CN114541422B

CN114541422B - 一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材

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Publication number: CN114541422B
Application number: CN202210081089.3A
Authority: CN
Inventors: 杨继清; 董恒文; 张玉波; 邹国富; 朱辉; 孙熙宁; 王会云; 杨继华; 王亚磊; 李欣怡
Original assignee: Yunnan Agricultural University; Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metals Industry Co Ltd
Current assignee: Yunnan Agricultural University; Kunming Prospecting Design Institute of China Nonferrous Metals Industry Co Ltd
Priority date: 2022-01-24
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2023-11-10
Anticipated expiration: 2042-01-24
Also published as: CN114541422A

Abstract

本发明公开了一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材，包括结构层基材和面层基材，所述基材结构层包括陶粒和核桃壳颗粒、谷壳和稻草节、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂；所述基材面层包括稻草纤维、谷壳、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂。本发明通过生态护坡基材植生性能的试验研究为高寒、海拔矿山岩质陡边坡的生态修复提供了一种制备工艺简单、植物生长性能优异的生态护坡基材，为高陡岩质边坡的生态环境恢复提供了技术支撑。

Description

一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材

技术领域

本发明涉及环境治理技术领域，具体为一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材。

背景技术

近些年，伴随着我国经济的快速发展，对资源和原材料的消耗日益迫切，矿山资源开采活动日益频繁，矿产资源的开挖形成了大量的高陡岩质边坡，是诱发矿山地质灾害等一系列生态环境灾难的隐患之一。高陡岩质边坡的植物生境条件极其恶劣，难以实现长期的复绿，历来都是矿山生态环境修复工作中的难点。植被护坡一般是采用植物，或者植物与土木工程材料、非生命植物材料相结合，达到涵水固土，减轻坡面不稳定性和侵蚀的目的，是集合岩土力学、生态学、植物学、土壤学、水土保持学等多学科的复合型工程技术。

目前，高陡裸露岩质边坡生态恢复技术主要借鉴较为成熟的公路、铁路边坡生态恢复技术，如客土喷播技术、植生袋技术、三维植被网喷播技术、飘台法、植被混凝土生态防护技术等。

生态护坡基材是植被生态恢复的物质保证，必须满足相应的物理、化学和力学特性要求，要具有合理的物理结构、水分条件和保水性能；要具备充分的养分条件，还必须保证自身的环保要求。另外，在生态环境脆弱的高寒地区的岩质陡边坡上进行生态护坡不仅要保证基材自身的稳定行以及具备抗雨水侵蚀能力外，还要兼顾冻胀消融环境下的长期有效性。因此，高寒地区岩质边坡生态修复基材各组分的配比优化和特性研究是生态护坡技术的关键。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材，旨在为实际高寒海拔矿山岩质陡边坡的修复提供一种方便配置、可靠性强、经济效益好的生态基材。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材，包括结构层基材和面层基材，

所述基材结构层包括陶粒和核桃壳颗粒、谷壳和稻草节、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂；

所述基材面层包括稻草纤维、谷壳、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂。

进一步地，所述基材结构层包括陶粒和核桃壳颗粒各7.5g、谷壳和稻草节分别为2.5g和1.25g、EPS颗粒0.1g、土壤改良剂PAM1.5g、保水剂0.5g。

进一步地，所述基材面层包括稻草纤维2.5g、谷壳7.5g、EPS颗粒0.3g、土壤改良剂PAM0.4g和保水剂0.2g。

本发明的有益效果是：

本发明技术方案通过生态护坡基材植生性能的试验研究为高寒、海拔矿山岩质陡边坡的生态修复提供了一种制备工艺简单、植物生长性能优异的生态护坡基材，为高陡岩质边坡的生态环境恢复提供了技术支撑。

附图说明

图1为A组基材的高羊茅种子发芽情况图；

图2为B组基材的高羊茅种子发芽情况图；

图3为A组植物生长高度之不同基材高羊茅生长曲线图；

图4为A组植物生长高度之第15d高羊茅高度图；

图5为A组植物生长高度之第30天高羊茅高度图；

图6为A组植物生长高度之第30天高羊茅高度图；

图7为B组植物生长高度之不同基材高羊茅生长曲线图；

图8为B组植物生长高度之第15d高羊茅高度图；

图9为B组植物生长高度之第30天高羊茅高度图；

图10为B组植物生长高度之第30天高羊茅高度图；

图11为A组基材结构层中单一成分不同水平对植生性能的影响图；

图12为B组基材结构层中单一成分不同水平对植生性能的影响图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材，包括结构层基材和面层基材，

