CN109608280A - 一种用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法，其中所述微孔材料为以微孔植物纤维为基质，以微生物益生菌、保水剂和粘合剂为添加剂。所述微孔植物纤维由如下重量份配比的原料经碎裂及热处理制得：小麦秸秆30～50；亚麻纤维20～40；泥炭土20～30。本发明提供的用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法，能够快速有效地控制地表水土流失，修复并建立土壤条件，提高种子萌发率，促进植物生长，进而大面积以及长期控制水土流失。

Description

一种用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法
技术领域
本发明涉及水土保持技术领域，具体涉及一种用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法。
背景技术
由于特殊的自然地理和社会经济条件，水土流失成为中国最主要的环境问题。为了防治水土流失，保护和合理利用水土资源，采用造林种草以及管护的办法，增加植被覆盖率，是维护和提高土地生产力的常见水土保持措施。常规的造林、种草和封山育林育草，不能迅速对土壤表层形成保护，而且实现植被覆盖的周期长，土壤防侵蚀效果欠佳。
发明内容
本发明提供了一种用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法，能够快速有效地控制地表水土流失，修复并建立土壤条件，提高种子萌发率，促进植物生长，进而大面积以及长期控制水土流失。
一种用于地表水土保持的微孔材料，所述微孔材料为以微孔植物纤维为基质，以微生物益生菌、保水剂和粘合剂为添加剂。
所述微孔材料可保证坡面在至少12个月之内地表土体稳定，微孔材料最终会完全分解，为土壤提供有机质。
所述微孔材料能够构建植被生长所需要的土壤环境，促进种子萌发和植被生长，微孔材料中的微生物益生菌能够调节土壤环境，帮助贫瘠土壤恢复活力，即使在严重退化或劣质土壤中，也能够促进植物的迅速生长。
所述微孔材料加水形成胶体后喷洒，在地表形成半渗透的保湿表层，在保湿表层的背离土体的一面形成胶体薄膜，减少水分蒸发，为种子发芽提供水分、养分以及遮荫条件。喷洒的微孔材料与地表土体粘合，使种子在刮风、降雨、浇水等情况下不流失，具有良好的固种保苗作用。
本发明提供的微孔材料主要用于大面积地表覆绿，例如，矿山修复、石漠化地区土地、高速公路护坡、海塘防洪堤、机场、大型绿地广场等大面积的草坪(地被)建植，施工快捷，迅速实现土壤侵蚀控制，在短期内实现植被全面覆盖，长效减少地表径流的侵蚀，实现水土保持。
作为优选，所述微孔材料的碳氮含量比为30～35：1。微孔材料的湿度为44.5％±5％。微孔材料中具有足够的氮含量，以促进植物生长。
作为优选，所述微孔植物纤维由如下重量份配比的原料经碎裂及热处理制得：
小麦秸秆 30～50；
亚麻纤维 20～40；
泥炭土 20～30。
小麦秸秆、亚麻纤维以及泥炭土都为天然物质，最终会完全分解，为土壤提供有机质。
对小麦秸秆、亚麻纤维以及泥炭土进行热处理，主要是为了消灭有害菌，保证微生物益生菌的生长。
小麦秸秆、亚麻纤维、泥炭土可以同时破碎或分别破碎，可以同时热处理，也可以分别进行热处理。
作为优选，所述微孔材料中还包含pH值调节剂。所述微孔材料的pH值为3～9。
为了促进植物种子发芽，土壤需具有合适的pH值，通常在施工前，对土壤进行检测，根据土壤的pH值调整微孔材料中pH值调节剂的含量，以适应不同土壤的酸碱度。
所述pH调节剂可以采用活性钙，针对不同酸碱度的土壤，所述微孔材料与水混合后形成的待喷洒胶体具有不同的pH值范围，例如，pH值为3～5，pH值为5～7，pH值为7～9。
作为优选，所述微生物益生菌的添加量为基质质量的0.04～0.08％。
微生物益生菌的加入主要是为了固氮，保证菌根的生长，促进植物生长，在施工前，对土壤中的氮磷钾进行检测，根据氮磷钾的用量调整微生物益生菌的用量。
作为优选，所述微生物益生菌为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、固氮菌、米曲霉、菌根真菌中的至少一种。
所述微生物益生菌在基质内均匀分散，全面覆盖植物根系的生长空间，在施工前，对土壤中氮磷钾的含量进行检测，根据不同植物对氮磷钾的需求量调整添加的微生物益生菌种类和微生物益生菌用量，例如，针对氮含量偏低的土壤增加枯草芽孢杆菌和固氮细菌的用量；对于磷含量偏高土壤需要增加巨大芽孢杆菌和菌根真菌的用量；对于钾含量偏高土壤增加巨大芽孢杆菌的用量。
作为优选，所述粘合剂的添加量为基质质量的1.2～2.0％。
