CN105210619A - 用于边坡、驳岸植被修复的微生物基质毯及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种用于边坡、驳岸植被修复的微生物基质毯，依次上网、种子层、微生物基质层、保水层和下网组成，其中，所述上网为天然纤维类物质以特殊方法编织而成；所述微生物基质层主要由功能微生物菌剂和缓释营养剂组成；所述种子层由植被种子按常规配比喷播在微生物基质层之上；所述保水层包括保水剂，以天然纤维素主要原料制成；所述下网由镀锌钢丝编织而成。本发明具有良好保水、保土能力且能够防冲刷，同时具有免人工养护功能的能够广泛应用于各种边坡、驳岸的微生物基质毯。经过实验，在施工安装3-5年后仍然能够维持良好的效果。

Description

用于边坡、驳岸植被修复的微生物基质毯及安装方法

技术领域

本发明涉及生态防护边坡领域，具体的，涉及一种用于边坡、驳岸植被修复的微生物基质毯及制备方法。

背景技术

生态防护边坡的使用自中世纪以来就已有历史记载，但是直到20世纪中叶才被广泛运用，当前国外发达国家（如美国、德国、法国、日本、澳大利亚等）多采用物理防护（修筑构造物工程）和生物防护（绿化植生工程）相结合，并优先考虑生物防护。常用的工艺有钢筋水泥框格法、植生卷铺盖法、纤维绿化法、生态多孔砼绿化法和厚层基材喷射绿化法等，目前此类技术世界范围内最为先进的国家是日本。

与发达国家相比，我国高速公路建设的绿化设计、施工及养护管理等都还比较落后，边坡的生态防护也是如此。长期以来，路基边坡的生态防护技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，20世纪90年代以前我国还在采用在坡土撒草种、穴播或沟播等传统模式的生态护坡方式，直到最近二十年间我国才开始应用喷混植生、生态笼砖技术、客土喷播、人工植生盆(槽)、三维植被网、土工格室植草和植被毯等技术进行生态修复。

驳岸作为流域生态系统的重要组成部分,是河流、湖泊等流域与陆地生态系统之间的过渡带,在保持水土、净化水体、防洪行洪等方面具有重要的功能。长期以来,驳岸防护主要采用浆砌或干砌块石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土块体护坡等硬质化护坡,主要关注不同驳岸形式的稳定性与安全性,较少考虑硬质化驳岸防护对生态环境产生的巨大负面影响。

传统的驳岸工程防护不仅隔绝了水和堤岸的物质交换,易使水域富营养化,同时又破坏了河道景观与周围环境的和谐。随着社会经济的发展,人们逐渐意识到这类护坡形式会对生态环境带来严重不良影响,容易引起生态退化。建立既满足河道行洪排涝稳定性,又有利于恢复流域生态系统平衡的驳岸生态防护已迫在眉睫。

在常用的各种边坡生态防护形式中，植被毯越来越受到人们的重视。目前国内关于植被毯的专利主要有赵方莹、丁国栋等人发明申请的生态植被毯，是由两层生态纤维毡层之间夹有混合后的种子、保水剂和肥料等组成；黄天文等人发明申请的一种生产生物活性植被毯的方法，该方法主要是应用植物秸秆、玉米壳、椰壳丝和麻丝为原料编织的植物毯等。

植被毯主要应用于园林园艺、公路、铁路等边坡防护以及沙漠治理领域。但是目前植被毯护坡技术仍然存在一些问题，如透气性较差，影响植被生长，后期仍然需要花费人力物力去维护，保水性能一般并且随着时间延长会越来越明显，因此应用范围有一定局限性。

现有植被毯主要有以下缺点：

1）现有植被毯透气性差，不利于植被种子的萌发和生长；2）其次现有植被毯在材料中加入了一些化肥等速效肥，短期内对植被生长能够起到一定效果，但是从长期看速效肥肥效期短，而且长期使用会使土壤质地变差，影响植被后期生长。3）现有植被毯施工后需要花费大量人力物力进行维护，如追加肥料保证植被生长不缺乏营养元素等。4）现有植被毯中添加的保水剂（SAP），在保水能力和保水持久性方面效果一般。5）现有植被毯主要应用于高速公路和铁路边坡，应用范围较小。

因此，如何能够解决现有的植被毯以上的各种缺点，成为现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是发明一种具有良好保水、保土能力且能够防冲刷，同时具有免人工养护功能的能够广泛应用于各种边坡、驳岸的微生物基质毯。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于边坡、驳岸植被修复的微生物基质毯，其特征在于：所述基质毯主要由上网、种子层、微生物基质层、保水层和下网组成，其中上网在最上层，下网在最底层，保水层位于下网之上，在保水层和上网之间是微生物基质层与种子层；

