CN110959336A - 一种草毯及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种草毯及其应用方法。其中，所述草毯包括第一定型网、棕榈纤维层、植物种子层、无纺布和第二定型网，所述第一定型网、棕榈纤维层、植物种子层、无纺布和第二定型网自上而下顺次相连。本申请提供的草毯及其应用方法，可以保护土壤不受外界温度的影响，显著提高沙地土壤含水量，保温、透气、保湿、隔离，对植物的生长提供良好的环境以及稳定的保护屏障，从而防治土地沙漠化，提高沙地土壤中的植物存活率。
Description
技术领域
本申请涉及土壤防治技术领域，特别涉及一种草毯及其应用方法。
背景技术
土地沙漠化是指由于气候变异、人类活动等种种因素而造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化，也称“荒漠化”。土地沙漠化已经成为影响人类社会发展的重要环境问题，人类的频繁活动导致生态环境不断的被破坏，沙漠化面积也不断扩大。
目前，主要采用防风固沙技术来抑制土地沙漠化。防风固沙技术主要分为工程固沙(又称机械固沙)、生物固沙和化学固沙三种，其中，工程固沙是通过设置沙障防止流沙的方法，生物固沙是通过在沙漠地区种植植被抑制土地沙漠化的方法，化学固沙是在流动沙丘或沙地上喷洒化学粘结材料把松散的沙粒粘结起来形成固结层，从而防止风力对沙粒的吹扬和搬运来抑制沙漠化的方法。
但是，不论采用工程固沙方法、生物固沙方法还是化学固沙方法，均成本较高、应用局限性高、沙漠化防治效果差，如何提高沙漠化防治的效果依旧是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种草毯及其应用方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。
本申请提供一种草毯，所述草毯包括第一定型网、棕榈纤维层、植物种子层、无纺布和第二定型网，所述第一定型网、棕榈纤维层、植物种子层、无纺布和第二定型网自上而下顺次相连。
进一步地，所述棕榈纤维层的厚度为15cm-25cm。
进一步地，所述植物种子层包括草籽和营养土。
进一步地，所述草籽包括沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子。
进一步地，所述沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子的质量比为1:1:2:2。
进一步地，所述第一定型网、无纺布、第二定型网均由聚丙烯制成。
本申请还提供一种如上所述的草毯在土地沙漠化防治中的应用方法。
进一步地，将所述草毯平铺于目标地区的地面，每隔100cm钉入一个锚钉，每个锚钉均向下钉入30cm固定所述草毯，以防治目标地区的土地沙漠化。
本申请提供的草毯，由自上而下顺次相连的第一定型网、棕榈纤维层、植物种子层、无纺布和第二定型网组成，外观平整，缝合结实，具有良好的柔韧性、抗拉伸性能和抗风蚀性能，具有良好的透水性、保水性、结构稳定性，可以保护土壤不受外界温度的影响，显著提高沙地土壤含水量，保温、透气、保湿、隔离，对植物的生长提供良好的环境以及稳定的保护屏障，从而防治土地沙漠化，提高沙地土壤中的植物存活率。
本申请提供的草毯在土地沙漠化防治中的应用，将草毯铺设于沙质土地，将草毯作为沙地土壤的保护屏障，保护土壤不受外界恶劣环境的侵害，且草毯中的植物种子在沙地土壤上发芽生长，有效提高沙地土壤的防风沙和抗侵蚀能力，有效防治土地沙漠化。
附图说明
图1是本申请实施例所述的草毯的结构示意图；
图2是本申请试验例所述的草毯基质损失率折线图；
图3a是本申请试验例所述的0-5cm土壤温度变化示意图；
图3b是本申请试验例所述的5-10cm土壤温度变化示意图；
图3c是本申请试验例所述的10-15cm土壤温度变化示意图；
图3d是本申请试验例所述的15-20cm土壤温度变化示意图；
图4a是本申请试验例所述的10cm土壤湿度变化示意图；
图4b是本申请试验例所述的20cm土壤湿度变化示意图；
