CN108249966A

CN108249966A - 一种边坡生态防护用客土喷播基材及基材混合物

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Publication number: CN108249966A
Application number: CN201810071691.2A
Authority: CN
Inventors: 魏浩峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2018-07-06

Abstract

本发明涉及一种边坡生态防护用客土喷播基材及基材混合物，该基材是由以下方法制备的：1)取平菇菌糠打散粉碎，按照平菇菌糠78％‑80％、麦秸8％‑10％、猪粪10％‑12％的质量百分比混合制成固体混合物，调整C/N和含水量；2)制备枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的混合菌种；3)将混合菌种接种量接种至固体混合物中，堆肥发酵20‑22天至腐熟，风干得腐熟物；4)将腐熟物与麦秸按比例混合即得。所得基材肥效高，能显著改善种植土的各项理化性质；基材混合物能促进植物的出苗及生长发育，实现快速覆盖坡面和绿化恢复的作用；本发明所得基材完全可替代草炭土等有机质，变废为宝，成本低，节约资源，适合推广使用。

Description

一种边坡生态防护用客土喷播基材及基材混合物

技术领域

本发明属于客土喷播技术领域，具体涉及一种边坡生态防护用客土喷播基材，同时还涉及一种使用该基材的客土喷播基材混合物。

背景技术

随着我国基础建设的大规模开展，在公路、铁路、河道、矿场等两旁建成了具有一定坡度的坡面，承担维持路基、河堤、山体的稳定性的作用，称为边坡。由于其存在的特殊场所和环境，在施工完成后，边坡的植被恢复比较困难，尤其是一些切挖边坡，一般比较陡峭，常常基岩裸露，水土易流失，边坡附着物易崩塌，不仅影响生态环境，不美观，而且存在安全隐患。

客土喷播，作为一种新发展起来的边坡生态防护技术，是将植物种子、肥料、保水剂、土壤、有机质、粘结剂等混合物充分混合后，通过高压设备和喷射装置按设计厚度均匀喷射到需要防护的工程坡面上，经过养护管理后，植物生根发芽，生长发育，达到快速绿化贫瘠坡面的目的。其优点是：能在裸露基岩上位植物创造生长基础，也能满足对土壤要求严格的植物的生长；制造了与自然表土相近的植物生长基础，培育出稳固边坡和与周边环境和谐的植被，恢复了因工程建设开发而破坏的生态系统；在短期内形成良好的植被演替群落，恢复到自然本来具有的绿化状态。

客土喷播所用基材，包括有机质、肥料、保水剂、粘合剂和稳定剂等，属于生态型材料，能够明显改善土壤的理化性质；将基材与土壤等按照一定比例混合后，使其成为基材混合物，具有提供植被生长所需的合理物理结构及水分养分功能，且自身具有一定的稳定性，是边坡工程绿化植被稳定生长的物质基础；与生长在其上的植被共同作用，封闭坡面，防止坡面的风化剥落与水土流失。

现有技术中，客土喷播基材所用的有机质主要是草炭土。草炭土即泥炭，是沼泽发育过程中的产物，有机质含量在30％以上，含有大量的水分和未被彻底分解的植物残体、腐殖质以及一部分矿物质，是一种宝贵的自然资源。草炭土能改良土壤、供给养分、促进植物生长，但是其属于不可再生资源，在地面表层的埋藏量既少又薄，过度开挖必然会给环境带来新的破坏，为边坡生态治理而造成新的生态代价；持续上涨的草炭土价格也提高了基材混合物的成本，加大边坡生态防护工程的投入，使用与推广受到限制；为了控制基材成本，施工方往往采取减少草炭土用量的方式，造成基材混合物质量不达标，严重影响了边坡生态防护的效果。

因此，如何开发一种新的边坡生态防护用客土喷播基材，可再生并且成本低，边坡生态防护效果好，是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种边坡生态防护用客土喷播基材，变废为宝，成本低，肥效高，用于边坡生态防护效果好。

本发明的第二个目的是提供一种采用上述基材的边坡生态防护用客土喷播基材混合物。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种边坡生态防护用客土喷播基材，由包括以下步骤的方法制备而成：

