CN111213566A - 一种类壤土添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种类壤土添加剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种类壤土添加剂及其制备方法和应用，属于水土资源保持技术领域。所述类壤土添加剂包括可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石；所述可降解高分子材料混合物的制备原料包括：淀粉10～15份，赤霉素0.5～1.5份，甲壳质0.2～0.8份和水80～90份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(1～4)。本发明提供的类壤土添加剂能增强类壤土基质的骨架结构、提高类壤土基质的固根性和保水性能。

Description

一种类壤土添加剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于水土资源保持技术领域，具体涉及一种类壤土添加剂及其制备方法和应用。
背景技术
自然情况下山体原坡面的土层结构主要是：全风化层、强风化层、弱风化层和基岩，一般人为因素扰动造成了对全风化层和强风化层的破坏。
“类壤土基质”是指接近自然壤土结构的人工基质。本领域常规使用类壤土基质铺设于山体表面，利于植物生长发育及水土保持，实现山体绿化。
目前的山体绿化工程通常使用喷播+人工养护的模式。喷播的山体绿化方法从土壤结构上说，只能营造出表层部分(腐殖质层)，表层部分与岩(土)面结合力弱，基质骨架支撑强度低且不完整，抵抗雨水冲蚀和风等外力作用不强，在不发育的裸岩高边坡上植被修复效果不理想，草本植物生长快于木本植物生长，造成木本植物数量很少，其根系无法将基岩面上的基质层箍束，形成基质塌落缺失，基质厚度逐年减少，植被修复目标难以保证，与周边山貌融为一体较难实现。
发明内容
有鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能增强类壤土基质骨架结构、提高类壤土基质的固根性和保水性的类壤土添加剂及其制备方法和应用。
本发明提供了一种类壤土添加剂，包括可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石；所述可降解高分子材料混合物由包括如下质量份的原料制备得到：淀粉10～15份，赤霉素0.5～1.5份，甲壳质0.2～0.8份和水80～90份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(1～4)。
优选的，所述可降解高分子材料混合物由包括如下质量份的原料制备得到：淀粉12～14份，赤霉素0.8～1.2份，甲壳质0.4～0.6份和水84～87份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：(1.5～3.5)。
优选的，所述可降解高分子材料混合物由包括如下质量份的原料制备得到：淀粉15份，赤霉素1份，甲壳质0.5份和水85.5份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：1：1：(1.8～2.2)或2：1：1：(2.8～3.2)。
优选的，所述类壤土添加剂的pH值为6.8～6.9。
本发明还提供了上述类壤土添加剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将淀粉溶解到水中，得到淀粉水溶液；
(2)将甲壳质与所述淀粉水溶液混合，得到含甲壳质混合液；
(3)将赤霉素与所述含甲壳质混合液混合，得到可降解高分子材料混合物；
(4)将所述可降解高分子材料混合物与赤玉土、蛭石和麦饭石混合，得到类壤土添加剂。
本发明还提供了上述类壤土添加剂或上述制备方法制备得到的类壤土添加剂在提高类壤土基质的固根性中的应用。
本发明还提供了上述类壤土添加剂或上述制备方法制备得到的类壤土添加剂在提高类壤土基质的保水性中的应用。
本发明还提供了上述类壤土添加剂或上述制备方法制备得到的类壤土添加剂在强化类壤土基质的骨架结构中的应用。
优选的，所述应用在每平方米类壤土基质中添加所述类壤土添加剂的量为0.005～0.015kg。
