阅读说明：本技术 一种用于边坡生态修复的方法 (A method of for slope ecological reparation ) 是由 阮正 宁杨 陈雪 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于边坡生态修复的方法,该方法根据大量试验数据和工程经验,总结出喷播基质合理的物料配比,使基质的理化性质达到植物生长需要的最佳指标；相比同类技术形成的高度分散的土壤微粒,本发明形成丰富空隙的土壤结构能保水透气,减缓营养元素淋失,保证植物根系的良好生长；喷射的人工土壤密度小,单位重量轻,内摩擦角大,容易在陡坡附着且不易剥落,相比同类技术可以将喷播厚度明显提升,满足植物长期生长需要。聚丙烯酰胺的使用对固体基质起到絮凝作用,使喷射到坡面的基质固液分离,滤出清水,减小固体基质和养分损失；在基质脱水收缩过程中,固体基质形成具有一定孔隙度的团粒结构,更加利于植物生长。(The invention discloses a kind of method for slope ecological reparation, this method sums up the reasonable material proportion of matrix of sowing grass seeds by duster according to great number tested data and engineering experience, and the physicochemical property of matrix is made to reach the optimal parameter of plant growth needs；Compared to the soil particle for the high degree of dispersion that similar technique is formed, the soil texture that the present invention forms abundant gap can be retained ventilative, slow down nutrient leaching loss, guarantee the good growth of root system of plant；The artificial soil density of injection is small, and light unit weight, internal friction angle is big, is easy to adhere on abrupt slope and is not easy to peel off, and is obviously improved compared to the similar technique thickness that can will sow grass seeds by duster, meets plant long term growth needs.The use of polyacrylamide plays flocculation to solid matrix, is separated by solid-liquid separation the matrix for being ejected into slope surface, filters out clear water, reduces solid matrix and nutrient loss；During matrix syneresis, solid matrix forms the crumb structure with certain porosity, is more favorable for plant growth.)

一种用于边坡生态修复的方法

技术领域

本发明涉及一种用于边坡生态修复的方法，属于水土保持及生态修复技术领域。

背景技术

随着社会进步，对生态环境愈加重视。项目建设对生态环境造成严重的破坏和影响，如何尽快恢复建设中破坏的生态环境已成为一项重要而迫切的课题。

生态修复的一项重要内容是重建植被，而边坡的植被恢复又是其中的重点和难点。日本和欧美等发达国家经过几十年研究探索，已经形成各自植被护坡技术的基础理论和技术方案。国内关于边坡生态修复的研究起步较晚，20世纪90年代前，边坡防护主要以传统的砌石护坡、喷锚支护等工程措施为主，随着社会进步和对环境问题认识的提高，90年代以后才开始开展边坡生态修复的系统研究。目前边坡防护技术已从传统的工程措施发展为工程措施与植物措施相结合，主要采用的方式有铺草皮、植生袋、三维植被网护坡、种植香根草篱、土工格室、浆砌片石骨架、喷播等。

在现有边坡生态修复技术中，喷播是一种有效手段，可以实现无土边坡的植被恢复，其原理是将含有种子的人工基质用改进后的干喷机或湿喷机搅拌后喷射到坡面，基质中的粘结材料使基质有效附着在坡面上，待基质中的种子发芽生长，实现边坡植被恢复。该项技术传入我国以来，经过十几年的发展，繁衍出众多方法，也出现了的大量杂乱名称。目前国内工程技术界和学术界出现的有关喷播绿化技术的名称有：“液压喷播”(汪智耀等，1999)；“水力喷播”(李和平等，1999)；“客土喷播”(杜娟，2000)；“混喷快速绿化”(章恒江等，2000)；“混喷绿化”(肖飙等，2001)；“混喷植生”(周颖等，2001)；“喷砼植草”(金钟，2001)；“植被混凝土”(许文年等，2001)；“有机基材喷播绿化”(汪东等，2003)；另外在工程界还有“客土吹附”的说法，翻译名词有“纤维土绿化方法”、“高次团粒SF绿化方法”、“连续纤维绿化方法”等。