图4c是本申请试验例所述的30cm土壤湿度变化示意图；
图5是本申请试验例所述的植物出苗率对比示意图；
图6是本申请试验例所述的植物保存率对比示意图；
图7是本申请试验例所述的植被覆盖度对比示意图；
图8是本申请试验例所述的植物生物量对比示意图；
附图标记
1-第一定型网，2-棕榈纤维层，3-植物种子层，4-无纺布，5-第二定型网。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种草毯，所述草毯包括第一定型网1、棕榈纤维层2、植物种子层3、无纺布4和第二定型网5，所述第一定型网1、棕榈纤维层2、植物种子层3、无纺布4和第二定型网5自上而下顺次相连。
其中，草毯，又称植生毯，是利用特制的无纺布4或木浆纸等作为载体，置植物如乔木、灌木、草类等的种子于其上并施入一定量的肥料等基质，经过专门的植生机械复合而成的用于绿化工程的产品。
其中，定型网是用于固定草毯中棕榈纤维层2、植物种子层3和无纺布4的网状结构，第一定型网1与第二定型网5的面积、材质等均相同，第一定型网1和第二定型网5的网格可以为三角形网格、四边形网格、五边形网格、六边形网格等各种多边形网格，本申请对此不做限制。
优选地，第一定型网1和第二定型网5均采用聚丙烯制成。聚丙烯简称PP，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等。采用聚丙烯制成的双层定型网固定草毯中的其他层级结构，耐热耐磨，固定强度高，不易松散，固定效果好，制作工艺简单，使用寿命长。
棕榈，属棕榈科常绿乔木，高可达7米。棕榈纤维，是一种棕榈树杆外围叶鞘形成的网状棕衣纤维。棕榈纤维具有牢固、耐磨、耐盐、透气、质轻、耐腐蚀、富有弹性等优点，且随着棕榈种植面积逐年增长，棕榈纤维产量随之增长，便宜易得。在本实施例中，棕榈纤维层2的厚度为15-25cm，可以为15cm、16cm、18cm、20cm、22cm、24cm、25cm等。
植物种子层3包括草籽和营养土，草籽包括沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子，且沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子的比例为1:1:2:2。
沙米，又名沙蓬，生长于干旱、半干旱及半湿润地区流动沙丘和裸露沙地上，为我国北部沙漠地区常见的沙生植物。
沙蒿，是菊科蒿属的植物，多年生草本，沙蒿枝条匍匐生长，有利于防风阻沙，具有适应性强、耐干早、抗风蚀、喜沙埋、生长快、固沙作用强等特点，为固沙先锋植物种。
羊柴，又名杨柴，岩黄芪属，多年生半灌木。羊柴具有丰富的根瘤，利于改良沙地，并提高沙地的肥力，且根系较发达，固氮能力强，羊柴还具有地下茎，有很强的营养繁殖能力，是防风固沙和治理水土流失的理想植物。
花棒，又称细枝岩黄耆，属豆科，半灌木植物，高约可达300厘米。抗寒、抗旱、抗风沙、耐热、耐瘠薄能力强，喜生于沙区荒漠生境。
本实施例的植物种子层3中设置比例为1:1:2:2的沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子，使草毯具有良好的抗寒、抗旱、耐风、抗沙等特性，将上述植物种子嵌于草毯中可以大大提高草毯在沙漠化地区的适用性。
营养土是为了满足幼苗生长发育而专门配制的含有多种矿质营养，是疏松通气，保水保肥能力强，无病虫害的床土。营养土一般由肥沃的大田土与腐熟厩肥混合配制而成。本实施例的营养土中包含碳酸根离子(CO3 2-)、硫酸根离子(SO4 2-)、氯离子(CL-)、碳酸氢根离子(HCO3 -)、钙离子(Ca2+)、总氮、磷(P)、钾(K)和有机质等有助于植物生长的营养元素。
植物种子层3中设置有营养土，可以为同处于植物种子层3的草籽提供发芽和生长所需的营养元素以及适宜的发芽和生长环境，有助于提高草毯铺设后植物种子的发芽率和存活率。
