一种荒山绿化技术的制作方法

专利名称：一种荒山绿化技术的制作方法
技术领域：
本发明属于材料学、土壤学、植物学、生态学等多学科交叉理论的荒山绿化、生态防护技术领域，涉及一种荒山岩石绿化固液混合材料，适用于荒山绿化、石头长草、防止水土流失的荒山岩石植被建植技术。该种生态材料，保水性、保肥性、透气性良好，适于植物生长，且具有一定的粘结强度，可抵御恶劣环境，牢固附着在岩石表面，并在岩石表面形成植物群落，对环境无污染可降解。
背景技术：
目前国外存在的两种荒山植被建植模式包括以美国为代表的高养护型-湿式喷播快速植草技术和以日本为代表的高投入型-客土喷播防护技术。前者初期建植成本低，但草本植被养护成本高，易于衰退，并且在山岭重丘区挖方地段石质边坡，采用普通的喷播方法不能种植植物，或者植物种植后容易衰退，其固土护坡能力也极其有限，几乎不具备防灾功能。日本政府投入了大量人力和物力研究公路边坡播种早期树林化的可能性，提出了边坡早期播种树林化技术一客土喷播防护技术。该技术的优点在于①以土壤结构改良为突破口，力求简化公路植被养护管理。它是以经处理加工的树皮、纤维、养生材料、植物种子与少量当地优质土混合，添加营养剂、胶粘剂和土壤稳定剂制成客土，借助喷播机均匀涂喷于坡面上。②由于客土的应用，为灌木和树木根系提供了良好的生长基础，能够实现草、灌木合理的植物群落配比，达到建设后路域植被与自然植被融为一体的效果。③喷播设备性能优良，使岩石坡面及不具植物生长条件的高大边坡完全可能实现绿化。④由于灌木根系可扎入岩石缝隙，固土护坡效果起到比草本植物更可靠的作用，可较大程度地减少边坡坍塌，节省维护费用，提高交通安全。国内现有的植被恢复技术是一种“坡面复绿”技术用专业的喷播设备，由专业人员在被破坏植被的高陡边坡上(包括土坡、锚喷坡面)，制造出土壤培养基，使边坡形成植物群落。 发明专利“一种植物生长土壤培养基及其制备方法”(专利号200910215993)中公开了一种植物生长土壤培养基，由以下材料组成粘土、有机质、植物纤维、稳定剂、团粒齐U、肥料、清水和种子；其各组分与培养基的体积比为粘土 30% 32% ;有机质35% 38% ;植物纤维19% 25% ;稳定剂3% 6% ;团粒剂0. 035% 0. 085% ;肥料2% ;清水36% 45%;种子0.9% 3.3%。还公开了该植物生长土壤培养基的制备方法。该植物生长土壤培养基具有稳定的土壤团粒结构，保水性、保肥性、透气性俱佳，适合植物生长；其制备方法新颖便捷、低耗可操。但该项技术在前期简单将土壤培养基喷覆在高陡的岩石表面，虽然采用数层铁丝网等难度大、成本较高的固定工艺，但在植物生根发芽的过程中，无法克服雨水冲刷等因素造成的土壤培养基的大量流失，一次喷播后，仍有大面积的裸露岩石无法复绿。因而无法从根本解决水土流失、岩石风化的问题。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中土壤培养基及植物种子等难以在裸岩上覆盖、固定，无法抵御雨水冲刷等因素造成的土壤培养基流失和植被群落退化死亡等方面的缺点，而提出的一种荒山岩石绿化技术。本发明解决了可以在岩石表面牢固附着有机土质和植物种子的关键技术难题，为裸岩上植物群落生长创造了条件，彻底解决了山体断岩的水土流失、荒山绿化的问题。本发明的技术方案一种荒山岩石绿化技术，包括一种荒山绿化固液混合材料的制备,并将该种材料喷播于荒山岩石上的技术。一种荒山绿化固液混合材料,其主要由胶粘剂、发泡材料、有机土质、植物种子混合而成。所述混合材料喷播在荒山岩石上，常温下可快速发泡固化后形成如下的绿化土层形态结构，包括与岩石表层(I)粘接的胶粘层(2)、有机质土层(3)、固定支撑有机质土层和植物种子的多孔泡沫骨架(4)和植物群落层(5)所述的固定支撑有机质土层的多孔泡沫骨架为无毒环境友好可分解(20年左右)的具有亲水吸水性的聚氨酯发泡材料，其在整个绿化土层中的比例为5 15%。所述的绿化土层对基材(斜面或立面裸岩)必须有足够强的粘接力和支撑强度，以抵抗强风和暴雨的冲击破坏。但是整个绿化土层中起粘结作用和固定支撑骨架作用的发泡材料比例又不能过高，以保证草或其他植物的种子必须在足够量的有机质中(腐殖土、缓释肥、水分及适量土壤吸水保水剂、矿物质、土壤粘接剂等)才能发芽、生根、成长，达到绿化覆盖整个裸岩的目的。喷播后绿化土层的厚度为10 15cm，对裸岩的拉伸粘接强度
