CN110268936A - 一种基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于苔藓生长的混凝土喷层生态重建方法，该方法是选取野外自然生长耐旱苔藓藓种，阴干切碎苔藓后同其他辅料按照相应的比例混合制成苔藓生长的基质，直接铺设到混凝土喷层坡面上，采取相应的养护措施，实现混凝土喷层生态绿化的一种方法；本发明的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，能有效地解决混凝土喷层表面无法生长植物，严重缺少绿化的问题，为侵蚀防治与生态还绿开辟了一条新途径，产业化前景十分广阔。

Description

一种基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种基于苔藓生长的混凝土喷层 表面生态重建方法。

背景技术

据水利部、中国科学院、中国工程院组织完成的“全国水土流失与生态安全 综合科学考察”结果显示，“十五”时期，全国开发建设项目扰动面积达到5.5万 km²，弃土弃渣达92亿t，近几年人为因素增加水土流失量超过3亿t，对我国 的生态环境构成严重的威胁。因此，为推进生态保护和建设，让长江经济带环 境修复积累更多生态财富，构筑可持续发展的绿色长城。对边坡工程进行生态 防护及治理对国家的环境保护、生态文明建设、绿色发展都具有极其重要的意 义。

为此植被护坡技术应运而生，现有的生态护坡手段中对于缓矮的土质边坡 及严重风化的岩质边坡主要采用植(栽)草(树木)护坡，而对大量岩质高陡 边坡或者存在安全隐患的土坡仍然采用锚杆喷射混凝土进行防护。喷射混凝土 虽然能确保边坡稳定，但喷射混凝土边坡防护措施将植物生长的环境给完全的 封闭了，永久性破坏了原有的生态环境，使得边坡原有的自然植被永远不能恢 复，而且裸露混凝土坡面造成视觉效果差，缺乏生机与美感，形成了一片灰色 的世界，与自然绿色环境极不协调，同时也不利于吸收尾气、净化有毒物质和 净化空气等。

虽然目前也有植被混凝土生态防护技术来解决高陡岩质边坡的生态恢复问 题，植被混凝土护坡技术即在常规的护坡基材中加入水泥，使得基材强度和抗 冲刷能力更强，该技术真正实现了传统工程加固与生态修复措施有机的结合， 对各种复杂的开挖边坡的生态修复起到显著的效果。现今所有的植被混凝土都 只是生长常规的草本或乔系植物，然而，这种特殊的基质材料仍存在一些问题， 最为突出的是植被周期短和护坡效果持续性较弱，虽然植被混凝土起初是能提 供充足的肥力，植物的生长较为茂盛，形成良好的植被复绿效果。但随着时间 的推移，养分将逐渐流失，各种杂草也随之而生，植物生长和景观受到很大影 响，“1年绿，2年黄，3年枯，4年死”的现象普遍存在，护坡效果难以持久。

苔藓植物色泽多样、娇小如绒，它们生长迅速、重量轻、不受任何病虫害 的危害，且苔藓主要在大气获取所需要营养，它的假根系统能够与基质紧密结 合，保水能力较强、无风害和较强的抗冲刷性。苔藓植物除了以上优点之外， 苔藓生长过程中会分泌酸性物质来酸解岩石或混凝土表层，从而逐渐形成有机 土,在某种程度上可作为生态系统的营养“库”。苔藓的毛细作用和减少排放离子 的化学结合作用，能够减少基质中矿物质的流失，并进一步增加营养物质的保 留，这有助于保持基质养分为植物稳定地生长创造条件。因此苔藓植物拥有的 这些优势可较好解决现今植被混凝土中肥力流失严重和护坡效果难以持久的问 题，进一步完善岩质边坡或混凝土边坡的生态修复技术的不足。