无纺布4，又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成，因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布4具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。
将无纺布4用作植物种子层3的载体，在防止植物种子漏出的基础上，有助于植物种子的透气和防潮，有助于草毯铺设后植物种子的生长发育。
需要说明的是，草毯的各个层级结构之间既可以通过压合的方式制成，也可以通过缝制等方式制成，本申请对此不做限制。
本实施例所述的草毯，由自上而下顺次相连的第一定型网1、棕榈纤维层2、植物种子层3、无纺布4和第二定型网5组成，外观平整，缝合结实，具有良好的柔韧性、抗拉伸性能和抗风蚀性能，具有良好的透水性、保水性、结构稳定性，可以保护土壤不受外界温度的影响，显著提高沙地土壤含水量，保温、透气、保湿、隔离，对植物的生长提供良好的环境以及稳定的保护屏障，从而防治土地沙漠化，提高沙地土壤中的植物存活率。
实施例2
本实施例提供一种如上所述的草毯在土地沙漠化防治中的应用方法。
其中，所述草毯包括第一定型网1、棕榈纤维层2、植物种子层3、无纺布4和第二定型网5，所述第一定型网1、棕榈纤维层2、植物种子层3、无纺布4和第二定型网5自上而下顺次相连。
进一步地，所述棕榈纤维层2的厚度为15cm-25cm。
进一步地，所述植物种子层3包括草籽和营养土。
进一步地，所述草籽包括沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子。
进一步地，所述沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子的质量比为1:1:2:2。
进一步地，所述第一定型网1、无纺布4、第二定型网5均由聚丙烯制成。
进一步地，将所述草毯平铺于目标地区的地面，每隔100cm钉入一个锚钉，每个锚钉均向下钉入30cm固定所述草毯，以防治目标地区的土地沙漠化。
其中，所述草毯的形状可以为正方形、长方形、三角形等各种形状，本申请对此不做限制，将草毯平铺于地面，并每隔100cm向下钉入30cm锚钉固定草毯，可以有效增强草毯与地面之间以及草毯中各个层级之间的稳定性，避免风沙等恶劣天气对草毯的影响。
本实施例提供的草毯在土地沙漠化防治中的应用方法，将草毯铺设于沙质土地，将草毯作为沙地土壤的保护屏障，保护土壤不受外界恶劣环境的侵害，且草毯中的植物种子在沙地土壤上发芽生长，有效提高沙地土壤的防风沙和抗侵蚀能力，有效防治土地沙漠化。
试验例
采用本申请实施例1所述的草毯完成以下所述试验，其中，所述草毯包括自上而下顺次相连的第一定型网、棕榈纤维层、植物种子层、无纺布和第二定型网，
一、室内试验
1、草毯的力学性能试验
随机选择3块面积为1m2的草毯，采用电子天平(A&D公司)称重，取平均值，并采用测定用电子游标卡尺(Mitutoyo公司)测量，测得草毯的平均重量为2023g/m2，平均厚度为20.14mm。
使用电子复丝强力仪(南通三思机电科技有限公司)对上述草毯的抗拉强度进行测试，测得草毯的抗拉强度为842～860N/m。
基于上述试验结果可以看出，本申请所述的草毯具有良好柔韧性、抗拉伸性等力学性能，进而具有良好的野外实用性，可以有效防止草毯因拉伸或踩踏而破损。
2、草毯的透水性、保水性、结构稳定性试验
随机选择3块面积为1m2的草毯，对上述草毯进行初始称重，再将草毯放置于水池中浸泡，待草毯全部浸透后取出，并放置至不再滴水，再次测量草毯的质量，前后两次称重的差值即为草毯的持水量。
经过试验测得，1m2的草毯初始质量为20.11g，浸透并放置至不再滴水后，草毯的质量为65.78g，二者差值为45.67g，草毯含水量达到227％，可以说明本申请所述的草毯具有良好的透水性和保水性。
在实验室进行模拟降雨喷水，并模拟野外试验地区的极端降雨条件，即降雨3小时、强度30mm/h，在进行试验的3小时内采用称重法不间断测量草毯内的土壤流失情况，结果如图2所示，图2中横轴表示降水时间(min)，纵轴表示土壤的基质损失率(％)，可以看出，在开始进行强降水的1.5小时内，草内的基质损失随强降水时间的增加而增大，而且降水开始的前半小时内基质损失速率最快，当降水时间超过1.5小时后，草毯内的基质质量几乎不变，基质损失率稳定在29％左右，其中26％发生在降水过程的前1.5小时。所以本申请所述的草毯结构稳定性强，可以有效抵抗强降雨的冲刷。
