路、水利工程的沙石質(zhì)邊坡造林用的保水袋。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)已荒漠化的土地達(dá)262萬平方千米，占國(guó)土總面積的27.3％。20世紀(jì)70年代我國(guó)沙化面積平均每年以1560平方千米的速度擴(kuò)展，80年代發(fā)展到每年2100平方千米，90年代每年擴(kuò)展到2460平方千米，到90年代后期則已達(dá)到每年3436平方千米。近年來因荒漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)540億元，間接損失則是直接損失的2-8倍。就世界范圍而言，已有約1/4的陸地面積荒漠化，近10億人口受荒漠化的危害。其趨勢(shì)還在以每年5萬-7萬平方千米的速度擴(kuò)展。每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約423億美元。沙漠化的直接后果是人類的生存環(huán)境越來越惡劣。如沙塵暴頻繁發(fā)生，突發(fā)災(zāi)害性氣候變化越來越頻繁，干旱面積不斷擴(kuò)大，農(nóng)田沙化，草場(chǎng)退化，土壤貧瘠等。已嚴(yán)重威脅著人類生存和發(fā)展。我國(guó)防沙治沙工作取得了很大成就，局部生態(tài)環(huán)境得到了改善。到2000年底治理沙化面積已達(dá)890萬公頃。但沙化“局部治理、整體惡化”的態(tài)勢(shì)并沒有得到有效遏制，沙化的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過綠化的速度。阻止荒漠化發(fā)展，已到了刻不容緩的地步。此外，我國(guó)的水土流失也很嚴(yán)重。建國(guó)初期水土流失面積150萬平方千米，到20世紀(jì)90年代發(fā)展到179.4萬平方千米，占國(guó)土面積的18.6％。還有鹽漬化土地9910萬公頃；陜、湘、鄂、黔等省的石漠化以及其它各地的自然或人為的荒山禿嶺。上述環(huán)境災(zāi)害都對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
以植樹種草為主要內(nèi)容的綠化措施，是改變嚴(yán)峻環(huán)境的唯一出路。造林離不開水。嚴(yán)酷環(huán)境植樹難，造林成活更難。至今植樹造林仍要靠天時(shí)和地利，即使采取一些生物措施或工程措施，也是“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳。”在惡劣的環(huán)境中，目前尚無快速有效的方法，進(jìn)行大規(guī)模造林，更不要說反季節(jié)造林。雖然有一些化學(xué)保水材料，但上不能阻止水分的強(qiáng)烈蒸發(fā)，不能阻止水分的強(qiáng)滲透和擴(kuò)散。樹木在有限的時(shí)空上對(duì)有限水分的利用是極為有限的。不能在較長(zhǎng)時(shí)期保水，是造林成活率低下或難以造林的根本原因。在荒漠化地區(qū)條件好些的地方，根據(jù)物種演替規(guī)律，先以先鋒植物固定沙丘，再逐步植入灌木類，待條件成熟再植入喬木類樹種。但這個(gè)周期很長(zhǎng)。且星星點(diǎn)點(diǎn)，難以在短期內(nèi)建立大規(guī)膜的有效的防護(hù)林網(wǎng)。在鹽漬化的土地上造林，大規(guī)模洗鹽受地點(diǎn)、人力、財(cái)力限制尚不具備條件。特別是在重鹽區(qū)既造林又隔鹽尚無好的方法。在荒山禿嶺上，在石漠化的山上保水又保土尚無好的措施。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是公開一種交換器式造林保水袋，能長(zhǎng)期有效保持水分，在樹木生命期內(nèi)保障其對(duì)水分完全利用，可以一次灌水在2年乃至更長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，保證幼樹對(duì)水分的需要，使其后的生命期內(nèi)完全調(diào)蓄自然降水供樹木生長(zhǎng)。
本發(fā)明是由不透水膜組成的袋體1，其特征在于在袋體1的底部和側(cè)壁裝有多個(gè)交換器2，所述的交換器是鑲在袋體壁上的餅型體，其邊沿為與袋相連接的排水裙邊3，餅型體的內(nèi)外膜4和5是一種復(fù)合膜，復(fù)合膜由兩層透排水材料6夾保水材料A7的復(fù)合，在餅型體內(nèi)腔中，由兩層透排水材料組成的分隔層8，將內(nèi)腔分為三部分，各自填充保水材料B9，在餅體內(nèi)腔的四周邊有環(huán)狀導(dǎo)水膜10。
所述的交換器式造林保水袋，其特征在于所述的袋體1的袋頂是中間為滲水但防蒸發(fā)的膜，構(gòu)成的滲水區(qū)11和周邊的不透水膜組成的防蒸發(fā)區(qū)12.
