一种高陡岩质边坡生态修复功能性复层式植生基材

本发明涉及环境治理，特别是涉及一种高陡岩质边坡生态修复功能性复层式植生基材。

背景技术：

1、随着工业化的进程，对资源和原材料的消耗日益迫切，矿山资源开采活动日益频繁，但矿山资源的开挖形成了大量的高陡岩质边坡，这些高陡岩质边坡是岩质的或者含有极少量的土壤，因此植被很难生长，这些高陡岩质边坡长期裸漏在外，不仅不利于环境保护和生态平衡，而且还会诱发矿山地质灾害等。因此，在该地区开展生态修复的难度更大。目前，高陡岩质边坡生态恢复技术主要借鉴较为成熟的公路、铁路边坡生态恢复技术，如客土喷播技术、植生袋技术、三维植被网喷播技术、飘台法、植被混凝土生态防护技术等，并没有针对高陡岩质边坡生态修复的专用修复材料，因此，生态修复效果并不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高陡岩质边坡生态修复功能性复层式植生基材，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明的技术方案之一：一种高陡岩质边坡生态修复功能性复层式植生基材，所述复层式植生基材包括基材面层和基材结构层；

4、所述基材面层，包括以下质量份数的原料：陶粒10～15份、小麦秸秆5～8份、基材粘结剂10～12份、种植土8～10份、复合微生物a 0.5～1份、腐殖酸10～12份、保水剂1～2份和发酵鸡粪3～4份；

5、所述基材结构层，包括以下质量份数的原料：大豆秸秆10～12份、硅酸钙颗粒15～20份、复合保水材料10～15份、基材粘结剂10～12份、复合微生物b1～2份、发酵牛粪5～8份、种植土5～8份、复合肥3～5份和腐殖酸8～10份。

6、陶粒具有多孔、质轻、表面强度高的特殊构造，可以满足植物含水和透气的需要。

7、由于高陡岩质边坡土层瘠薄，水分不易保存，因此，植物难以生根发芽，通过添加保水剂可以提高陡岩质边坡土壤的存水量，使植物能够正常生长，并且能够减少灌溉用水，提高植物的抗逆能力。

8、进一步地，所述基材面层的厚度为2～3cm；所述基材结构层的厚度为3～4cm。

9、进一步地，所述复合微生物a，包括以下质量份数的组分：地衣芽孢杆菌2～3份、黄绿木霉1～2份、胶冻样芽孢杆菌1～2份和植物乳杆菌2～3份；所述复合微生物b，包括以下质量份数的组分：氧化硫硫杆菌4～5份、酵母菌2～3份、硝化细菌2～3份、硫化细菌1～2份、乳酸菌2～3份、野油菜黄单胞菌1～2份和淡紫紫孢菌2～3份。

10、复合微生物a中的地衣芽孢杆菌、黄绿木霉、胶冻样芽孢杆菌和植物乳杆菌可以形成一个良好的微生态系统，在基材面层中构建有利于植物生长并防治病虫害的有益微生物菌群，改善植物根际营养环境，加强土壤有机物的分解；同时可以分泌根系促生素和抑菌素，能够促进植物生根并且避免幼苗根系感染腐霉根腐病、疫霉根腐病、细菌性根腐病和茎基腐病及立枯病、猝倒病等苗期病害。

11、复合微生物b中的氧化硫硫杆菌利用空气中二氧化碳为碳源，以无机氮为氮源，通过氧化fe2+为fe3+或氧化元素硫获取生长所需的能量，同时实现分解矿物质粒子的效果。

12、复合微生物b中的酵母菌与高陡岩质边坡中的碎石、矿物质粒子之间会形成一层生物膜(生物膜是由微生物细胞、无机碎屑和细胞间液组成的高度水化的胶状物质)，可以为生物-矿物间物质交换和化学反应提供最为活跃的微观环境，促进碎石、矿物质粒子的分解。并且复合微生物b中的各种微生物可以通过新陈代谢分泌多种化学物质，包括硝酸和硫酸等无机酸、多糖、肽化合物以及多种有机酸等，改变岩石和矿物表面的物理化学环境，进一步促进矿物的分解。

13、进一步地，所述基材粘结剂包括淀粉、高岭土或羧甲基纤维素；所述保水剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。

14、进一步地，所述复合保水材料，包括以下质量份数的原料：改性纤维素10～15份、聚乙烯醇凝胶3～5份和粘结剂4～6份。

15、进一步地，所述改性纤维素的制备方法，具体包括：将稻草纤维素浸泡在盐酸溶液中进行活化处理，取出洗净后加入壳聚糖和醋酸酐的混合溶液中进行交联反应，洗净后干燥，得到所述改性纤维素。

16、改性纤维素具有亲水性好、复水性好、吸水量大、吸水速度快、保水性强的特点。

17、进一步地，所述聚乙烯醇凝胶的制备方法，具体包括：将聚乙烯醇加入溶剂中溶解，然后加入醛溶液和酸溶液，搅拌均匀后静置，得到聚乙烯醇凝胶。

18、聚乙烯醇凝胶具有高比表面积、高孔隙率、较好的吸水和保水效果。

19、进一步地，所述粘结剂的制备方法，具体包括：将玉米淀粉加入水中，搅拌均匀并加热后加入浓硫酸、高锰酸钾和草酸进行反应，反应终止后加入氢氧化钠和硼砂进行交联反应，最后烘干，得到所述粘结剂。

