阅读说明：本技术 一种土岩混合边坡喷播基质及其制备方法 (Soil-rock mixed slope spray-seeding matrix and preparation method thereof ) 是由 刘福英 王进 吴建宇 周裕森 何义江 王瑞峰 贺勇 潘亮 张跃华 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种土岩混合边坡喷播基质及其制备方法,土岩混合边坡喷播基质主要由黏土、壤质土、芦苇纤维制备得到；其中黏土质量占比为23％～40％,壤质土质量占比为50％～75％,芦苇纤维质量占比为0.6％～12％,所述芦苇纤维长度为20mm-120mm。本发明土岩混合边坡喷播基质以黏土、壤质土、芦苇纤维为主要原料,采用特定的用量比例组合,通过芦苇纤维增加基质结构稳定性、牵拉力和附着力,降解后的芦苇纤维化作生物有机肥料,为植物生长提供养分,改善了传统基质喷播后形成的土壤存在的结构较差、团粒结构较少、营养物质匮乏等问题,以及由于粘结剂失效导致失稳的问题,并且可以实现芦苇的资源化利用。(The invention discloses a soil-rock mixed slope spray-seeding matrix and a preparation method thereof, wherein the soil-rock mixed slope spray-seeding matrix is mainly prepared from clay, loamy soil and reed fibers; wherein the mass ratio of clay is 23-40%, the mass ratio of loamy soil is 50-75%, the mass ratio of reed fiber is 0.6-12%, and the length of reed fiber is 20-120 mm. The soil-rock mixed slope spray-seeding matrix takes clay, loamy soil and reed fibers as main raw materials, adopts a specific dosage proportion combination, increases the structural stability, the pulling force and the adhesive force of the matrix through the reed fibers, and leads the degraded reed fibers to be used as biological organic fertilizer to provide nutrients for plant growth, improves the problems of poor structure, less granular structure, deficient nutrient substances and the like of soil formed after the traditional matrix spray-seeding and the problem of instability caused by the failure of a binder, and can realize the resource utilization of the reed.)

一种土岩混合边坡喷播基质及其制备方法

技术领域

本发明涉及水土保护领域，具体而言，涉及一种土岩混合边坡喷播基质及其制备方法。

背景技术

客土喷播是将壤质土、植物纤维、植物种子、肥料、保水剂、粘结剂、草炭土等混合物充分混合后，通过高压设备和喷射机按设计厚度均匀喷到需防护的工程坡面，通过合理的养护管理植物生长达到快速绿化稳固贫瘠坡面的目的。喷播基质自身具有一定稳定性，同时可为植被供应养分和水分，它恢复了因工程建设开发而破坏的生态系统，培育出稳固边坡和与周边环境和谐的植被，可以做到尽快而正确的恢复到自然本来具有的绿化状态。客土喷播技术起源于英美，在日本积极推广，已成为最为广泛的生态护坡技术之一。我国的客土喷播技术由日本引进，并在城市道路边坡绿化中广泛应用。

草炭即泥炭，是沼泽发育过程中的产物。草炭土形成于第四纪，由沼泽植物的残体，在多水的嫌气条件下，不能完全分解堆积而成，含有大量水分和未被彻底分解的植物残体、腐殖质以及一部分矿物质。草炭土有机质含量在30％以上(国外认为应超过50％)，质地松软易于散碎，比重0.7—1.05，多呈棕色或黑色，具有可燃性和吸气性，pH值一般为5.5～6.5，呈微酸性反应，呈层状分布，称为泥炭层，是沼泽发展速度和发育程度的重要标志，是一种宝贵的自然资源，同时也是一种不可再生资源。

目前喷播形成的人工土壤后期存在营养物质匮乏导致植被覆盖度降低的现象；根据实际工程现状，现阶段市面上所售卖的粘结剂品种良次掺杂，存在粘结剂作用时间过短导致客土喷播水土保持作用消弱，土岩混合边坡喷播基质稳定性降低，带来无穷的安全隐患。现有技术中使用草炭土作为土岩混合边坡喷播基质的原料，虽然效果较好，但是由于草炭土属于一种不可再生资源，长期使用将使其储量减少，使用成本越来越高，目前政府已限制开采。此外，污水处理厂在污水处理过程中会产生一定量污泥，污泥包括生活污水污泥、工业废水污泥和给水污泥三类，现有技术中也需要不断地对所产生的污泥进行无害化处理，虽然政府鼓励利用，但需拓宽利用领域解决“出口”问题。

