CN103708914A - 抗冲击生态毯专用营养基质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗冲生态毯专用的植物营养基质，其原料成分包括有机堆肥、草炭土、植物纤维、高效吸水树脂和中草药营养剂。通过添加了高吸水树脂、中草药营养剂，使抗冲生态毯具有了吸水、保水、保肥、改善土壤结构等功能，完美解决了实际的工程施工中，当地土壤墒情复杂，导致最终植物成活率低的技术难题。

Description

抗冲击生态毯专用营养基质

技术领域

本发明涉及生态修复工程技术领域，尤其涉及一种新型的抗冲击生态毯专用营养基质。

背景技术

抗冲生态毯是近年来从国外引进的新型护坡防护材料，其是由复合纤维织物、反滤土工布与多样化草种、草皮等配套的一体化新型生态护坡材料，在防止河道堤岸水力侵蚀、土壤流失的同时，可达到边坡生态修复、景观绿化的功效。我国对其的研究工作刚刚起步，与国外相比有很大的差距。因此，开展此方面研究对缩短我国与国际先进研究水平之间的差距，对我国保护自然生态环境，保持生物的多样性，保护水资源等有着重要的现实意义。

日本(株)建设技术研究所在2003年10月进行了关于抗冲生态毯抗流速的实验，实验结果表明，流速从1m/s到7m/s之间，未发生冲刷、吸出及翻卷等破坏，达到了抗冲生态毯的抗冲刷要求，工程应用推荐最大流速4m/s。

在抗冲生态毯的实际工程使用中，体现出诸多导致最终绿化效果差的弊端：①雨水冲刷带走施工时散播于生态毯内供给植物生长的养分，导致植物生长过程中缺少营养，根系无法穿透生态毯扎根于土壤。②天气干旱导致种子发芽率低。③部分施工地区土壤密实坚硬，不利于植物扎根生长。经过查阅国内外资料和进行工程实践考察，本发明研究配制适合抗冲生态毯专用的营养基质，在其基材配方中选择多种植物生长所需营养成分，并创新性的添加了高效吸水树脂和中草药营养剂，使抗冲生态毯具有了吸水、保水、保肥、改善土壤结构等功能，完美解决了实际的工程施工中，当地土壤墒情复杂，导致最终植物成活率低的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的抗冲生态毯专用的植物营养基质，在其基材配方中选择多种植物生长所需营养成分，并创新性的添加了高吸水树脂和中草药营养剂，使抗冲生态毯具有了吸水、保水、保肥、改善土壤结构等功能，完美解决了实际的工程施工中，当地土壤墒情复杂，导致最终植物成活率低的技术难题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种抗冲生态毯专用的植物营养基质，其原料成分包括有机堆肥、草炭土、植物纤维、高效吸水树脂、中草药营养剂和水。

其中，所述植物营养基质中各原料的重量份分别为有机堆肥10重量份～12重量份、草炭土2重量份～4重量份、植物纤维8重量份～10重量份、高效吸水树脂1重量份～3重量份、中草药营养剂1重量份～3重量份和水10重量份～12重量份。

其中，所述高效吸水树脂为聚丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯酸钠树脂微球。

所述高效吸水树脂的制备方法具体为：

第一步，分散剂溶液的制备，将5g乳化剂山梨醇单油酸酯(sp60)和5g乳化剂山梨醇酐单硬脂酸酯(sp80)混合，随后加入到分散剂环己烷中，升温至62℃，使乳化剂溶解分散均匀，通氮气除氧30min，获得分散剂溶液；

第二步，单体混合液的制备，在室温下将40g丙烯酸用10g氢氧化钠溶液中和，随后加入25g丙烯酰胺以及3g交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，0.3g过硫酸钾与0.3g硫酸氢钠构成的引发剂混合物，搅拌溶解混合均匀，获得单体混合液；