优选的，所述类壤土基质包括表土、有机肥、活性炭、纤维物、保水剂、粘结剂、类壤土添加剂和植物种子；所述表土在所述类壤土基质中的质量为110～130kg/m2；所述有机肥在所述类壤土基质中的质量为3～5kg/m2；所述活性炭在所述类壤土基质中的质量为0.3～0.5kg/m2；所述纤维物在所述类壤土基质中的质量为3～5kg/m2；所述保水剂在所述类壤土基质中的质量为0.02～0.03kg/m2；所述粘结剂在所述类壤土基质中的质量为0.01～0.016kg/m2；所述基质添加剂在所述类壤土基质中的质量为0.005～0.015kg/m2；所述植物种子在所述类壤土基质中的质量为0.04～0.05kg/m2。
有益效果：本发明提供了一种类壤土添加剂，包括可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石；所述可降解高分子材料混合物由包括如下质量份的原料制备得到：淀粉10～15份，赤霉素0.5～1.5份，甲壳质0.2～0.8份，水80～90份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(1～4)。本发明提供的类壤土添加剂能增强类壤土基质的骨架结构、提高类壤土基质的固根性和保水性能。将本发明提供的类壤土添加剂应用于山体绿化用类土壤基质，然后将制得的类土壤基质喷播到需恢复的山体结构中，可以长期稳定地保持水土、减弱侵蚀、防治污染、促进植物群落自然演替，并具有一定的生物防护功能。
附图说明
图1为本发明实施例5各处理组处理30天后的植物种子出苗率实验结果；
图2为本发明实施例5测定处理30d后的乔灌木物种在地上部分的生长量数据情况；
图3为本发明实施例5测定处理30d后的乔灌木物种在地下部分的生长量数据情况。
具体实施方式
本发明提供了一种类壤土添加剂，包括可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石。
本发明所述可降解高分子材料混合物由包括淀粉、赤霉素、甲壳质和水在内的原料制备得到。在本发明中，所述淀粉的质量份为10～15份，优选为12～14份，更优选为13份；所述赤霉素的质量份为0.5～1.5份，优选为0.8～1.2份，更优选为1份；所述甲壳质的质量份为0.2～0.8份，优选为0.4～0.6份，更优选为0.5份；所述水的质量份为80～90份，优选为84～87份，更优选为85.5份。
本发明提供了上述可降解高分子材料混合物的制备方法，优选包括如下步骤：
(1)将淀粉溶解到水中，得到淀粉水溶液；
(2)将甲壳质与所述淀粉水溶液混合，得到含甲壳质混合液；
(3)将赤霉素与所述含甲壳质混合液混合，得到可降解高分子材料混合物。
本发明所述类壤土添加剂包括可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石。在本发明中，所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(1～4)，优选为2：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：(1.5～3.5)，更优选为2：1：1：(1.8～2.2)或2：1：1：(2.8～3.2)。其中，2：1：1：(1.8～2.2)配比下制得的类壤土添加剂适用于山体绿化铺设于山体表面的类壤土基质的表层；2：1：1：(2.8～3.2)配比下制得的类壤土添加剂适用于山体绿化时铺设于山体表面的类壤土基质的底层。在本发明中，所述类壤土添加剂的pH值优选为6.8～6.9。本发明对所述类壤土添加剂的制备方法不作特别限定，将上述原料按本领域常规方法混合(如搅拌)均匀即可。本发明对上述各原料的来源不作特别限定，本领域常规市售产品均可。
本发明提供了上述类壤土添加剂的制备方法，将所述可降解高分子材料混合物与赤玉土、蛭石和麦饭石混合，得到类壤土添加剂。本发明对所述混合的具体方法不作特别限定，本领域常规混合方法即可。
本发明还提供了上述类壤土添加剂的应用。
在本发明中，所述应用包括提高类壤土基质的固根性、提高类壤土基质的保水性或强化类壤土基质的骨架结构。本发明将上述类壤土添加剂加入到类壤土基质中，能提高类壤土基质的结构稳定性，使类壤土基质中的颗粒大小适中、空隙适中、排水和涵水性能适中；同时，可降解高分子材料有助于形成网状结构，从而使类壤土基质具有更强的吸水性；网状结构也有助于抓住土壤中的钙、铜、锌、锰、钴等矿物质营养成分，避免无机矿物质的流失。
在本发明中，所述应用优选在每平方米类壤土基质中添加所述类壤土添加剂0.005～0.015kg，更优选为每平方米类壤土基质中添加所述类壤土添加剂0.01kg。
