CN102898239A - 一种用于生态修复的生长栽培基质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水土保持领域，具体的说是一种用于生态修复的生长栽培基质及其制备方法。每150kg基质包括，30-40kg的脲醛泡沫颗粒、60-70kg泥炭土、20Kg有机质、0.5-1kg益生菌粉、5-10g保水剂、5-10g粘合剂、0.5-1g植物生长调节剂和3.203kg微量元素。本发明的基质有助于裸露岩体、生态脆弱区域及其他不适合植物生长的环境的修复、改善和稳定，尤其对不适于生长植物的坡面、立面、裸露岩面有较明显的修复作用。同时有利于被修复表面快速形成自我供给的微生态系统，降低整体的护养条件和费用。
Description
技术领域
本发明涉及水土保持领域，具体的说是一种用于生态修复的生长栽培基质及其制备方法。
背景技术
近年来在工程建设过程中，大量挖山取石造成了众多的裸露山体缺口破碎带，这对城市景观和自然环境都产生了极为不利的影响。高速公路建设与矿（石）开采是以破坏生态环境为代价的一项现代化工程，其开挖路堑、填筑路堤，都导致原生植被破坏、动物栖息地破坏、水土侵蚀、出现了大量石质边坡和裸露山体等一系列生态环境问题，因此恢复和重建高速公路边坡及路侧两旁的自然生态植被势在必行。随着人们环保意识的日益增强，要求对大量裸露的岩石边坡给以植被恢复。其表面植被遭受破坏后，原有的水土保持功能几乎完全丧失，坡度一般都较大，雨水极易冲刷坡面，且大都缺土少水不适合植物生长存活，因此必须开发无土栽培基质为植物的初始存活生长提供养料、水份等。基质配置技术的核心是使基质中的营养素比例适当，与所种植植物的习性相符、并易于植物吸收。目前对于这种裸露岩体修复主要采用爬藤种植、客土喷播或喷混植生技术进行山体复绿。但存在恢复速度慢，公开号CN:1292988，发明名称岩石边坡植被护坡种植基中公布一种客土喷播种植基的配方；辜再元等在公开号CN：1271913，发明名称岩石边坡生态防护植物生长基质中公布了另一种客土喷播种植基的配方；公开号CN：100596269，发明名称一种裸露岩体坡面低养护的植物护坡方法公布了一种坡面修复的一种方法，包括一种客土基质。邢礼军等人在公开号CN:1218907C，发明名称一种脲醛控释肥料的合成方法中公布了一种含脲醛的肥料的合成方法。这些公布的方法只是解决了目前生态修复的部分问题，但是无法达到可持续和低维护的作用，特别是在酸性土质和碱性石灰岩地区问题尤为突出。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于生态修复的生长栽培基质及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于生态修复的生长栽培基质，每150kg基质包括，30-40kg的脲醛泡沫颗粒、60-70kg泥炭土、20Kg有机质、0.5-1kg益生菌粉、1-5g保水剂、5-10g粘合剂、0.5-1g植物生长调节剂和3.203kg微量元素。
所述有机质为10-20kg秸秆粉和/或10-20kg菇渣。
所述益生菌粉为将蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌分别于培养基中发酵培养至OD600≥1.5，而后将培养液分别离心收集菌体沉淀再经粉碎，粉碎后的蜡状芽孢杆菌粉体、巨大芽孢杆菌粉体或按质量比2:1混合的蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌粉体，均作为益生菌粉待用。
所述保水剂为5-10g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物，按其质量比例混合，具体为丙烯酰胺：N,N’-甲叉双丙烯酰胺为2:1；所述粘合剂为5-10g高分子聚丙烯酸钾、0.5kg琼脂粉和和1kg水泥组成；所述微量元素为硝酸钾0.7kg、硼酸0.0006kg、硝酸钙0.7kg、硫酸锰0.0006kg、过磷酸钙0.8kg、硫酸锌0.0006kg、硫酸镁0.28kg、硫酸铜0.0006kg、硫酸铁0.12kg、钼酸铵0.0006kg和磷酸二氢铵0.6kg；所述植物生长调节剂为0.1-1g萘乙酸(NAA)和/或0.1-1g吲哚丁酸(IBA)。