其中，所述上网为天然纤维类物质以特殊方法编织而成；所述微生物基质层主要由功能微生物菌剂和缓释营养剂组成；所述种子层由植被种子按常规配比喷播在微生物基质层之上；所述保水层包括保水剂，以天然纤维素主要原料制成；所述下网由镀锌钢丝编织而成。

优选地，所述上网中的天然纤维类物质包括稻草和/或麦秸。

优选地，所述微生物菌剂包括真菌和细菌菌剂，所述真菌包括白腐菌和菌根菌，所述细菌菌剂为硅酸盐菌，缓释营养剂包括玉米、秸秆和麸皮。

优选地，真菌和细菌配比为1.2：0.8，缓释营养剂中的玉米、秸秆、麸皮按照1:1:1配比。

优选地，所述保水层包括保水剂，以天然纤维素主要原料通过酯化、交联和接枝的方法进行制备。

优选地，所述下网由2.0～3.0mm镀锌钢丝编织而成，孔隙在50mm×50mm左右。

本发明还公开了一种对于上述的的微生物基质毯的安装方法：

将在处理后的坡面首先挂设下网并按照具体情况施用一定数量的U型钢钉或者锚杆固定，长度在15-40cm，以保证下网能够牢固附着在坡面，其次再喷播保水剂、微生物基质层、种子层，最上面覆盖一层上网并用U型竹钉固定，确保微生物基质毯的稳定性。

本发明具有良好保水、保土能力且能够防冲刷，同时具有免人工养护功能的能够广泛应用于各种边坡、驳岸的微生物基质毯。经过实验，在施工安装3-5年后仍然能够维持良好的效果。

附图说明

图1是根据本发明的具体实施例的微生物基质毯结构示意图；

图2是根据本发明的微生物基质毯中枯落物降解随时间变化图；

图3是修复后边坡土壤中功能菌含量的变化趋势图；

图4是修复后边坡土壤中氮、磷、钾含量变化趋势图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、上网；2、种子层；3、微生物基质层；4、保水层；5、下网。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

参见图1，示出了根据本发明的具体实施例的微生物基质毯结构示意图。

一种用于边坡、驳岸植被修复的微生物基质毯主要由上网1、种子层2、微生物基质层3、保水层4和下网5组成，其中上网1在最上层，下网5在最底层，保水层4位于下网之上，在保水层4和上网1之间是微生物基质层3与种子层2。其结构示意图如图1所示。

其中，所述上网1为天然纤维类物质以特殊方法编织而成。优选地，所述天然纤维类物质包括稻草和/或麦秸。该上网1在前期起促进植被种子的发育生长，防止风雨对边坡进行侵蚀和冲刷，造成水土流失，保护种子层和微生物基质层不被破坏。在后期该网可被生物降解为腐殖质类的物质，改善土壤营养。

所述微生物基质层3主要由功能微生物菌剂和缓释营养剂组成。优选地，所述微生物菌剂包括真菌和细菌菌剂。其中所述真菌包括白腐菌和菌根菌；所述细菌菌剂为硅酸盐菌。缓释营养剂包括玉米、秸秆和麸皮。

进一步优选地，真菌和细菌配比为1.2：0.8。缓释营养剂中的玉米、秸秆、麸皮按照1:1:1配比。

所述种子层由植被种子按常规配比喷播在微生物基质层之上即可。

所述保水层4包括保水剂，以天然纤维素主要原料制成。进一步优选地，以天然纤维素主要原料通过酯化、交联、接枝等方法进行制备。该保水剂相比较市面上普通的SAP在吸水倍率性能、保水能力以及抗旱能力等参数方面具有较高优势。微生物基质毯中的保水剂具有快速吸收和储存,缓慢释放水分与养分（小水库）的功能，并有效降低雨水渗漏，控制土壤水分蒸发，以满足植物的生长需要、促进植物根系生长发育，同时改善土壤结构、增加土壤活性、减少土壤板结等效果。

所述下网5由镀锌钢丝编织而成，进一步优选地，由2.0～3.0mm镀锌钢丝编织而成，孔隙在50mm×50mm左右。主要应用于较陡的坡面，尤其是边坡角度大于40度的岩质边坡。下网能够为保水剂和微生物基质层、种子层在边坡提供受力点，保证了微生物基质毯除下网以外的结构层牢固的附着在边坡上，给植被生长提供一个稳定的平台。下网结合锚杆或U型钢钉将微生物基质毯固定在坡面上。