在本发明中，所述类壤土基质优选包括表土、有机肥、活性炭、纤维物、保水剂、粘结剂、类壤土添加剂和植物种子。所述表土在所述类壤土基质中的质量优选为110～130kg/m2，更优选为120kg/m2；所述有机肥在所述类壤土基质中的质量优选为3～5kg/m2，更优选为4kg/m2；所述活性炭在所述类壤土基质中的质量优选为0.3～0.5kg/m2，更优选为0.4kg/m2；所述纤维物在所述类壤土基质中的质量优选为3～5kg/m2，更优选为4kg/m2；所述保水剂在所述类壤土基质中的质量优选为0.02～0.03kg/m2，更优选为0.025kg/m2；所述粘结剂在所述类壤土基质中的质量优选为0.01～0.016kg/m2，更优选为0.013kg/m2；所述类壤土添加剂在所述类壤土基质中的质量优选为0.005～0.015kg/m2，更优选为0.01kg/m2；所述植物种子在所述类壤土基质中的质量优选为0.04～0.05kg/m2，更优选为0.045kg/m2。
下面结合具体实施例进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)室温条件下(25℃)掺配淀粉、赤霉素、甲壳质、水，按质量比为13：1：0.5：85.5进行混合，混合时先将按比例称量的淀粉溶于水中，搅拌均匀，待全部溶解后按比例称量的甲壳质加入到淀粉水溶液中，搅拌均匀最后加入按比例称量的赤霉素，形成可降解高分子材料混合物。
(2)室温条件下将可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石、麦饭石按重量比2:1:1:2充分搅拌均匀混合形成类壤土添加剂。
实施例2
(1)室温条件下(15℃)掺配淀粉、赤霉素、甲壳质、水，按质量比为10：0.8：0.7：88.5进行混合，混合时先将按比例称量的淀粉溶于水中，搅拌均匀，待全部溶解后按比例称量的甲壳质加入到淀粉水溶液中，搅拌均匀最后加入按比例称量的赤霉素，形成可降解高分子材料混合物。
(2)室温条件下将可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石、麦饭石按重量比2:0.8:0.8:3充分搅拌均匀混合形成类壤土添加剂。
实施例3
(1)室温条件下(35℃)掺配淀粉、赤霉素、甲壳质、水，按质量比为14：1.2：0.4：84.4进行混合，混合时先将按比例称量的淀粉溶于水中，搅拌均匀，待全部溶解后按比例称量的甲壳质加入到淀粉水溶液中，搅拌均匀最后加入按比例称量的赤霉素，形成可降解高分子材料混合物。
(2)室温条件下将可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石、麦饭石按重量比2:1.2:1.2:2充分搅拌均匀混合形成类壤土添加剂。
实施例4
按表1所示类壤土基质配方表，将类壤土基质添加剂作为主要成分添加，再取表土、有机肥、纤维物、粘结剂进行拌和，经充分混合均匀后形成类壤土基质，拌合后的类壤土基质含水率控制在土体最佳含水率与土体塑限含水率之间，储存备用。
表1类壤土基质配方表
Figure BDA0002143722180000061
Figure BDA0002143722180000071
表1中，各组分的规格如下：
表土：富含腐殖质及物理性能良好的表土，表层种植土孔径100mm过筛，避免过湿地中的还原性有害物质的土壤；
有机肥：腐熟的粪便，含水量低于30％；
活性炭：工业类，含水量低于15％；主要用作吸附微量重金属及保水；
纤维物：选用草纤维长2～4.5cm，宽2～3mm；
保水剂：粉末状，PH值3～9，吸水倍率>400g水/g，吸水速率<20min，不溶于水；
粘结剂：可降解高分子材料，能溶于水，底基层黏度大于1500CPS，表层黏度大于800CPS；
视坡面状况调节要求配制的基质容重：0.75g/cm3～1.25g/cm3；含水量30％-35％；有机质不小于10％；含氮不小于3.0g/kg；全磷不小于1.2g/kg；全钾不小于8.0g/kg；pH值5.5～8；电导率(EC)：0.38ms/cm～4.2ms/cm，土壤阳离子交换量(CEC)不小于140mmol/kg。
实施例5
(1)收集当地山体(无锡市锡山区东郊山)或边坡植物群落、气象等资料，充分考虑植物物种多样性，选择有利于植被恢复的先锋植物和适合本地生长的植物品种(优先考虑乡土物种)。按照乔、灌、草比例3:5:2、用量少于0.05公斤/平方米的标准制备种子。所有种子均要在使用前进行发芽试验与催芽处理，如系外来物种必须提供检疫报告，禾本科植物种子质量应不低于GB 6142-2008规定的二级标准。