用于生态修复的生长栽培基质的制备方法，
1）脲醛泡沫微粒为：将脲醛泡沫进行粉碎制成直径3-8毫米的均匀微粒，待用；
2）益生菌粉为将蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌分别于培养基中发酵培养至OD600≥1.5，而后将培养液分别离心收集菌体沉淀再经粉碎，粉碎后的蜡状芽孢杆菌粉体、巨大芽孢杆菌粉体或按质量比2:1混合的蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌粉体，均作为益生菌粉待用；
3）将基质各个成分按上述比例混合，而后混合物中加入水进而搅拌均匀。
所述保水剂为5-10g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物，按其质量比例混合，具体为丙烯酰胺：N,N’-甲叉双丙烯酰胺为2:1；所述粘合剂为5-10g高分子聚丙烯酸钾、0.5kg琼脂粉和和1kg水泥组成；所述微量元素为硝酸钾0.7kg、硼酸0.0006kg、硝酸钙0.7kg、硫酸锰0.0006kg、过磷酸钙0.8kg、硫酸锌0.0006kg、硫酸镁0.28kg、硫酸铜0.0006kg、硫酸铁0.12kg、钼酸铵0.0006kg和磷酸二氢铵0.6kg；所述植物生长调节剂为0.1-1g萘乙酸(NAA)和/或0.1-1g吲哚丁酸(IBA)。
所述基质修复的生态护坡易于种植草坪植物、灌木树种和藤本植物。
本发明所具有的优点：
1.本发明的基质有助于裸露岩体、生态脆弱区域及其他不适合植物生长的环境的修复、改善和稳定，尤其对不适于生长植物的坡面、立面、裸露岩面有较明显的修复作用。同时有利于被修复表面快速形成自我供给的微生态系统，降低整体的护养条件和费用。
2.本发明基质中的土壤保湿剂的主要成分为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺混合物。粘合剂是以高分子聚丙烯酰酸钾和琼脂粉混合而成的一种水溶性有机调理剂以及425#水泥，其中，425#水泥主要是增加培养基质的硬度防止雨水的冲刷及干裂，同时也起到粘合剂的作用。
3.本发明基质中的益生菌粉由蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌单独或按比例配制组成，益生菌粉可将植物代谢的有机物转化为植物生长所需要的肥料，同时可以帮助脲醛泡沫降级为可以被植物利用的氮源，形成一个可以自我循环的生态体系减少维护费用。蜡状芽孢杆菌在生长繁殖过程中可促进有机物料矿质化和腐殖化：物料经过矿质化，养分由无效态和缓态变为有效态和速效态；经过腐殖化，可产生多种特效代谢物如：糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等，可大量分解作物所必须的葡萄糖、氨基酸、维生素群、生长素等活性物质和氮、磷、钾、微量元素，促进作物生长发育，提高抗病、抗旱、抗寒能力，增加基土养分，提高土壤微生物活性，增加作物产量，提高品质，降低成本。
巨大芽孢杆菌在生长繁殖过程中能产生大量的有机酸，可将土壤中的难溶性有机态或无机态含磷物质分解或溶解，转化成易被植物吸收的磷，从而提高土壤磷素的利用率，达到提高植物磷素营养的目的。本品在土壤中繁殖后，同时还产生植物激素，还能产生抗真菌的抗生素，抑制其他病原菌的生长。
植物益生菌有较强的固氮能力，可增加土壤中生物总量，从而促进土壤中物质的循环和能量流动，从而改善了土壤的结构和营养状况。植物益生菌含有抗细菌、抗病毒的物质，这些物质能钝化病原体的致病力以及抑制病原体生长。同时植物益生菌的活动能促进其他有益微生物增殖，抑制丝状真菌等有害菌群生长，从而有效地抑制某些植病的发生与蔓延，能增强作物抗病防病能力。其产生的丰富的生理活性物质都能被植物直接吸收，有助于改善作物营养，激活植物细胞的活性，促进根系发育，提高作物品质。