二、野外试验
将上述草毯置于库布齐沙漠腹地的流动沙丘作为草毯组进行为期一年的试验，草毯组试验区面积1500m2。试验地选择在库布齐沙漠腹地的流动沙丘(40°29'49.70"N，东经108°42'28.13"E)。试验区沙丘地表无植被覆盖。试验区地表沙粒的物质理化性质分析结果表明，沙粒粒径0.2～0.4mm，pH值平均7.62，电导率0.05ms.cm-1，全盐量0.6510g.kg-1，有机质含量0.4283g/kg。
库布齐沙漠位于鄂尔多斯高原脊线的北部，总面积约1.86×104km2，流动沙丘约占61％，沙丘高10～60m，形态以沙丘链和格状沙丘为主，是京津冀三大风沙源区之一。该区属典型温带大陆性半干旱季风气候，冬季漫长而寒冷，夏季温和而短促，春季干旱少雨多风，秋季凉爽，四季温差较大。年平均气温6～7.5℃，1月最冷，极端最低温度为-32.1℃；7月最热，极端最高温度为38.7℃。年日照时数3000～3200h，≥10℃有效积温2613.2～3221.1℃，无霜期122～144d，年降水量150～400mm，年蒸发量2100～2700mm，干燥度1.5～4。年平均风速3～4ms-1，最大风速16.6ms-1，大风日数25～35d，偏东风(ENE和E；116.22VU)与偏西风(SW，WSW，W，WNW和NW；104.71VU)为主要起沙风风向。
设置沙柳立式沙障组，将沙柳立式沙障设置于裸沙丘上，沙丘坡度小于25°，沙柳立式沙障组试验区面积1500m2，沙障高度20cm，规格1m×1m，疏透度小于5％，播种方式采用沟播方式，行距为1m，沟播深度为2cm，播种量和草毯草籽用量相同。
设置对照组，对照组试验区面积同样为1500m2，对照组不采用任何防治土地沙漠化的措施，其他条件与上述两组相同。
以下所有试验时间均为2016年6月份到2017年6月。
1、草毯对土壤的温度影响试验
用沙漠气候自动检测气象站(锦州阳光气象科技有限公司)连续观测并连续记录草毯组、沙柳立式沙障组以及对照组0～5cm、5cm～10cm、10cm～15cm、15cm～20cm深度土壤温度变化，结果如图3a、图3b、图3c、图3d所示。
图3a是0-5cm土壤温度变化示意图，图3b是5-10cm土壤温度变化示意图，图3c是10-15cm土壤温度变化示意图，图3d是15-20cm土壤温度变化示意图，其中，横轴表示月份，纵轴表示土壤温度(℃)。可以看出，草毯对0-5cm深度的土壤影响最大，随着土壤深度的增加，草毯对其的影响减弱。草毯可以起到夏季降温、冬季保温的作用，比如，7月份草毯组0-5cm土壤温度比对照组低7.5℃，最大降温幅度达到29.4％，而11月份草毯组0-5cm土壤温度又比对照组高1.3℃，沙柳立式沙障组对沙地土壤的温度几乎没有影响。
因此，将草毯铺设于沙化土壤上，炎热天气可以显著降低地面温度，冬季可以起到保温作用，防止高温或低温对植物幼苗造成伤害，提高植物的存活率。
2、草毯对土壤的湿度影响试验
沙漠气候自动检测气象站(锦州阳光气象科技有限公司)连续观测并连续记录草毯组、沙柳立式沙障组以及对照组10cm、20cm、30cm深度土壤湿度变化，结果如图4a、图4b、图4c所示。
图4a是10cm土壤湿度变化示意图，图4b是20cm土壤湿度变化示意图，图4c是本申请试验例所述的30cm土壤湿度变化示意图，其中，横轴表示月份，纵轴表示土壤湿度(％)。可以看出，草毯对10cm深度的土壤湿度影响最大，随着土壤深度的增加，草毯对其的影响减弱。8月份草毯组10cm深度的土壤含水量是对照组的2.9倍，由于沙柳立式沙障组的植物数量比对照组多，植物根系可以吸收水分并形成水分蒸发通道，以致沙柳立式沙障组10cm深度土壤湿度平均比对照区略低，20cm深度土壤和30cm深度土壤的湿度与对照组几乎相同。
因此，本申请所述的草毯可以显著提高沙地土壤含水量，进而提高植物成活率以及生长量。
