CN114946601A - 一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，将种植基质分表层的保水层，中间的蓄水层和底层的防渗层。所述保水层包括聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂，所述的蓄水层包括粘质土、青稞秸秆腐熟物、珍珠岩、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物、秸秆复合羟丙基甲基纤维素、团粒剂、稳定剂；所述防渗层包括粘质土、季铵盐改性钙基膨润土、青稞秸秆腐熟物、粉碎木粉、团粒剂、稳定剂。保水层喷洒在蓄水层表面，植物种子混入种植基质蓄水层材料中，与蓄水层一起喷播在防渗层之上。本发明具有保水性强、蓄水性高、抗冲蚀等特点，能有效减少喷淋用水蒸发量及向沙土的渗透量，保证干旱地区植物的需水量，提高植物的成活率。
Description
技术领域
本发明提供一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，涉及生态修复领域，可广泛应用于超高海拔沙化地区和其他干旱沙化地区。
背景技术
超高海拔地区光照强度高，蒸发量大，沙化土壤的保水性较差，常规手段建立起的植被系统，养护的水、电成本很高，在无养护条件下又极难存活。需要研发一种高效利用水资源的方法，尽可能减少水分的蒸发，减缓浇灌用水向基质下部沙土的渗透。
CN 109287367 A公开了一种沙漠化地域植被复绿方法，沙漠化地域喷播含有种植土、有机纤维菌肥、适合当地植被生长并耐干旱的植物群落以及粘合剂、保水剂，让适合植物生长的基质层土壤牢牢地附着在沙漠化地域表面。
CN 108990713 A公开了一种用于高寒高海拔地区工程边坡治理的生态修复方法，对裸露边坡表面进行特种工程材料施工；所述特种工程材料由温度调控层、抗寒抗旱基质层、促根保墒基质层、坡面改良基质层组成。坡面改良基质层设在基质材料的底部，促根保墒基质层设在坡面改良基质层的上面，抗寒抗旱基质层设在促根保墒基质层的上面，温度调控层设在抗寒抗旱基质层的上面。
CN 107006288 A公开了一种用于荒漠化土地治理的稻秸秆复合植生基质模块，从上到下依次包括：上无纺布衬网层、上秸秆纤维层、干燥压缩的复合植物生长基质层、下秸秆纤维层、下无纺布衬网层；稻秸秆复合基质能够为植物在荒漠化土地上生长提供一个相对良好的水肥微生境，植物的存活率更高、生长速度更快和生存时间更长，提高植被生态修复的效率。
上述专利提供的种植基质施工过程比较复杂，主要从提高基质蓄水能力的方面进行改进，但是超高海拔地区的辐射强、蒸发量大，常规的保水、蓄水措施在这些地区不能起到很好的效果。
发明内容
本发明提供一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，将种植基质分为三层，包括表层的保水层，中间的蓄水层和底层的防渗层。种植基质具有保水性强、蓄水性高、抗冲蚀性能佳等优点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是将种植基质层分为表层的保水层，中间的蓄水层和底层的防渗层；所述保水层由质量分数为5-15%的聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂喷洒在蓄水层表面形成的，所述的蓄水层包括以下体积比的组分：粘质土35%-45%、青稞秸秆腐熟物35%-45%、珍珠岩10%-15%、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物2%-4%、秸秆复合羟丙基甲基纤维素1%-3%、团粒剂0.5%-1%、稳定剂0.5%-1%；所述防渗层包括以下体积比的组成：粘质土45%-55%、季铵盐改性钙基膨润土5%-15%、青稞秸秆腐熟物15%-25%、粉碎木粉15%-25%、团粒剂0.3%-0.6%、稳定剂1%-2%。
作为一种优选的实施方案所述保水层由质量分数为10%的聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂喷洒在蓄水层表面形成的；所述蓄水层包括以下体积比的组分：粘质土40%、青稞秸秆腐熟物40%、珍珠岩13%、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物3.4%、秸秆复合羟丙基甲基纤维素2%、团粒剂0.8%、稳定剂0.8%；所述防渗层包括以下体积比的组成：粘质土50%、季铵盐改性钙基膨润土10%、青稞秸秆腐熟物18%、粉碎木粉20%、团粒剂0.5%、稳定剂1.5%。
聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂组成的有机—无机保水剂，有效的减缓基质中水分的蒸发速率、
羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物、秸秆复合羟丙基甲基纤维素作为高分子吸水材料可有效的提高蓄水层的蓄水能力。
季铵盐改性钙基膨润土、稳定剂可以降低防渗层的渗透系数，极大的减慢基质中水分向下部沙土渗透的速率。
作为一种优选的实施方案，所述青稞秸秆腐熟物，粉碎过筛后粒径小于10mm。
青稞秸秆腐熟物具有持水功能可以增加蓄水量，还可以改善土壤结构，降解后可产生部分有机物质供植物和微生物利用。
作为一种优选的实施方案，所述季铵盐改性钙基膨润土在200目以上。
作为一种优选的实施方案，所述粉碎木粉粒径小于3mm。
