一种喷播基质及其应用的制作方法

本发明属于边坡水土保持
技术领域：
，尤其是涉及一种喷播基质及其在边坡生态恢复过程中的应用。
背景技术：
：公路工程建设在占用大土地资源的同时，其工程对原始地形地貌产生很大影响，工程形成的边坡，非常容易引发严重水土流失。因此，对于由于自然灾害或人为破坏的山体，以水土保护为目的进行的植被重建修复工程，是生态型公路生态防护及景观重建的一项重要内容。针对成都地区红土边坡土壤的养分贫瘠、有机质含量低、水稳性差、砾石含量高及孔隙度低等缺点，如果采用传统覆客土技术对红土边坡土壤进行改良，不仅会增加施工成本，而且存在雨水不易在边坡存留，会造成比较严重的水土流失问题，使得边坡不具备植物生长所需的土壤及养分条件，难以有效的防护边坡。因此，如何将成都地区红土土壤应用到边坡上是当前环境保护亟需解决的问题。目前，国内专利申请号为cn201710979086.0公开了《一种防侵蚀纤维喷播剂及其制备方法和应用》，提供了防侵蚀纤维喷播剂，按重量份计包括以下组分：木纤维65～90份、保水剂2～5份、人造互锁纤维10～20份、高分子聚合物5～10份、颗粒微孔基5～10份、凹凸棒粉1～3份、壳聚糖1～3份、粘合剂1～3份、高岭土1～3份和染色剂1～2份。该技术方案使用纤维作为土壤改良主要原料替代客土层并且增加各种营养要素的思路，目的是对土质较好边坡具有更佳的发芽成坪效果、防侵蚀有效性和长达18个月的持效期；但是，此技术并不能对红土边坡土壤的营养贫瘠、有机质含量低、水稳性差、砾石含量高及孔隙度低等土壤质地较差的问题有实质性的改变，且在实际工程中成本过高；而若采用一般的喷播基质，由于土壤质地的不同，一般喷播基质并不能解决成都地区红土边坡土壤贫瘠、水土流失等问题，难以达到边坡植物要求的发芽及生长要求，造成护坡及植被恢复结构整体功能失效，无法长期进行边坡防护。综上所述，现有技术无法从根本上解决成都红土地区的困难立地边坡基质改良绿化问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明提出了一种适用于土壤质地贫瘠且水土流失严重的边坡土壤改良，尤其是红壤地区的边坡土壤改良的喷播基质，本发明所述的喷播基质通过添加不同材料与当地红土混配，解决了红土边坡土壤养分贫瘠、有机质含量低、水稳性差、砾石含量高、孔隙度低及易水土流失的问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种喷播基质，包括按重量份计的如下组分：红土35～50份、苗圃土35～50份、空隙调节纤维4～9份、保水剂1～2份、粘结剂1～3份、黄腐酸6～15份、有机质14～20份。其中，苗圃土为当地苗圃土，是粉黏土，呈黑褐色，表层土壤肥沃，土壤质地较好，有机质含量高，能为种子萌发、后期生长提供所需营养环境。粘结剂用于提高边坡的稳定性以及土壤的依附性，主要涉及土壤的粘结性、粘着性和可塑性等物理机械性能的提高。黄腐酸是一种植物生长调节剂，能促进植物生长、提高植物的抗逆能力，提高土壤的保水保肥能力，透气性和土壤微生物的活性，增加有效菌群数量来达到改良土壤的效果。进一步的，所述空隙调节纤维为稻壳和蛭石，所述稻壳为3～6份，所述蛭石为1～3份。稻壳和蛭石均能改善土壤结构、疏松土壤、增加土壤的透气性、排水性，并可以给植物提供营养物质，促进植物根系快速生长。进一步的，所述保水剂为聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺具有抗旱保水、使土壤呈团粒结构，改变土壤地空隙分布，增强储水能力、吸肥保肥及提高土壤的透水性和通气性等优点；与其他保水剂相比，聚丙烯酰胺的使用周期和寿命较长，凝胶强度高，在土壤中的蓄水保墒能力可维持4～5年。