基材结构层包括陶粒和核桃壳颗粒、谷壳和稻草节、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂；

基材面层包括稻草纤维、谷壳、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂。

基材结构层包括陶粒和核桃壳颗粒各7.5g、谷壳和稻草节分别为2.5g和1.25g、EPS颗粒0.1g、土壤改良剂PAM1.5g、保水剂0.5g。

基材面层包括稻草纤维2.5g、谷壳7.5g、EPS颗粒0.3g、土壤改良剂PAM0.4g和保水剂0.2g。

实施例2

1.材料及实验

1.1原材料

本研究中生态护坡基材主要由粉煤灰陶粒、土、有机肥料、核桃壳颗粒、纤维、EPS颗粒、土壤改良高次团粒剂(PAM)、保水剂等组分组成。

(1)粉煤灰陶粒

粉煤灰陶粒具有多孔、质轻、表面强度高的特殊构造，用于园林绿化、室内绿化既满足了植物含水的需要，同时也满足了透气的要求，尤其是其无粉尘、质轻。

(2)纤维

本次实验的纤维就地取材采用稻草节和谷壳，质量轻、成本低，连接和缓冲作用良好。

(3)核桃壳颗粒

核桃壳颗粒能防止积水，增加根系透气性，起到疏水层作用，防止盆土流失，用于生态基材，可以作为增强颗粒增加基材的力学性能以及改善土壤，增加透气性。

(4)基质土

土壤是生态基材的主要组成成分，是植被生长的基础材料，实验所用的土壤就近采取。

(5)控释肥

控释肥富含有机物质和作物生长所需的营养物质，不仅能提供作物生长所需养分，改良土壤，保持土壤肥力，还可以改善作物品质，促进作物高产稳产。

(6)EPS颗粒

EPS材料中内壁气泡为封闭状，互不相通，吸水率小，抗冻性好，保证了在浸水条件下仍具有良好的隔热性能且EPS密度小具有超轻质特性，可有效减小基质的自重。

(7)土壤改良高次团粒剂PAM

作为人工合成高分子聚合物，其作用是改良土壤，以利于基材混合物团粒结构的进一步形成，使基材混合物具有一定的强度及抗侵蚀性。

(8)保水剂

由于陡峭的岩质边坡，土层瘠薄，水分不易保存，植物难以生根发芽，通过利用保水剂可以提高边坡土壤的存水量，使植物能够正常生长，并能够减少灌溉用水量和提高植物的抗逆能力。

(9)植物种子

本试验使用草种为高羊茅。所用的种子均品质优良、饱满、无病虫害，且在试验前均进行清洗、热水浸泡和消毒。

表1.各组分表观堆积密度

1.2正交试验设计

正交实验设计就是利用一种规格化的正交表来合理地安排实验，利用数理统计的原理科学地分析实验结果处理多因素实验的科学方法，是一种解决多因素优化问题的卓有成效的方法。正交表是运用组合数学理论在拉丁方和正交拉丁方的基础上构造的一种表格，它是正交设计的基本工具，它具有均衡分散，整齐可比的特性^[25]。根据试验中的影响因素以及因素水平情况选取符合试验要求的正交表，一般记成L_n r^m，其中L为正交表，n表示正交表的行数，m为正交表的因素数，r则为每一个因素所考虑的水平数。

为了能够很好地对比不同基材对植物发芽、生长、覆盖率等方面的影响，本试验采用了高羊茅单一植物作为试种对象，以植物的发芽率、植物生长状况两项指标作为判断试验基材优劣的考察指标。生态护坡基材不仅要具备植物生长的条件，还必须具有一定的强度保证，为了更加符合现场作业流程，在本试验中生态基材分为结构层和面层两层进行制备。结构层主要考虑植生性能和一定的强度保证，面层主要是为种子发芽率和植物生长提供基础条件，最后，将面层和结构层的最佳配比组合在一起作为生态护坡基材用以后续生态护坡试验研究。因此，在生态基材制备过程中，考虑了结构层正交试验和面层正交试验，分别记作A组和B组。

(1)A组基材结构层正交试验

结构层正交实验以陶粒和核桃壳颗粒、谷壳和稻草节、EPS、土壤改良剂、保水剂等五个组分作为考察指标的主要影响因素，每种因素考虑4个水平，不考虑其因素的交互作用，试验方案见表2和、表3，制备了16种不同成分含量的基材结构层。对结构层进行正交实验时面层基质保持不变，面层配比见表4。