所述粘合剂一方面用于形成微孔材料的胶体状，另一方面与地表土体之间形成粘结，粘合剂采用水解胶体，具体可采用淀粉、阿拉伯胶、琼脂、卡拉胶、决明胶、纤维素胶、琼脂糖、结冷胶、瓜尔豆胶、印度胶、刺梧桐胶、落叶松胶、刺槐豆胶、果胶、车前子胶、塔拉胶、黄蓍胶、黄原胶、魔芋胶、甘露胶、聚糖胶中的至少一种。
作为优选，所述保水剂的添加量为基质质量的1.5～2.2％。
所述保水剂为高吸水性树脂，用于保持微孔材料内的水分，避免水分快速蒸发。
作为优选，所述微孔材料中还包含染料，染料的添加量为基质质量的0.03～0.06％。
在微孔材料中添加染料使微孔材料具有一定颜色，在施工过程中，可以方便地分辨已施工区域和待施工区域，染料需不影响植被生长，具体可以采用直接染料、酸性染料、阳离子染料、活性染料等。
所述微孔材料中还包含肥料。在土壤肥力不够时，可以在微孔材料中添加肥料，满足植物生长需要。
本发明还提供了一种所述的微孔材料的施工方法，针对具有一定坡度的坡面，将微孔材料和水混合并加入植物种子，形成胶体，采用以下任一方式进行胶体喷洒：
a、从坡面顶部和坡面底部同时向坡面上喷洒胶体，坡面顶部的喷洒方向与坡面底部的喷洒方向的夹角为10～90度；
b、在坡面底部沿两个喷洒方向坡面上喷洒胶体，两个喷洒方向的夹角为10～90度。
微孔材料与水的比例以能够形成粘度适当的胶体为宜，具体添加量根据组分的物理形态进行调整，通常情况下，微孔材料与水的质量比为25～35：1。
两个喷洒方向上的胶体相互交织，在地表形成含有植物种子且均匀分布的3～5mm厚的覆盖层，该覆盖层能够包裹95％以上的土壤颗粒集料，保持土壤颗粒集料的聚集状态，阻止雨水和地表径流对于土体的冲蚀，减少暴雨冲蚀的喷溅。
胶体喷洒到坡面上后，胶体中的多余水分渗入土体内部，胶体中的基质能够加速细小土壤颗粒的絮凝和沉积，减少水土流失。
在施工之前，根据施工区域的土壤检测结果和气候条件，选择适宜的植物种子，根据景观和植被覆盖率的要求，调整植物种子的用量。
在不同坡度的坡面上，胶体的喷洒量会影响水土保持的效果，优选地，若坡面的坡度为θ，按照下列关系确定胶体的喷洒量：
若θ＜1：4，胶体的喷洒量为0.17～0.34Kg/m2；
若1：3＞θ≥1：4，胶体的喷洒量为0.25～0.39Kg/m2；
若1：2＞θ≥1：3，胶体的喷洒量为0.28～0.39Kg/m2；
若θ≥1：2，胶体的喷洒量为0.28～0.51Kg/m2。
本发明提供的用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法，能够快速有效地控制地表水土流失，修复并建立土壤条件，提高种子萌发率，促进植物生长，进而大面积以及长期控制水土流失。
附图说明
图1为本发明用于地表水土保持的微孔材料在坡面上施工的示意图；
图2为本发明用于地表水土保持的微孔材料在坡面上施工的示意图(另一种施工方式)；
图3为喷洒胶体时，喷嘴与坡面的关系示意图；
图4为喷洒胶体时，喷嘴与坡面的关系示意图；
图5为喷洒胶体时，喷嘴与坡面的关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明用于地表水土保持的微孔材料及其施工方法做详细描述。
实施例1～3
实施例1～3中各组分的重量份配比如表1所示。
表1
组分 实施例1 实施例2 实施例3
微孔植物纤维A 1037.5 975 1100
微孔植物纤维B 625 750 550
微孔植物纤维C 734.75 682.5 745
微生物益生菌 1.75 1.5 1.75
保水剂 45 45 45
染色剂 1 1 1
粘合剂 40 40 40
PH调节剂 15 5 11.25
pH值 3-5 5-7 7-9
表1中：
微孔植物纤维A的制备方法如下：
将小麦秸秆和亚麻纤维混合后进行破碎和热处理(200℃)，然后与泥炭土进行混合，得到微孔植物纤维A，微孔植物纤维A中，小麦秸秆、亚麻纤维和泥炭土的比例为41.5：25：29.35。
微孔植物纤维B的制备方法如下：
将小麦秸秆和亚麻纤维混合后进行破碎和热处理(200℃)，然后与泥炭土进行混合，得到微孔植物纤维B，微孔植物纤维B中，小麦秸秆、亚麻纤维和泥炭土的比例为39：30：27.3。
微孔植物纤维C的制备方法如下：
将小麦秸秆和亚麻纤维混合后进行破碎和热处理(200℃)，然后与泥炭土进行混合，得到微孔植物纤维C，微孔植物纤维C中，小麦秸秆、亚麻纤维和泥炭土的比例为44：22：29.8。
实施例1中添加的微生物益生菌为枯草芽孢杆菌、固氮菌、菌根真菌，枯草芽孢杆菌、固氮菌、菌根真菌的质量比为3:5:5；粘合剂为水解胶体；保水剂为高吸水性树脂，染料为活性染料。
实施例2中添加的微生物益生菌为巨大芽孢杆菌、菌根真菌，巨大芽孢杆菌、菌根真菌的质量比为2:7:4；粘合剂为水解胶体；保水剂为高吸水性树脂，染料为活性染料。
实施例3中添加的微生物益生菌为米曲霉、巨大孢芽杆菌、菌根真菌，米曲霉、巨大孢芽杆菌、菌根真菌的质量比为5：4：3；粘合剂为水解胶体；保水剂为高吸水性树脂，染料为活性染料。
采用标准化生产时，微孔材料可采用每包25kg的标准包装。