目前喷播使用的植物纤维为木材纤维，主要来源于进口材料，价格高昂。国内因木材禁伐，几无该材料来源。

芦苇具有纤维长，取材方便，加工简单的特点。在过去一些年芦苇主要用作造纸材料，但由于近年造纸污染治理，很多造纸厂关停，芦苇作为工业原料使用方向受限。而芦苇在富营养化严重的水域湖泊生长越盛，每年不把芦苇刈割运出，将加剧湖泊富营养状况。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种土岩混合边坡喷播基质，所述的土岩混合边坡喷播基质利用芦苇纤维增强基质附着力、互粘牵拉力，可长时间保持稳定，芦苇纤维腐化后可作肥料为植物生长提供养分，具有肥效时间长，节约资源，利于生态，降低成本，能够有效提高绿化效果等优点。

本发明的第二目的在于提供一种所述的土岩混合边坡喷播基质的制备方法，该方法工艺简单，成本低，适于大规模生产。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种土岩混合边坡喷播基质，土岩混合边坡喷播基质主要由黏土、壤质土、芦苇纤维制备得到；其中黏土质量占比为23％～40％，壤质土质量占比为50％～75％，芦苇纤维质量占比为0.6％～12％，所述芦苇纤维长度为20mm-120mm。

由于壤质土、黏土、芦苇纤维、生物有机肥的密度不同，每种材料在配方中的占比不同，因此形成的不同配方喷播基质容重处于动态，动态范围为1300kg/m³±100kg/m³。

本发明土岩混合边坡喷播基质使用芦苇纤维，通过芦苇纤维增加基质结构稳定性和附着力，降解后的芦苇纤维化作生物有机肥料，为植物生长提供养分，改善了传统基质喷播后形成的土壤存在的结构较差、团粒结构较少、营养物质匮乏等问题，以及由于粘结剂失效导致失稳的问题，并且可以实现芦苇的资源化利用。

本发明土岩混合边坡喷播基质采用土壤和生物有机肥构成的壤质土作为原料，可以替代现有技术中使用的不可再生的草炭土资源，替代现有技术中使用的价高且国内资源不足的木纤维资源，在有效降低成本的前提下，所得土岩混合边坡喷播基质可长时间保持稳定，肥效时间长，能够有效提高绿化效果。

本发明土岩混合边坡喷播基质与传统基质进行比较，本发明土岩混合边坡喷播基质各项指标均能达到传统基质标准，其中植物前期生长情况、植物生物量、土壤肥力、抗冲刷能力等皆有较大提升，使得土岩混合边坡喷播基质的水保效果有所提升，提高了绿化质量和降低了投入成本。

优选地，所述基质还包括化学粘结剂，所述粘结剂在所述基质的用量为3g/m³-20g/m³。

优选地，所述基质还包括保水剂，所述保水剂在所述基质的用量为3g/m³-30g/m³。

人工土壤的依附性和稳定性问题，主要涉及土壤的粘结性、粘着性和可塑性等物理机械性的提高问题，可以通过粘结剂、土壤稳定剂和植物纤维的合理利用与配比予以解决。粘结剂的使用，提供了纤维与土壤及纤维之间更强的粘合力，可防止风和雨水造成的人工土壤的流失，其合理使用同样涉及到土壤的类型。不同质地的土壤其固有粘性不同，粘结剂的添加量应不同。砂性土壤数量要大些，粘性土壤数量可酌减，而土壤可按常规数量使用。在混合浆的喷播过程中，粘结剂还具有润滑、防止纤维结团，降低混合浆在管路和水泵中的通行阻力的作用。粘结剂的主要功能是提高木纤维对土壤的附着性能和使纤维之间相互粘接，以保证喷播层抗风蚀、雨冲而不脱落。粘结剂应与保水剂相互匹配而不削弱各自功能，同时也要求对环境无害。

