[发明专利]新型生物材料γ-聚谷氨酸治理沙漠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沙漠治理工艺，尤其涉及一种新型生物材料γ-聚谷氨酸对沙漠进行治理的方法，属于沙漠治理技术领域。 

背景技术

γ-聚谷氨酸[γ-ployglutamic acid，简称为γ-PGA]是以谷氨酸为唯一单体的共聚高分子聚合物。γ-PGA最早发现于1937年。研究人员在炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)与糖化菌(Bacillus mesentericus)的细胞荚膜中发现γ-PGA，是某些微生物荚膜的主要成分之一。聚谷氨酸属于聚酯类聚合物，是一种新型的完全生物降解性高分子材料。生物降解性材料是指通过自然界微生物(细菌、真菌等)作用而发生降解的高分子物质。该种材料降解的产物无毒无害，不会对环境产生二次污染，近年来这种高分子材料的开发研究得到了飞速发展。 

作为一种水溶性脂肪族聚酯，聚谷氨酸分子中有大量的游离的亲水性羧基，因此γ-PGA具有高度的水溶性、生物相容性、生物可降解性、生物可吸收性、无免疫原性和可化学衍生性，γ-PGA可在酸性水溶液中自发或在酶的促进下降解为小分子谷氨酸，而谷氨酸单体可被自然环境中的植物吸收，并无任何毒副作用。聚谷氨酸分解或燃烧后，最终产物是二氧化碳和水，可被植物吸收，对环境无毒无害。γ-PGA在体内环境下受生物酶的作用，会降解生成无毒的短肽、小分子或氨基酸单体，在自然环境中，会受到微生物的作用而降解；在生理功能方面可防止细胞脱水、保护细胞免受蛋白酶的降解；在放射线照射下，γ-PGA会发生分子间的结合，提高吸水性能，由此可开发出一种强吸水性的生物树脂。此外，由于γ-PGA易在冷水中分散，易形成水凝胶，γ-PGA水凝胶有良好的粘弹性，是迄今为止发现的吸水性最强的高分子材料。

当土地一旦沙漠化后众多植被的死亡会迅速造成黏土成分的流失和土壤结构的变化，并大规模的减少土壤储存和蒸发水分的功能，最后随着沙漠干旱程度的进一步加剧，风力会逐渐加大。降雨量的减少、风力的加大、沙漠土壤的流动性的加剧使得残留的植物更难以存活，这种互为因果的过程最终导致沙漠面积的快速扩张。在极干旱的气候，淡水资源的高度缺乏以及土壤为不能保持水分的沙层结构这三种因素的共同作用下，任何意图在沙漠地区通过植树种草来恢复昔日生态的做法均极难成功。因此在一定程度上，沙漠一旦形成就具有非常难以人工逆转的特征。目前全球沙漠面积已扩展到占陆地总面积的20％之多。 

发明内容

本发明的目的是提供一种新型生物材料γ-聚谷氨酸治理沙漠的方法； 

在沙漠植物根部地表面喷洒γ-聚谷氨酸水溶液，所述γ-聚谷氨酸用量为1-300g/m²。 

所述聚谷氨酸水溶液浓度为0.5-10％。 

所述γ-聚谷氨酸水溶液在沙漠植物根部地表面喷洒1-10次。 

所述聚谷氨酸溶液每隔1-10天喷洒一次。 

所述γ-聚谷氨酸水溶液浓度优选为1-5％。 

所述γ-聚谷氨酸水溶液浓度优选为2-4％。 

所述γ-聚谷氨酸用量优选为10-250g/m²。 

所述γ-聚谷氨酸用量优选为50-200g/m²。 

有益效果 

本发明一方面通过γ-聚谷氨酸良好的成膜性在土壤层形成薄膜，将松散的沙土粘连成块状结构，控制住了沙漠沙土的流动性，起到了很好的固沙作用；另一方面利用γ-聚谷氨酸 超强的保水吸水性，通过吸收人工浇灌的水和夜间形成的冷凝露水自发形成水凝胶，达到水分缓释的效果，提供根系还不发达的植物幼苗基本的水分需求。两方面结合，最大限度的减少植物水分蒸腾量和下渗，促使旱生荒漠植物生长的同时改良沙漠土壤环境，最终达到退沙还林的效果。 

本发明处理的沙模表面形成一层保护膜，在无雨的沙漠自然环境下放置50天以上，没有明显变化，物理强度很高。 

实验证明沙漠环境下，喷洒加入5％的γ-聚谷氨酸溶液的沙土样品，在第一天加入定量的水。50天以后称重还保存有8％的水分，而不喷洒γ-聚谷氨酸溶液的沙土样品，50天以后完全没有水分了。 

沙土样品表面形成的薄膜，下雨时会迅速溶解，但干燥后沙土样品表面仍然成膜，膜依然有良好的吸水和保水效果。 

沙漠环境自然条件恶劣，风蚀现象非常明显。按照本发明方法处理的沙漠地表面经过100天以上风吹日晒地表面的膜依然完好，吸水和保水性能良好。