一种喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的制作方法

本发明涉及一种喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊。

背景技术：

喀斯特地貌是一种由于地表水和地下水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下的地貌形态，中国是世界喀斯特地貌最多的一个国家。喀斯特地貌在中国分布广面积大，其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，面积为91～130万平方千米，是世界上最大的喀斯特地貌地区之一。西藏和北方一些地区也有分布，喀斯特地貌遍布中国长江流域的十五个省及自治区和中国东北部分地区，喀斯特地貌地区群峰挺拔，峰丛林立，峰林、峰丘、溶斗星罗棋布，地下洞系密集交织。虽然洞中琳琅满目的石钟乳、石笋、石帘、石幔、石瀑布、石葡萄、石花和流水潺潺与地表的秀丽山林交相辉映，构成了祖国大地上“奇峰、奇洞、美石”的奇特景观，成为地域性极强的旅游资源。但喀斯特地貌的发育给当地的生活和生产也带来了一些不利因素，由于大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩在流水的不断溶蚀作用下在地表和地下形成了各种孔隙、裂隙、溶洞和由这些孔隙、裂隙、溶洞组成的地表水下渗的地下管道，常使一些地区地表严重缺水，一些地区在雨季时地表水通过地下管道涌向洼地，造成洼地积水成灾，影响农业生产和地域生态，甚至导致坝区、库区发生渗漏，或导致地面的塌陷影响建筑物、公路、铁路的安全，从这一角度看，喀斯特地貌的生态环境又较为恶劣需要治理。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有喀斯特地貌边坡植被恢复技术落后、植被恢复效率低、没有针对性、喀斯特地貌适应性不强、植被恢复参差不齐的不足，提供一种有较高的技术含量、高效、快速、环境友好的喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊，包括敞口外壳以及填装在其内部的植物生长包，所述外壳的上部周壁局部或整体设呼吸结构，中部周壁局部或整体设渗透结构，底部设保水结构，所述植物生长包由培养基构成。

进一步地，所述呼吸结构为至少三层分布有通孔的材料层叠构成的层状结构，其中，最外侧的那一层为呼吸通透层，最内侧的那一层为呼吸释放层，位于中间的层为呼吸控制层，各层上的孔为呼吸孔，相邻的层之间的呼吸孔相互错开设置。该呼吸结构是针对喀斯特地貌恶劣环境护坡植被营造的仿生层间控制呼吸结构和多层层叠复合控制呼吸结构，是旨在改善喀斯特地貌恶劣环境下植被根部呼吸生境的技术补偿性呼吸结构。

进一步地，所述呼吸通透层、呼吸控制层和呼吸释放层上的通孔为细长孔。

进一步地，所述渗透结构包括外渗透层和里渗透层两层。

进一步地，外渗透层和里渗透层均由多块渗透叶片连续交错层叠构成。

进一步地，所述连续交错层叠其结构为：自上而下地，第一块渗透叶片的下段叶片覆盖在第二块渗透叶片的上段叶片上，形成一个交错层叠构成，然后，第二块渗透叶片的下段叶片覆盖在第三块渗透叶片的上段叶片上，又形成一个交错层叠构成，接着，第三块渗透叶片的下段叶片覆盖在第四块渗透叶片的上段叶片上，形成又一个交错层叠构成，如此连续交错层叠，形成上一层渗透叶片的下段叶片始终覆盖在下一层渗透叶片的上段叶片上的交错层叠连续构成。

所述交错层叠构成的外渗透层和里渗透层的渗透叶片都具有一定的倾斜夹角。

进一步地，所述由多块渗透叶片连续交错层叠构成的结构其渗透率与渗透叶片被覆盖面积成反比。

进一步地，所述保水结构包括由外壳底部构成的作为保水层的保水囊和设置在所述保水囊中的保水材料，所述保水材料的底部与所述保水囊的囊底相贴合。

进一步地，所述保水囊包括由外到内依次连接的外吸水复合层、中间吸水复合层和内隔水复合层复合构成。

进一步地，所述保水材料一定后，保水率与保水材料体积成正比。

进一步地，所述植物生长包包括由培养基装填构成的植物快长营养层、壮苗营养层和育苗营养层，其中，所述植物快长营养层包覆壮苗营养层，而所述壮苗营养层包覆育苗营养层。所述植物生长包各层营养基根据喀斯特地貌环境参数和关于所采用植物参数以及护坡植被营造要求参数决定。