表2.结构层试验因素水平内容表(所占质量比/％)

表3.A组正交试验结构层质量百分比(％)

表4.A组正交试验面层质量百分比(％)

(2)B组基材面层正交试验

生态基材面层正交实验以稻草节、谷壳、EPS、土壤改良剂、保水剂等五个组分作为考察指标的主要影响因素，每种因素考虑4个水平，不考虑其因素的交互作用，试验方案见表5和、表6，制备了16种不同成分含量的基材面层，对面层进行正交实验时结构层基质保持不变，见表7。

表5.基材面层试验因素水平内容表(所占质量比/％)

表6.B组正交试验面层质量百分比(％)

表7.B组正交试验结构层质量百分比(％)

1.3试验过程

(1)边坡模拟小车：为了模拟实际边坡，设计了小车进行试验研究，坡度可以按实际情况进行调节，本次试验坡度为45°。试验中把1300mm×800mm的小车平均分成8份试验地块，每一试验块的尺寸为400mm×325mm，并用隔板相互隔开。

(2)备料：按照表3、表4、表6、表7，根据试验块称量出所需的组分质量进行混合。

(3)试验块：将每组试验块所需各种材料搅拌均匀后，填充入相应试验块内，并做好标记。

(4)播种：为了能够很好地对比不同基材对植物发芽、生长、覆盖率等方面的影响，本试验采用了单一植物(高羊茅)作为试种对象，播种量为20.00g/m²。

(5)观测记录：将选用的植物种子均匀的播种到每一个方格间里，播种后，按照一定时间间隔，对1#～16#配比基材中植物种子的发芽率、生长情况及覆盖度进行连续观测并记录。

1.4数据处理方法

本次正交试验极差分析采用Minitab数据分析软件进行，该软件具有强大的试验设计和数据分析功能，其田口设计(Taguchi design)模块可快速、准确、可靠地完成正交试验设计和数据分析处理，并能提供可视化分析结果^[26]。采用Minitab可轻松地完成生态基材相关的正交试验设计和数据分析处理，并能简化数据分析处理中繁琐复杂的计算，快速、准确地确定生态基材各组分的最佳含量及各组分对植物植生性能的影响程度。

2.结果与分析

2.1基材发芽率统计分析

为了研究不同基材对植物出芽的影响，自播种后开始记录高羊茅的出芽情况，直到达到最大出芽率。从试验过程记录来看，处于不同基材的高羊茅刚开始生长规律基本相同，在播种的第三天开始发芽，在第二周后绝大部分达到最大发芽数，之后，高羊茅棵数基本维持不变，只有极少数出现少量幼苗死亡现象。不同基材最大发芽棵数如表8、表9所示。为了更直观比较不同基材出芽率的差别，以基材编号为横坐标，最大出芽幼苗棵数为纵坐标，得出植物种子发芽率随基材编号的变化规律，如图3所示。

表8.A组基材发芽棵数

表9.B组基材发芽棵数

由A组基材发芽棵数(表8)可知，A组基材中最大出芽基材是A9，出芽数为1313棵，最小出芽基材是A2，出芽数为963棵，平均出芽数为1151棵。从A1～A16基材的高羊茅发芽情况图1中可以看出，高于平均出芽水平的有A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13、A14、A15，其他均低于平均水平。其中，A1、A2与A4出芽率最低，均低于1050；A9与A11出芽率非常高，均超过1250棵；最高出芽率与最低出芽率之比达到1.36。

由B组基材发芽棵数(表9)可知，B组基材中最大出芽基材是B3，出芽数为1260棵，最小出芽基材是B13，出芽数为945棵，平均出芽数为1095棵。从B1～B16基材的高羊茅发芽情况图2中可以看出，高于平均出芽水平的有B1、B2、B3、B4、B5、B6、B11、B12，其他均低于平均水平。其中，B13、B15、B16出芽率最低，均低于1040；B2、B3出芽率非常高，均超过1140棵；最高出芽率与最低出芽率之比达到1.33。

2.2基材植物生长高度统计分析

表10为结构层(A组)基材高羊茅生长高度的记录表，表中记录了各个基材在不同时间段的植物生长状况。为了直观的分析研究基材的结构层中陶粒和核桃壳颗粒、谷壳和稻草节、EPS、土壤改良剂、保水剂等5个正交因素对植物的生长高度的影响，文中以时间为横坐标，高羊茅生长高度为纵坐标，建立16种基材结构层中高羊茅的生长曲线，以及不同基材在不同时期下的植物生长高度情况，具体见图3。