世界公认最利于植物生长的土壤结构是团粒结构(论土壤团粒结构与土壤肥力的关系，梁玉衡，农业出版社)。土壤团粒结构是由若干土壤单粒粘结在一起形成团聚体的一种土壤结构。因为单粒间形成小孔隙、团聚体间形成大孔隙，所以与单粒结构相比较，其总孔隙度较大。小孔隙能保持水分，大孔隙则保持通气。团粒结构的土壤有着最佳水、气、热、肥等因素的协调能力，能保证植物根系良好生长。土壤中团粒结构多少，是土壤肥沃的重要标志。

现有喷播技术是将土壤、泥炭土、纤维、肥料、保水剂、粘结剂、种子等，与水混合成并搅拌为胶状的混合浆液，再用压力泵将其喷射到坡面。该方法中各种物料的添加比例、添加时序及科学的添加剂应用是成功的关键，直接影响到植被恢复效果。但因缺乏相应试验，没有统一标准，物料使用千差万别，实施效果良莠不齐。目前常见的喷播技术普遍存在以下缺点：

(1)物料配比不合理，喷播基质的理化性质不能达到植物生长需要的最佳指标。

(2)土壤与水搅拌为混合泥浆，破坏了土壤本身的团粒结构，喷射后在坡面形成的人工土壤失去团粒间的孔隙，土壤内饱和了毛细水，不能透水通气，类似于“板结”状态，对植物生长不利。行业内解决此问题用到了高次团粒喷播技术，但专用添加剂成本高，并且需要专用设备，造价高，难以广泛应用。

(3)土壤单粒高度分散，对养分控释能力弱，土壤中营养元素淋失快，造成肥力过早枯竭，无法为植物长期维持必须的养分，导致植被恢复效果退化。

(4)喷射出的基质呈固液混合的悬浊状态。喷射到坡面后，固体基质不能和水分离，在重力作用下随水下流，带走了大量基质微粒和营养成分。

(5)喷射后的人工土壤密度大，单位重量大，内摩擦角小，不易在陡坡附着且容易剥落，解决此问题需要用添加剂提高其粘结强度，但强度过高又加剧了板结状态，不利于植物生长。

(6)因基质自身的密度大、强度低、粘结力低的特性，喷播形成的土层通常较薄(10cm左右)，达不到植物长期生长需要的厚度。

(7)基质内没有“骨架”结构，在干旱与雨水的交替作用下会发生干缩膨胀，并且易受水力侵蚀和冬季冻融侵蚀，导致本来就有限的基质发生流失，人为制造了水土流失面，与水土保持的理念相悖。

(8)添加剂比例不科学，加入过少达不到预期效果；加入过多则造成土壤理化性质改变，不利于植物生长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于边坡生态修复的方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的技术方案：一种用于边坡生态修复的方法，包括以下步骤：

步骤一、按体积百分比计算，将土壤40～60％、椰砖粉20～30％以及泥炭20～30％均匀拌和，即可得到基础基质。经过发明人反复试验，土壤配比40～60％为最佳。土壤比例大于60％，则不能有效改良人工基质的性质。除氮磷钾外，土壤中含有大量植物生长所需元素，土壤比例小于40％可能造成后期植物缺少所需元素，营养不平衡，影响生长。加入20～30％椰砖粉可增加保水性和透气性，增加有机质含量，在缓慢分解中释放养分，降低基质密度，使基质轻质化，增大内摩擦角。因椰砖粉较土壤“贫瘠”，比例过高则会造成植物营养不良，比例过低，则会降低基质物理力学指标。泥炭20～30％可以增加基质有机质含量，改善肥力，平衡土壤酸碱度。泥炭土价格较贵，比例过高会增加造价，过低则达不到土壤改良目的。

步骤二、在每立方米基础基质中添加聚丙烯纤维0.9kg、木纤维7.5kg、稻壳13kg以及肥料若干(根据土壤理化检测确定肥料份量)均匀拌和，即可得到干基质。加入适量聚丙烯纤维和木纤维可以降低基质的干缩膨胀，具有一定韧性，增加附着力，增加最大喷播厚度，减小变形。稻壳具有良好的韧性、多孔性、低密度并且质地粗糙，基质中添加稻壳能增加基质的孔隙度和透气性，有助于植物生长；降低基质密度并增加内摩擦角，利于增加附着力，增加喷播厚度；在基质中添加肥料，一般添加释放速度慢的缓释型肥料，如钙镁磷肥、缓释复合肥、有机肥等，具体添加数量根据基质中的土壤性质确定。