优选地，喷播基质中添加有生物有机肥，所述生物有机肥质量占比为2％～10％。

优选地，所述芦苇纤维长度为40mm-70mm。

优选地，所述黏土质量占比为25％～36％，壤质土质量占比为55％～70％，芦苇纤维质量占比为1％～8％。

具体的，芦苇纤维占比因边坡坡度和当地降水强度不同而不同，坡陡雨大地区应占比大些。

优选地，所述生物有机肥包括腐熟畜禽粪便、腐熟农作物秸秆中的一种或多种。

进一步优选地，所述物质有机肥包括腐熟的鸡粪、牛羊粪等，优选包括灭菌鸡粪、羊粪。

我国鸡粪、羊粪资源丰富，内蒙古及北方多省区农村牧区养羊普遍，资源利用率低，浪费严重。灭菌鸡粪、羊粪和化肥(chicken-dejecta，fertilizer)配施可以增加农作物产量。施用化肥依然是提高植物生物产量的有效措施。

优选地，所述保水剂包括丙烯酰胺保水剂。

保水剂是一种吸水性树脂，是一种能用于调节土壤水分、养分，保持土攘水分、改良土壤、提高作物产量的新型制剂，是农业节水、节肥、持续增产、水肥高效利用的重要措施。这类物质含有大量结构特异的强吸水基质，可吸收自身重量数百倍之上千倍的纯水。可以缓解土壤水分不足，促进植物根系发育和植物生长；可以减少灌溉次数和费用，可与肥料营养剂，农药等一起使用提高肥效，促进种子萌发，提高苗木成活率和生长速度，提高农作物产量，大大减少肥料、土壤流失，促进土壤系统发育，改良贫瘠土壤，增强土壤的透气和保水功能；能够使作物在炎热和干旱条件下正常生长。添加的保水剂高分子链结构可增强易分散微粒间的黏结力，使微粒能够彼此黏结，团聚成水稳性团粒，从而引起粒径组成的变化，形成较大团粒结构在土壤中施入保水剂能够促进土壤中微生物活动，提高土壤养分的利用效率；在废水中和动物粪便溶液中加入保水剂可以吸附溶液中的氮磷钾等营养元素。

优选地，所述粘结剂包括水溶性粘结剂，优选包括聚丙烯酰胺粘结剂。

上述的土岩混合边坡喷播基质的制备方法，按比例将各原料加入搅拌机中，搅拌混合得到。

本发明土岩混合边坡喷播基质的制备方法工艺简单，成本低，适于大规模生产。

优选地，制备时按照所使用的搅拌机的要求，添加适量的水，搅拌混合即可。

进一步优选地，加水的量为基材体积的1/5～1/3，搅拌20s～30s，待其充分搅拌再进行喷播。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明土岩混合边坡喷播基质以黏土、壤质土、芦苇纤维为主要原料，采用特定的用量比例组合，通过芦苇纤维增加基质结构稳定性和附着力其纤维长降解后的芦苇纤维化作生物有机肥料，为植物生长提供养分，改善了传统基质喷播后形成的土壤存在的结构较差、团粒结构较少、营养物质匮乏等问题，以及由于粘结剂失效导致失稳的问题，芦苇纤维的使用能够有效避免传统喷播基质聚合重金属破坏土壤结构的问题，芦苇纤维能够为土壤提供养分，并且可以实现芦苇的资源化利用。

本发明土岩混合边坡喷播基质改善了传统基质喷播后形成的土壤存在的结构较差、团粒结构较少、营养物质匮乏等问题，以及由于粘结剂失效导致失稳的问题。

本发明土岩混合边坡喷播基质采用土壤和生物有机肥构成的壤质土作为原料，可以替代现有技术中使用的不可再生的草炭土资源和价高且不易获得的木纤维材料，节约了固定网的使用，在有效降低成本的前提下，所得土岩混合边坡喷播基质可长时间保持稳定，肥效时间长，能够有效提高绿化效果。

本发明所用芦苇主要取自湖泊特别是芦苇生长旺盛且无工业用途、有富营养化趋势的湖泊，刈割其芦苇对于降低湖泊富营养化程度有正效果。

本发明土岩混合边坡喷播基质与传统基质进行比较，本发明土岩混合边坡喷播基质各项指标均能达到传统基质标准，其中植物前期生长情况、植物生物量、土壤肥力、抗冲刷能力等皆有较大提升，使得土岩混合边坡喷播基质的水保效果有所提升，提高了绿化质量和降低了投入成本。