进一步地，所述敞口外壳的呼吸结构、渗透结构和保水结构其结构厚度为3-15mm，具体数值由植被植物和当地喀斯特地貌环境参数决定，但不小于3mm。

所述呼吸结构、渗透结构和保水结构所用的粘合材料均为透气透水材料，透气透水率应在20％以上。

所述呼吸结构、渗透结构和保水结构的材质均为可降解纤维材料。

所述可降解纤维材料包括但不限于苎麻增强phbv复合材料、竹原纤维增强聚乳酸pla可降解材料或木质纤维基热塑性高分子可降解材料。

进一步地，所述呼吸结构、渗透结构的材质降解年限根据实际需要设置为1-4年，保水结构的材质降解年限比呼吸结构和渗透结构的材质降解年限长0.5-1年。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

1.本发明提供的仿生胶囊，用于喀斯特地貌和喀斯特地貌环境下坡植被营造，包含了仿生技术和材料技术、复合技术，拥有仿生技术和材料技术、复合技术带来的多种综合功能，能够使当前喀斯特地貌地区大量的裸露岩土边坡植被得到快速、高效、高质量的恢复，可降低所实施的喀斯特地貌护坡植被营造工程的风险。

2.本发明将呼吸结构、渗透结构、保水结构和植物生长包进行优化组合以及复合，创造出适合喀斯特地貌的结构独特、性能特殊、对护坡植被各阶段生长都有相应保障和促进快速生长机制和营养层的仿生胶囊，能适应当前喀斯特地貌环境生态修复发展要求、技术含量高、效率高、能保证植被有良好的生长环境的、可保证植被恢复齐一且美观的，植被可快速恢复。

3.本发明不仅是一种针对性技术，由于其采用了多种复合层又具有开放性特点，可适应多种环境。从这一点说其又是一种多用途技术，可以用于其它环境的护坡植被营造和其它植被恢复。因此，本发明不仅是解决当前喀斯特地貌地区岩土边坡植被快速、高效、高质量恢复的技术方案，也是其他环境的边坡植被快速、高效、高质量恢复和各种环境治理、环境美化植被快速、高效、高质营造的方案。

4.本发明的呼吸结构结构中的层间呼吸孔错开布置，能够使呼吸结构得到控制，当外呼吸通透层吸入的空气到达呼吸控制层时被限制压缩，再进入内呼吸释放层后得到减压释放，起到吸进压缩、减压释放的效果，进一步为边坡植被营造较好的呼吸环境，同时，呼吸结构的透气率可通过选用不同孔径材料调节，有较好的灵活性。

5.本发明的渗透结构采用双层鱼鳞式覆盖层的结构，其可通过水份的重力作用和水份的蒸腾作用达到水份双向渗出渗入的有益效果。当仿生胶囊内水份过高时，水份由于重力作用通过双层鱼鳞式的覆盖层以向下的流向从造仿生胶囊周边向下渗出，当仿生胶囊内水份过低时，仿生胶囊下面的水份通过蒸腾作用，通过双层鱼鳞式的覆盖层经向上的流向渗入造仿生胶囊,，为边坡植被的根部提供排涝和吸收水分的通道，同时，渗透结构的渗透率可通过渗透叶片覆盖面积调节，有较好的灵活性。

6.本发明保水结构采用针对性的特殊的仿骆驼储水胃的仿生结构，在植被恢复过程中，遭遇长时间干旱天气时，保水结构释放一定的水分，为植物渡过干旱期提供水分。保水囊和保水海绵能够起到蓄水的作用，保水囊的材质中有一层为致密不透水，保证层内的水分不会外漏，同时保水结构的材质降解年限比呼吸结构和渗透结构的材质降解年限长0.5-1年，可为植被恢复提供最后的梯级渐退式的保障，同时，保水结构的保水量可通过保水材料体积调节，有较好的灵活性。

7.本发明的植物生长包采用包括植物快长营养层、壮苗营养层、育苗营养层以植物生长时序推进的仿生多层逐渐推进营养层结构，育苗营养层可为播种其中的植物种子或者插种其中的植物幼苗提供发芽的条件和幼苗发育生长的营养，壮苗营养层为植物幼苗提供壮苗营养，植物快长营养层则为植物从壮苗成长为茂盛的植株提供快长营养，使喀斯特地貌裸露岩土边坡植被能快速恢复，并保障每个喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊中的植物获得同样的生长环境生长整齐统一，保障所实施的喀斯特地貌裸露岩土边坡植被恢复质量，以及保障所实施的喀斯特地貌裸露岩土边坡植被美观大方；当喀斯特地貌裸露岩土边坡植被恢复需要不同植物搭配种植时，喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊植物生长包可根据不同植物配置不同营养和基质，适应不同植物生长发育需要，增加了仿生胶囊运用的灵活性。

8.本发明的喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊可标准化生产，降低成本，大面积推广，加速喀斯特地貌环境治理，并产生一定的经济效益。