4.本发明基质中的植物生长调节剂为萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)，其萘乙酸主要用于促进一些不容易生根的植物插条生根,吲哚丁酸也主要用于促进植物种子生根发芽，增加植物生长调节剂可以加速植物的快速生长和繁育加快生态修复的速度同时也可以降低前期的维护费用。
5.本发明基质中的脲醛泡沫是一种较好的吸水、保水材料，其吸水性能好吸水率可达1000%，吸水速度快。可以在雨水过多发生迅速把过多的雨水吸收保存，防止水土流失，在过后又可以把储存的水分释放出来，同时有含有20%以上的含氮量，是植物生长不可缺少的营养元素，可作为长效缓释氮肥使用。
6.本发明基质中的有机质主要采用作物秸秆粉，培育蘑菇后的菇渣等有机质作为有机肥料，增加培养基质的肥力减少无机肥的施用量。
7.本发明的基质对于山体边坡生态修复的物种一般具备以下特点：①耐干旱贫瘠，适应性强；②根系发达，能够固持土壤，涵养水分；③生命力强，管理粗放；④生长迅速，分枝稠密；⑤树冠浓密，落叶丰富，易于分解。
具体实施方式
实施例1
基质的制备：
（1）脲醛泡沫微粒的制备，将脲醛泡沫（市购产品）进行粉碎制成直径5毫米左右的均匀微粒。
（2）益生菌粉的制备，将蜡状芽孢杆菌于培养基在发酵罐内于37℃条件下连续培养16小时至菌体O.D600值大于1.5的时候停止培养。而后使用低温高速离心机于2℃用4000rpm离心1小时将菌体与培养基分离，将离心沉淀下来的芽孢杆菌制成菌泥，最后通过连续低温干燥设备将菌泥制成具有活性的植物益生菌粉。
所述蜡状芽孢杆菌培养基成分为，按质量百分比计，葡萄糖1.0%，硫酸铵0.2%，磷酸氢二钾0.3%，硫酸镁0.02%，氯化钙0.01%余量为水；pH7.2。
（3）粘合剂为5g高分子聚丙烯酸钾和0.5kg琼脂粉（均为市购产品）和1kg425#硅酸盐水泥组成。
（4）保水剂为8g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物，按其质量比例混合，具体为丙烯酰胺：N,N’-甲叉双丙烯酰胺为2:1（均为市购产品）。
（5）有机质为20kg秸秆粉。
生态修复的含益生菌植物生长栽培基质A型具体为：将下述成分混合后加入水搅拌均匀，即得到基质；
每150kg预混的基质中含30kg的脲醛泡沫颗粒、60kg泥炭土、20kg秸秆粉、0.5kg益生菌粉、5g高分子聚丙烯酸钾和0.5kg琼脂粉、8g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物、1kg425#硅酸盐水泥、0.5g萘乙酸(NAA)、硝酸钾0.7kg、硼酸0.0006kg、硝酸钙0.7kg、硫酸锰0.0006kg、过磷酸钙0.8kg、硫酸锌0.0006kg、硫酸镁0.28kg、硫酸铜0.0006kg、硫酸铁0.12kg、钼酸铵0.0006kg和磷酸二氢铵0.6kg，剩余质量加入对应质量的双蒸水补充，搅拌均匀即可。
实施例2
（1）脲醛泡沫微粒的制备，将脲醛泡沫（市购产品）进行粉碎制成直径8毫米左右的均匀微粒。
（2）益生菌粉的制备，将巨大芽孢杆菌于LB培养基在发酵罐内于37℃条件下连续培养16小时至菌体O.D600值大于1.5的时候停止培养。而后使用低温高速离心机于2℃用4000rpm离心1小时将菌体与培养基分离，将离心沉淀下来的巨大芽孢杆菌制成菌泥，最后通过连续低温干燥设备将菌泥制成具有活性的植物益生菌粉。
（3）粘合剂为7g高分子聚丙烯酸钾和0.5kg琼脂粉（均为市购产品）和1kg425#硅酸盐水泥组成。
（4）保水剂为6g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物，其按质量比例混合，具体为丙烯酰胺：N,N’-甲叉双丙烯酰胺为2:1（均为市购产品）。