作为一种优选的实施方案，保水层喷洒在蓄水层表面，浸润深度1-2cm，蓄水层厚度为4-7cm，防渗层的厚度为2-3cm。
作为一种优选的实施方案，所述蓄水层的最大持水量＞110%，容重＜1.0g/cm3；所述防渗层的透水系数＜5.0×10-7m/s。
作为一种优选的实施方案，所述植物纤维粒径小于10mm。
作为一种优选的实施方案，植物种子混入种植基质蓄水层材料中，与蓄水层一起喷播在防渗层之上。
作为一种优选的实施方案，植物的种类包括砂生槐、白刺花、沙棘、紫花苜蓿、披肩草。
作为一种优选的实施方案，在植物苗期通过自动喷淋系统保证充足的水分供应，植物速生期施加氮肥，速生期之后施加磷钾肥。
本发明的有益效果：聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂组成的有机—无机保水剂，有效的减缓基质中水分的蒸发速率。羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物、秸秆复合羟丙基甲基纤维素作为高分子吸水材料可有效的提高蓄水层的蓄水能力。季铵盐改性钙基膨润土、稳定剂可以降低防渗层的渗透系数，极大的减慢基质中水分向下部沙土渗透的速率。上述三层结构可使种植基质具有保水性强、蓄水性高、抗冲蚀性能佳等优点，能够有效减少喷淋用水蒸发量及向沙土的渗透量，保证干旱地区植物的需水量，极大地降低在超高海拔沙化地区建立植被系统成本，提高植物的成活率。
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施例对本发明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的一部分实施例，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作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
一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，将种植基质分为三层，包括表层的保水层，中间的蓄水层和底层的防渗层。所述所述保水层由质量分数为10%的聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂喷洒在蓄水层表面形成的；所述蓄水层包括以下体积比的组分：粘质土40%、青稞秸秆腐熟物40%、珍珠岩13%、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物3.4%、秸秆复合羟丙基甲基纤维素2%、团粒剂0.8%、稳定剂0.8%；所述防渗层包括以下体积比的组成：粘质土50%、季铵盐改性钙基膨润土10%、青稞秸秆腐熟物18%、粉碎木粉20%、团粒剂0.5%、稳定剂1.5%。
所述青稞秸秆腐熟物，粉碎过筛后粒径小于8mm。
所述季铵盐改性钙基膨润土在200目以上。
所述粉碎木粉粒径小于3mm。
所述保水层喷洒在蓄水层表面，浸润深度2cm，蓄水层厚度为7cm，防渗层的厚度为3cm。
所述蓄水层的最大持水量117.6%，容重0.87g/cm3；所述防渗层的透水系数2.13×10-7m/s。
所述的植物的种类包括砂生槐、白刺花、沙棘、紫花苜蓿、披肩草。通过自动喷淋系统，5-6月份雨天以外每天喷淋两次，保证充足的水分供应，7-9月份施加氮肥，9-11月份施加磷钾肥。
实施例2
一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，将种植基质分为三层，包括表层的保水层，中间的蓄水层和底层的防渗层。所述所述保水层由质量分数为5%的聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂喷洒在蓄水层表面形成的；所述蓄水层包括以下体积比的组分：粘质土45%、青稞秸秆腐熟物36%、珍珠岩15%、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物2%、秸秆复合羟丙基甲基纤维素1%、团粒剂0.5%、稳定剂0.5%；所述防渗层包括以下体积比的组成：粘质土55%、季铵盐改性钙基膨润土5%、青稞秸秆腐熟物15%、粉碎木粉23.7%、团粒剂0.3%、稳定剂1%。
所述青稞秸秆腐熟物，粉碎过筛后粒径小于10mm。
所述季铵盐改性钙基膨润土在200目以上。
所述粉碎木粉粒径小于3mm。
所述保水层喷洒在蓄水层表面，浸润深度1.5cm，蓄水层厚度为6cm，防渗层的厚度为2cm。
所述蓄水层的最大持水量114.3%，容重0.98g/cm3；所述防渗层的透水系数4.41×10-7m/s。
所述的植物的种类包括砂生槐、白刺花、沙棘、紫花苜蓿、披肩草、蜀葵。
通过自动喷淋系统，5-6月份雨天以外每天喷淋两次，保证充足的水分供应，7-9月份施加氮肥，9-11月份施加磷钾肥。
实施例3
一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，将种植基质分为三层，包括表层的保水层，中间的蓄水层和底层的防渗层。所述所述保水层由质量分数为10%的聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂喷洒在蓄水层表面形成的；所述蓄水层包括以下体积比的组分：粘质土35%、青稞秸秆腐熟物45%、珍珠岩11%、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物4%、秸秆复合羟丙基甲基纤维素3%、团粒剂1%、稳定剂1%；所述防渗层包括以下体积比的组成：粘质土42.4%、季铵盐改性钙基膨润土15%、青稞秸秆腐熟物25%、粉碎木粉15%、团粒剂0.6%、稳定剂2%。