本發(fā)明保水材料A可以是合成高分子吸水樹脂聚丙烯酸高吸水樹脂、聚丙烯酸鹽高吸水樹脂、聚丙烯酸吸水樹脂、丙烯酸吸水樹脂、聚丙烯酸鹽或高嶺土高吸水樹脂、AA-AM-HEMA三元共聚高吸水樹脂、AA/AMPS共聚吸水樹脂、聚丙烯腈高吸水樹脂、膨潤(rùn)土復(fù)方丙烯酸鈉-丙烯酰胺高吸水樹脂、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物和高嶺土交聯(lián)吸水性樹脂，高吸水性聚合物等。
還可以是膨潤(rùn)土、吸水軟泡沫片、膨潤(rùn)土與軟泡沫顆粒粘合物、膨潤(rùn)土與針刺土工織物顆粒粘合物。
本發(fā)明保水材料B可以是顆粒類，如軟泡沫顆粒、無紡布顆粒、蛭石、巖棉、珍珠巖、陶粒、活性炭、瓊脂、硅膠等。
還可以是具有填充排水的功能的合成纖維下腳料，如粘膠纖維、銅胺纖維、醋酯纖維、維尼龍纖維、尼龍纖維、聚氯乙烯纖維、聚酯纖維、丙烯腈纖維、聚乙烯纖維、聚胺酯纖維、碳素纖維、氟化纖維等。
本發(fā)明透排水材料有針刺土工織物、膠粘土工織物；
圖1為本發(fā)明保水袋立體圖。
圖2為本發(fā)明保水袋袋頂平面圖。
圖3為本發(fā)明保水袋袋底平面圖。
圖4為圖3的1-1剖面圖。
圖5為本發(fā)明交換器立體圖。
圖6為圖5的2-2剖面圖。
圖7為本發(fā)明保水袋造林作用機(jī)理示意圖一；圖8為本發(fā)明保水袋造林作用機(jī)理示意圖二；圖9為本發(fā)明保水袋造林作用機(jī)理示意圖三。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明由不透水膜與可滲水但防蒸發(fā)的復(fù)合體組成，如圖1、圖2、圖3所示。構(gòu)成一個(gè)向上蒸發(fā)甚微，向下滲透甚微，向四周無滲透的復(fù)合袋體；袋體通過交換器和復(fù)合體透氣；樹根可穿透交換器向底部地下和周邊地下延伸生長(zhǎng)；只有葉面蒸騰，袋體水分蒸發(fā)甚微，能切斷袋體范圍內(nèi)毛吸水蒸發(fā)，如圖5所示；在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)向幼樹供水，使幼樹渡過發(fā)育期而適應(yīng)自然環(huán)境下生長(zhǎng)的保水系統(tǒng)。側(cè)壁交換器結(jié)構(gòu)如圖4所示。它是由透水材料與兩種保水材料組成，呈中凸的園餅型或方餅型。交換器的作用機(jī)理是透氣性極好。袋內(nèi)水在浸潤(rùn)交換器時(shí)，由于保水材料起到吸水隔離的作用，在重力作用下，飽和后多余的浸潤(rùn)水垂直向下滲透，受導(dǎo)水膜的分隔，下滲的浸潤(rùn)水經(jīng)排水裙邊又回到袋內(nèi)。因此交換器透氣不透水。底部交換器是由與側(cè)壁交換器相似的結(jié)構(gòu)和材料與一個(gè)底托式圓環(huán)與底部薄膜連接，并高出底面8～10cm，見圖2中大樣圖所示。底部交換器在袋底積水低于交換器頂面時(shí)透氣不透水。高于交換器頂面時(shí)會(huì)有少量滲水。但這些滲水不會(huì)成為毛吸水而蒸發(fā)掉。交換器在袋底和側(cè)壁的分布如圖2、圖3所示。
本發(fā)明作用機(jī)理。
1、使用保水袋后蒸發(fā)量減少。造林初期幼樹較小，葉面蒸騰量較少。由于遮陰面積小，此時(shí)主要為地面蒸發(fā)。保水袋下臥到地面下15cm～20cm，地下溫度變幅較小，袋體內(nèi)水分蒸發(fā)甚微。袋體范圍內(nèi)的毛吸水被切斷，此時(shí)的蒸發(fā)主要為較少量的葉面蒸騰和保水袋范圍之外的地面蒸發(fā)。
2、保水袋可規(guī)范根系向縱深發(fā)育，為地下水埋深較大的地區(qū)造林提供了條件。一般認(rèn)為在地下水埋深大于5m的荒漠區(qū)，喬木不能生長(zhǎng)。但保水袋有一定的下臥深度(約1m左右)，且規(guī)范根系只能通過交換器向深部地下發(fā)育。在保水袋將根系“送一程”的情況下，在地下水埋深較大的荒漠區(qū)直接造林是可能的。