再之就苔藓种类而言，全世界约有23000种，其中不少种属具有很强的耐 旱和环境适应能力，它们能够生长在崩裂的土坡上、断裂的岩层上、裸露的石 壁上，例如砂藓，在历经200d的干燥处理后仍能保持其生理特征，阔叶紫鄂藓 保存了10n的标本能够恢复活性。鉴于苔藓的这种顽强的生命力，能够适应边 坡各种恶劣的条件，所以在岩质边坡和喷浆边坡上利用生长苔藓的植被混凝土 是可行的，且利用苔藓进行混凝土喷层边坡生态修复之中，苔藓植物的生活型 和外观上明显不同于被子植物，用它们进行混凝土坡面绿化将非常富有特色和 个性。

发明内容

本发明的目的是：发明出一种基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方 法，该方法有效的解决混凝土喷层表面无法生长植物，严重缺少绿化的问题， 为侵蚀防治与生态还绿开辟了一条新途径，产业化前景十分广阔。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于苔藓生长的 混凝土喷层表面生态重建方法，包括以下步骤：

(1)材料准备：本发明主要配料为沙、粉土、苔藓植物、水泥、硫磺粉， 其中苔藓植物的藓种为调研后选取的优性藓种：细叶真藓和砂藓，通过室内苔 藓生长对比试验结果：只有以上两种苔藓存活下来了，其它藓种存活率低；水 泥则选普通硅酸盐水泥，准备硫磺粉以减少水泥碱性对基质的影响。

(2)制作苔藓培养基质并制作混合料：取野外混凝土边坡的苔藓与粉土， 将采回后的苔藓阴干并捣碎至豌豆大小，然后先将沙、粉土、水泥按照4:5:1的 配比进行配制，再将苔藓与沙、粉土、水泥进行1:5的配比均匀混合，接着加入 0.5至1kg/m3的硫磺粉搅拌，最后加入适量的水至软塑状态；硫磺粉呈酸性， 其作用是中和水泥的碱性，降低生长基质的PH值，有利于苔藓生长，如图2所 示，硫磺粉的添加量与水泥含量呈正相关；基质的选用必须有利于苔藓生长发 育，但在栽培的过程中不同基质苔藓植物的生长状况往往存在着差异性，基质 的通气性、保水性以及pH值等理化因素对苔藓的生长起到影响作用。

(3)制作基质铺设于混凝土喷层：将制作好的苔藓生长基质直接铺设于混 凝土喷层。

(4)后期养护：在苔藓植物未长出结皮或发新芽前，定期对所述混凝土喷 层进行浇水养护；在栽培完成后一周内，每天给苔藓植物进行浇水养护，一周 后即可每周进行2～3天的浇水养护，以促进苔藓植物的生长。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤(2)中，所述苔藓为新鲜苔藓自然阴干后的干苔藓；根据对 比试验结果得知：相对于移摘这种方式，干苔藓比新鲜苔藓存活率高。

进一步，步骤(2)中水泥与苔藓培养基质的重量比应小于1：4，即水泥与 苔藓培养基质混合后，水泥的占比不应高于20％。

进一步，步骤(3)中所述混合料可铺设于倾斜的混凝土喷层上，由于混凝 土边坡通常具有斜度，而本发明的方法可以在倾斜的混凝度喷层上进行生态重 建。

进一步，步骤(4)中后期为促进苔藓植物的生长，养护期间可适当在水中 加入植物生长调节剂进行养护；

进一步，步骤(4)中水的PH值为6～7的弱酸性水为最佳；

进一步，步骤(2)中，所述苔藓培养基质的辅料为粘土、砂、水泥、硫磺 粉、植物生长调节剂和水分，各种辅料的作用如下：

(1)砂壤土(粘土+中细沙)：透气透水性能大，颗粒均匀，形成砂质壤 土后有利于苔藓植物对离子的转换运输，从而有利于其生长繁殖；

(2)水泥：添加水泥使得基质具有一定的强度以保证基质抵抗外力的能力 及本身的稳定，同时还应与混凝土喷层有较紧密的结合，即水泥作为粘结剂， 其作用为使绿化基质粘附于边坡，使其组合成一体；

