CN1098431A

CN1098431A - 人造土壤组合物以及在坡地表面种植植物的方法

Info

Publication number: CN1098431A
Application number: CN 93117382
Authority: CN
Inventors: 金永求
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-31
Filing date: 1993-07-31
Publication date: 1995-02-08

Abstract

公开一种人造土壤组合物以及一种在斜坡表面，特别是切割岩层表面种植植物的方法。该人造土壤组合物包括例如泥炭土、粒状土壤，由处理的城市废料形成的污水沉积物以及由脱水纤维材料并且是木浆造纸的副产品形成的浆状淤泥。该人造土壤施用在固定到切割岩层斜坡表面的网格上，植物种植在人造土层中。试验表明，人造土壤与天然土壤相比提高了对倾斜表面的粘着力，促进植物生长并在更大的程度上，保持水分而不会由于排出水中化合物的侵蚀造成环境危害的结果。最好各种成分浓度分别为以下重量％，泥炭土(10-30％)、粒状土壤(10-30％)、污水沉积物(40-60％)以及浆状淤泥(25-44％)。

Description

本发明涉及一种人造土壤组合物以及一种在坡地表面，特别是切割岩层表面上生长植物的方法。

在不利于植物生长环境的切割岩层或岩的斜坡表面上，如果在该坡地上施加适当厚度的土壤，能够改善在其上的植物生长的能力。为了使倾斜的岩石地区环境美化，一般使用格状支架。将土壤填充在格状支架的格子中然后在土壤中种植草皮。这种传统的方法只能适用在倾斜坡度小的表面，而一般不能适合于在具有特别不规则表面的切割岩层的陡峭斜坡上使用。另外，在斜坡表面运输和安装格状支架非常困难。安装后，格状支架在引力的作用下会滑落。

在切割岩层表面安装带土壤层的金属丝网已经试验过。然而，土壤的水分保持能力很有限，而且土壤层厚度一般必须大于30cm以保持其中的水分。因此需要大量土壤，也需要用于高压喷洒的重型设备。使用这种土壤层后，在切割岩层表面和土壤之间的粘着力不足，结果造成土壤冲蚀的趋势。

本发明的设计克的服了上述问题，本发明的人造土壤组合物有效地覆盖切割岩层的粗糙表面并且只需要能够适合使用中等规模的安装设备的相对薄的人造土壤层。本发明的人造土壤层改善了对切割岩层表面的粘着力，因此能够防止安装后所不希望的土壤冲蚀。

该人造土壤组合物冲包括：a）泥炭土、b）污水沉积物、c）浆状淤泥、d）粒状土壤。其它材料如微生物可根据需要加入该组合物中。

本发明还涉及一种在斜坡表面种植植物的方法：包括步骤：a）在斜坡表面上固定一个网格，b）在网格上使用前面描述的人造土壤形成人造土壤层和c）在人造土壤层中种植植物。

现在参考图1说明本发明优选的结构，该图是覆盖有根据本发明的一个优选实施例的人造土壤的斜坡表面的局部剖面图。图2和图3分别表示图1中A和B部分分解图。图4a和4b是分别用于图2和图3坡地的网格的俯视图。

本发明的第一个目的涉及一种人造土壤组合物，其中包括：a）泥炭土、b）污水沉积物、c）浆状淤泥和d）粒状土壤。

“泥炭土”可以从例如泥炭地或沼泽获取并且在人造土壤中包括饱和水及部分腐烂植物，该部分腐烂植物能够提供有机物质、氮和磷化合物等。

这里的“污水沉积物”是指污水处理期间的中和过程中形成的而且主要含有有机物质的沉积物。该污水沉积物可以从例如城市污水处理厂获取。脱水沉积物是一种对于微生物生长的适合环境。所希望的污水沉积物的化学成分是：有机物约占42至68%重量;总氮量约占1-5%重量;磷（即在P₂O₅构成中）约占1-7%重量;钾（即在K₂O构成中）约占0.5-2%重量;钙（即在CaO构成中）约占0.5-7%重量以及镁（即在MgO构成中）约占1-6%重量，其它物质如无机物（即沙子）可以占40-50%重量。污水沉积物的PH值可以在5.8至7.1之间。在韩国农业技术学院（Agricultural Technology Institute ot the Republic ot korea）发表的一份分析报告中得知污水沉积物的平均化学成分是：有机物质（45.8%）、总氮量（1.42%）、磷酸（1.15%）、钾（0.28%）、钙（6.21%）、镁（1.12%）、无机物质、例如沙子等（44.02%）。可以预计用于制备人造土壤组合物的污水沉积物可以具有与此相似的化学成分。此外，污水沉积物成分的浓度可以在本发明的范围内变化。该污水沉积物为刺激在其中生存的微生物，例如线状真菌和其它细菌的生长得供养分（例如氮和磷），通过利用这些工业废料，本发明提供了一种与这些废料处理有关的环境问题的解决方法。