进一步的，所述粘结剂为淀粉粘结剂。淀粉粘结剂是一种高分子聚合而成的水溶性有机土壤调理剂，溶解以后形成千倍与水的透明粘稠液体，是一种高分子网状结构聚合物，可以显著提高土壤防渗能力，保墒、保肥、可以有效解土壤水分蒸发。淀粉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。进一步的，所述有机质为腐殖土和蚯蚓粪，所述腐殖土为7～10份，所述蚯蚓粪为7～10份。腐殖土是富含腐殖质的土壤，色泽一般呈浅褐色或深褐色，土壤团粒好，疏松不板结，保水保肥能力强，肥效持续性较强。蚯蚓粪是一种黑色、均一、有自然泥土清香的细碎类物质，具有保水、通气性能好，增强土壤团粒结构，改善土壤物理结构以及肥料吸附保持等功能。本发明还提出了所述喷播基质在边坡生态恢复过程中的应用，通过设置两层喷播基质，上层喷播基质混有植物种子，可促进植物发芽及生长，保证植物成活率，进一步提高抗冲刷功能，防治植被退化。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：所述喷播基质在应用时，分两层喷播，分别为底层喷播基质和上层喷播基质，所述上层喷播基质中混有植物种子。进一步的，所述喷播基质的喷播量为40～60kg/m3，喷播总厚度为6～8cm，底层喷播基质的厚度为4～7cm，上层喷播基质的厚度为1～2cm。进一步的，所述植物种子为狗牙根、百喜草、高羊茅、多年生黑麦草、紫花苜蓿、草木樨、紫穗槐、银合欢、多花木蓝、木豆、二色胡枝子中的一种或多种。进一步的，所述植物种子的播种量为30～40g/m2。进一步的，所述植物种子中的紫穗槐、银合欢、多花木蓝、木豆、二色胡枝子在与喷播基质混合前进行预处理，所述预处理为将种子在65℃温水中浸泡。进一步的，所述喷播基质在应用时，包括如下步骤：(1)对坡面进行平整、清理，使坡面平顺；(2)将喷播基质的各组分混匀后，进行底层喷播基质的喷播，控制喷播机的转速在70r/min以下，喷播机的功率20kw，喷薄厚度控制在4～7cm；(3)向喷播机中加入喷播基质的各组分并加入植物种子，植物种子使用量为30-40g/m2，混匀后进行上层喷播基质的喷播，控制喷播机的转速在70r/min以下，喷播机的功率20kw，喷薄厚度控制在1～2cm。上述喷播基质的用途，所述喷播基质在红土边坡中的应用。相对于现有技术，本发明所述的喷播基质及其应用具有以下优势：(1)本发明所述的喷播基质通过添加不同材料与红土混配，采用原位土壤改良方式，在减少资源及施工成本的同时，解决了红土边坡土壤养分贫瘠、有机质含量低、水稳性差、砾石含量高、孔隙度低及易水土流失的问题，改良后的土壤结构稳定，保水保肥能力增强。(2)本发明所述的喷播基质采用两层喷播的方式，分两层喷播，上层喷播基质中混有植物种子，能够促进植物发芽及生长，保证植物成活率，底层喷播基质和上层喷播基质同化成一体熟土结构，植物根系得以快速生长，促进植物根系深入到边坡原土中生长，发挥根系锚固和加筋作用，提高根冠比，利于植物长期生长，避免植被层严重退化现象发生。附图说明图1为本发明实施例所述的抗冲刷能力测试中冲刷量随降雨历时的变化趋势图。具体实施方式除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下面结合实施例及附图来详细说明本发明。实施例1一种喷播基质包括按重量份计的如下组分：红土41份、苗圃土41份、稻壳3份、蛭石2份、保水剂1份、粘结剂1份、黄腐酸6份、腐殖土8份、蚯蚓粪8份。实施例2一种喷播基质包括按重量份计的如下组分：红土50份、苗圃土40份、稻壳6份、蛭石3份、保水剂2份、粘结剂3份、黄腐酸10份、腐殖土10份、蚯蚓粪10份。