现场工艺流程：本发明微生物基质毯对于岩质边坡，在处理后的坡面首先挂设下网并按照具体情况施用一定数量的U型钢钉或者锚杆固定，长度在15-40cm，以保证下网能够牢固附着在坡面，其次再喷播保水剂、微生物基质层、种子层，最上面覆盖一层上网并用U型竹钉固定，确保微生物基质毯的稳定性。土质边坡可不用铺设下网直接进行喷播，其余工艺流程与岩质边坡一样。

本发明微生物基质毯主要原理为：

1.物质循环原理：基质毯中的白腐菌等有益菌群能够有效分解植被枯枝落叶，使边坡植被每年的枯落物通过基质毯中的微生物作用后，转变成植物可以直接吸收利用的营养元素。同时微生物还可以通过固定空气中的游离氮，转化为植物能吸收的氨氮。冬季气温低时微生物基质层又是最适宜的微生物床，为有益菌群提供保护，不但能够为功能菌群提供生理代谢的营养，还能通过微生物作用缓慢释放营养物质肥土。形成自然循环肥土、自然循环养护植被、自然循环自净环保的免养护生态系统。

2.肥土原理：基质毯中的硅酸盐类细菌和菌根真菌在释放土壤颗粒中矿物态钾、磷为有效态的同时，增加植被根系对周边环境中营养元素的吸收，尤其是促进植物对环境中磷元素的吸收利用，协助植物抵御不良外界环境的胁迫，使边坡植被更好的生长。

3.群落共生原理：基质毯中添加的功能菌菌剂体系，具有定向调控土著微生物群落结构、激活土著微生物群落中有益菌的功能，增加有益菌的同时抑制有害菌繁殖，改善边坡生态系统中微生物的菌群分布，为边坡植被生长提供良好环境。

本发明的各个实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1：微生物基质毯功能菌对植被枯落物降解率和腐熟程度测试。

参见图2，示出了微生物基质毯功能菌对植被枯落物降解率和腐熟程度的变化。

表1中示出了功能菌降解枯落物后基质层中速效氮磷钾含量的变化。

表1功能菌降解枯落物后基质层中速效氮磷钾含量的变化

可见，功能菌中的真菌菌丝能够改善土壤结构，而且与植物种子根系结合后具有良好的稳固土壤、防止土壤水土流失的功能。功能菌能够降解枯落物促进基质层中速效氮磷钾含量增加。

实施例2：

本发明经过实验室试验，对本发明微生物基质毯进行连续跟踪、检测评价5年后，土壤中功能菌的变化和土壤中速效氮、有效磷、速效钾含量的变化如下图3、图4所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (7)

1.一种用于边坡、驳岸植被修复的微生物基质毯，其特征在于：所述基质毯主要由上网、种子层、微生物基质层、保水层和下网组成，其中上网在最上层，下网在最底层，保水层位于下网之上，在保水层和上网之间是微生物基质层与种子层；

其中，所述上网为天然纤维类物质以特殊方法编织而成；所述微生物基质层主要由功能微生物菌剂和缓释营养剂组成；所述种子层由植被种子按常规配比喷播在微生物基质层之上；所述保水层包括保水剂，以天然纤维素主要原料制成；所述下网由镀锌钢丝编织而成。

2.根据权利要求1所述的微生物基质毯，其特征在于：

所述上网中的天然纤维类物质包括稻草和/或麦秸。

3.根据权利要求1所述的微生物基质毯，其特征在于：

所述微生物菌剂包括真菌和细菌菌剂，所述真菌包括白腐菌和菌根菌，所述细菌菌剂为硅酸盐菌，缓释营养剂包括玉米、秸秆和麸皮。

4.根据权利要求3所述的微生物基质毯，其特征在于：

真菌和细菌配比为1.2：0.8，缓释营养剂中的玉米、秸秆、麸皮按照1:1:1配比。

5.根据权利要求1所述的微生物基质毯，其特征在于：

所述保水层包括保水剂，以天然纤维素主要原料通过酯化、交联和接枝的方法进行制备。

6.根据权利要求1所述的微生物基质毯，其特征在于：

所述下网由2.0～3.0mm镀锌钢丝编织而成，孔隙在50mm×50mm左右。

7.一种对于权利要求1-7中任一权利要求所述的的微生物基质毯的安装方法：

将在处理后的坡面首先挂设下网并按照具体情况施用一定数量的U型钢钉或者锚杆固定，长度在15-40cm，以保证下网能够牢固附着在坡面，其次再喷播保水剂、微生物基质层、种子层，最上面覆盖一层上网并用U型竹钉固定，确保微生物基质毯的稳定性。