这里的“浆状淤泥”是指由脱水纤维材料制成并且是例如用木材浆料造纸的付产品。然而，其它的淤泥产品包括纤维素和木质素也在本发明的考虑范围之内，这种浆状淤泥应该在加入人造土壤组合物之前在有适当的微生物的情况下分解。腐烂的浆状淤泥一般具有与泥炭土相同的成分和性质并提供了碳和细菌的来源。浆状淤泥包括相对减缓了其分解的木质素和半纤维素，因此增加了人造土壤的粘性的附着性。所希望的浆状淤泥的PH值范围约5.7到8.5之间而且其化学成分是：有机物大约为12-49%重量;总氮量约为0.1至0.7%重量;磷（即在P₂O₅构成中）约为0.05-3%重量，钾（即在K₂O构成中）约为0.1至0.4%重量;钙（即在CaO构成中）约为2.1至2.4%重量;镁（即在MgO构成中）约为3至5%重量;纤维素约为5至8%重量;以及木质素约为15至20%重量。浆状淤泥的使用减少了有关来自制浆和造纸工业环境废料的处理问题。

泥炭土、污水沉积物和浆状淤泥的每种成分的颗粒平均直径可以在约0.02mm（即粘土）和2mm（即沙子）之间。最好低于20%的组合物颗粒的直径为0.02mm或更小。当直径大于20mm时，是允许的，但是希望将这些较大的颗粒破碎。

“粒状土壤”包括粗糙粒状土壤，它包括风化的花岗岩、火山灰或煤灰或它们的结合粒状土壤可以从山地或泥土挖掘地点获取，粒状土壤颗粒的直径范围可以在约0.02mm至20mm之间。最好只有5%或小于此质的颗粒体积的直径为20mm或大于此质，从而可以有希望破碎这些大的颗粒以使该组合物能被喷洒。

组合物中各成分的比例依据所要求的人造土壤密度可以容易地改变。另外，所推荐的各种成分的浓度如下：

a）、泥炭土约为10至30%重量;

b）、粒状土壤约为10至30%重量;

c）、污水沉积物约为40至60%重量;以及

d）、浆状淤泥约为25至45%重量;

在组成中（例如在污水沉积物或浆状淤泥中）可以含微生物，或者可以根据要求加到组合物中。可以加到组合物中的微生物包括例如：曲霉真菌、毛霉菌属真菌、芽胞杆菌属细菌或假单胞菌属细菌。

现在参考图1至图3更详细地说明在斜坡表面种植植物的方法。图1表示例如以坡度低于1：05的软石或风化岩石为基础的区域1和例如以坡度低于1：03的硬石为基础的较陡峭区域2的斜坡表面。网格3放置在软石、风化岩石或硬石4的斜坡表面。网格3可以是例如金属丝网或用于平缓坡地的聚乙烯网。参考图4a和4b，本发明优选实施例中使用的网格3是由涂覆PVC的金属丝制成的，由许多正方形（见4b）或长方形（见4a）组成的框架8构成，框架上有许多细纹网9（也是由涂覆PVC的金属丝制成）放置或固定在框架8上。框架8的每个正方形可以有如图4b所示的用于较陡坡度的150m×150cm的垂直和水平壁面或有如图4a所示的用于平缓坡度的水平壁为150cm，垂直壁为300cm和长方形。当然也可以虑虑许多不同的网格实例。为将网格固定在斜坡表面使用许多锚钉构件5，每个锚钉有一个钩状尾部6，用其来固定网格3，锚钉插入坡地表面的深度为20至40cm。在图4a和4b的实施例中，框架8的每个水平和垂直金属丝之间的交叉点都装配有锚钉5。根据需要可以使用附加固定钉固定细纹网9。如图1所示，在坡度相当陡的地方需要使用更多的锚钉构件5（见区域2）。将这里所描述的人造土壤组合物施用在固定的网格3上形成人造土层7。通常可采用高压喷洒设备将人造土壤组合物喷洒在网格上使人造土层的厚度达到5-20cm。在实施例中，区域2的陡峭地区人造土层7的厚度约15cm，而区域1的平缓坡地人造土层7的厚度约10cm然后用本领域中已知的技术将植物10种植在人造土壤中。在本发明一个所希望的实施例中是将人造土壤和用于种植的植物种子混合在一起，然后将土壤/种子混合物喷洒在网格3上。