步骤三、在每立方干基质中添加不细于8目的大颗粒保水剂400g，同时在每立方干基质中加入土壤粘合剂400～700g或普通硅酸盐水泥5～8kg，即可得到基层(人工土壤层)喷播物料。保水剂在降雨时吸收并储备水份，干旱时释放水份，添加数量太少达不到预期效果，添加太多则影响人工土壤结构，造成植物烂根。为不影响土壤的团粒性，基层保水剂颗粒应控制在8目及以下。

步骤四、采用普通客土喷播机在坡面进行基层(人工土壤层)喷播，在喷播前10分钟，按体积比1：8的比例向基层(人工土壤层)喷播物料中加入5‰的阴离子型聚丙烯酰胺溶液，充分搅拌均匀后再喷播，喷播厚度≥10cm，并在普通客土喷播机中一边加水一边添加物料进行搅拌，浓度控制在60～65％，浓度过大会造成设备堵塞，浓度过小会造成基质粘结力下降，难以附着在坡面。发明人发现经过充分搅拌的基质，土壤微粒高度分散，喷射出的基质呈固液混合的悬浊状态。喷射到坡面后，固体基质不能和水分离，在重力作用下随水下流，带走了大量基质微粒和营养成分。聚丙烯酰胺对固体基质起到絮凝作用，使喷射到坡面的基质固液分离，滤出清水，减小固体基质和养分损失。在基质脱水收缩过程中，固体基质形成具有一定孔隙度的团粒结构，更加利于植物生长。

步骤五、完成基层喷播后，再喷播表层(种子层)，表层(种子层)施工步骤如下：

(a)先把水加到普通客土喷播机的物料罐的1/3处，一边加水一边加木纤维和植物种子搅拌，木纤维用量35kg/m³，种子用量按立地条件进行配置；

(b)持续加水，加入粘合剂和保水剂搅拌，水满后加入肥料持续搅拌5～10分钟，其中保水剂为100目以上粉末，用量为0.2～1.0kg/m³，粘合剂用量为0.5～1.5kg/m³；

(c)表层(种子层)喷播时保持厚度均匀，控制每方基质喷播100m²，喷播后及时覆盖20g/m²无纺布，保持土壤湿润直至出苗。

上述方法中的步骤三，当坡度小于70°时，在基质中加入土壤粘合剂400～700g/m³，添加数量根据基质中土壤粘性和坡度确定；当坡度大于70°时，使用普通硅酸盐水泥作为粘结剂，用量为5～8kg/m³。粘结剂可以使附着在坡面的喷播基质更加稳固，不受雨水冲刷影响，但粘结剂添加过多会改变土壤理化性质，造成土壤板结，盐碱化加重；粘结剂添加过少则不能满足防流失抗冲刷的需要。

上述方法中，所述基层(人工土壤层)喷播物料喷播前，采用入生石膏调节物料的PH值，将PH值控制在6.0～7.0。

上述方法中，当基层(人工土壤层)的肥料充足时，为避免烧种烧苗，表层的肥料以微生物肥为主，用量按有效细菌含量确定，8万单位的微生物肥用量为300g/m³。

由于采用了上述技术方案，本发明的优点在于：

(1)本发明根据大量试验数据和工程经验，总结出喷播基质合理的物料配比，使基质的理化性质达到植物生长需要的最佳指标。

(2)相比同类技术形成的高度分散的土壤微粒，本发明形成丰富空隙的土壤结构能保水透气，减缓营养元素淋失，保证植物根系的良好生长。

(3)喷射的人工土壤密度小，单位重量轻，内摩擦角大，容易在陡坡附着且不易剥落，相比同类技术可以将喷播厚度明显提升，满足植物长期生长需要。

(4)聚丙烯酰胺的使用对固体基质起到絮凝作用，使喷射到坡面的基质固液分离，滤出清水，减小固体基质和养分损失；在基质脱水收缩过程中，固体基质形成具有一定孔隙度的团粒结构，更加利于植物生长。