1)取平菇菌糠打散粉碎至长度不超过10mm，将麦秸粉碎成长度为5-10mm的小段，按以下物料干重的质量百分比混合制备固体混合物：平菇菌糠78％-80％、麦秸8％-10％、猪粪10％-12％；用尿素调节固体混合物的C/N为(25-28):1；调整固体混合物的含水量为60％-65％；

2)制备枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的混合菌种，混合菌种中的活菌数为(3.0-4.0)×10⁹cfu/g；混合菌种中，枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的活菌数比例为(1.0-2.0):(5.0-6.0):(0.5-1.0):(2.0-4.0)；

3)将步骤2)所得混合菌种按照0.5％-1.0％的接种量接种至步骤1)所得固体混合物中，初始温度30-35℃，初始pH值为6.5-7.5，堆肥发酵20-22天至腐熟，将产物风干至含水量为28％-30％，得腐熟物；

4)取麦秸粉碎成长度为20-30mm的小段，将步骤3)所得腐熟物与麦秸按照质量比为(88-90):(10-12)的比例混合，即得所述客土喷播基材。

所述平菇菌糠对应的平菇培养基主要原料为稻草和/或木屑。稻草和/或木屑在培养基原料(除水之外的原料)中的质量百分比不低于60％。

平菇菌糠中，因平菇菌体自身能分泌大量纤维素酶、木聚糖酶及木质素降解酶等各种与降解纤维有关的酶类，各种酶协同作用于培养基原料中的粗纤维，使其纤维结构发生改变，易于转化为菌体生长所需的各种糖、醛、酸等。菌糠中还含有大量菌丝体，未分化成子实体之前的菌丝体中除含有丰富的常规营养物质外，还含有一定量的高分子多糖、生物酶及其他活性物质。

所述平菇菌糠为采摘完第3茬或第4茬菌菇后的菌糠。平菇在生长过程中会不断降解并利用培养基中的纤维素、半纤维素及木质素，以其为能源将无机氮源转化为菌体蛋白；随着菌菇收割次数的增加，剩余培养基中的粗纤维不断减少，粗蛋白逐渐增加，因此，选择采摘完第3茬或第4茬菌菇后的平菇菌糠，此阶段的菌糠营养价值相对较高，易于开发与利用。

步骤3)中，采用石灰水调节初始pH值。

步骤3)中，所述堆肥发酵过程中及时翻堆，控制堆体内部温度不超过60℃。

所述堆肥发酵中，堆体的长度为3.0-5.0m，宽度为1.5-2.0m，高度为0.8-1.2m。

一种采用上述的边坡生态防护用客土喷播基材的客土喷播基材混合物，主要由以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土90-110份、保水剂0.09-0.11份、粘结剂0.09-0.11份。

进一步的，所述客土喷播基材混合物包括底层基材混合物和植生基材混合物；

所述底层基材混合物主要由以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土102-110份、保水剂0.10-0.11份、粘结剂0.10-0.11份；所述底层基材混合物的喷播厚度为6-8cm；

所述植生基材混合物主要由植物种子与以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土90-98份、保水剂0.09-0.10份、粘结剂0.09-0.10份；所述植生基材混合物的喷播厚度为3-4cm；所述植物种子的喷播用量为35-40g/m²。

所述粘结剂为高分子聚合物聚丙烯酰胺。优选的，所述粘结剂为分子量为800万-1200万的阴离子型聚丙烯酰胺。

所述保水剂为高吸水性树脂(SAP)。优选的，所述保水剂为聚丙烯酸钠高吸水性树脂。

本发明的边坡生态防护用客土喷播基材，将平菇菌糠打散粉碎后与碎麦秸、猪粪混合制备固体混合物，麦秸为蓬松多孔结构，降低固体混合物的比重，提高其孔隙率，保证堆肥发酵过程中气体的流通；猪粪的C/N比较低，增加固体混合物的N元素含量，调整菌糠的营养结构。在固体混合物中接种枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的混合菌种进行堆肥发酵，一方面进一步降解纤维素类物质，使菌糠中的有机物质腐熟，腐植酸含量高，达到农业有机肥的营养标准，提高肥力，控制优质菌群(枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母)的发展，使得堆肥发酵的腐熟物带有菌肥的性质，为土壤和植物生长带去有益微生物；另一方面通过堆肥发酵防止菌糠霉变，降低菌糠中重金属和有害物质、有害菌含量，达到农业有机肥的安全标准。将腐熟物与碎麦秸混合物制备基材，碎麦秸进一步降低腐熟物的容重，成为基材的加筋纤维，增加其团粒度和抗冲刷性，满足客土喷播工艺的需求。

