CN115443877A - 一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，由底基层、生态基质面层组成，所述底基层由轻质材料、纤维、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、有机肥料组成，所述生态基质面层由谷壳、稻草节、木纤维、核桃壳颗粒、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、发酵牛粪组成；所述轻质材料由红粘土陶粒、核桃壳颗粒组成，所述纤维由谷壳、稻草节、木纤维组成。本发明生态基质为生态植被根系能够提供足够的固土、保水、保肥能力奠定了良好的基础，植物生长性能良好，是一种适合岩边坡生态修复的生态基质，抗冲刷性能良好，给高寒高海拔岩石边坡工程修复基质的制备提供新的技术方案。

Description

一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质

技术领域

本发明属于高寒高海拔地区岩边坡生态修复技术领域，具体地说，涉及一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质。

背景技术

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。

西部地区逐渐成为我国能源与矿产资源的主要接替区，滇西北是典型的高寒、高海拔地区，由于生态比较脆弱，矿山岩质高陡边坡开挖后，在雨水侵蚀和冻胀消融的相互耦合作用下坡面岩石创伤、坡面崩塌、溜滑现象更严重，甚至进一步发展成泥石流。因此，在该地区开展生态修复的难度更大，更迫切，有必要深入研究开发出适用于当地环境的生态护坡基质及阐释其护坡机理，并提出相应的护坡设计方法。岩质边坡生态修复难题一直得到了国内外学者的关注。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。

生态护坡基质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边坡上进行生态护坡不仅要保证基质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质各组分的配比优化和特性研究是生态护坡技术的关键。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，由底基层、生态基质面层组成，所述底基层由轻质材料、纤维、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、有机肥料组成，所述生态基质面层由谷壳、稻草节、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、发酵牛粪组成；所述轻质材料由红粘土陶粒、核桃壳颗粒组成，所述纤维由谷壳、稻草节、木纤维组成。

进一步地，所述底基层的厚度8-10cm，生态基质面层的厚度为2-4cm。

进一步地，所述底基层中轻质材料、纤维、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、有机肥料的质量比为(5～20):(3.75～15):(0.1～0.7):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(63.27～90.97):(0.13～ 0.18)。

进一步地，所述生态基质面层中谷壳、稻草节、木纤维、核桃壳颗粒、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、发酵牛粪的质量比为(2.5～10):(2.5～10):(3.5～9):(6.5～13):(0.1～ 0.7):(0.2～0.6):(0.2～0.6):(79.14～94.71):(0.16～0.19)。

进一步地，轻质材料的红粘土陶粒与核桃壳颗粒的质量比为1:1，纤维的谷壳与稻草节的质量比为1:0.5。

进一步地，所述底基层中红粘土陶粒、核桃壳颗粒、谷壳、稻草节、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、有机肥料的质量比为7.5:7.5:2.5:1.25:0.5:1.5:0.5:78.59:0.16。

进一步地，所述生态基质面层中谷壳、稻草节、木纤维、核桃壳颗粒、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、发酵牛粪的质量比为2.5:7.5:8.0:12:0.3:0.4:0.2:88.52:0.18。

进一步地，生态基质面层上植物种子的喷播量为20-25g/㎡。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明生态基质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、保水、保肥能力奠定了良好的基础，植物生长性能良好，是一种适合岩边坡生态修复的生态基质，此生态基质在雨季6～8月护坡性能稳定，抗冲刷性能良好，给高寒高海拔岩石边坡工程修复基质的制备提供新的技术方案，为实现高寒高海拔岩石边坡的生态修复提供一种方便配置、可靠性强、经济效益好的生态基质。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为边坡模拟小车及护坡示意图；

图2为边坡模拟小车及护坡剖视图；

图3为基质高羊茅种子发芽情况(a)A组(b)B组

图4为A组植物生长高度图，其中，(a)不同基质高羊茅生长曲线，(b)第15d高羊茅高度，(c)第30天高羊茅高度(d)第30天高羊茅高度；

图5为A1～A16第45d植物生长生长状况照片，其中，(a)A1～A8,(b)A9～A16；

图6为B组植物生长高度图，其中，(a)不同基质高羊茅生长曲线，(b)第15d高羊茅高度，(c)第30天高羊茅高度(d)第30天高羊茅高度；

图7为B1～B16基质的45d后生长状况照片，其中，(a)B1～B8,(b)B9～B16

图8为A组基质底基层中单一成分不同水平对植生性能的影响图；

图9为B组基质底基层中单一成分不同水平对植生性能的影响图；

图10为120d后高羊茅生长状况及根土结构照片，其中，(a)茎叶，(b)根系-基质复合体；

图11为植物根系“绿色锚杆”加筋机理示意图，其中，(a)基质，(b)根系-基质复合体。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