（5）有机质为20kg菇渣。
生态修复的含益生菌植物生长栽培基质B型具体为：将下述成分混合后加入水搅拌均匀，即得到基质；
每150kg预混的基质中含40kg的脲醛泡沫颗粒、60kg泥炭土、20kg菇渣、0.5kg益生菌粉、7g高分子聚丙烯酸钾和0.5kg琼脂粉、6g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物、1kg425#硅酸盐水泥、1g吲哚丁酸(IBA)、硝酸钾0.7kg、硼酸0.0006kg、硝酸钙0.7kg、硫酸锰0.0006kg、过磷酸钙0.8kg、硫酸锌0.0006kg、硫酸镁0.28kg、硫酸铜0.0006kg、硫酸铁0.12kg、钼酸铵0.0006kg和磷酸二氢铵0.6kg，剩余质量加入对应量的双蒸水补充，搅拌均匀即可。
实施例3
（1）脲醛泡沫微粒的制备，将脲醛泡沫（市购产品）进行粉碎制成直径3毫米左右的均匀微粒。
（2）益生菌粉的制备，将蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌分别于各自培养基中发酵培养，在37℃条件下连续培养16小时至菌体O.D600值大于1.5的时候停止培养，后使用低温高速离心机于2℃用4000rpm离心1小时将菌体与培养基分离，将离心沉淀下来的蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌分别制成菌泥，最后通过连续低温干燥设备分别将菌泥粉碎，粉碎后的蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌粉末按质量比2:1混合，待用。
（3）粘合剂为9g高分子聚丙烯酸钾和0.5kg琼脂粉（市购产品）和1kg425#硅酸盐水泥组成。
（4）保水剂为7g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物，其按质量比例混合，具体为丙烯酰胺：N,N’-甲叉双丙烯酰胺为2:1（市购产品）。
（5）有机质为10kg秸秆粉和10kg菇渣。
生态修复的含益生菌植物生长栽培基质C型具体为：将下述成分混合后加入水搅拌均匀，即得到基质；
每150kg预混的基质中含30kg的脲醛泡沫颗粒、70kg泥炭土、10kg秸秆粉、10kg菇渣、1kg益生菌粉、9g高分子聚丙烯酸钾和0.5kg琼脂粉、7g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物、1kg425#硅酸盐水泥、0.5g吲哚丁酸(IBA)、0.5g萘乙酸（NAA）、硝酸钾0.7kg、硼酸0.0006kg、硝酸钙0.7kg、硫酸锰0.0006kg、过磷酸钙0.8kg、硫酸锌0.0006kg、硫酸镁0.28kg、硫酸铜0.0006kg、硫酸铁0.12kg、钼酸铵0.0006kg和磷酸二氢铵0.6kg，剩余质量加入对应量的双蒸水补充，搅拌均匀即可。
实施例4
将优选的草坪植物种子、灌木树种子和藤本植物种子与生态修复的含益生菌植物生长栽培的上述各实施例的基质进行预混，形成含生态修复植物种子的含益生菌植物生长栽培基质。
上述种子与基质的配比为：每150kg预混的基质中加入高羊茅种子10g、狗牙根种子4g、白三叶8g、紫穗槐8g、紫花苜蓿5g、爬山虎4g或常春藤4g。
上述种子与基质混配时预先在浸泡液中浸泡3小时，可提高种子的发芽率。
所述浸泡液为1mg/L的6-苄氨基腺嘌呤水溶液和20g/L的NaOH水溶液。
所述适合修复的混播植物还可为：
草坪植物为野牛草、高羊茅、紫羊茅、林地草熟禾、草地草熟禾、加拿大草熟禾、匍茎剪股颖、白颖苔草、异穗苔草、小冠花、白三叶；
灌木树种为胡枝子、沙棘、兴安刺玫、黄刺玫、刺五加、毛榛、榛子、树锦鸡儿、小叶锦鸡儿、柠条锦鸡儿、紫穗槐、杨柴；
藤本植物为爬山虎、五叶地锦、蛇葡萄、三裂叶、蛇葡菊、藤叶蛇葡萄、东北蛇葡萄、地锦、葛藤、扶芳藤、常春藤、中华常春藤。