3、草毯对沙化土壤中植物生长的影响试验
在每组的试验区中随机选取3个面积为1m2的样方，并标记固定，对植物生长发育情况进行持续观测：
(1)每天记录不同试验区样方的种子出苗情况，待种子不再出苗时统计种子萌发数目，计算出苗率，参见图5。
如图5所示，横轴表示组别，纵轴表示出苗率(％)，草毯组、沙柳立式沙障组和对照组的出苗率分别为24％、55％和41％，由于植物种子层设置于草毯内部，种子在草毯内发芽，且草毯具有一定厚度，故草毯组出苗率最低，由于沙柳立式沙障组具有一定的抗风蚀性能，故沙柳立式沙障组出苗率最高。
(2)每个月对样方中植物数量进行统计，计算植物树苗保存率，参见图6。
如图6所示，横轴表示月份，纵轴表示苗数(个)，可以看出，7月份沙柳立式沙障组样方植物数量最多为98株，对照组75株，受上述出苗数量的影响，草毯组样方出苗数量只有36株；7月到11月，由于夏季高温、缺水、风蚀等，沙柳立式沙障组和对照组苗数大幅减少，而草毯组苗数有所上升，保存的植物数量超过对照区；11月到次年5月份，三组苗数均继续减少，减少速率有所减缓，其中草毯组苗数减少最少，减少幅度为27％，其保存苗数量比沙柳立式沙障组多53％。次年5月以后，由于降水新种子萌发生长，三组苗数均有所增加，其中草毯组样方植物数增加了25％，增长最多。
由此可见，本申请所述的草毯可以降低沙化土壤表面温度，保持土壤水分，抗风蚀，有助于植物的生长。
(3)每三个月对样方进行拍照，采用Adobe Photoshop选择植被色彩范围像素，并基于其在照片总像素中占比计算得出植被覆盖度，参见图7。
如图7所示，横轴表示月份，纵轴表示植被覆盖度(％)，可以看出，草毯组的样方植被覆盖率最大，达到35％，是沙柳立式沙障组的1.7倍。
所以，本申请所述的草毯可以有效提高植物存活率，进而提高铺设区域的植被覆盖度。
(4)试验期末，按区域将所有植物全株采回，恒温烘干称重，获得植物生物量数据，参见图8。
如图8所示，横轴表示组别，纵轴表示生物量(％)，可以看出，草毯组的植物生物量最大，达到13.2g，是沙柳立式沙障组的1.8倍。
所以，本申请所述的草毯有助于改善植物生长环境，可以有效提高植物存活率和生物量。
综上所述，本申请所述的草毯可以用于土地沙漠化防治，且本申请所述的草毯具有良好的柔韧性、抗拉伸性能和抗风蚀性能，具有良好的透水性、保水性、结构稳定性，可以有效保护土壤不受外界温度的影响，显著提高沙地土壤含水量，保温、透气、保湿、隔离，对植物的生长提供良好的环境以及稳定的保护屏障，从而防治土地沙漠化，提高沙地土壤中的植物存活率。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种草毯，其特征在于，所述草毯包括第一定型网(1)、棕榈纤维层(2)、植物种子层(3)、无纺布(4)和第二定型网(5)，所述第一定型网(1)、棕榈纤维层(2)、植物种子层(3)、无纺布(4)和第二定型网(5)自上而下顺次相连。
2.根据权利要求1所述的草毯，其特征在于，所述棕榈纤维层(2)的厚度为15cm-25cm。
3.根据权利要求1所述的草毯，其特征在于，所述植物种子层(3)包括草籽和营养土。
4.根据权利要求3所述的草毯，其特征在于，所述草籽包括沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子。
5.根据权利要求4所述的草毯，其特征在于，所述沙米种子、沙蒿种子、羊柴种子和花棒种子的质量比为1:1:2:2。
6.根据权利要求1所述的草毯，其特征在于，所述第一定型网(1)、无纺布(4)、第二定型网(5)均由聚丙烯制成。
7.一种如权利要求1-6所述的草毯在土地沙漠化防治中的应用方法。
8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，将所述草毯平铺于目标地区的地面，每隔100cm钉入一个锚钉，每个锚钉均向下钉入30cm固定所述草毯，以防治目标地区的土地沙漠化。
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