(3)硫磺粉：水泥的添加，使基质pH增高，基质呈现碱性，而大部分苔 藓喜欢偏酸的环境，为保证苔藓植物良好生长，需添加硫磺粉调整基质PH值， 使基质PH呈弱酸性；

(4)植物生长调节剂：指人工合成的生理效应与植物激素相似的有机化合 物，可明显调节植物的生长发育，促进植物分支假根增长，增加苔藓的固着力 及粘附度，提高其自然条件下的存活率。

本发明的有益效果为：本发明中的苔藓植物生长的混凝土喷层表面生态重 建方法，其利用水泥来增强粘结强度和抗冲刷能力。同时，水泥中混合的苔藓 植物自身保水性较好，对基质的需求量较少，对营养的要求也低，易成活，并 且苔藓植物具有一定改善生存环境基质的能力，可充分发挥其“拓荒植物”功能， 帮助其他物种安全进入，快速营造植物生长的环境，较好的解决边坡防护和快 速绿化问题，保护生态系统稳定性。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图；

图2为本发明的一个实施步骤中硫磺粉影响苔藓生长的对比图；

图3为本发明的一个实施例中不同水泥含量对苔藓生长影响的对比图；

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本实 用发明技术方案进一步说明。

实施例一：

如下表1所示，对某地区混凝土边坡的苔藓植物调查发现，在野外自然条 件下匙叶毛尖藓、扭口藓、细叶真藓、砂藓、卷叶湿地藓、葫芦藓、泽藓、丝 灰藓常形成成片的群落，本试验将苔藓植物进行耐旱试验，在人工控湿的环境 下比较它们的新枝再生能力，探讨不同藓种以混凝土喷层为载体的可行性，并 为混凝土表面生态重建提供适用苔藓种类。

表1试验采用的藓种

此次室内耐旱生长试验步骤如下：

(1)将采回的苔藓植物阴干后切碎，形成苔藓碎片配子体；

(2)在混凝土表面(10cm*10cm)平铺一层苔藓野外生长的原位土壤薄层， 并制作原位土壤的浸出液(后期护理营养液)，然后对二者进行消毒。

(3)将切碎的苔藓配子体均匀撒播于薄土层上，并置于人工气候箱(温度20℃、光暗比L/D＝8/16、湿度45％)培养30天，测定各种藓种的生长情况。

耐旱生长的试验结果如表2所示，由试验结果表面细叶真藓和沙藓耐旱性 较好。

表2各种苔藓的生长情况

表注：a、表中+表示植株变黄程度，未标记的表示没有变黄或者变黄程度较小；

b、“++”表示植株有80％变黄，“+”表示有50％变黄。

实施例二

本实施例在室内进行，以探究苔藓植物在基质含有水泥的状况下是否能正 常生长，具体探究方法如下：

s1.选取4组新鲜苔藓植物将其进行普通移栽，放在室内试验室中，确保普 通移栽过程没有对苔藓植物造成不良影响。

s2.在苔藓原有培养基质上分别加入重量比为5％、10％、20％、30％的水泥， 并分别掺入30g的苔藓植物混合，待一个月后观察苔藓的生长结果，其中：掺 入水泥重量比为5％和10％的苔藓植物生长情况较好，20％的苔藓植物生长速 度较慢，成活率较低，30％的苔藓植物成活率几乎为零，不利于生长。

由此可见，水泥与苔藓培养基质的重量比应小于1：4；以确保苔藓植物能 够正常生长；另外，苔藓培养基质可以采用现有任何成分任何配比的能够确保 苔藓正常生长的基质，其一般包括沙和土壤，在此不赘述。

实施例三

本实施例在室内的实施的基础上，在室外进行了“二次”试验，具体操作步骤 如下：

s11.采取苔藓，在本实施例中，主要采取点为重庆市混凝土喷层边坡上，采 取的藓种主要为细叶真藓和砂藓。细叶真藓，植物体密集丛生或稀疏丛生。柔 弱，黄绿色或鲜绿细叶真藓色，基部褐色，具密假根，高达3厘米。果枝叶丛 状着生于茎顶端。叶片干燥时常皱缩，自较狭的基部渐上变宽，成倒长卵形， 上部渐尖，呈毛尖状；叶缘分化，由1-4列狭形厚壁细胞构成；黄绿色，中部内卷， 全缘平滑；中肋基部较粗壮，向上很快变细，红褐色，大部分背面隆起，达于先 端，或突出成刺状尖；叶片细胞排列稀疏，薄壁，六边菱形，在基部长方形，略 带红色，排列整齐。砂藓，又称星星藓，疏松丛集，黄绿色，无光泽，茎长3～4cm， 直立，单一或稀疏分枝。在中国分布广泛，高山最为常见。

