CN100596269C - 一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法属于环境保护技术领域。针对各类工程创伤和生态破坏形成的裸露岩体坡面，采用向岩质坡面客土喷播以蕨类植物孢子为主、其他的植物种子为辅的植物护坡工艺，通过采集蕨类植物的孢子-孢子处理-混配基质-坡面挂网、固定网-喷射机喷射客土和植物种子-液压喷播机喷播蕨类植物孢子-坡面盖布-养护，可以对坡度75°以下裸露岩体坡面在低养护条件下实现快速而持久的生态恢复，适用于公路、铁路边坡，废弃石场、矿山和岩漠化区域等的植物护坡和水土保持。

Description

一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法
技术领域
本发明《一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法》属于水土保持技术领域，特别涉及一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法。
技术背景
近年来我国各地基本建设高速、持续发展，修公路、建铁路、采石、开矿、搞水利电力基础工程等使原有生态受到破坏，造成水土流失，形成了大量裸露岩体坡面工程创伤需要进行生态治理或生态恢复。但裸露岩体由于无土、缺水、少肥，生境条件差，生态限制因子多，生态恢复面临诸多困难，因此成为国内外进行生态建设的难题。目前国内外主要采用爬藤种植、客土喷播或喷混植生技术进行山体复绿。爬藤种植复绿较慢，护坡能力较差，也不适合用于高的边坡。关于客土喷播或喷混植生技术，张俊云等在《岩石边坡植被护坡种植基》专利(专利申请号00120508.0)中公布了一种客土喷播种植基的配方；辜再元等在《岩石边坡生态防护植物生长基质》专利申请(专利申请号02104143.1)中公布了另一种客土喷播种植基的配方；王清刚等人在《液力喷植机》专利申请(专利申请号02210923.4)中公布了一种采用液压装置进行坡面喷播的设备结构；关于植物选用，周培德等在《植物护坡工程技术》一书中推荐了高羊茅等12种多年生草本植物和迎春等9种灌木。采用上述技术虽然能使坡面较快速复绿，但存在养护成本过高，较易退化等缺点，特别是在酸性土质地区和碱性大的石灰岩地区植物退化更为显著。本发明的目的是开发一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法。该技术的实施有助于裸露岩体生态脆弱区生态系统的稳定、城乡水土保持、生态环境保护、改善和修复，对酸性土质地区和碱性大的石灰岩地区裸露岩体较快速和持久的生态恢复也有显著效果。本发明是通过下列技术措施实现的。
发明内容
采用向岩质坡面客土喷播以蕨类植物孢子为主、其他的植物种子为辅的植物护坡方案，技术路线是：采集蕨类植物的孢子-孢子处理-混配基质-坡面挂网、固定网-客土和喷播植物种子-液压喷播孢子-坡面盖布-养护。具体方法叙述如下。
1、采集蕨类植物的孢子
首先是选择适合的蕨类植物。蕨类植物种类很多，我国约有2600种，它们虽然有维束管组织，但不产生种子，孢子是其无性生殖的产物，一般产在叶子背面的孢子囊中。蕨类植物对环境适应能力较强，本发明根据需要选择其中耐干旱、耐贫瘠、耐酷热、耐严寒、耐酸性介质或碱性介质的蕨类植物孢子作为采集对象，具体品种见表1。
表1
  蕨类植物中文名称   学名   特点   适用区域
  芒萁   Dicranopteris pedata   里白科芒萁属，中型陆生蕨，叶纸质，极耐干旱，适应强酸性土壤，根与岩石坡面结合力强，耐强光照射，耐贫瘠土质，能自成群落，适应粗放管理。全草可入药，有清热利尿、祛瘀止血功能   长江以南各省，pH值4.5-5.5的裸露山体
  蕨   Pteridium aquilinumvar.latiusculum   蕨科蕨属，喜阳，耐旱，耐寒，耐贫瘠土质，耐管理粗放，自然增殖力强，自成群落，根部附近pH值5.5-6.5，根可入药，利尿解热   长江流域及以北地区山地阳坡
  蜈蚣草   Pteris vittata   凤尾蕨科凤尾蕨属，根状茎横卧，耐旱、耐碱、耐贫瘠，根部附近土壤pH值7-8，是有祛风、杀虫、治疳功能的药用植物   秦岭以南地区石灰岩山地阴坡
  肿足蕨   Hypodematium crenatum   肿足蕨科肿足蕨属，能生于干旱的石灰岩缝中，根部附近pH值8左   南方阴坡地带
  右，西南地区石灰岩指示植物，耐荫
