本发明涉及水土保持
技术领域：
，具体是一种用于生态修复的复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：人类不合理地开发、利用造成森林、草原等自然生态环境遭到破坏，从而使人类、动物、植物的生存条件发生恶化；如：水土流失、土地荒漠化、土壤盐碱化、生物多样性减少等等。环境破坏造成的后果往往需要很长的时间才能恢复，有些甚至是不可逆的。主要的生态问题如下：在我国严重土壤污染区中由农产品超标引起的污染面积广泛，其中重金属污染占了80％。粮食中重金属pb、cu、zn、cd和cr等的超标率占10％；被人们公认为城市环境质量优良的公园中也存在着重的土壤重金属污染。此外，由于采矿而废弃的土地面积逐年增加，大面积的矿山废弃地不仅减少了可利用的土地资源，同时也对区域生态环境产生了诸多负面影响。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于生态修复的复合材料及其制备方法和应用，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于生态修复的复合材料，按照重量份的原料包括：磷灰石31-39份、正硅酸乙酯7-15份、壳聚糖15-25份、藿香蓟42-50份、茶多酚13-21份。作为本发明进一步的方案：所述用于生态修复的复合材料，按照重量份的原料包括：磷灰石33-37份、正硅酸乙酯9-13份、壳聚糖18-22份、藿香蓟44-48份、茶多酚15-19份。作为本发明进一步的方案：所述用于生态修复的复合材料，按照重量份的原料包括：磷灰石35份、正硅酸乙酯11份、壳聚糖20份、藿香蓟46份、茶多酚17份。本发明另一目的是提供一种用于生态修复的复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将藿香蓟粉碎、过100-150目筛，然后加入其质量4-5倍的醋酸溶液，然后升温至55-60℃并在该温度下加热搅拌50-60min，然后超声处理15-20min，过滤取滤液，并浓缩至其体积的10-15％，制得藿香蓟处理物；2)将正硅酸乙酯与其质量4-5倍的乙醇混合，制得正硅酸乙酯溶液；将磷灰石粉碎、过100-150目筛，然后与正硅酸乙酯溶液混合搅拌1-1.2h，然后加热至63-65℃并在该温度下搅拌处理0.5-0.7h；制得混合物a；3)将壳聚糖与其质量3-4倍的质量浓度为22-25％的柠檬酸水溶液混合，加热至75-80℃，并在该温度下搅拌处理45-50min，然后升温至95-98℃，并在该温度下搅拌处理1-1.2h，制得混合物b；4)将藿香蓟处理物、混合物a、混合物b、茶多酚混合搅拌均匀，即得。作为本发明进一步的方案：步骤1)中，醋酸溶液的质量浓度为30-35％。作为本发明进一步的方案：步骤1)中，醋酸溶液的溶剂为水。作为本发明进一步的方案：步骤1)中，超声功率为1000w。作为本发明进一步的方案：步骤2)中，搅拌速度为220-250r/min。作为本发明进一步的方案：步骤3)中，搅拌速度为250-280r/min。本发明另一目的是提供所述复合材料在生态修复中的应用。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用上述原料及工艺制得的复合材料，为植物生长提供了全面的营养，具有良好的透气性及持水性，提高了植物的发芽率、成活率和矿山的生态修复率，能够吸附吸收土壤中无法游离出的重金属，可有效的改良矿山废弃地、重金属污染土地、坡地等的土壤。本发明原料简单易得，制备工艺简单、易控制、易操作，效果显著，适于工业化生产。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1本发明实施例中，一种用于生态修复的复合材料，包括以下原料：磷灰石31kg、正硅酸乙酯7kg、壳聚糖15kg、藿香蓟42kg、茶多酚13kg。将藿香蓟粉碎、过100目筛，然后加入其质量4倍的醋酸溶液，醋酸溶液的溶剂为水，醋酸溶液的质量浓度为30％。然后升温至55℃并在该温度下加热搅拌50min，然后超声处理15min，超声功率为1000w，过滤取滤液，并浓缩至其体积的10％，制得藿香蓟处理物。将正硅酸乙酯与其质量4倍的乙醇混合，制得正硅酸乙酯溶液；将磷灰石粉碎、过100目筛，然后与正硅酸乙酯溶液以220r/min的搅拌速度混合搅拌1h，然后加热至63℃并在该温度下搅拌处理0.5h；制得混合物a。