(2)将配置的植物种子分为四组，对照组与当地表土拌和后直接覆盖；处理1组与当地表土拌和后喷播；处理2组与客土拌和后喷播；实验组与实施例4所述类壤土基质拌和后喷播。喷播前机械拌和的时间不少于60s。四组处理后，形成类似自然界土壤的土层结构。
(3)实验结果：30d后，测定各处理组的出苗率、乔灌木物种在地上部分的生长量和乔灌木物种在地下部分的生长量。结果见图1～3。
由图1可知：本发明提供的类壤土添加剂制备得到的类壤土基质，能提高植物出苗率，且相较于对照组和两个处理组，实验组(类壤土基质技术)的出苗率最高。
由图2可知：本发明提供的类壤土添加剂制备得到的类壤土基质，能提高乔灌木植物在地上部分的生长量，且相较于对照组和两个处理组，实验组(类壤土基质技术)的提升水平最高。
由图3可知：本发明提供的类壤土添加剂制备得到的类壤土基质，能提高乔灌木植物在地下部分的生长量，且相较于对照组和两个处理组，实验组(类壤土基质技术)的提升水平最高。
地上生长量越大说明植株的生长状况越好，地下生长量越大说明植株的根系越发达，活性越强。采用本发明提供的类壤土添加剂制备类壤土基质，用于植被建设，可以迅速提升植被覆盖率。

Claims (10)

1.一种类壤土添加剂，其特征在于，包括可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石；所述可降解高分子材料混合物由包括如下质量份的原料制备得到：淀粉10～15份，赤霉素0.5～1.5份，甲壳质0.2～0.8份和水80～90份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(1～4)。
2.根据权利要求1所述的类壤土添加剂，其特征在于，所述可降解高分子材料混合物由包括如下质量份的原料制备得到：淀粉12～14份，赤霉素0.8～1.2份，甲壳质0.4～0.6份和水84～87份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：(1.5～3.5)。
3.根据权利要求1所述的类壤土添加剂，其特征在于，所述可降解高分子材料混合物由包括如下质量份的原料制备得到：淀粉15份，赤霉素1份，甲壳质0.5份和水85.5份；所述可降解高分子材料混合物、赤玉土、蛭石和麦饭石的质量比为2：1：1：(1.8～2.2)或2：1：1：(2.8～3.2)。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的类壤土添加剂，其特征在于，所述类壤土添加剂的pH值为6.8～6.9。
5.权利要求1～4任意一项所述类壤土添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将淀粉溶解到水中，得到淀粉水溶液；
(2)将甲壳质与所述淀粉水溶液混合，得到含甲壳质混合液；
(3)将赤霉素与所述含甲壳质混合液混合，得到可降解高分子材料混合物；
(4)将所述可降解高分子材料混合物与赤玉土、蛭石和麦饭石混合，得到类壤土添加剂。
6.权利要求1～4任意一项所述类壤土添加剂或权利要求5所述制备方法制备得到的类壤土添加剂在提高类壤土基质的固根性中的应用。
7.权利要求1～4任意一项所述类壤土添加剂或权利要求5所述制备方法制备得到的类壤土添加剂在提高类壤土基质的保水性中的应用。
8.权利要求1～4任意一项所述类壤土添加剂或权利要求5所述制备方法制备得到的类壤土添加剂在强化类壤土基质的骨架结构中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，在每平方米类壤土基质中添加所述类壤土添加剂的量为0.005～0.015kg。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述类壤土基质包括表土、有机肥、活性炭、纤维物、保水剂、粘结剂、类壤土添加剂和植物种子；所述表土在所述类壤土基质中的质量为110～130kg/m2；所述有机肥在所述类壤土基质中的质量为3～5kg/m2；所述活性炭在所述类壤土基质中的质量为0.3～0.5kg/m2；所述纤维物在所述类壤土基质中的质量为3～5kg/m2；所述保水剂在所述类壤土基质中的质量为0.02～0.03kg/m2；所述粘结剂在所述类壤土基质中的质量为0.01～0.016kg/m2；所述基质添加剂在所述类壤土基质中的质量为0.005～0.015kg/m2；所述植物种子在所述类壤土基质中的质量为0.04～0.05kg/m2。
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