实施例4
进行施工时，具体包括如下步骤：
1)在喷播机罐内装水至三分之一处，开启搅拌，用水将所有水管和喷嘴进行湿润，以稳定速度在喷播机罐内添加微孔材料，并同时缓慢加水；
2)装罐约四分之三处时，微孔材料全部添加完毕，继续向罐内加水；
3)装罐约二分之一处时，在罐内添加草籽或灌木种子；
4)根据需要添加肥料；
5)所有物质添加完毕后，搅拌混合物15分钟，以提高整体粘性并完全激活添加物；
6)用离心泵把微孔材料与水混合成的胶体通过软管输送喷播到待播的土体表面上。
微孔材料与水的质量比为30：1，喷洒方式有以下两种：
a、如图1所示，从坡面顶部和坡面底部同时向坡面上喷洒胶体，坡面顶部的喷洒方向与坡面底部的喷洒方向的夹角为10～90度。
喷洒方向如图3、图4中的虚线所示，即喷洒时喷嘴的朝向。
b、如图2所示，在坡面底部沿两个喷洒方向坡面上喷洒胶体，两个喷洒方向的夹角为10～90度。
喷洒方向的示意图如图3和图4所示，尽量使胶体直接喷洒进入土壤并与土壤融合，如图5所示，多余的胶体喷洒到空气中自由洒落。
针对实施例1的微孔材料，若坡面的坡度为θ，按照下列关系确定胶体的喷洒量：
若θ＜1：4，胶体的喷洒量为0.34Kg/m2；
若1：3＞θ≥1：4，胶体的喷洒量为0.39Kg/m2；
若1：2＞θ≥1：3，胶体的喷洒量为0.45Kg/m2；
若θ≥1：1，胶体的喷洒量为0.51Kg/m2。
针对实施例2的微孔材料，若坡面的坡度为θ，按照下列关系确定胶体的喷洒量：
若θ＜1：4，胶体的喷洒量为0.28Kg/m2；
若1：3＞θ≥1：4，胶体的喷洒量为0.34Kg/m2；
若1：2＞θ≥1：3，胶体的喷洒量为0.39Kg/m2；
若θ≥1：2，胶体的喷洒量为0.45Kg/m2。
针对实施例3的微孔材料，若坡面的坡度为θ，按照下列关系确定胶体的喷洒量：
若θ＜1：4，胶体的喷洒量为0.17Kg/m2；
若1：3＞θ≥1：4，胶体的喷洒量为0.25Kg/m2；
若1：2.5＞θ≥1：3，胶体的喷洒量为0.28Kg/m2。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述微孔材料为以微孔植物纤维为基质，以微生物益生菌、保水剂和粘合剂为添加剂。
2.如权利要求1所述的用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述微孔植物纤维由如下重量份配比的原料经碎裂及热处理制得：
小麦秸秆 30～50；
亚麻纤维 20～40；
泥炭土 20～30。
3.如权利要求1所述的用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述微孔材料中还包含pH值调节剂。
4.如权利要求1所述的用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述微生物益生菌的添加量为基质质量的0.04～0.08％。
5.如权利要求1所述的用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述微生物益生菌为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、固氮菌、米曲霉、菌根真菌中的至少一种。
6.如权利要求1所述的用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述粘合剂的添加量为基质质量的1.2～2.0％。
7.如权利要求1所述的用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述保水剂的添加量为基质质量的1.5～2.2％。
8.如权利要求1所述的用于地表水土保持的微孔材料，其特征在于，所述微孔材料中还包含染料，染料的添加量为基质质量的0.03～0.06％。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的微孔材料的施工方法，其特征在于，针对具有一定坡度的坡面，将微孔材料和水混合并加入植物种子，形成胶体，采用以下任一方式进行胶体喷洒：
a、从坡面顶部和坡面底部同时向坡面上喷洒胶体，坡面顶部的喷洒方向与坡面底部的喷洒方向的夹角为10～90度；
b、在坡面底部沿两个喷洒方向坡面上喷洒胶体，两个喷洒方向的夹角为10～90度。
10.如权利要求9所述的微孔材料的施工方法，其特征在于，若坡面的坡度为θ，按照下列关系确定胶体的喷洒量：
若θ＜1：4，胶体的喷洒量为0.17～0.34Kg/m2；
若1：3＞θ≥1：4，胶体的喷洒量为0.25～0.39Kg/m2；
若1：2＞θ≥1：3，胶体的喷洒量为0.28～0.39Kg/m2；
若θ≥1：2，胶体的喷洒量为0.28～0.51Kg/m2。
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