表10.A组基材中高羊茅生长高度

从高羊茅生长曲线图3来看：虽然不同基材中高羊茅生长快慢不一样，不同阶段生长的高度不一样，但是每种基材中高羊茅生长规律基本类似，在27天左右的时候，经历了第一次生长快速期，该生长期持续了大约6～8天时间，由于播种季节处于夏季，气候温暖湿润，一直处于良好生长阶段，在播种后57天左右高羊茅生长高度达到了最高，由于基材肥料不足随后开始下降到播种后60天左右趋于平稳，后继续缓慢增长。

自播种两周后，植物平均高度达到2.97cm，具有良好的的固土能力，茎具有了一定强度而且具有基本的抗雨水冲刷能力，见图4。30天后，植物高度已经超过5cm，此时的土壤和植物复合体已经具有较强的抗侵蚀能力，见图5；45天后，植物平均高度超过8cm，已经具有很好的抗水流侵蚀能力，见图6。

从高羊茅生长曲线图3还可以看出A组基材，在18天之前，16种基材的植物高度基本接近约2.9cm，随后开始逐渐拉开差距，到30天的时候，最高的植物高度达到6.54cm(A9基材)，最矮的仅为3.7cm(A7基材)，在A1～A16基材中，高度超过5.11cm的有A1、A4、A9、A10、A11、A13、A15和A16，其它都低于5.11(见图5)；到45天的时候，高度在8cm左右的有A1、A2、A5、A6、A9、A10、A16，其余都超过6.5cm；到57天的时候，高度超过9.1cm的有A1、A5、A6、A9、A10和A15，最高的和最矮的高差为4.2cm。因此，通过对比可以知道，在几个阶段高羊茅生长最好的为：A1、A9和A10；生长次好的为：A5、A6、A15、A16；生长最差的为A7、A8；其他生长情况居中。

表11为面层(B组)基材高羊茅生长高度的记录表，表中记录了各个基材在不同时间段的植物生长状况。为了研究基材的面层中稻草节、谷壳、EPS、土壤改良剂、保水剂5个主要因素对植物的影响，以时间为横坐标，高羊茅高度为纵坐标，建立16种基材面层中高羊茅的生长曲线，如图7所示。

表11.B组基材中高羊茅生长高度

B组基材从高羊茅生长曲线图7来看：在21天左右的时候，大部分高羊茅经历了第一次生长快速期，到27天左右时全部高羊茅开始快速生长该生长期持续了大约6～8天时间，与A组基材类似由于播种季节处于夏季，气候温暖湿润，高羊茅一直处于良好生长阶段，在播种后57天左右高羊茅生长高度达到了最高，由于基材肥料不足随后开始下降到播种后60天左右趋于平稳。两周后，植物平均高度达到2.88cm，具有良好的的固土能力，茎具有了一定强度而且具有基本的抗雨水冲刷能力(见图8)。30天后，植物平均高度为4.64cm，高羊茅生长高度呈现出明显的两级分化(见图9)；45天后，植物平均高度超过6.5cm，已经具有良好的抗水流侵蚀能力见图6(d)。

从图7还可以看出B组基材，在18天之前，16种基材中的高羊茅高度基本接近，约2.99cm，在21天左右的时候，大部分高羊茅开始生长快速期，到27天左右时全部高羊茅开始快速生长，到30天的时候，最高的植物高度达到7.46cm(B2基材)，最矮的仅为2.12cm(B12基材)，最高的和最矮的高差为5.34cm；在B1～B16基材中，高度超过4.64cm的有B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7，其它都低于平均值(见图9)出现了明显的两级分化；见图10，到45天的时候，高度超过8cm的有B1、B2、B3、B4、B6和B7；到57天的时候，高度超过9.5cm的有B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7，最高的和最矮的高差为5.86cm。通过对比可以发现，在不同阶段高羊茅生长较好的为：B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7；较差的为B11、B12、B13、B14、B15、B16，出现了明显的两级分化；其他的生长一般。

2.3基材正交试验极差分析

极差是指某因素在不同水平下指标值的最大值与最小值之间的差值。极差的大小反映了试验中各因素影响的大小，极差大表明该因素对试验结果的影响大，是主要因素；极差小表明该因素对试验结果的影响小，是次要因素或不重要因素。