0.05 0.1MPa.，绿化土层与裸岩之间的剪切强度彡0. 03MPa。其中，绿化土层中的主要成分，有机土质为(60% 75% )、缓释肥为(5% 10% )、保水剂为(3^-5%)、有吸水保水性的聚氨酯发泡材料(5% 15% )、适量的水及草种。所述的发泡材料为一种或几种合成的具有高吸水性能的数均分子量在1000 3000的聚醚多元醇树脂，与多异氰酸酯GnPAPI)及适量的各种助剂及水，混合均匀后可实现快速发泡固化，形成对裸岩的粘接作用和对土壤基起到一个骨架固定作用。发泡材料基本配方如下二官能度聚醚 60 30三官能度聚醚 30 60泡沫稳定剂 1 3复合催化剂 0. 5 1. 5水2 5多异氰酸酯5 10其中，发明人发现，所述数均分子量在2000-2500时，发泡材料起到的固定支撑作用较为优异。特别优选的，所述数均分子量在2200-2300时，起作用最为优异。其中，所述复合催化剂为至少一种胺类和至少一种有机锡类的混合物，具体如Dabco (三乙烯二胺)、二吗啉二乙基醚、DBTL (二月桂酸二丁基锡)、二氯化二丁基锡、辛酸亚锡等。上述复合催化剂能获得很好的效果。其中，所述多异氰酸酯为PAP1、TDIjfKMDI等，优选PAPI。
本发明的有益效果1、牢固性荒山绿化固液混合材料的胶粘层与岩石表面有一定的附着力，在岩石与地面夹角小于60度的情况下均可施工，也可抵御雨水冲刷等恶劣的自然环境，且附着时间长、牢固性好。2、一次喷播成功建植荒山绿化固液混合材料一次喷播后，即可在自然环境中表干快速发泡固化，形成具有植物生长的土壤环境，后期不需要人工干预。3、施工工艺简单只需将荒山绿化固液混合材料喷播于岩石表面，无需挂网等固定措施，施工工艺简单，操作人员少，适合喷播完成大面积荒山绿化。4、地衣的形成荒山绿化固液混合材料分泌有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程，最终形成岩石表面的地衣，地衣能 够分泌地衣酸，腐蚀岩石，使岩石表面逐渐龟裂和破碎，借助长期的风化作用形成原始的土壤，从而为其他植物的生存创造条件。5、稳定的土壤结构荒山绿化固液混合材料包含的有机土质为团粒结构的土壤，土质疏松，保肥性、透气性好，有机无机养分充足，有益菌易于存活和繁殖。和其它结构的土壤相比，它最有利于植物的根系和植株的生长。6、保水性荒山绿化固液混合材料具有亲水性基团，可在雨天吸水，并保水，在干旱的天气持续供给植物水分。高分子聚合物，吸水后体积有所膨胀，水被包裹在呈凝胶状的分子网络内部，不易流失与挥发。7、自然降解荒山绿化固液混合材料的原料多来源于天然物质，可在自然环境下通过光或生物自然降解，不可降解的材料对环境无污染。8、植物群落的形成在荒山绿化固液混合材料的作用下，裸岩经历地衣阶段、苔藓阶段、草本植物阶段，最后到灌木阶段。物种的多样化使得群落的结构较为稳定，抵御环境变化的能力增强。当荒山绿化固液混合材料降解后，植物群落仍可在岩石上继续生长。


附图为荒山绿化固液混合材料的应用效果模拟图 一种荒山绿化固液混合材料,初始时为粘接剂、有机土质、植物种子、发泡材料的固液体混合剂，在客土喷播机的作用下，均匀喷洒在岩石或建筑物外壁等工作作业面上。粘接层(2)可附着在裸岩(I)表面，在自然环境常温下迅速表干，同时有机质土层(3)、植物种子与发泡材料的混合基，在粘接层(2)上发生发泡反应，形成固定有机质土层、植物种子的保养、保水、保肥的多孔泡沫骨架(4)，经过一段时间，裸岩上的植物群落(5)形成，荒山绿化固液混合材料中的发泡材料和胶粘材料降解。
具体实施例方式一、准备物料A物料准备土壤基(含有机腐殖土、缓释肥、适量的吸水保水剂、粘接增强材料如植物纤维类等)加入适量的水搅拌均匀；B物料准备A物料加入适量的绿化用草种子或其他植物的种子搅拌混合均匀；C物料准备专门合成的所述发泡材料移入聚氨酯高压发泡机的两个专用储罐中；二、喷播前对裸岩表面进行预处理具体是采用高压水枪冲洗以除去表面的浮尘杂物；三、第一次喷播A物料用客土喷播机、C物料用聚氨酯高压发泡机选择合适的出料比例同时同向喷向裸岩，形成约6 IOcm的土壤基基层，自然条件下固化24h ；四、第二次喷播 24h后B物料用客土喷播机、C物料用聚氨酯高压发泡机选择合适的出料比例同时同向喷向裸岩，再形成约3 5cm的含草种子的土壤基层。20天左右草的种子萌芽。由于种子埋的过深不利于发芽出苗，因此两次喷播工艺有利于种子发芽，但一次喷播工`艺也可实现裸岩复绿的效果。