附图说明

下面结合附图中的具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的整体结构示意图；

图2为本发明喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的各仿生结构连接示意图；

图3为本发明喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的呼吸结构示意图；

图4为本发明喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的渗透结构示意图；

图5为本发明喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的保水结构示意图；

图6为本发明喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的植物生长包结构示意图；

图7为本发明喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊的保水囊结构示意图。

1-呼吸结构；11-呼吸通透层；12-呼吸控制层；13-呼吸释放层；14-呼吸孔；2-渗透结构；21-外渗透层；22-里渗透层；23-第一块外渗透叶片；24-第二块外渗透叶片；25-第一块里渗透叶片；26-第二块里渗透叶片；27粘结材料；28-渗透结构轴线；3-保水结构；4-保水多孔材料包；5-植物生长包；51-植物快长营养层；52-壮苗营养层；53-育苗营养层；6-保水囊；61-囊腔；62-保水囊的囊底；63-中间吸水复合层；64-内隔水复合层；65-外吸水复合层；7-连接缝；8-植物种子；9敞口外壳。

具体实施方式

参阅图1～图7所示的喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊是本发明的一个实施例，其包括敞口外壳9以及填装在其内部针对性的以植物生长时序推进的仿生多层逐渐推进营养层结构的植物生长包5。敞口外壳9整体由三部分结构组成，其上部为呼吸结构1，中部为渗透结构2，底部为保水结构3。呼吸结构1、渗透结构2和保水结构3的材质均为可降解纤维材料，呼吸结构1、渗透结构2的可降解纤维材料的降解年限根据喀斯特地貌和植被实际情况而定，为1-4年，而保水结构3的材质降解年限则比呼吸结构1和渗透结构2的材质降解年限长0.5-1年，以保证仿生胶囊呼吸结构1和仿生胶囊渗透结构2降解失效后仿生胶囊保水结构3继续起作用，为植被恢复作最后保障。可降解纤维材料包括但不限于苎麻增强phbv复合材料、竹原纤维增强聚乳酸pla可降解材料和木质纤维基热塑性高分子可降解材料。

敞口外壳9内部的植物生长包5由营养基装填构成，植物生长包5包括植物快长营养层51、壮苗营养层52和育苗营养层53，植物快长营养层51包覆壮苗营养层52，壮苗营养层52包覆育苗营养层53，各营养层由植物各阶段所需要的营养基质构成。敞口外壳9与植物生长包5结合为生长在植物生长包5里的植被营造植物提供良好的生境保障。植物种子或者木苗可播种或者插种在育苗营养层53中，各营养层的基质和营养配比根据所种植物生长各阶段所需要的营养参数和当地喀斯特地貌环境参数决定，以最优配比保障植物在特殊的环境获得最适合的生长营养。

当喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊用于实施喀斯特地貌裸露岩土边坡植被恢复时，呼吸结构1则为植物根部提供通气渠道，渗透结构2为植物根部提供排涝和吸收水分的通道，保水结构3则成为植物的小水库，植物生长包5则成为护坡植被生长的粮仓和哺育员。植物生长包5的育苗营养层53为植物种子8提供发芽的条件和幼苗发育生长的营养，或者为插种的木苗发育生长提供营养，壮苗营养层52为植物幼苗提供壮苗营养，植物快长营养层51为植物从壮苗成长为茂盛的植株提供快长营养，从而改善喀斯特地貌生境，使喀斯特地貌裸露岩土边坡植被能快速恢复，并保障每个喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊中的植物获得同样的生长环境而生长整齐统一，保障所实施的喀斯特地貌裸露岩土边坡植被恢复质量，以及保障所实施的喀斯特地貌裸露岩土边坡植被美观大方。当喀斯特地貌裸露岩土边坡植被恢复需要不同植物搭配种植时，植物生长包5可根据不同植物及其生长习性仿生配置不同营养和基质，适应不同植物生长发育需要；当喀斯特地貌裸露岩土边坡植被恢复需求不同时，喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊可先育苗带苗实施，也可不育苗直接带种子埋设实施；当喀斯特地貌裸露岩土边坡植被恢复或者其他环境植被营造、环境绿化实施需要，喀斯特地貌护坡植被营造仿生胶囊可根据实际方案进行不同形式、模式灵活布局。

本实施例中，呼吸结构1为三层分布有具有与材料平面垂直的细长通气孔的材料层叠构成的层状结构，其具体层叠构成为由外至内依次层叠设置的呼吸通透层11、呼吸控制层12和呼吸释放层13，三者通过粘合剂粘合连接，各层具有与材料平面垂直的细长通孔，呼吸通透层11、呼吸控制层12、呼吸释放层13上的通孔为呼吸孔14，相邻的两个层之间的呼吸孔14相互错开设置。在本实施例中呼吸控制层12、呼吸通透层11以及呼吸释放层13之间的呼吸孔14错开1/2连接，这样的结构能够使呼吸得到控制，当呼吸通透层11吸入的空气到达呼吸控制层12时被限制压缩，再进入呼吸释放层13后得到减压释放，起到吸进压缩、减压释放的作用，获得特殊的呼吸通气效果，进一步为边坡植被营造提供较好的呼吸通气环境，若对呼吸通气有特殊要求，可通过选用不同孔径材料实现调节。