将壳聚糖与其质量3倍的质量浓度为22％的柠檬酸水溶液混合，加热至75℃，并在该温度下以250r/min的搅拌速度搅拌处理45min，然后升温至95℃，并在该温度下以250r/min的搅拌速度搅拌处理1h，制得混合物b。将藿香蓟处理物、混合物a、混合物b、茶多酚混合搅拌均匀，即得。实施例2本发明实施例中，一种用于生态修复的复合材料，包括以下原料：磷灰石39kg、正硅酸乙酯15kg、壳聚糖25kg、藿香蓟50kg、茶多酚21kg。将藿香蓟粉碎、过150目筛，然后加入其质量5倍的醋酸溶液，醋酸溶液的溶剂为水，醋酸溶液的质量浓度为35％。然后升温至60℃并在该温度下加热搅拌60min，然后超声处理20min，超声功率为1000w，过滤取滤液，并浓缩至其体积的15％，制得藿香蓟处理物。将正硅酸乙酯与其质量5倍的乙醇混合，制得正硅酸乙酯溶液；将磷灰石粉碎、过150目筛，然后与正硅酸乙酯溶液以250r/min的搅拌速度混合搅拌1.2h，然后加热至65℃并在该温度下搅拌处理0.7h；制得混合物a。将壳聚糖与其质量4倍的质量浓度为25％的柠檬酸水溶液混合，加热至80℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理50min，然后升温至98℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理1.2h，制得混合物b。将藿香蓟处理物、混合物a、混合物b、茶多酚混合搅拌均匀，即得。实施例3本发明实施例中，一种用于生态修复的复合材料，包括以下原料：磷灰石33kg、正硅酸乙酯9kg、壳聚糖18kg、藿香蓟44kg、茶多酚15kg。将藿香蓟粉碎、过150目筛，然后加入其质量4.5倍的醋酸溶液，醋酸溶液的溶剂为水，醋酸溶液的质量浓度为35％。然后升温至60℃并在该温度下加热搅拌55min，然后超声处理20min，超声功率为1000w，过滤取滤液，并浓缩至其体积的15％，制得藿香蓟处理物。将正硅酸乙酯与其质量4.5倍的乙醇混合，制得正硅酸乙酯溶液；将磷灰石粉碎、过150目筛，然后与正硅酸乙酯溶液以250r/min的搅拌速度混合搅拌1.1h，然后加热至65℃并在该温度下搅拌处理0.6h；制得混合物a。将壳聚糖与其质量3.5倍的质量浓度为25％的柠檬酸水溶液混合，加热至78℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理48min，然后升温至98℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理1.1h，制得混合物b。将藿香蓟处理物、混合物a、混合物b、茶多酚混合搅拌均匀，即得。实施例4本发明实施例中，一种用于生态修复的复合材料，包括以下原料：磷灰石37kg、正硅酸乙酯13kg、壳聚糖22kg、藿香蓟48kg、茶多酚19kg。将藿香蓟粉碎、过150目筛，然后加入其质量4.5倍的醋酸溶液，醋酸溶液的溶剂为水，醋酸溶液的质量浓度为35％。然后升温至60℃并在该温度下加热搅拌55min，然后超声处理20min，超声功率为1000w，过滤取滤液，并浓缩至其体积的15％，制得藿香蓟处理物。将正硅酸乙酯与其质量4.5倍的乙醇混合，制得正硅酸乙酯溶液；将磷灰石粉碎、过150目筛，然后与正硅酸乙酯溶液以250r/min的搅拌速度混合搅拌1.1h，然后加热至65℃并在该温度下搅拌处理0.6h；制得混合物a。将壳聚糖与其质量3.5倍的质量浓度为25％的柠檬酸水溶液混合，加热至78℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理48min，然后升温至98℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理1.1h，制得混合物b。将藿香蓟处理物、混合物a、混合物b、茶多酚混合搅拌均匀，即得。实施例5本发明实施例中，一种用于生态修复的复合材料，包括以下原料：磷灰石35kg、正硅酸乙酯11kg、壳聚糖20kg、藿香蓟46kg、茶多酚17kg。将藿香蓟粉碎、过150目筛，然后加入其质量4.5倍的醋酸溶液，醋酸溶液的溶剂为水，醋酸溶液的质量浓度为35％。然后升温至60℃并在该温度下加热搅拌55min，然后超声处理20min，超声功率为1000w，过滤取滤液，并浓缩至其体积的15％，制得藿香蓟处理物。将正硅酸乙酯与其质量4.5倍的乙醇混合，制得正硅酸乙酯溶液；将磷灰石粉碎、过150目筛，然后与正硅酸乙酯溶液以250r/min的搅拌速度混合搅拌1.1h，然后加热至65℃并在该温度下搅拌处理0.6h；制得混合物a。