本发明的边坡生态防护用客土喷播基材，容重低，是一种质轻且多孔隙的材料；pH近中性，酸碱度适中；有机质和腐植酸含量高；氮磷钾总含量大于6.5％，达到了农业有机肥的营养标准和安全标准，营养元素含量高，具有较高的肥力；并且该基材中含有枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的优势菌群，能增加土壤中微生物的数量及活性，通过微生物活动改善土壤基质团粒结构和孔隙结构，促进植物根系生长。

本发明的边坡生态防护用客土喷播基材混合物，是将上述所得基材与种植土混合后，掺入少量的保水剂和粘结剂制备而成。本发明的客土喷播基材肥效高，其理化性质符合客土喷播工艺的需求，在配制客土喷播用基材混合物时，上述基材的添加能显著改善种植土的各项理化性质，提高肥效，保水剂和粘结剂用量少，基本无需再加入额外的有机肥、复合肥、缓释肥及菌肥，极大的降低了客土喷播的成本；基材混合物能促进植物的出苗及生长发育，实现快速覆盖坡面和绿化恢复的作用。本发明所得客土喷播基材完全可替代现有技术所用的草炭土等有机质，变废为宝，成本低，节约资源，适合推广使用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。

具体实施方式中，所用平菇菌糠来自河南某食用菌生产企业，对应的平菇原始培养基(新鲜菌包或菌棒)以木屑为主要原料，木屑的质量含量不低于60％。所用木屑为阔叶树木屑。具体的，所用平菇菌糠对应的平菇培养基是由以下质量百分比的原料制成的：木屑78％、麸皮18％、石膏2％、过磷酸钙0.5％、尿素0.3％、红糖1％、硫酸镁0.2％，调节含水量为60％。其中，所用木屑颗粒不大于5mm。

平菇菌糠使用前剔除菌糠表面的泥土和发霉变质的部分。

具体实施方式中，所用菌粉均为市售商品；枯草芽孢杆菌菌粉的有效活菌为5×10⁹cfu/g；黑曲霉菌粉的孢子含量5亿cfu/g；啤酒酵母粉的有效活菌为3×10⁹cfu/g；乳酸菌菌粉为植物乳杆菌菌粉(10亿cfu/g)与粪肠球菌菌粉(10亿cfu/g)的混合物，两者的质量比为1:1。市售菌粉活性较高，根据需要稀释后再使用。

具体实施方式中，所用猪粪的有机质含量为15％，C/N为14:1；麦秸的含水量为17％。

具体实施方式中，所用保水剂为高吸水性树脂(SAP)，具体为聚丙烯酸钠高吸水性树脂，最大吸水率达到自身重量的600倍。所用粘结剂为分子量为800万的阴离子型聚丙烯酰胺。

实施例1

本实施例的边坡生态防护用客土喷播基材，由以下方法制备而成：

1)取采摘完第3茬菌菇后的平菇菌糠，打散粉碎至长度不超过10mm，备用；将麦秸粉碎成长度为5-10mm的小段，备用；

按以下物料干重的质量百分比混合制备固体混合物：平菇菌糠79％、麦秸10％、猪粪11％；用尿素调节固体混合物的C/N为27:1；调整固体混合物的含水量为65％；

2)制备枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的混合菌种，混合菌种中的活菌数为(3.0-4.0)×10⁹cfu/g；混合菌种中，枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的活菌数比例为1:5:0.5:2；

3)将步骤2)所得混合菌种按照0.5％的接种量接种至步骤1)所得固体混合物中，混合均匀后制成长为5m，宽为2m，高度1.2m的堆体进行堆肥发酵，初始温度30℃，初始pH值为6.8，堆肥发酵过程中及时翻堆，控制堆体内部温度不超过60℃，堆肥发酵20天至腐熟，将产物风干至含水量为28％-30％，得腐熟物；