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3中所述的生态修复的含益生菌植物生长栽培基质C型充分混匀，构成含生态修复植物种子的含益生菌植物生长栽培基质D型。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82%。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2年内都具有良好的护坡功能。同时整个护坡生态系统可进行自我生态循环，进而降低整体的后期维护要求和费用，一次喷播可到达长期修复的目的。
Claims (9)
1.一种用于生态修复的生长栽培基质，其特征在于：每150kg基质包括，30-40kg的脲醛泡沫颗粒、60-70kg泥炭土、20Kg有机质、0.5-1kg益生菌粉、5-10g保水剂、5-10g粘合剂、0.5-1g植物生长调节剂和3.203kg微量元素。
2.按权利要求1所述的用于生态修复的生长栽培基质，其特征在于：所述有机质为10-20kg秸秆粉和/或10-20kg菇渣。
3.按权利要求1所述的用于生态修复的生长栽培基质，其特征在于：所述益生菌粉为将蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌分别于培养基中发酵培养至OD600≥1.5，而后将培养液分别离心收集菌体沉淀再经粉碎，粉碎后的蜡状芽孢杆菌粉体、巨大芽孢杆菌粉体或按质量比2:1混合的蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌粉体，均作为益生菌粉待用。
4.按权利要求1所述的用于生态修复的生长栽培基质，其特征在于：所述保水剂为5-10g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物，按其质量比例混合，具体为丙烯酰胺：N,N’-甲叉双丙烯酰胺为2:1。
5.按权利要求1所述的用于生态修复的生长栽培基质，其特征在于：所述粘合剂为5-10g高分子聚丙烯酸钾、0.5kg琼脂粉和和1kg水泥组成。
6.按权利要求1所述的用于生态修复的生长栽培基质，其特征在于：所述植物生长调节剂为0.1-1g萘乙酸(NAA)和/或0.1-1g吲哚丁酸(IBA)。
7.一种权利要求1所述的用于生态修复的生长栽培基质的制备方法，其特征在于：
1）脲醛泡沫微粒为：将脲醛泡沫进行粉碎制成直径3-8毫米的均匀微粒，待用；
2）益生菌粉为将蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌分别于培养基中发酵培养至OD600≥1.5，而后将培养液分别离心收集菌体沉淀再经粉碎，粉碎后的蜡状芽孢杆菌粉体、巨大芽孢杆菌粉体或按质量比2:1混合的蜡状芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌粉体，均作为益生菌粉待用；
3）将基质各个成分按上述比例混合，而后混合物中加入水进而搅拌均匀。
8.按权利要求7所述用于生态修复的生长栽培基质的制备方法，其特征在于：所述保水剂为5-10g丙烯酰胺及N,N’-甲叉双丙烯酰胺的混合物，按其质量比例混合，具体为丙烯酰胺：N,N’-甲叉双丙烯酰胺为2:1；
所述粘合剂为5-10g高分子聚丙烯酸钾、0.5kg琼脂粉和和1kg水泥组成；
所述微量元素为硝酸钾0.7kg、硼酸0.0006kg、硝酸钙0.7kg、硫酸锰0.0006kg、过磷酸钙0.8kg、硫酸锌0.0006kg、硫酸镁0.28kg、硫酸铜0.0006kg、硫酸铁0.12kg、钼酸铵0.0006kg和磷酸二氢铵0.6kg；
所述植物生长调节剂为0.1-1g萘乙酸(NAA)和/或0.1-1g吲哚丁酸(IBA)。
9.按权利要求7所述用于生态修复的生长栽培基质的制备方法，其特征在于：所述基质修复的生态护坡易于种植草坪植物、灌木树种和藤本植物。
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