3、保水袋一次灌水可在2年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)向幼樹供水。使幼樹在發(fā)育的過渡期之內(nèi)，不致因環(huán)境惡劣而夭折。試驗(yàn)證明保水袋只透氣不透水，蒸發(fā)甚微。初步測(cè)算，體積0.6m3埋在地下的保水袋的蒸發(fā)水量在1年內(nèi)不足1kg?？梢姳Ｋ兴郑?-3年內(nèi)向幼樹供水是不成問題的。同時(shí)還能得部分自然降水的補(bǔ)充。
4，本發(fā)明還是具有調(diào)蓄能力的蓄供水系統(tǒng)，可在地下存生幾十年甚至上百年。在雨季它可蓄存自然降水。如將袋頂外延，形成微型集流面，將降水補(bǔ)充到袋內(nèi)。由于根系穿透交換器，使得袋內(nèi)水分可沿根系周邊向袋外滲透。即使無地下水補(bǔ)充，也可使袋外根系得到水分的補(bǔ)給?？稍跇淞值纳趦?nèi)源源不斷地為其提供所需水分這樣沙漠造林的地域可擴(kuò)展到年降水50mm的地區(qū)，而無需提取高代價(jià)的地下水灌溉。
5、沙漠造林可一步到位，快速成林。在荒漠地區(qū)只有自然條件較好的地區(qū)可以造林，有些不能直接造林的地方通過生態(tài)系統(tǒng)演替，逐步達(dá)到適合于灌、喬木生長(zhǎng)。但這個(gè)周期相當(dāng)長(zhǎng)。即使在人工條件下，也需要十幾年二十幾年的時(shí)間。很可能尚未完成演替周期便又葬身沙漠之中?，F(xiàn)在的總體趨勢(shì)是沙進(jìn)人退。用保水袋造林，勿需物種演替過程。它可直接在惡劣的環(huán)境下大面積造林，在5-10年左右的時(shí)間內(nèi)，形成層層防護(hù)林網(wǎng)，擋風(fēng)固沙。網(wǎng)內(nèi)區(qū)域可進(jìn)行自然或人工條件下的植物覆蓋，而不再受風(fēng)沙掩埋之害，真正做到人進(jìn)沙退。
6、鹽漠化的地區(qū)，無需大規(guī)模的土壤改良，只需改良保水袋內(nèi)土壤和地面覆蓋土壤，便可植樹造林。改造鹽漬化土壤的關(guān)鍵是控制地下鹽分向地表運(yùn)移。改良鹽漬化土地的方法有多種，但受各種因素的制約，都不可能形成大規(guī)模的土壤改良機(jī)制。地面以下0-100cm的范圍是鹽分聚集層，而近地表層更是高鹽區(qū)。由于地下水位高潛水大量蒸發(fā)使鹽分向該層特別是地表運(yùn)移積累。而保水袋恰恰座落在鹽分聚集層，它能隔住含鹽水分向袋內(nèi)滲透。樹木根系穿過交換器向地層深部發(fā)育，越過了鹽分聚集區(qū)，保障了樹木的成活和正常生長(zhǎng)，林網(wǎng)的形成將減少20％-40％地下水蒸發(fā)，葉面蒸騰27％。這就減少了47％-67％的地下水向上運(yùn)移。使地下水位降低，鹽分向上運(yùn)移受到控制。用保水袋在鹽漬化地區(qū)特別是地下水難以排出的地區(qū)，大面積植樹造林，是改良土壤的最簡(jiǎn)便、最有效、最節(jié)省的方法。通過林網(wǎng)覆蓋，減少地面蒸發(fā)，根系穿深，改善土壤結(jié)構(gòu)。造林后的數(shù)年內(nèi)也無需灌水洗鹽。
7、在荒山禿嶺造林，即保水又保土，可快速改變石漠化趨勢(shì)。有一棵樹就有一個(gè)小小的魚鱗坑，是調(diào)節(jié)逕流，防止水土流失的好措施。山區(qū)的一些高速公路、鐵路和一些水利工程都有許多沙石質(zhì)邊坡，植草很難成活，且造價(jià)很高。在這樣的邊坡上用保水袋造林不失為經(jīng)濟(jì)之法。黃土高原、溝壑縱橫，普通方法難以造林或難以成活。而保水袋造林，只要人能攀登、挖坑，則保造?；?。石山造林，在節(jié)理裂隙發(fā)育的地方挖半挖半填式坑，每棵樹都是一個(gè)小小的徑流調(diào)蓄池，根系穿過交換器，向裂隙中生長(zhǎng)發(fā)育。