4)取麦秸粉碎成长度为20-30mm的小段，将步骤3)所得腐熟物与麦秸按照质量比为88:12的比例混合，即得所述客土喷播基材。

本实施例的客土喷播基材混合物包括底层基材混合物和植生基材混合物；

所述底层基材混合物主要由以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土102份、保水剂0.102份、粘结剂0.102份。将各原料按上述重量份混合均匀即可。所述底层基材混合物的喷播厚度为8cm；

所述植生基材混合物主要由植物种子与以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土90份、保水剂0.09份、粘结剂0.09份。将各原料按上述重量份混合均匀即可。所述植生基材混合物的喷播厚度为3cm；所述植物种子的喷播用量为35g/m²。

实施例2

1)取采摘完第4茬菌菇后的平菇菌糠，打散粉碎至长度不超过10mm，备用；将麦秸粉碎成长度为5-10mm的小段，备用；

按以下物料干重的质量百分比混合制备固体混合物：平菇菌糠78％、麦秸10％、猪粪12％；用尿素调节固体混合物的C/N为25:1；调整固体混合物的含水量为65％；

2)制备枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的混合菌种，混合菌种中的活菌数为(3.0-4.0)×10⁹cfu/g；混合菌种中，枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的活菌数比例为2:6:1:3；

3)将步骤2)所得混合菌种按照0.8％的接种量接种至步骤1)所得固体混合物中，混合均匀后制成长为4m，宽为1.8m，高度1.0m的堆体进行堆肥发酵，初始温度35℃，初始pH值为7.1，堆肥发酵过程中及时翻堆，控制堆体内部温度不超过60℃，堆肥发酵21天至腐熟，将产物风干至含水量为28％-30％，得腐熟物；

4)取麦秸粉碎成长度为20-30mm的小段，将步骤3)所得腐熟物与麦秸按照质量比为90:10的比例混合，即得所述客土喷播基材。

所述底层基材混合物主要由以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土105份、保水剂0.105份、粘结剂0.105份。将各原料按上述重量份混合均匀即可。所述底层基材混合物的喷播厚度为8cm；

所述植生基材混合物主要由植物种子与以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土95份、保水剂0.095份、粘结剂0.095份。将各原料按上述重量份混合均匀即可。所述植生基材混合物的喷播厚度为3cm；所述植物种子的喷播用量为35g/m²。

实施例3

按以下物料干重的质量百分比混合制备固体混合物：平菇菌糠80％、麦秸8％、猪粪12％；用尿素调节固体混合物的C/N为26:1；调整固体混合物的含水量为65％；

2)制备枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的混合菌种II，混合菌种II中的活菌数为(3.0-4.0)×10⁹cfu/g；混合菌种II中，枯草芽孢杆菌、乳酸菌、黑曲霉与啤酒酵母的活菌数比例为1.5:5.5:0.5:4；

3)将步骤2)所得混合菌种按照1.0％的接种量接种至步骤1)所得固体混合物中，混合均匀后制成长为3.0m，宽为1.5m，高度0.8m的堆体进行堆肥发酵，初始温度30℃，初始pH值为7.3，堆肥发酵过程中及时翻堆，控制堆体内部温度不超过60℃，堆肥发酵22天至腐熟，将产物风干至含水量为28％-30％，得腐熟物；

所述底层基材混合物主要由以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土110份、保水剂0.11份、粘结剂0.11份。将各原料按上述重量份混合均匀即可。所述底层基材混合物的喷播厚度为8cm；

所述植生基材混合物主要由植物种子与以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土98份、保水剂0.098份、粘结剂0.098份。将各原料按上述重量份混合均匀即可。所述植生基材混合物的喷播厚度为3cm；所述植物种子的喷播用量为35g/m²。

实验例1

本实验例对实施例1-3所得客土喷播基材的理化性质进行检测。

其中，酸碱度(pH)的检测方法为：按照1g试样加蒸馏水5ml的比例混合，20℃、120次/min的恒温振荡2h后用玻璃电极pH计测定。

其余测定方法为：腐植酸DB51/T 842-2008；全氮NY 525-2012；速效磷

NY/T1121.25-2012；速效钾NY/T 889-2006；

结果如表1所示。

表1实施例1-3所得客土喷播基材的性能检测结果

注：表1中容重和酸碱度检测为鲜基；其余检测为风干基。

从表1可以看出，实施例1-3所得客土喷播基材的容重不超过0.3g/cm³，是一种质轻且多孔隙的材料；pH值在7.3左右，近中性；有机质含量接近70％，腐植酸含量大于26％，有机质和腐植酸含量高；氮磷钾总含量大于6.5％，达到了农业有机肥的营养标准，营养元素含量高，具有较高的肥力。