本发明土岩混合边坡喷播基质的制备方法工艺简单，成本低，适于大规模生产。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明具体实施方式中所用原料包括：

黏土：取呼和浩特地区土左旗；

壤质土：取自呼和浩特赛罕区的农田种植土；

鸡粪：产自呼和浩特规模化养鸡场；

芦苇：取自土左旗哈素海；

保水剂：丙烯酰胺保水剂生产商为法国爱森；

粘结剂：聚丙烯酰胺增稠剂法国爱森；

试验地址：呼和浩特市新城区生盖营内蒙古蒙草集团基地

试验规模：芦苇纤维+粘合剂、芦苇纤维、传统配方三类各设2个配方，共6个设计，同时设置人工模拟10mm/24h、20mm/24h、40mm/24h、60mm/24h、80mm/24h等5个降水强度，共30个试验样地，每一样地200㎡，共试验6000㎡。

实施例：

一种土岩混合边坡喷播基质的制备方法，将壤质土、黏土、芦苇纤维、生物有机肥、保水剂、粘结剂加入搅拌机中，搅拌混合得到一种土岩混合边坡喷播基质，基质各组分使用比例如下：

表1 各基质组分配比表

其中，土壤容重计算时粘结剂、保水剂质量可忽略不记；

使用表1中10个不同配方的基质混合高羊茅、沙打旺、披碱草、胡枝子等四种植物，出芽及出苗率试验效果如下：

表2 主要试验植物生长表

为了对比反应芦苇纤维在喷播于土石混合边坡上的耐冲刷能力，将本发明实施例中出苗效果好的配方组合和对比例喷于同坡度的边坡上，形成3个试验样(芦苇纤维+粘合剂，芦苇纤维(不加粘合剂)，传统喷播基质材料加100g/m³粘合剂，传统喷播基质材料加200g/m³粘合剂)共6个配方组合设计，人工模拟5个降雨强度，每个试验样下方设接泥槽，以接纳冲刷径流水，同时模拟降水20分钟，之后将分别收集的径流水量后静置沉淀，滤去上清液留泥沙烘干称重，分别计算各实施例被冲刷下泥沙重量。所得结果如下：

表3 耐冲刷试验结果(降水强度单位：mm/24h)

由上结果所见，芦苇纤维代替木纤维和草炭土加100g/m³粘合剂的配方耐冲刷能力最强，芦苇纤维代替木纤维和草炭土(不加粘合剂)配方与传统加100g/m³粘合剂配方耐冲刷能力相当，稍次于传统加200g/m³粘合剂配方的耐冲刷能力。

本发明土岩混合边坡喷播基质以黏土、壤质土、芦苇纤维为主要原料，采用特定的用量比例组合，通过芦苇纤维增加基质结构稳定性、牵拉力和附着力，降解后的芦苇纤维化作生物有机肥料，为植物生长提供养分，改善了传统基质喷播后形成的土壤存在的结构较差、团粒结构较少、营养物质匮乏等问题，以及由于粘结剂失效导致失稳的问题，并且可以实现芦苇的资源化利用。

本发明土岩混合边坡喷播基质改善了传统基质喷播后形成的土壤存在的结构较差、团粒结构较少、营养物质匮乏等问题，以及由于粘结剂失效导致失稳的问题。

本发明土岩混合边坡喷播基质采用土壤和生物有机肥构成的壤质土作为原料，可以替代现有技术中使用的不可再生的草炭土资源，在有效降低成本的前提下，所得土岩混合边坡喷播基质可长时间保持稳定，肥效时间长，能够有效提高绿化效果。

本发明土岩混合边坡喷播基质与传统基质进行比较，本发明土岩混合边坡喷播基质各项指标均能达到传统基质标准，其中植物前期生长情况、植物生物量、土壤肥力、抗冲刷能力等皆有较大提升，使得土岩混合边坡喷播基质的水保效果有所提升，提高了绿化质量和降低了投入成本。

本发明土岩混合边坡喷播基质的制备方法工艺简单，成本低，适于大规模生产。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。