  刺齿贯众  Cyrtomium caryotideum   鳞毛蕨科贯众属，叶革质，有一定耐旱性和耐寒性，耐荫，耐碱，也是能杀虫解毒的药材   石灰岩山地
  银粉背蕨  Aleuritopteris argentea   中国蕨科粉背蕨，极耐干旱，耐寒，北方能露地越冬，可在石灰岩缝中生存根部附近pH值7-8，是解毒消肿的中药   碱性、中性、微酸性介质中均可适应
  耳叶金毛裸蕨  Gymnopteris bipinnatavar.auriculata   裸子蕨科金毛裸蕨属，中小型石生蕨，根状茎粗壮横卧，极耐干旱，耐寒，耐阳光直射，喜生于灌木丛干旱石缝中，分布很广，遇到极干旱天气叶片自动卷曲，以减少水分蒸发   华东、华北、西北、西南
  卷柏  Selaginella tamariscina   卷柏科卷柏属植物，小型石生蕨，生命力和抗早力极强，较耐寒，可以粗放管理，是收敛止血中药   可用于各地干旱坡面
  海金沙  Lygodium japonicum   海金沙科海金沙属藤本蕨类，喜沙质酸性土(pH4.5-5.0)，喜光，耐粗放管理，茎叶可用于防治红蜘蛛和棉蚜虫   暖温带和亚热带地区
  槲蕨  Drynaria fortunei   槲蕨科槲蕨属，肥大的根壮茎有较强的抗干旱能力，根状茎是活血止痛、治跌打损伤中药   长江以南各省
孢子的收集时间选在夏末到秋天孢子成熟期，采用叶片中下部成熟度好、生命力强的孢子，要用纸带包装，以免产生霉菌。
2、孢子处理
在收集的孢子中，通常含有很多孢子囊碎片和苔藓、藻类及菌类污染，首先过筛100-150目细筛，将筛出的孢子放入5％次氯酸钠浸泡消毒5-10分钟，然后用无菌水冲洗1-2次，取出后干燥，放入冷藏箱中储存备用，播种前为加速孢子萌发先用10-50ppm的赤霉素处理3-5分钟，然后经0.5-2T磁场处理0.5-60秒。
3、混配基质
要求基质保水、通气性好，采用1-2份壤土、1-2份泥炭、1份素沙、0.0001-0.0002份聚丙烯酰胺类型保水剂、0.00005-0.0001份丙烯酰胺聚合物类型粘结剂、0.05-0.15份硅酸盐水泥和0.0001-0.0003份3％多氧清杀菌剂重量比配制，对于耐碱性的蕨类在基质中要加入0.003-0.01份熟石灰混合过筛作为混配基质，对于喜酸蕨类在基质中要加入0.003-0.01份硫酸亚铁调节酸性。
4、坡面挂网、固定网
裸露岩体缺乏植物生长所需的土壤，因此在喷播孢子前必须向坡面添加混配的营养基质，即进行客土施工，而挂网、固定网是为了用喷射机客土时通过网使混配的营养基质形成一个整体。网采用￠2-3mm的镀锌铁丝网，通过置入山体的经防锈处理的￠10-16mm螺纹钢与山体连接。
5、客土和喷播植物种子
为了给喷播孢子创造条件，将上述混配的营养基质均匀加入灌木种子后通过喷射机靠压力喷射到裸露岩体上，喷射层厚度5-20cm，灌木种子的密度为20-100粒/m2，灌木种子选用适应当地条件的抗逆性强的乡土树种为主，以利形成灌木和蕨类植物立体配置的稳定植物群落。
6、液压喷播孢子
将粘结剂、保水剂、杀菌剂、纸浆、水溶性复合肥料、水按(0.2-0.4)∶(0.4-0.8)∶(0.1-0.2)∶(10-20)∶(3-6)∶1000比例注入液压喷播机，搅拌均匀后加入孢子再搅拌2-3分钟，在喷播机液压力驱动下喷射到坡面。不同种类的孢子播种的密度为1000-10000个/m2，不要播的过密，孢子过密时，配子体太拥挤，生长势弱。液压喷播材料性能要求见表2。喷播用水要用软水，如水的碱性过大，应加少量磷酸加以调整。
7、坡面盖布
孢子细小，播种后不需覆土，但为了使孢子顺利长成配子体并进一步形成孢子体，必须使坡面保持湿润，坡面盖无纺布有利于减少水分蒸发，无纺布密度应不小于15g/m2。
8、养护
水分控制要适当，播后要保持坡面湿润，2-3周即可萌发。施肥宜施稀薄的液体肥料，每三周可喷施浓度为0.5-1.0％的磷酸二氢钾水溶液一次，在播后50天左右对逐渐发育的配子体均匀喷水雾以创造受精机会，播后100天左右孢子体幼苗可长到1-2cm。
采用本技术客土喷播的蕨类植物等养护1-1.5年后即可形成有良好护坡功能的、可粗放管理的、稳定的植物群落。其中一些蕨类植物有药用价值，可以适当采集有用部分利用。
具体实施方式
在广东江鹤高速公路k100-k800路段中风化花岗岩路堑边坡采用以喷播蕨类植物为主的客土喷播技术进行生态恢复和水土保持。该地区日照时间较长，属亚热带气候，年平均降雨量1100-1650mm，最长连续干旱天数43天，一月份平均气温12.3℃，七月份平均气温29.1℃。岩质坡面坡高28米，坡度63°，有两级平台，坡面面积1800m2。