权利要求
1.一种荒山岩石绿化用固液混合材料，其主要由由胶粘剂、发泡材料、有机土质、植物种子混合而成，其特征在于所述发泡材料为具有高吸水性能的、数均分子量在1000 3000的聚醚多元醇树脂，与多异氰酸酯及适量的各种助剂及水混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种荒山岩石绿化用固液混合材料，其特征在于所述发泡材料具体配方是包括以下重量份的组分， 二官能度聚醚 60 30 三官能度聚醚 30 60 复合催化剂 0. 5 1. 5 水2 5 多异氰酸酯 5 10。
3.根据权利要求1所述的一种荒山岩石绿化用固液混合材料，其特征在于所述胶粘剂为一种聚氨酯底胶，并且其与岩石表面的剪切强度大于0. 03MPa,对岩石的拉伸粘接强度为0. 05MPa 0.1MPa,自然环境常温下可快速表干固化。
4.根据权利要求1所述的一种荒山岩石绿化用固液混合材料，其特征在于所述数均分子量优选为2200-2300 ;所述复合催化剂为至少一种胺类和至少一种有机锡类的混合物；所述多异氰酸酯为PAPI。
5.一种荒山岩石绿化方法，其特征在于米用权利要求1-4中任一项所述的荒山岩石绿化用固液混合材料，将所述混合材料喷播在荒山岩石上，常温下自然发泡后形成如下的绿化土层形态结构，包括与岩石表层(I)粘接的胶粘层(2)、有机质土层(3)、固定支撑有机质土层和植物种子的多孔泡沫骨架(4)和植物群落层(5)。
6.根据权利要求5所述的一种荒山岩石绿化方法，其特征在于所述绿化土层的主要成分为，有机土质60 % 75 %、缓释肥为5 % 10 %、保水剂为3 % 5 %、有吸水保水性的聚氨酯发泡材料5% 15%、适量的水及草种。
7.根据权利要求5所述的一种荒山岩石绿化方法，其特征在于所述的喷播是指通过客土喷播机一次或多次均匀喷洒在岩石工作作业面上。
8.根据权利要求7所述的一种荒山岩石绿化方法，其特征在于所述的喷播是指通过客土喷播机分数次均匀喷洒在岩石工作作业面上。
9.根据权利要求8所述的一种荒山岩石绿化方法，其特征在于所述的喷播具体按照如下操作进行， 1)准备物料 A物料准备土壤基(含有机腐殖土、缓释肥、适量的吸水保水剂、粘接增强材料如植物纤维类等)加入适量的水搅拌均匀； B物料准备A物料加入适量的绿化用草种子或其他植物的种子搅拌混合均匀； C物料准备专门合成的所述发泡材料移入聚氨酯高压发泡机的两个专用储罐中； 2)喷播前对裸岩表面进行预处理 具体是采用高压水枪冲洗以除去表面的浮尘杂物； 3)第一次喷播 A物料用客土喷播机、C物料用聚氨酯高压发泡机选择合适的出料比例同时同向喷向裸岩，形成约6 IOcm的土壤基基层，自然条件下固化24h ；4)第二次喷播 24h后B物料用客土喷播机、C物料用聚氨酯高压发泡机选择合适的出料比例同时同向喷向裸岩，再形成约3 5cm的含草种子的土壤基层。
全文摘要
本发明属于荒山绿化生态防护技术领域，为一种荒山岩石绿化、防止水土流失的岩石植被建植技术，其核心为一种荒山岩石绿化材料的制备及其施工工艺。该荒山岩石绿化材料在制备初期为液固混合体，包括胶粘剂、有机土质、发泡材料、植物种子等。喷播在荒山岩石或建筑物外墙上，常温下可自然发泡，最终形成与岩石粘接的胶粘层、有机质土层、固定有机质土层和植物种子的多孔泡沫骨架和植物群落层。该种材料无污染，在一定的时间内可完成自然降解。本发明的优点该种荒山岩石绿化技术可实现一次喷播成功建植，施工工艺简单，无需人工后期维护。且材料环保，与岩石或建筑物表面粘结牢固，可抵御雨水冲击，保水、保肥、透气性强。
文档编号A01G1/00GK103053301SQ201210334760
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者曹贺全, 杨建恩, 曹帅, 李一舒, 杜厚俊 申请人:中国兵器科学研究院宁波分院, 山东北方现代化学工业有限公司, 常熟市智胜信息技术有限公司