所述青稞秸秆腐熟物，粉碎过筛后粒径小于6mm。
所述季铵盐改性钙基膨润土在200目以上。
所述粉碎木粉粒径小于3mm。
所述保水层喷洒在蓄水层表面，浸润深度1cm，蓄水层厚度为4cm，防渗层的厚度为2.5cm。
所述蓄水层的最大持水量121.4%，容重0.93g/cm3；所述防渗层的透水系数2.85×10-7m/s。
所述的植物的种类包括砂生槐、白刺花、沙棘、紫花苜蓿、披肩草、秋英。
通过自动喷淋系统，5-6月份雨天以外每天喷淋两次，保证充足的水分供应，7-9月份施加氮肥，9-11月份施加磷钾肥。
实施例1-3的蓄水层最大持水量的测量：
最大持水量测量方法：用环刀取土（环刀质量已知），带回实验室后在环刀下垫一张滤纸，用皮筋固定在环刀上。之后将环刀放在实验容器内里，向容器内倒水，使水没过滤纸，24 h后将环刀中的土壤取出，放在已知重量的铝盒中称重，得到最大持水量时的土壤质量W1。之后将铝盒（注意盒盖打开）放在烘箱中105℃烘干10 h以上，至恒重。之后称重即可得到干土质量W2，具体公式如下。
最大持水量=
运用上述最大持水量的测量方法与公式，对实施例1-3所得的蓄水层进行持水量测定，结果见表1。
| 实施例 | W1(g) | W2(g) | 最大持水量% |
| 1 | 194.8 | 89.5 | 117.6 |
| 2 | 219.0 | 102.2 | 114.3 |
| 3 | 187.5 | 84.7 | 121.4 |
基质的容重和粘聚力分别根据土工试验方法标准GB/T 50123-2019的相应方法进行检测。
Claims (10)
1.一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，将种植基质分为三层，包括表层的保水层，中间的蓄水层和底层的防渗层；
所述保水层由质量分数为5-15%的聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂喷洒在蓄水层表面形成的，所述的蓄水层包括以下体积比的组分：粘质土35%-45%、青稞秸秆腐熟物35%-45%、珍珠岩10%-15%、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物2%-4%、秸秆复合羟丙基甲基纤维素1%-3%、团粒剂0.5%-1%、稳定剂0.5%-1%；所述防渗层包括以下体积比的组成：粘质土45%-55%、季铵盐改性钙基膨润土5%-15%、青稞秸秆腐熟物15%-25%、粉碎木粉15%-25%、团粒剂0.3%-0.6%、稳定剂1%-2%。
2.根据权利要求1所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，所述保水层由质量分数为10%的聚乙二醇400、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂喷洒在蓄水层表面形成的；
所述蓄水层包括以下体积比的组分：粘质土40%、青稞秸秆腐熟物40%、珍珠岩13%、羟丙基二淀粉磷酸酯/丙烯酸接枝共聚物3.4%、秸秆复合羟丙基甲基纤维素2%、团粒剂0.8%、稳定剂0.8%；
所述防渗层包括以下体积比的组成：粘质土50%、季铵盐改性钙基膨润土10%、青稞秸秆腐熟物18%、粉碎木粉20%、团粒剂0.5%、稳定剂1.5%。
3.根据权利要求1或2所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，所述青稞秸秆腐熟物，粉碎过筛后粒径小于10mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，所述季铵盐改性钙基膨润土在200目以上。
5.根据权利要求1或2所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，所述粉碎木粉粒径小于3mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，保水层喷洒在蓄水层表面，浸润深度1-2cm，蓄水层厚度为4-7cm，防渗层的厚度为2-3cm。
7.根据权利要求1或2所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，所述蓄水层的最大持水量＞110%，容重＜1.0g/cm3；所述防渗层的透水系数＜5.0×10- 7m/s。
8.根据权利要求1或2所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，植物种子混入种植基质蓄水层材料中，与蓄水层一起喷播在防渗层之上。
9.根据权利要求8所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，植物的种类包括但不限于砂生槐、白刺花、沙棘、紫花苜蓿、披肩草。
10.根据权利要求9所述的一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法，其特征在于，在植物苗期通过自动喷淋系统保证充足的水分供应，植物速生期施加氮肥，速生期之后施加磷钾肥。
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