20、粘结剂成本低廉、环境友好、造粒效果较好，并且可以较好的粘附在高陡岩质边坡上。

21、进一步地，所述复合保水材料的制备方法，具体包括：按质量份数，将改性纤维素粉碎后造粒，然后喷洒聚乙烯醇凝胶的水溶液，烘干后喷洒淀粉水溶液，然后包裹粘结剂，得到所述复合保水材料。

22、本发明制备的复合保水材料可以兼具吸水、保水效果，同时还具有良好的粘附效果，可以避免复层式植生基材在边坡上不能稳定粘附的问题(提升复层式植生基材的抗冲刷性效果)。

23、本发明的技术方案之二：一种上述复层式植生基材的制备方法，包括以下步骤：

24、(1)按质量份数，将基材结构层的原料混合均匀后，调节含水量至40～50％，得到混合料a；

25、(2)按质量份数，将基材面层的原料混合均匀后，调节含水量至35～45％，得到混合料b；

26、(3)将混合料a铺平后铺设混合料b，得到所述复层式植生基材。

27、本发明公开了以下技术效果：

28、(1)本发明的复层式植生基材可以使植物保持较好的生长状态和较高的成活率，进而提高高陡岩质边坡生态修复的效果。

29、(2)本发明的复层式植生基材可以为植物生长提供所需的营养成分，是一种适合高陡岩质边坡生态修复的生态复层式植生基材，并且该复层式植生基材具有良好的抗冲刷性能，为实现高陡岩质边坡生态修复提供了一种方便配置、可靠性强、经济效益好的基材。

技术特征：

1.一种高陡岩质边坡生态修复功能性复层式植生基材，其特征在于，所述复层式植生基材包括基材面层和基材结构层；

2.根据权利要求1所述的复层式植生基材，其特征在于，所述基材面层的厚度为3cm；所述基材结构层的厚度为4cm。

3.根据权利要求1所述的复层式植生基材，其特征在于，所述复合微生物a，包括以下质量份数的组分：地衣芽孢杆菌2～3份、黄绿木霉1～2份、胶冻样芽孢杆菌1～2份和植物乳杆菌2～3份；所述复合微生物b，包括以下质量份数的组分：氧化硫硫杆菌4～5份、酵母菌2～3份、硝化细菌2～3份、硫化细菌1～2份、乳酸菌2～3份、野油菜黄单胞菌1～2份和淡紫紫孢菌2～3份。

4.根据权利要求1所述的复层式植生基材，其特征在于，所述基材粘结剂包括淀粉、高岭土或羧甲基纤维素；所述保水剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。

5.根据权利要求1所述的复层式植生基材，其特征在于，所述复合保水材料，包括以下质量份数的原料：改性纤维素10～15份、聚乙烯醇凝胶3～5份和粘结剂4～6份。

6.根据权利要求5所述的复层式植生基材，其特征在于，所述改性纤维素的制备方法，具体包括：将稻草纤维素浸泡在盐酸溶液中进行活化处理，取出洗净后加入壳聚糖和醋酸酐的混合溶液中进行交联反应，洗净后干燥，得到所述改性纤维素。

7.根据权利要求5所述的复层式植生基材，其特征在于，所述聚乙烯醇凝胶的制备方法，具体包括：将聚乙烯醇加入溶剂中溶解，然后加入醛溶液和酸溶液，搅拌均匀后静置，得到聚乙烯醇凝胶。

8.根据权利要求5所述的复层式植生基材，其特征在于，所述粘结剂的制备方法，具体包括：将玉米淀粉加入水中，搅拌均匀并加热后加入浓硫酸、高锰酸钾和草酸进行反应，反应终止后加入氢氧化钠和硼砂进行交联反应，最后烘干，得到所述粘结剂。

9.根据权利要求5所述的复层式植生基材，其特征在于，所述复合保水材料的制备方法具体包括：按质量份数，将改性纤维素粉碎后造粒，然后喷洒聚乙烯醇凝胶的水溶液，烘干后喷洒淀粉水溶液，然后包裹粘结剂，得到所述复合保水材料。

10.一种权利要求1～7任一项所述的复层式植生基材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种高陡岩质边坡生态修复功能性复层式植生基材，属于环境治理技术领域。复层式植生基材包括基材面层和基材结构层。本发明的复层式植生基材可以使植物保持较好的生长状态和较高的成活率，进而提高高陡岩质边坡生态修复的效果。本发明的复层式植生基材可以为植物生长提供所需的营养成分，是一种适合高陡岩质边坡生态修复的生态复层式植生基材，并且该复层式植生基材具有良好的抗冲刷性能，为实现高陡岩质边坡生态修复提供了一种方便配置、可靠性强、经济效益好的基材。

技术研发人员：刘韬,张国信,贾雪梅,唐家凯,白晓华,王运兴
受保护的技术使用者：甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14