A组基材结构层正交实验中，分别选取高羊茅播种后57天后茎的生长高度和最大出芽幼苗数，对其评分见表11，再将二者的分值按不同的权重计算出综合分值，如表11所示。

注：综合分值＝生长高度*50％+最大发芽棵数*50％

B组基材面层正交实验中，分别选取高羊茅播种后57天后茎的生长高度及其最大出芽幼苗数，对其评分见表12，再将二者的分值按不同的权重计算出综合分值，如表12所示。

表13.B组基材综合分值表

注：综合分值＝生长高度*50％+最大发芽棵数*50％

表14.A组结构层正交实验结果分析

高羊茅的植生性能与土壤温度、肥效、含水量等因素相关，在同样的气候条件下，试验基材植被的植生性能则与影响A组基材土壤结构的陶粒和核桃壳颗粒(A)、谷壳和稻草节(B)、EPS(C)、土壤改良剂(D)、保水剂(E)等密切相关(见图11)。

高羊茅的植生性能与基材中土壤改良剂呈正相关的关系；与谷壳和稻草节含量呈负相关关系，当谷壳和稻草节含量较大时，在一定时间内谷壳和稻草节不能及时腐化降低了土壤的肥力而高羊茅在开始发芽和生长阶段对土壤所需肥力要求较高。当陶粒和核桃壳颗粒的含量为15％时，高羊茅的综合表现更好，但含量过大时，基材团粒化程度加大，使基材的气相比例太大而不利于水分的保持，从而影响高羊茅的生长。EPS主要对基材的抗冻性能起重要，在夏季对植物的生长作用表现不明显。陶粒等材料的加入具有吸水作用，随着陶粒的加入，保水剂对植物植生性能的影响有所减弱。因此，恰当的陶粒和核桃壳颗粒和土壤改良剂是保证种子发芽率和生长关键因素。

从表13可知：由于不同陶粒和核壳含量中k3＝83.13最大，故陶粒和核壳应取第三水平，即质量比为15％；谷壳和稻草节含量中k1＝79.13最大，故谷壳和稻草节含量取第一水平，即质量比4.75％；EPS中k3＝79.00最大，故EPS含量取第三水平，即EPS质量百分含量取0.5％；土壤改良剂PAM中k4＝82.25最大，故PAM取第四水平，即质量百分含量取1.5％；保水剂中k2＝77.38最大，故保水剂取第二水平，即质量百分含量取0.5％。故最优配比在试验内，即最优配比为A9基材(A3B1C3D4E2)。又根据极差大小得到了结构层基材中对高羊茅生长的状况影响大小的主次关系为：A＞D＞B＞C＞E。

表15.B组结构层正交实验结果分析

图12为B组基材结构层中单一成分不同水平对植生性能的影响，高羊茅的植生性能与基材中与稻草节含量呈负相关关系，当谷壳和稻草节含量较大时，在一定时间内谷壳和稻草节不能及时腐化基材团粒化程度加大，使基材的气相比例太大而不利于水分的保持，降低了土壤的肥力而高羊茅在开始发芽和生长阶段对土壤所需肥力要求较高。

从表14可知：由于不同稻草节含量中k1＝88.75最大，故稻草节应取第一水平，即质量比2.5％；谷壳含量中k3＝80.13最大，故谷壳含量取第三水平，即质量比7.5％；EPS中k2＝80.63最大，故EPS含量取第二水平，即EPS质量百分含量取0.3％；土壤改良剂PAM中k3＝79.50最大，故PAM取第三水平，即质量百分含量取0.4％；保水剂中k2＝82.25最大，故保水剂取第二水平，即质量百分含量取0.2％。故最优配为A₁B₃C₂D₃E₂，B2与B3组基材配比接近最优配比，经实验证明得分也是最高的分别为95分和91分。又根据极差大小得到了面层基材中对高羊茅生长的状况影响大小的主次关系为：A＞E＞B＞D＞C。

2.4植生性能后评价及护坡机理

植物生长状况良好，植物根须发达，和生态护坡基材有机连连成一体，高羊茅根系在生态基材土体中错综盘结，使边坡土体在其延伸范围内成为土-根系为一体的复合材料，根系比较发达对土体形成较强的锚固作用，可视作三维加筋材料，植物根系加筋作用显著，能够显著增加边坡表层土体的稳定性。另外，植物生长状况良好，茎叶繁茂，高羊茅茎叶能够减弱雨滴溅蚀、抑制径流冲刷、减少水土流失，高羊茅叶片蒸腾和根系吸水能减小土壤孔隙水压力，从而增加边坡稳定性。