第三步，将单体混合溶液加入到分散剂溶液中，反应2.5h后升温至65℃继续反应0.5h，使单体反应完全，反应结束后，将产物过滤、烘干获得。

所述有机堆肥是通过将城市生活污泥、废弃植物以及畜禽粪便按照重量配比5～7∶3～5∶4～6进行混合，堆肥。

所述中草药营养剂的原料药包括党参、白术、鸡血藤、石斛、蛇床子、刺五加、皂角刺、苦楝皮和三白草。

所述各原料药的重量份分别为党参45重量份～55重量份、白术35重量份～45重量份、鸡血藤20重量份～30重量份、石斛25重量份～35重量份、蛇床子35重量份～45重量份、刺五加25重量份～35重量份、皂角刺15重量份～25重量份、苦楝皮20重量份～30重量份和三白草10重量份～20重量份。

所述中草药营养剂的制备方法具体为：

将所述各原料药按重量份混合，加入相对于其质量3～4倍的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取2～3小时，过滤，滤渣再次加入相对于其质量2～3倍的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取2～3小时，过滤，过滤液合并，浓缩除去乙醇，干燥，获得中草药营养剂。

本发明还提供了上述抗冲击生态毯的的制备方法，具体为：

第一步，将所述植物营养基质中的各原料按比例混合搅拌均匀，获得植物营养基质；

第二步，将混合搅拌均匀的植物营养基质均匀的撒在可降解的无纺布上；

第三步，利用滚压与针刺的复合定位工序，使抗冲击生态毯的反滤层与带有营养基质的无纺布织在一起；

第四步，利用缝纫机使得复合纤维织物与缝合在一起的反滤层、带有营养基质的无纺布缝合在一起，形成养护材料一体化的抗冲击生态毯。

本发明的有益效果：

现在国内对抗冲生态毯的直接工程应用中由于养分和肥料容易被雨水冲刷，或者长时间干旱导致最终的植物成活率只能达到35％～50％。本发明将植物生长所需丰富营养配制成专用复合营养基质，创新性添加高效吸水树脂和中草药营养剂，一起复合于抗冲生态毯中。经长时间工程实践发现，加入营养基质的抗冲生态毯，其保水、保温、保肥性能明显提高，并且可以使周围土壤由紧实变为疏松，孔隙增大，在一定程度上改善土壤的通透状况，最终植物成活率可达到95％以上。

营养基质的配制方法简单，按照一定比例的混合，人工即可配制，无需购置大批生成设备，也无需在施工过程中耗时耗力进行添加。另外营养基质基材中采用的有机堆肥都是稻草、茎蔓、野草、植物落叶以及禽畜粪便等，这些原材料都是一些废弃物，造价低廉，且对环保作用较大。灌注了营养基质的抗冲生态毯其施工工法与原不灌注营养基质的生态毯一样，但是因为其保证较高的植物成活率，所以不存在直接使用生态毯植物成活率低而需要二次返工和昂贵的后期维护费用。

附图说明

图1：高效吸水树脂的FTIR谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种抗冲生态毯专用的植物营养基质，其原料成分包括有机堆肥、草炭土、植物纤维、高效吸水树脂、中草药营养剂和水。

进一步，所述抗冲生物毯专用的植物营养基质仅由上述原料构成。

所述植物营养基质中各原料的重量份分别为有机堆肥10重量份～12重量份、草炭土2重量份～4重量份、植物纤维8重量份～10重量份、高效吸水树脂1重量份～3重量份、中草药营养剂1重量份～3重量份和水10重量份～12重量份。

进一步，所述植物营养基质中各原料的重量份分别为有机堆肥11重量份、草炭土3重量份、植物纤维9重量份、高效吸水树脂2重量份和中草药营养剂2重量份、水11重量份。

所述植物纤维具体采用稻秸、麦秸、玉米杆、棉杆、椰壳纤维、大麻、黄麻、亚麻或天然杂草等。

所述高效吸水树脂是一种具有三维交联网状结构的功能高分子材料，能吸收自重几十倍甚至上千倍的液态水而呈凝胶状，其具有吸水速率快，保水性好的优点，具体的高效吸水树脂为聚丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯酸钠树脂微球。

所述高效吸水树脂的制备方法具体为：

第一步，分散剂溶液的制备，将5g乳化剂山梨醇单油酸酯(sp60)和5g乳化剂山梨醇酐单硬脂酸酯(sp80)混合，随后加入到分散剂环己烷中，升温至62℃，使乳化剂溶解分散均匀，通氮气除氧30min，获得分散剂溶液；