本实施例中，渗透结构2包括外渗透层21和里渗透层22，外渗透层21和里渗透层22均为由多块渗透叶片连续交错层叠构成，如图4所示，渗透结构为双层仿生结构，两层结构都相同，但两者所用材料不同，所述仿生结构为一种由多块渗透叶片连续交错层叠覆盖的结构，各层通过粘结材料27结合在一起，结构中上一层渗透叶片的下段叶片始终覆盖在下一层渗透叶片的上段叶片上，渗透叶片间也形成一定的倾斜夹角，这种仿生结构由上至下，第一块渗透叶片23、25的下段叶片覆盖在第二块渗透叶片的上段叶片上，形成一个交错层叠构成，然后，第二块渗透叶片24、26的下段叶片又覆盖在第三块渗透叶片的上段叶片上，又形成一个交错层叠构成，接着，第三块渗透叶片的下段叶片又覆盖在第四块渗透叶片的上段叶片上，如此连续交错层叠覆盖，形成仿鱼鳞覆盖式的特殊连续交错层叠覆盖结构，使渗透结构既具有覆盖作用又有渗透作用，渗透结构的渗透率与渗透叶片覆盖面积成反比。

在本实施例中，渗透结构的双层仿鱼鳞式覆盖层结构有特殊的渗透作用，表现在其可通过水份的重力作用和水份的蒸腾作用达到水份双向渗出渗入的有益效果。当仿生胶囊内水份过高时，水份由于重力作用通过渗透结构以向下的流向从仿生胶囊周边向下渗出，当仿生胶囊内水份过低时，仿生胶囊周边下面的水份通过蒸腾作用，通过渗透结构以向上的流向渗入仿生胶囊，为边坡植被的根部提供排涝和吸收水分的通道，以改善喀斯特地貌环境下植被根部的生境。因此，在喀斯特地貌植被营造、植被恢复过程中，若遭遇大雨时，渗透结构2能够通过这样的渗透功能将植物根部的多余水分排出，保证植物根部不被水浸泡，防止植物被水浸泡死亡，若遭遇干旱时，渗透结构也能够通过这样的渗透通道为植物根部提供一定的水份，若对渗透率有特殊要求，渗透结构的渗透率可通过调节渗透叶片覆盖面积实现。

在本实施例中，保水结构3采用针对性的特殊的仿骆驼储水胃的仿生结构，其包括保水囊6和保水多孔材料包4，保水囊6为弧形锅底状多层复合结构，保水多孔材料包4形状与保水囊底部相适应，设置在所述保水囊6中，其底部与保水囊6的囊底62相粘合。

在本实施例中，保水囊6为三层复合结构，由从外到内依次层叠粘接的外吸水复合层65、中间吸水复合层63和内隔水复合层64组成。其中，外吸水复合层65、中间吸水复合层63为吸水可降解纤维材质，内隔水复合层64则采用至密不透水可降解纤维材质，是保水结构的内层，是保水结构唯一的不透水层，水分不能通过，保证保水囊里的水份不向外渗透。保水多孔材料包4由多孔材料块组成，形状与保水囊的囊底62的弧形结构相适应，由边缘向中心部位逐渐增厚以便保存更多水份，保水量与保水多孔材料包4的体积成正比，调整保水多孔材料包4的体积可获得不同的保水量，保水囊6内保水多孔材料包4之上的空间为保水囊的囊腔61，是保水多孔材料包4与植物生长包5交接的空间。

呼吸结构1、渗透结构2和保水结构3之间通过透气导湿的粘合剂以及车缝的方式连接，连接处形成连接缝7。

在本实施例中，敞口外壳9的呼吸结构1、渗透结构2和保水结构3的结构厚度为3-15mm，具体数值由植被植物和当地喀斯特地貌环境参数决定，但不小于3mm。

敞口外壳9的呼吸结构1、渗透结构2和保水结构3由可降解纤维材料制成。可降解纤维材料包括但不限于苎麻增强phbv复合材料、竹原纤维增强聚乳酸pla可降解材料和木质纤维基热塑性高分子可降解材料。呼吸结构1、渗透结构2的可降解纤维材料降解年限根据喀斯特地貌参数和营造植被植物的特点可设置在1-4年左右，由具体实际参数和要求确定，保水结构3的可降解纤维材料降解年限则比呼吸结构1和渗透结构2的材质降解年限长0.5-1年，以保证在呼吸结构1和渗透结构2降解失效后保水结构3继续起作用，为植被生长作最后保障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。