将壳聚糖与其质量3.5倍的质量浓度为25％的柠檬酸水溶液混合，加热至78℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理48min，然后升温至98℃，并在该温度下以280r/min的搅拌速度搅拌处理1.1h，制得混合物b。将藿香蓟处理物、混合物a、混合物b、茶多酚混合搅拌均匀，即得。对比例1将各原料直接混合制得的复合材料，原料量与实施例5一致。实施例6修复矿山废弃地在矿山废弃地立地条件相近区域选取试验地，种植穴按照1*1米的规格，品字形排列，共设置700个种植穴，将实施例1-5及对比例1制得的复合材料分别均匀撒在种植穴上10厘米厚，每撒播6个留一个空地作为对照，对照组是种植穴整理后直接播种。在上述种植穴里播种优良牧草紫花苜蓿种子，每一试验组分别播种100个种植穴，在同样的管理条件下用同样的方法进行管理，逐日观察统计出苗率，死苗率，共统计四周，出苗后每两周测一次株高，直至播后12周。紫花苜蓿在不同土壤基质上播种，根据表1-5结果可知，在实施例5复合材料上播种的紫花苜蓿种子出苗率显著提高，同时植物生长过程中死苗率较低，叶色浓绿、长势最旺盛，生物量最大，矿山废弃地植被恢复效果最好。如表1-2，与对照组、对比例1相比，采用本发明工艺制得的复合材料可以提高紫花苜蓿种子出苗率，幼苗死亡率很低，而对照组与对比例1不仅出苗率低，而且死苗率较高。表1不同复合材料播种植物种子平均出苗率表实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对照组对比例1出苗率％85.285.488.288.789.848.555表2紫花苜蓿播后三周的出苗率和死苗率表实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对照组对比例1出苗率％85.886.588.889.591.546.854.5死苗率％1.71.51.11.01.015.813.2表3紫花苜蓿幼苗株高(cm)从表3看出，在生长的前4周，本发明复合材料前期对幼苗的株高无显著的影响，自第6周至12周，经处理的幼苗株高明显高于对照组与对比例1。表4播种12周紫花苜蓿幼苗的生物量(g/5株)表4看出，使用本发明复合材料处理后，生长12周的幼苗其地上和地下生物量均显著高于对照组与对比例1。表5栽植紫穗槐150天后平均生长量指数表分枝地径(cm)叶片宽度(cm)株高(cm)实施例1170.480.6968实施例2180.490.7169实施例3200.530.8673实施例4210.540.8775实施例5220.560.9079对照组110.310.4144对比例1130.380.4852表5看出，使用本发明复合材料处理后，苗木生长量均明显高于对照组与对比例1。实施例7修复重金属污染土地在污水灌溉区的废弃农田土壤上，选择100平方米的田间土壤为田间试验点，田间试验点污染土壤中pb、cu、zn、cd含量分别为1526、568、772、35.8mg/kg土。田间试验点施入实施例5复合材料3kg(浓度约为100mg/kg土)，进行污染土壤耕翻、平整(耕翻、平整土壤厚度为15cm左右)；同时移栽用100mg/l赤霉素浸泡过根30h的高1.5～1.8m的种苗，种植深度为15cm，种植密度为株距30～40cm×行距30～40cm。种植期间除草一次，喷洒农药除虫一次。种植期间对土壤每半个月进行处理测试。田间试验结果表明，种植期间供试土壤上竹柳枝干全部成活且生长良好，14个月后，株高达2.2-2.8m。14个月后，取试验区不同深度(分别为5cm、10cm、15cm)的土壤进行混合测试，土壤中pb、cu、zn、cd浓度分别为91、41、101、5.2mg/kg土。得出结论pb、cu、zn浓度达到《土壤环境质量标准(gb15618-1995)》ⅱ类标准。实施例8修复坡面在喷播前将处理过的草坪植物种子、灌木树种子或藤本植物种子与实施例5复合材料以及适量的水充分混匀，然后利用液压喷播机对已经挂好护网的坡面和岩体进行喷播，喷播的厚度至少为10cm。对修复坡面喷播后，4天种子便可萌发，15天基本可萌发完毕，整体的出芽率可达95％。3个月即可完全达到对坡面整体覆盖，完成修复的作用，且在此之后3年内都具有良好的护坡功能。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12