第二步，单体混合液的制备，在室温下将40g丙烯酸用10g氢氧化钠溶液中和，随后加入25g丙烯酰胺以及3g交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，0.3g过硫酸钾与0.3g硫酸氢钠构成的引发剂混合物，搅拌溶解混合均匀，获得单体混合液；

第三步，将单体混合溶液加入到分散剂溶液中，反应2.5h后升温至65℃继续反应0.5h，使单体反应完全，反应结束后，将产物过滤、烘干获得。

所述有机堆肥是通过将城市生活污泥、废弃植物以及畜禽粪便按照重量配比5～7∶3～5∶4～6进行混合，堆肥。

所述有机堆肥的制备方法具体为：

第一步，将城市生活污泥、废弃植物以及畜禽粪便按照重量配比充分混合，调节混合物的含水率为45％～50％，C/N比控制在20∶1～30∶1；

第二步，将混合物放入密闭空间内进行首次发酵，发酵时间为14h～20h，随后开始阶段性通风，每小时通风时间为15min～20min，空气流量为0.1m³/min·m³，持续10d～15d，随后将获得的产物放置在室外，每天翻堆1次，堆置18d～20d后得到有机堆肥。

本发明制备的有机堆肥也可以采用常规的堆肥方法获得。

所述废弃植物可以为稻草、茎蔓、野草、植物落叶等。

所述畜禽粪便可以为猪、鸡、鸭、鹅等畜禽的粪便。

中草药内含植物所需的多种营养成分，有种类繁多的碳水化合物，有机酸、蛋白质、核酸、酶和辅酶，维生素与矿物质等营养成分。它通过活化植物自身固有抗病基因和优良生长基因，充分发挥植物自身固有的潜能，达到促生、助长、壮苗、抗病、御虫、增产的综合效应。

本发明提供的中草药营养剂的原料药包括党参、白术、鸡血藤、石斛、蛇床子、刺五加、皂角刺、苦楝皮和三白草。

进一步，所述中草药营养剂仅由上述原料药构成。

所述各原料药的重量份分别为党参45重量份～55重量份、白术35重量份～45重量份、鸡血藤20重量份～30重量份、石斛25重量份～35重量份、蛇床子35重量份～45重量份、刺五加25重量份～35重量份、皂角刺15重量份～25重量份、苦楝皮20重量份～30重量份和三白草10重量份～20重量份。

进一步优选，所述各原料药的重量份分别为党参50重量份、白术40重量份、鸡血藤25重量份、石斛30重量份、蛇床子40重量份、刺五加30重量份、皂角刺20重量份、苦楝皮25重量份和三白草15重量份。

所述中草药营养剂的制备方法具体为：

将所述各原料药按重量份混合，加入相对于其质量3～4倍的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取2～3小时，过滤，滤渣再次加入相对于其质量2～3倍的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取2～3小时，过滤，过滤液合并，浓缩除去乙醇，干燥，获得中草药营养剂。

本发明还提供了上述抗冲击生态毯的的制备方法，具体为：

第一步，将所述植物营养基质中的各原料按比例混合搅拌均匀，获得植物营养基质；

第二步，将混合搅拌均匀的植物营养基质均匀的撒在可降解的无纺布上；

第三步，利用滚压与针刺的复合定位工序，使抗冲击生态毯的反滤层与带有营养基质的无纺布织在一起；

第四步，利用缝纫机使得复合纤维织物与缝合在一起的反滤层、带有营养基质的无纺布缝合在一起，形成养护材料一体化的抗冲击生态毯。

以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1有机堆肥的制备

将60kg城市生活污泥、40g废弃植物以及50g畜禽粪便充分混合，调节混合物的含水率为45％～50％，C/N比控制在20∶1～30∶1，将混合物放入密闭空间内进行首次发酵，发酵时间为14h～20h，随后开始阶段性通风，每小时通风时间为15min～20min，空气流量为0.1m³/min·m³，持续10d～15d，随后将获得的产物放置在室外，每天翻堆1次，堆置18d～20d后得到有机堆月巴。