(5)聚丙烯纤维和木纤维的应用，使基质具有一定的骨架结构，降低干缩膨胀，并免受水力侵蚀和冻融侵蚀，控制水土流失，符合水土保持理念。

(6)确定各种化工添加剂的科学用量，在达到使用效果的同时不改变土壤理化性质，不影响植物生长。

(7)普通客土喷播机即可施工，不需要专用设备和专用添加剂，代替高成本技术，降低工程造价。

附图说明

图1为本发明的施工流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

山区某公路边坡，路堤路堑坡度50～60°，皆为土质边坡，以沙壤土为主，测定PH值5.5～6.0。项目区海拔1100m，年均降水量1150mm，年平均气温15.1℃，极端低温～7.1℃，极端高温37.8℃，无霜期234天，日照时数1000h。

项目为土质边坡且土质良好，不需喷播基层，直接喷播表层。根据项目区海拔较高，冬季凝冻时间长的特点，选用多年生黑麦草、高羊茅、紫羊茅、早熟禾混合播种。在10m³容量的喷播机中先加入3m³清水，加入木纤维264kg及混合种子28kg，持续搅拌，加水至8m³，加水过程中加入保水剂2kg和粘合剂3.2kg，搅拌不停，最后加入钙镁磷肥24kg、微生物菌剂2.4kg、有机肥180kg以及缓释复合肥36kg。所有物料添加完毕后持续搅拌5～10分钟，然后采用普通客土喷播机进行喷播，喷播时由高向低进行，左右方喷洒幅宽5～6米，幅高1米，喷播接茬40cm。喷播的种子泥浆不遗漏、不重复且均匀。喷完视具体情况适当补喷，盖无纺布浇水养护。

本实施例于2019年5月上旬施工，喷播后15天出苗，7月中旬完全成坪。

(2)实施例2

西南某风电场开挖边坡，坡度70°，砂页岩中度风化。项目区海拔900m，年均降雨量1120mm，年平均气温16.8℃，极端低温～7.9℃，极端高温43℃，无霜期294天，日照时数1200h。

首先清理坡面松石危石，修整倒坡倒角，坡面尽量平整。垂直坡面间距2m钻孔，***主锚杆并注浆保护，主锚杆采用直径18mm的带肋钢筋，入岩深度70cm。在主锚杆间钻孔并插补次锚杆，密度按每两根主锚间插补1～2根次锚杆控制，次锚采用直径10mm光圆钢筋，入岩深度40cm，注浆保护。沿坡面自上而下铺张镀锌铁丝网，网面与坡面贴合，拉伸并张紧，利用主次锚固定。坡面不平整处加密锚杆。

进行基层喷播：按体积比配置基础基质，将种植土60％、泡开的椰粉砖20％以及泥炭土20％均匀混合，即可得到基础基质。在每立方米基础基质中加入稻壳13kg、木纤维7kg、聚丙烯纤维0.9kg、钙镁磷肥0.6kg、有机肥4.5kg、复合肥0.6kg以及微生物菌剂60g均匀混合，即可得到干基质。在10m³喷播机中加水1m³，将制备好的干基质缓慢加入喷播机内，此间继续加水，持续搅拌。加入的干基质4.8m³时，停止添加，此时物料罐内基质宜为7m³。加入保水剂3.2kg，搅拌足够时间让保水剂充分吸水，再加入普通硅酸盐水泥50kg，并加入20kg生石膏粉(CaSO₄·2H₂O)，搅拌均匀后加入1m³浓度5‰的聚丙烯酰胺溶液，再搅拌5～10分钟即可喷播基层。采用普通客土喷播机进行喷播，喷播采用自上而下的方式，单块宽度按4～6m进行控制。分多次喷射形成厚度≥10cm的基层。喷播完成后网面应被基质覆盖80％以上。

基层施工结束3～4h进行表层喷播。根据区域立地条件，选用白花三叶草、黄花决明、刺槐、多花木兰、胡枝子、木豆等混合播种。在10m³容量的喷播机中先加入3m³清水，加入木纤维264kg及混合种子32kg，持续搅拌。加水至8m³，过程中加入保水剂1.2kg，粘合剂3.2kg，搅拌不停。因喷播基层中肥料充足，为避免烧种烧苗，除添加微生物菌剂2.4kg外，不再添加其它肥料。所有物料添加完毕后持续搅拌5～10分钟再喷播。喷完视具体情况适当补喷，盖无纺布浇水养护。

本实施例于2018年11月上旬施工，喷播后30天出苗，12月下旬植被覆盖率达30％，安全越冬，次年4月植被覆盖率达90％以上。