实验例2

本实验例通过坡地试验考察实施例1-3所得客土喷播基材混合物(分别记为基材混合物1-3)对植物生长的促进作用。将原料备好后，分别按照实施例1-3的配比制备底层基材混合物和植生基材混合物。其中，所用的种植土为大田沙壤土，容重为1.34g/cm³，硬度为22.43mm，酸碱度(pH)为8.02，含水量13.80％，有机质含量1.07％，全氮0.10％，速效磷21.80mg/kg，速效钾43.64mg/kg。所用的植物种子为高羊茅15g/m²，紫花苜蓿20g/m²。

实验方法：在露天自然坡地(坡度为1:2)铺红砖以模拟边坡基岩岩面，每组的种植面积为2m*2m；对比例中采用草炭土、麦秸与有机肥的混合物(草炭土与麦秸、有机肥的质量比为2:1:1)代替客土喷播基材制备基材混合物，其余同实施例1。采用市售常规小型喷播设备将混合物均匀喷播在坡面，划出实验区块。喷播结束后，在实验区块的坡面覆盖无纺布并固定，各组在苗期每2天喷淋浇水30min。实验时间为2个月。

其中，成苗率在喷播之后第30天计算，扣除无效种子的影响；喷播两个月后计算地上生物量。

实施例1-3所得基材混合物的性能检测结果及坡地种植试验结果如表2所示。

表2实施例1-3所得基材混合物的性能检测结果及坡地种植试验结果

注：表2中所述团粒度是指粒度>5mm的颗粒质量占总质量的含量(％)。

从表2可以看出，与对比例相比，实施例1-3所得基材混合物的容重低，团粒度高，饱和含水率高；采用实施例1-3所得基材混合物进行客土喷播，植物的成苗率达到95％以上，证明基材及基材混合物的安全性满足要求；地上生物量大大提高，植被在2个月即可达到92％以上，满足客土喷播植物生长发育的需求。

实验结果表明，本发明的客土喷播基材肥效高，其理化性质符合客土喷播工艺的需求，在配制客土喷播用基材混合物时，基本无需再加入额外的有机肥、复合肥、缓释肥及菌肥；基材混合物能促进植物的出苗及生长发育，实现快速覆盖坡面和绿化恢复的作用。本发明所得客土喷播基材完全可替代现有技术所用的草炭土等有机质，变废为宝，成本低，节约资源，适合推广使用。

Claims

1.一种边坡生态防护用客土喷播基材，其特征在于：由包括以下步骤的方法制备而成：

2.根据权利要求1所述的边坡生态防护用客土喷播基材，其特征在于：所述平菇菌糠对应的平菇培养基主要原料为稻草和/或木屑。

3.根据权利要求2所述的边坡生态防护用客土喷播基材，其特征在于：所述平菇菌糠为采摘完第3茬或第4茬菌菇后的菌糠。

4.根据权利要求1所述的边坡生态防护用客土喷播基材，其特征在于：步骤3)中，采用石灰水调节初始pH值。

5.根据权利要求1所述的边坡生态防护用客土喷播基材，其特征在于：步骤3)中，所述堆肥发酵过程中及时翻堆，控制堆体内部温度不超过60℃。

6.一种采用如权利要求1-5任一项所述的边坡生态防护用客土喷播基材的客土喷播基材混合物，其特征在于：主要由以下重量份的原料混合而成：所述客土喷播基材100份、种植土90-110份、保水剂0.09-0.11份、粘结剂0.09-0.11份。

7.根据权利要求6所述的客土喷播基材混合物，其特征在于：所述客土喷播基材混合物包括底层基材混合物和植生基材混合物；

8.根据权利要求6所述的客土喷播基材混合物，其特征在于：所述粘结剂为高分子聚合物聚丙烯酰胺。

9.根据权利要求6所述的客土喷播基材混合物，其特征在于：所述保水剂为高吸水性树脂。