实施例2中草药营养剂的制备

将党参500g、白术400g、鸡血藤250g、石斛300g、蛇床子400g、刺五加300g、皂角刺200g、苦楝皮250g和三白草150g混合，加入0.9kg的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取3小时，过滤，滤渣再次加入相对于其质量3倍的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取3小时，过滤，过滤液合并，浓缩除去乙醇，干燥，获得中草药营养剂。

实施例3高效吸水树脂的制备

将5g乳化剂山梨醇单油酸酯(sp60)和5g乳化剂山梨醇酐单硬脂酸酯(sp80)混合，随后加入到分散剂环己烷中，升温至62℃，使乳化剂溶解分散均匀，通氮气除氧30min，获得分散剂溶液，在室温下将40g丙烯酸用10g氢氧化钠溶液中和，随后加入25g丙烯酰胺以及3g交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，0.3g过硫酸钾与0.3g硫酸氢钠构成的引发剂混合物，搅拌溶解混合均匀，获得单体混合液，将单体混合溶液加入到分散剂溶液中，反应2.5h后升温至65℃继续反应0.5h，使单体反应完全，反应结束后，将产物过滤、烘干获得高效吸水树脂。

用美国Nicolet公司生产的FTIR510P型傅里叶变换红外光谱仪分析产物的结构。从图1看出：3428cm^-1处为-O-H的伸缩振动吸收峰；2932cm^-1处为亚甲基伸缩振动吸收峰；1670cm^-1处为-CONH₂的羰基伸缩振动吸收峰；1574.1cm^-1处为-COONa中羰基的伸缩振动吸收峰；1412，1451cm^-1处为亚甲基的弯曲振动吸收峰。这表明单体AM与一定中和度的AA发生了自由基共聚合。

实施例4抗冲击生态毯1的制备

将实施例1制备的有机堆肥11kg、草炭土3kg、木粉4kg、花生壳4kg、实施例3制备的高效吸水树脂2kg、实施例2制备的中草药营养剂2kg、碱性中和剂柠檬酸2kg和蒸馏水11kg混合搅拌，将混合搅拌均匀的植物营养基质均匀的撒在可降解的无纺布上，利用滚压与针刺的复合定位工序，使抗冲击生态毯的反滤层与带有营养基质的无纺布织在一起，利用缝纫机使得复合纤维织物与缝合在一起的反滤层、带有营养基质的无纺布缝合在一起，形成养护材料一体化的抗冲击生态毯1。

比较例1抗冲击生态毯2的制备

将实施例1制备的有机堆肥11kg、草炭土3kg、木粉4kg、花生壳4kg、实施例2制备的中草药营养剂2kg、碱性中和剂柠檬酸2kg和蒸馏水11kg混合搅拌，将混合搅拌均匀的植物营养基质均匀的撒在可降解的无纺布上，利用滚压与针刺的复合定位工序，使抗冲击生态毯的反滤层(德州东方土木材料股份有限公司生产)与带有营养基质的无纺布织在一起，利用缝纫机使得复合纤维织物(苏州市智奇纺织有限公司生产的涤锦复合丝)与缝合在一起的反滤层、带有营养基质的无纺布缝合在一起，形成养护材料一体化的抗冲击生态毯2。

比较例2抗冲击生态毯3的制备

将实施例1制备的有机堆肥11kg、草炭土3kg、木粉4kg、花生壳4kg、实施例3制备的高效吸水树脂2kg、碱性中和剂柠檬酸2kg和蒸馏水11kg混合搅拌，将混合搅拌均匀的植物营养基质均匀的撒在可降解的无纺布上，利用滚压与针刺的复合定位工序，使抗冲击生态毯的反滤层与带有营养基质的无纺布织在一起，利用缝纫机使得复合纤维织物与缝合在一起的反滤层、带有营养基质的无纺布缝合在一起，形成养护材料一体化的抗冲击生态毯3。