1.1原材料：

本发明基质主要由红粘土陶粒、粘土、发酵牛粪、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)红粘土陶粒

红粘土陶粒具有多孔、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，用于生态基质，可以作为增强颗粒增加基质的力学性能以及改善土壤，增加透气性。

(4)基质土(粘土)

土壤是生态基质的主要组成成分，是植被生长的基础材料，本实施例所用的土壤就近采取。

(5)控释肥(发酵牛粪)

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，以利于基质混合物团粒结构的进一步形成，使基质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：实验设计

为了能够很好地对比不同基质对植物发芽、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质优劣的考察指标。生态护坡基质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，在本试验中生态基质分为底基层和面层两层进行制备。底基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，将面层和底基层的最佳配比组合在一起作为生态护坡基质用以后续生态护坡试验研究。因此，在生态基质制备过程中，考虑了底基层正交试验和面层正交试验，分别记作A组和B 组。

(1)A组基质底基层正交试验

底基层正交实验以红黏土陶粒和核桃壳颗粒、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质底基层。对底基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.底基层试验因素水平内容表(所占质量比/％)

表3.A组正交试验底基层质量百分比(％)

表4.A组正交试验面层质量百分比(％)

(2)B组基质面层正交试验

生态基质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质面层，对面层进行正交实验时底基层基质保持不变，见表7。

表5.基质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组正交试验底基层质量百分比(％)

1.3试验过程

(1)边坡模拟小车：为了模拟实际边坡，设计了图1-2所示的小车进行试验研究，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，如图1-2所示。

(4)播种：为了能够很好地对比不同基质对植物发芽、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#配比基质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基质发芽率统计分析：

为了研究不同基质对植物出芽的影响，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，处于不同基质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。不同基质最大发芽棵数如表8、表9所示。为了更直观比较不同基质出芽率的差别，以基质编号为横坐标，最大出芽幼苗棵数为纵坐标，得出植物种子发芽率随基质编号的变化规律，如图3所示。

表8.A组基质发芽棵数

表9.B组基质发芽棵数

由A组基质发芽棵数(表8)可知，A组基质中最大出芽基质是A9，出芽数为1313棵，最小出芽基质是A2，出芽数为963棵，平均出芽数为1151棵。从A1～A16基质的高羊茅发芽情况图3(a)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组基质发芽棵数(表9)可知，B组基质中最大出芽基质是B3，出芽数为1260棵，最小出芽基质是B13，出芽数为945棵，平均出芽数为1095棵。从B1～B16基质的高羊茅发芽情况图3(b)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。

1.5基质植物生长高度统计分析：

表10为底基层(A组)基质高羊茅生长高度的记录表，表中记录了各个基质在不同时间段的植物生长状况。为了直观的分析研究基质的底基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种基质底基层中高羊茅的生长曲线，以及不同基质在不同时期下的植物生长高度情况，具体见图4。

表10.A组基质中高羊茅生长高度

从高羊茅生长曲线图4(a)来看：虽然不同基质中高羊茅生长快慢不一样，不同阶段生长的高度不一样，但是每种基质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，由于基质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(b)。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4(c)；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4(d)和图5。

从高羊茅生长曲线图4(a)还可以看出A组基质，在18天之前，16种基质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基质)，最矮的仅为3.7cm(A7基质)，在A1～A16基质中，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4(c))；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)基质高羊茅生长高度的记录表，表中记录了各个基质在不同时间段的植物生长状况。为了研究基质的面层中稻草节、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种基质面层中高羊茅的生长曲线，如图6所示。

表11.B组基质中高羊茅生长高度

B组基质从高羊茅生长曲线图6(a)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组基质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，由于基质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6(b))。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6(c))；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)和图7。

从图6(a)还可以看出B组基质，在18天之前，16种基质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基质)，最矮的仅为2.12cm(B12基质)，最高的和最矮的高差为5.34cm；在B1～B16基质中，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6(c))出现了明显的两级分化；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。

1.6基质正交试验极差分析

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组基质底基层正交实验中，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。