8、全年均可造林，不受氣候和降水多寡的影響。即使冬季也可造林，只需將樹坑在結(jié)凍前挖好，樹苗備好即可。利用農(nóng)閑季節(jié)造林也是農(nóng)民增收的途徑之一。
9、造林成活率可達(dá)100％，保水袋價(jià)格低廉，節(jié)省了許多中間管理環(huán)節(jié)和費(fèi)用，極易推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種交換器式造林保水袋，是由不透水膜組成的袋體(1)，其特征在于在袋體(1)的底部和側(cè)壁裝有多個(gè)交換器(2)，所述的交換器是鑲在袋體壁上的餅型體，其邊沿為與袋相連接的排水裙邊(3)，餅型體的內(nèi)外膜(4)和(5)是一種復(fù)合膜，復(fù)合膜由兩層透排水材料(6)夾保水材料A(7)的復(fù)合，在餅型體內(nèi)腔中，由兩層透排水材料組成的分隔層(8)，將內(nèi)腔分為三部分，各自填充保水材料B(9)，在餅體內(nèi)腔的四周邊有環(huán)狀導(dǎo)水膜(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器式造林保水袋，其特征在于所述的袋體(1)的袋頂是中間為滲水但防蒸發(fā)的膜構(gòu)成的滲水區(qū)(11)和周邊的不透水膜組成的防蒸發(fā)區(qū)(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器式造林保水袋，其特征在于所述的保水材料A可以是合成高分子吸水樹脂、聚丙烯酸高吸水樹脂、聚丙烯酸鹽高吸水樹脂、聚丙烯酸吸水樹脂、丙烯酸吸水樹脂、聚丙烯酸鹽或高嶺土高吸水樹脂、AA-AM-HEMA三元共聚高吸水樹脂、AA/AMPS共聚吸水樹脂、聚丙烯腈高吸水樹脂、膨潤(rùn)土復(fù)方丙烯酸鈉-丙烯酰胺高吸水樹脂、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物和高嶺土交聯(lián)吸水性樹脂，高吸水性聚合物；還可以是膨潤(rùn)土、吸水軟泡沫片、膨潤(rùn)土與軟泡沫顆粒粘合物、膨潤(rùn)土與針刺土工織物顆粒粘合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器式造林保水袋，其特征在于所述的保水材料B可以是顆粒類，如軟泡沫顆粒、無紡布顆粒、蛭石、巖棉、珍珠巖、陶粒、活性炭、瓊脂、硅膠等；還可以是具有填充排水的功能的合成纖維下腳料，如粘膠纖維、銅胺纖維、醋酯纖維、維尼龍纖維、尼龍纖維、聚氯乙烯纖維、聚酯纖維、丙烯腈纖維、聚乙烯纖維、聚胺酯纖維、碳素纖維、氟化纖維等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換器式造林保水袋，其特征在于所述的透排水材料有針刺土工織物、膠粘土工織物。
全文摘要
本發(fā)明目的是公開一種交換器式造林保水袋，能長(zhǎng)期有效保持水分，在樹木生命期內(nèi)保障其對(duì)水分完全利用，可以一次灌水在2年乃至更長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，保證幼樹對(duì)水分的需要，使其后的生命期內(nèi)完全調(diào)蓄自然降水供樹木生長(zhǎng)。本發(fā)明是由不透水膜組成的袋體1，其特征在于在袋體1的底部和側(cè)壁裝有多個(gè)交換器2，所述的交換器是鑲在袋體壁上的餅型體，其邊沿為與袋相連接的排水裙邊3，餅型體的內(nèi)外膜4和5是一種復(fù)合膜，復(fù)合膜由兩層透排水材料6夾保水材料A7的復(fù)合，在餅型體內(nèi)腔中，由兩層透排水材料組成的分隔層8，將內(nèi)腔分為三部分，各自填充保水材料B9，在餅體內(nèi)腔的四周邊有環(huán)狀導(dǎo)水膜10。
文檔編號(hào)A01G23/00GK1582634SQ20041001377
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者王濱生 申請(qǐng)人:王濱生