保水实验

选取实施例4制备的抗冲击生态毯1和比较例1制备的抗冲击生态毯210cm×30cm各一块，水就选用普通自来水，生态毯1实验块标记为A，生态毯2实验块标记为B，对两块生态毯进行称重，重量标记为W_0A3kg、W_0B3kg。选择两个方形玻璃器皿，将水倒于方形器皿中，以能没过生态毯的高度2～5cm为宜。将两块生态毯没于两个玻璃器皿中，浸泡1小时后捞出静置于一倾斜25°的玻璃上静置2分钟，然后将有混凝土的玻璃放于室外静置24小时后，然后称重，重量标记为W_1A、W_1B。静置72小时称重，重量标记为W_3A、W_3B。静置120小时称重，重量标记为W_5A、W_5B。静置168小时称重，重量标记为W_7A、W_7B。最后将实验所得数据进行统计如下表1-1。

表1-1保水实验称重数据表

由数据表可以看出生态毯2在静置前1～5天内水分流失比较严重，而生态毯1在静置前1～3天内水分流失比较严重，但是比生态毯2要损失少，而从第5天开始，水分流失趋于稳定，流失量比较少。

通过比较实施例4和比较例2，采用本发明的生态毯植物的覆盖率达到100％，绿化效果良好，而采用比较例2制备的生态毯的覆盖率为76％，出现大量的黄叶。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种抗冲生态毯专用的植物营养基质，其特征在于：原料成分包括有机堆肥、草炭土、植物纤维、高效吸水树脂、中草药营养剂和水。

2.如权利要求1所述的植物营养基质，其特征在于：各原料的重量份分别为有机堆肥10重量份～12重量份、草炭土2重量份～4重量份、植物纤维8重量份～10重量份、高效吸水树脂1重量份～3重量份、中草药营养剂1重量份～3重量份和水10重量份～12重量份。

3.如权利要求1或2所述的植物营养基质，其特征在于：所述高效吸水树脂为聚丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯酸钠树脂微球。

4.如权利要求1至3所述的植物营养基质，其特征在于：

所述高效吸水树脂的制备方法具体为，

第一步，分散剂溶液的制备，将5g乳化剂山梨醇单油酸酯(sp60)和5g乳化剂山梨醇酐单硬脂酸酯(sp80)混合，随后加入到分散剂环己烷中，升温至62℃，使乳化剂溶解分散均匀，通氮气除氧30min，获得分散剂溶液；

第二步，单体混合液的制备，在室温下将40g丙烯酸用10g氢氧化钠溶液中和，随后加入25g丙烯酰胺以及3g交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，0.3g过硫酸钾与0.3g硫酸氢钠构成的引发剂混合物，搅拌溶解混合均匀，获得单体混合液；

第三步，将单体混合溶液加入到分散剂溶液中，反应2.5h后升温至65℃继续反应0.5h，使单体反应完全，反应结束后，将产物过滤、烘干获得。

5.如权利要求1至4所述的植物营养基质，其特征在于：所述有机堆肥是通过将城市生活污泥、废弃植物以及畜禽粪便按照重量配比5～7∶3～5∶4～6进行混合，堆肥。

6.如权利要求1至5所述的植物营养基质，其特征在于：所述中草药营养剂的原料药包括党参、白术、鸡血藤、石斛、蛇床子、刺五加、皂角刺、苦楝皮和三白草。

7.如权利要求1至6所述的植物营养基质，其特征在于：所述各原料药的重量份分别为党参45重量份～55重量份、白术35重量份～45重量份、鸡血藤20重量份～30重量份、石斛25重量份～35重量份、蛇床子35重量份～45重量份、刺五加25重量份～35重量份、皂角刺15重量份～25重量份、苦楝皮20重量份～30重量份和三白草10重量份～20重量份。

8.如权利要求1至7所述的植物营养基质，其特征在于：所述中草药营养剂的制备方法具体为：

将所述各原料药按重量份混合，加入相对于其质量3～4倍的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取2～3小时，过滤，滤渣再次加入相对于其质量2～3倍的醇浓度为95％的乙醇，加热回流提取2～3小时，过滤，过滤液合并，浓缩除去乙醇，干燥，获得中草药营养剂。