实施例3一种喷播基质包括按重量份计的如下组分：红土35份、苗圃土50份、稻壳4份、蛭石1份、保水剂1份、粘结剂1份、黄腐酸6份、腐殖土7份、蚯蚓粪7份。实施例4一种喷播基质包括按重量份计的如下组分：红土41份、苗圃土41份、稻壳6份、蛭石3份、保水剂2份、粘结剂3份、黄腐酸15份、腐殖土10份、蚯蚓粪10份。上述实施例1到4所述的喷播基质在边坡生态恢复过程中应用时的使用方法相同，包括如下步骤：(1)对坡面进行平整、清理，使坡面无明显凹陷、凸起、坡面上下平顺；(2)将喷播基质的各组分混匀后，进行底层喷播基质的喷播，控制喷播机的转速在70r/min以下，也可根据实际情况调整转速，喷播机的功率20kw，喷薄厚度控制在4～7cm；(3)向喷播机中加入喷播基质的各组分并加入植物种子，植物种子为狗牙根、百喜草、高羊茅、多年生黑麦草、紫花苜蓿、草木樨、紫穗槐、银合欢、多花木蓝、木豆、二色胡枝子的多种混合种子，其中紫穗槐、银合欢、多花木蓝、木豆、二色胡枝子在与喷播基质混合前先在65℃温水中浸泡，植物种子使用量为30-40g/m2，混匀后进行上层喷播基质的喷播，控制喷播机的转速在70r/min以下，也可根据实际情况调整转速，喷播机的功率20kw，喷薄厚度控制在1～2cm。性能测试1.物理性能测定对比例1：边坡红土，不做处理表1改良前后各指标含量测定指标测定方法对比例1实施例1～4孔隙度(％)浸水法3355±2有机质(g/kg)重铬酸钾容量法5.2516±2田间持水量(％)环刀法4.42≥15饱和含水量(％)环刀法723由表1可知，相较于改良前的红土层的各项指标，改良后的土壤孔隙度可达55％左右，有机质含量＞13％，含水量15％以上，土壤结构稳定。2.植物生长指标测试对比例2：包括按重量份计的如下组分：红土41份、稻壳3份、保水剂1份、粘结剂1份、黄腐酸6份、腐殖土8份、蚯蚓粪8份。选择成都地区公路边坡取样，分别按实施例1～4和对比例2所述组分配制喷播基质并采用上述喷播基质在边坡生态恢复过程中应用时的使用方法进行喷播，采用40cm*40cm栽植方形花盆，每个处理3个重复，在自然光下培养，试验的温湿度条件保持在同一水平。栽植植物后45天，记录植被生长情况，具体见表2。表2植物生长指标处理发芽率(％)叶绿素spad总生物量(g)根冠比盖度(％)实施例1～4≥58≥44.0≥9.14≥0.15≥74对比例24338.95.190.1059由表2可知，与对比例2相比，本发明所述喷播基质的使用可以显著增加植物的发芽率、叶绿素spad、总生物量、根冠比以及盖度，可见本发明所述喷播基质的使用可以增加植物的发芽和生长指标，利于形成植被保护层，发挥植被的抗冲刷作用，从而减少土壤流失量。3.抗冲刷能力测试对实施例1和对比例2的基质进行抗冲刷测试，采用边坡的坡度为45°，坡长50cm、坡宽33cm，基质喷播于边坡上，基质厚度为6cm，每个处理3个重复，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10分钟，试验用水为自来水，通过自来水开关调节供水压力，降雨流量为3.9l/min，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，分别计算各组试验被冲刷下泥沙重量，冲刷量与降雨历时如图1所示。由图1可知，随着降雨时间的增加，实施例1与对比例2的基质冲刷量随着时间的增加，基质冲刷量也在增加；其中，在1～10min内，实施例1基质的冲刷量较对比例2基质的冲刷量明显较小，说明实施例1基质抗冲刷能力较强，水土流失相对较小。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。当前第1页12