然后将所取回的苔藓分散开来进行自然阴干。

s12.将自然晾干的苔藓捣碎至豌豆颗粒大小，准备配料：水泥、天然沙(细 沙占60％，中砂占40％)、粉土、硫磺粉。本实施例中，为保证基质的强度， 增强防冲刷能力，但又保证苔藓的存活率，申请人做一个水泥占比例分别为10％ 和20％的对比试验，其中配制水泥含量为10％的生长基质，将沙、粉土、水泥 按照4:5:1的比例进行配制，具体称量如下：天然沙80g，粉土100g，普通水泥 20g，水100g，硫磺粉0.1g。同理，配制水泥含量为20％的生长基质。

s13.根据之前在室内的培养方案，捣碎的苔藓与沙、粉土、水泥配制料比例 为1:5，故苔藓称取40g，先将沙、粉土、水泥加入搅拌容器里进行搅拌至均匀， 再加入苔藓进行搅拌，后而加水搅拌至软塑状态，硫磺粉加微量水进行溶解， 再倒入搅拌容器进行最后搅拌。

s2.确定将重庆市混凝土喷层边坡作为试验点，选定位置为边坡中下部，斜 度50°左右。

将制备好的混合料直接铺于所选位置，大小约10cm*10cm*1cm的正方体。 铺好后先进行第一次浇水。为达到水泥初凝时间，并保证水泥的需水量，开始 一周内须连续浇水进行培养。

试验结果：

如图3所示，苔藓植物的植物体矮小，无维管组织，无花结构，随着季节 的周期变化，苔藓植物在进化中形成了自己独特的生存和繁衍方式，以孢子进 行繁殖，其孢子体简化，寄生在配子体上，本次实施中，苔藓植物的长势良好， 充分表现了苔藓植物生命力强，能忍受恶劣的环境，并且在其他陆生植物不易 生存的环境下生长繁衍。可得到，掺入水泥10％的苔藓植物生长比掺入20％的 苔藓植物生长更占优势，生长速度较快。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1.配制苔藓培养基质；

s2.将苔藓、基质和水泥混合后形成的混合料铺设于混凝土喷层；

s3.后期养护。

2.根据权利要求1所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于：在步骤s2中，所述水泥与苔藓培养基质的重量比应小于1：4。

3.根据权利要求1所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于：在步骤s2中，所述苔藓为新鲜苔藓自然阴干后的干苔藓。

4.根据权利要求1所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于：在步骤s1中，所述苔藓培养基质内添加有硫磺粉，。

5.根据权利要求1所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于，步骤s2中，所述混合料的制备步骤为：

s1.将阴干的苔藓切碎；

s2.称量沙、土、水泥、硫磺粉；

s3.将切碎后的苔藓与称量好的沙、土、水泥、硫磺粉进行混合搅拌；

s4.注水至混合料搅拌完成。

6.根据权利要求1所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于：在步骤s2中，直接将混合料铺设混凝土喷层。

7.根据权利要求6所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于：在苔藓植物未长出结皮或发新芽前，应定期对所述混凝土喷层进行浇水养护。

8.根据权利要求1所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于：所述苔藓的藓种为细叶真藓和砂藓。

9.根据权利要求5所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建的方法，其特征在于：所述苔藓培养基质的辅料为粘土、砂、水泥、硫磺粉、植物生长调节剂和水分。

10.根据权利要求7所述的基于苔藓生长的混凝土喷层表面生态重建方法，其特征在于：所述混合料可铺设于倾斜的混凝土喷层上。