下面给出一种根据本发明制备的组合物的非限定性的实施例。

实施例1-人造土壤组合物的制备及其承载植物生长的适用性。

将含量分别为10至30%重量之间的泥炭土，10至30%重量之间的粒状土壤、40至60%重量之间的污水沉积物和25至45%重量之间的浆状淤泥混合制成人造土壤组合物。向人造土壤中加入水，青草籽和杂草籽之后，将该组合物混合并喷洒到已经用锚钉固定到切割岩层的倾斜表面上就位的金属丝网格上。施加在网格上的人造土层的厚度范围为5至20cm。即使暴露在大雨中，该人造土层也是稳定的而不会被冲蚀。该人造土壤组合物能保持足够的水分以使研究期间（即在三个月）在其中生长的植物存活。人造土壤组合物的PH值是7.2，其密度为1，000至1，050克/升，是天然土壤密度（即1，750克/升）的约0.57至0.6倍。由于降低了人造土壤的重量，可以使用中等规模的施洒机并简化了人造土壤的运输。人造土壤的高气孔率（42至44%）比天然土壤（39%）高1.07至1.12倍，比粒状土壤（42%）高1至1.05倍，结果提高了种子的发芽能力并加快了植物生长。

为测定人造土壤的水分保持能力要进行下面的试验。

实施例2-天然土壤与人造土壤组合物的水分保持能力试验。

在温室中安装两个与水平线成40°角倾斜的石板瓦（尺寸为50cm×50cm）。一块瓦中的金属丝网上供给的是天然土壤，另一块瓦中的金属丝网上供给的是实施例1的人造土壤组合物。每种土层约10cm厚。将10克在水中浸泡24小时的常年生黑麦草籽种在其中并在每个土层床上均匀地浇1升水，以后不再加水。4天后，各土壤床中的种子开始发芽。从第七天起天然土壤床上的草开始脱水，种植后第12天死掉。而人造土壤床上的草在120天后才开始脱水，种植后140天死掉。因此人造土壤组合物的水分保持能力比天然土壤高28倍。

为确定人造土壤组合物的环境影响，进行下面的试验。

实施例3-人造土壤组合物的环境影响

在第一次降雨后，将取自用实施例1的人造土壤和种植于覆盖的斜坡基底的排出水收集起来并测量BOD（生物需氧量）悬浮体、油和油脂浓度、沉淀体浓度、总溶解体浓度、氯化物和硫酸盐浓度、总氮、硝酸盐和亚硝酸盐浓度以及水的PH值。试验结果在下表中给出。为避免环境污染而不得超过的废水限度在右栏中给出。

表1-人造土壤的环境影响。

因此，从中可以看出排出水中成分的浓度没有超出对废水度，该人造土壤的环境影响很小。

人造土壤和天然土壤中各种成分的浓度经测定其结果在下表中给出：

表2-人造土壤组合物与天然土壤的比较

成分人造土壤（实施例1）天然土壤

有机物，％ 26.2 1.09

总氮量，％ 2.98 0.02

磷酸（P₂O₅),PPM 310 157.8

钾，K(ME/OOG) 2.45 4.48

气孔率，％ 43 39

酸性，PH 7.2 5.1

从中可以看出，本发明的人造土壤组合物适合于施用在斜坡表面，特别是切割岩层的斜坡表面，并减少了冲蚀趋势。由于各种成分之间具有协同作用，因此该人造土壤在适合于植物生长上是好的，水分保持为和附着在岩层表面的能力好而且没有环境污染的危险。本发明的人造土壤组合物具有所要求的总氮量、磷、钙和其它有机物浓度，因此为在斜坡表面上施用了相对薄的人造土壤层（5～20cm）的植物生长提供了良好的环境。

Claims

1、一种人造土壤组合物，包括：

a)泥炭土；

b)粒状土壤；

c)污水沉积物，和

d)浆状淤泥。

2、根据权利要求1所述的人造土壤组合物，其特征在于其中包括微生物。

3、根据权利要求1所述的人造土壤组合物，其特征在于包括：

a）泥炭土的浓度范围约为10至30%重量;

b）粒状土壤的浓度范围给为10至30%重量;

c）污水沉积物的浓度范围约为40至60%重量。

d）浆状的浓度范围约为25%至45%重量。

4、一种适合于施用在斜坡表面支承植物生长的人造土壤组合物，具有包括比天然土壤强的水分保持能力，其有机物、总氮量和磷酸的浓度比天然土壤大以及对斜坡表面的附着力比天然土壤大的特性，该组合物包括;泥炭土、粒状土壤、污水沉积物和浆状淤泥。

5、根据权利要求2所述的人造土壤组合物，其特征在于，微生物是从一组包括曲霉真菌或毛霉菌属真菌和芽胞杆菌属细菌或假单胞菌属细菌中选取。

6、一种在斜坡表面种植植物的方法，包括步骤：

a）将网格固定在斜坡表面;

b）在网格上施用由泥炭土、粒状土壤，污水沉积物和浆状淤泥组成的组合物以形成人造土层;和

c）在人造土层中种植植物。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，土层的厚度约为5至20cm。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，植物种子与组合物混合并在步骤b）施用到网格中。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括种子的组合物是采用喷洒设备喷洒到金属丝网格上。