表12.A组基质综合分值表

注：综合分值＝生长高度*50％+最大发芽棵数*50％

B组基质面层正交实验中，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组基质综合分值表

注：综合分值＝生长高度*50％+最大发芽棵数*50％

表14.A组底基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，试验基质植被的植生性能则与影响A组基质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8)。

高羊茅的植生性能与基质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，基质团粒化程度加大，使基质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主要对基质的抗冻性能起重要，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基质(A3B1C3D4E2)。又根据极差大小得到了底基层基质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组底基层正交实验结果分析

图9为B组基质底基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质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质团粒化程度加大，使基质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组基质配比接近最优配比，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质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。

1.7植生性能后情况及护坡机理

图10为120天后植物生长状况及其土体-须根结构状况，从图中可以看到植物生长状况良好，植物根须发达，和生态护坡基质有机连连成一体，高羊茅根系在生态基质土体中错综盘结，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。

图11为生态基质中陶粒、稻草节、核桃壳、谷壳以及植物根系等成分对土体抗雨水冲刷性能的增强示意图。从图中可以看到，在植物根系还未成形时，生态基质在陶粒、稻草节、核桃壳以及谷壳之间的相互作用下，给基质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，基质空隙较大，彼此联系不够紧密，在强降雨及强地表径流作用下，基质的抗雨水冲刷侵蚀破坏的能力较弱，不利于基质的稳定。但是当植物根系不断延伸到基质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、谷壳以及粘土等有机联系成为一个整体结构，同时较好的将生态基质锚固在岩质边坡表面，起到“绿色锚杆”的作用，显著提升了基质的抗雨水冲刷能力以及基质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质的抗雨水冲刷能力以及稳定性，从而提高生态护坡基质的耐久性。

1.8结论：

在考虑现场施工的基础上，通过本次试验得出了一种适合高寒地区岩边坡生态修复基质的底基层和面层组合，以及最优配比，具体结论如下：

(1)通过小车边坡模拟实验，基质底基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个主要成分对高羊茅植生性能的影响。底基层基质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)。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为底基层基质的最优配比，能使植物的植生性能最优。

(2)面层正交实验以稻草纤维、谷壳、EPS、土壤改良剂、保水剂等5个主要成分作为考察指标的主要影响因素。面层基质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)。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为面层基质的最优配比。

综上，本发明生态基质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、保水、保肥能力奠定了良好的基础，植物生长性能良好，是一种适合岩边坡生态修复的生态基质，此生态基质在雨季6～8月护坡性能稳定，抗冲刷性能良好，给高寒高海拔岩石边坡工程修复基质的制备提供新的技术方案。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：由底基层、生态基质面层组成，所述底基层由轻质材料、纤维、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、有机肥料组成，所述生态基质面层由谷壳、稻草节、木纤维、核桃壳颗粒、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、发酵牛粪组成；所述轻质材料由红粘土陶粒、核桃壳颗粒组成，所述纤维由谷壳、稻草节、木纤维组成。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：所述底基层的厚度8-10cm，生态基质面层的厚度为2-4cm。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：所述底基层中轻质材料、纤维、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、有机肥料的质量比为(5～20):(3.75～15):(0.1～0.7):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(63.27～90.97):(0.13～0.18)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：所述生态基质面层中谷壳、稻草节、木纤维、核桃壳颗粒、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、发酵牛粪的质量比为(2.5～10):(2.5～10):(3.5～9):(6.5～13):(0.1～0.7):(0.2～0.6):(0.2～0.6):(79.14～94.71):(0.16～0.19)。

5.根据权利要求3所述的一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：轻质材料的红粘土陶粒与核桃壳颗粒的质量比为1:1，纤维的谷壳与稻草节的质量比为1:0.5。

6.根据权利要求3所述的一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：所述底基层中红粘土陶粒、核桃壳颗粒、谷壳、稻草节、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、有机肥料的质量比为7.5:7.5:2.5:1.25:0.5:1.5:0.5:78.59:0.16。

7.根据权利要求4所述的一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：所述生态基质面层中谷壳、稻草节、木纤维、核桃壳颗粒、EPS颗粒、土壤改良剂PAM、保水剂、粘土、发酵牛粪的质量比为2.5:7.5:8.0:12:0.3:0.4:0.2:88.52:0.18。

8.根据权利要求1-5任一所述的一种适用于高寒高海拔岩石边坡的生态护坡基质，其特征在于：生态基质面层上植物种子的喷播量为20-25g/㎡。

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