本实施例喷播选用的蕨类植物是芒萁，孢子囊群生于每组叶片的侧脉上中部，在8月中旬采集成熟孢子，装于信封中，放入4℃冰箱备用。在清理坡面后在坡面上间隔一米均匀钻锚杆孔，孔径￠25mm，锚杆选用￠12mm、长度300-400mm、端部涂有沥青防腐油漆的螺纹钢筋，用水泥砂浆将锚杆固定于孔内。选用14号镀锌铁丝网铺网，网间搭接宽度大于5cm，用铁丝绑扎于锚杆。网下绑垫竹片调节网与坡面距离保持在5-6cm。混配基质选0.1立方米坡面表层壤土、0.1立方米泥炭、0.1立方米素沙、0.10Kg聚丙烯酰胺保水剂、0.05Kg丙烯酰胺聚合物粘结剂、15Kg 425号硅酸盐水泥无机粘结剂、0.05Kg3％多氧清杀菌剂和1.0Kg硫酸亚铁配制，混合在容积为0.4立方米的水泥搅拌机中进行，搅拌1.5分钟后加入经浸种12小时的木豆和银合欢种子各35粒混匀。向坡面喷射含有木豆和银合欢种子的混合基质采用SGP-6型号的混凝土喷射机，配备的提供空气动力的空压机容积为12立方米，空气压力为0.5MPa，空气流量为8立方米/分，喷射由正面进行，边喷边加水，喷射厚度8-11cm，要把网全部盖住。
孢子的处理首先是过100目细筛，将筛出的孢子放入5％次氯酸钠浸泡消毒5分钟，然后用无菌水冲洗2次，用30ppm的赤霉素处理3分钟，再用1T强度的磁场处理30秒。将孢子加入液压喷播机混合液前，如上所述的高分子粘结剂、保水剂、杀菌剂、纸浆纤维材料、水溶性复合肥料按比
表2
  材料名称   单位   用量  备注
  高分子粘结剂   Kg   3  丙烯酰胺聚合物
  高分子保水剂   Kg   5  聚丙烯酰胺类
  纸浆   Kg   180
  芒萁孢子   百万个   4.5
  水溶性复合肥料   Kg   60  含硝态氮，N、P、K折纯含量40％
  水   L   8000  pH5.5-6.0
  多氧清   Kg   2.0  3％水剂
例注入液压喷播机中的水箱中，1000m2坡面各种材料用量如表2所示。搅拌均匀后加入孢子再搅拌2分钟，在喷播机液压力驱动下喷射到坡面。孢子的密度4500个/m2左右；播后盖质量为15g/m2的无纺布。保持坡面湿润，播后13天孢子萌发，一季度孢子体苗达到2.0cm，一年后芒萁与木豆和银合欢一起已经覆盖坡面，具有了护坡和水土保持功能，便可在近自然条件下粗放管理。

Claims (5)

1、一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法，其技术特征在于采用向岩质坡面客土喷播以蕨类植物孢子为主、植物种子为辅的植物护坡工艺，分两次喷播，在第一次向岩体坡面客土喷播时加入植物种子，在第二次液压喷播时加入蕨类植物孢子。
2、如权利要求1所述的一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法，其技术特征在于蕨类植物类型为芒萁、蜈蚣草、肿足蕨、刺齿贯众、银粉背蕨、耳叶金毛裸蕨、卷柏、海金沙和槲蕨。
3、如权利要求1所述的一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法，其技术特征在于客土基质采用1-2份壤土、0.5-1份泥炭、1份素沙、0.0001-0.0005份聚丙烯酰胺类型保水剂、0.00005-0.0005份丙烯酰胺聚合物类型粘结剂、0.01-0.15份普通硅酸盐水泥和0.0005-0.0001份3％多氧清杀菌剂重量比配制，对于耐碱性的蕨类在基质中要加0.003-0.01份熟石灰加入混配基质，对于喜酸蕨类在基质中要加0.001-0.01份硫酸亚铁调节酸性。
4、如权利要求1所述的一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法，其技术特征在于液压喷播孢子时，载体中丙烯酰胺聚合物类型粘结剂、聚丙烯酰胺类型保水剂、3％多氧清杀菌剂、纸浆纤维、氮磷钾折纯含量30-40％的水溶性复合肥料、水按(0.2-0.4)∶(0.4-0.8)∶(0.1-0.2)∶(10-20)∶(0.5-5)∶1000重量比混匀配制。
5、如权利要求1所述的一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法，其技术特征在于播种前对蕨类植物孢子先用10-50ppm的赤霉素处理3-5分钟，然后经0.5-2T强度的磁场处理0.5-60秒。
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