在植物根系还未成形时，生态基材在陶粒、稻草节、核桃壳以及谷壳之间的相互作用下，给基材提供了一定的抗雨水冲刷的能力，但是彼此间的相互作用联系相对薄弱，基材空隙较大，彼此联系不够紧密，在强降雨及强地表径流作用下，基材的抗雨水冲刷侵蚀破坏的能力较弱，不利于基材的稳定。但是当植物根系不断延伸到基材内部以及风化岩面和裂隙后，多根系相互交叉形成网格包络，将陶粒、稻草节、核桃壳、谷壳以及土体颗粒等有机联系成为一个整体结构，同时较好的将生态基材锚固在岩质边坡表面，起到“绿色锚杆”的作用，显著提升了基材的抗雨水冲刷能力以及基材在边坡的长期稳定性，随着时间的推移，稻草节以及谷壳被逐渐分解又能够为植物的生长提供必要的养分，植物根系在汲取养分的同时继续壮大了自身的根须系统，进而将陶粒和核桃壳紧紧包裹在一起，形成根-土复合体持续提高基材的抗雨水冲刷能力以及稳定性，从而提高生态护坡基材的耐久性。

3.结论与展望

3.1结论

在考虑现场施工的基础上，通过本次试验优选出了一种适合高寒地区岩质陡边坡生态修复基材的结构层和面层的最优配比，该生态基材满足了植物生长所需的营养成分，为生态植被根系能够提供足够的固土能力奠定了良好的基础，给高海拔高陡矿山岩质边坡工程修复基材的研究与制备提供了理论依据及可操作性借鉴，具体结论如下：

(1)通过小车边坡模拟实验，基材结构层采用正交实验设计方法从发芽棵数和生长高度两个方面研究了陶粒和核桃壳颗粒、谷壳和稻草节、EPS、土壤改良剂、保水剂等5个成分对高羊茅植生性能的影响，通过正交极差分析得陶粒和核桃壳颗粒各7.5g、谷壳和稻草节分别为2.5g和1.25g、EPS取0.1g、土壤改良剂PAM取1.5g、保水剂取0.5g为结构层基材的最优配比，能使植物的植生性能最优。

(2)结构层基材中对高羊茅生长的状况影响大小的主次关系为：陶粒、核壳(A)＞土壤改良剂PAM(D)＞谷壳、稻草节(B)＞EPS(C)＞保水剂(E)。

(3)面层正交实验以稻草纤维、谷壳、EPS、土壤改良剂、保水剂等5个成分作为考察指标的主要影响因素，通过正交极差分析得出稻草纤维取2.5g、谷壳取7.5g、EPS取0.3g、土壤改良剂PAM取0.4g、保水剂0.2g为面层基材的最优配比。

(4)面层基材中对高羊茅生长的状况影响大小的主次关系为：稻草纤维(A)＞保水剂(E)＞谷壳(B)＞土壤改良剂PAM(D)＞EPS(C)。

3.2展望

综上，本文已研制出植物生长性能良好，适合岩质陡边坡生态修复的生态基材,此生态基材在雨季6～8月护坡性能稳定，抗冲刷性能良好。基于此，在本文研究基础上还有必要继续开展以下工作：最优生态基材(最优结构层和最优面层的组合)的抗剪强度和抗冲刷性能，定量验证基材的有效性与可靠性；最优生态基材后期理化性质、养分含量随时间的变化规律研究，综合全面的对生态基材做出评价；最优生态基材抗冻力学性能测试，研究无根系纯基材和基材-根系复合体抗冻性能随温度的变化规律；进行高寒高陡岩质边坡现场植被护坡实验，检验最优生态基材的实用性与可靠性，为进一步改良生态基材提供可靠依据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种高寒高陡矿山边坡生态修复基材，其特征在于，包括结构层基材和面层基材，

所述基材结构层包括陶粒和核桃壳颗粒、谷壳和稻草节、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂，所述基材结构层包括陶粒和核桃壳颗粒各7.5g、谷壳和稻草节分别为2.5g和1.25g、EPS颗粒0.1g、土壤改良剂PAM1.5g、保水剂0.5g；

所述基材面层包括稻草纤维、谷壳、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂，所述基材面层包括稻草纤维2.5g、谷壳7.5g、EPS颗粒0.3g、土壤改良剂PAM0.4g和保水剂0.2g。