CN116584348A - 生态修复的苔藓喷播基质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种生态修复的苔藓喷播基质及其制备方法，属于生态修复技术领域。所述生态修复的苔藓喷播基质包括：苔藓配子体150‑300份、工程弃土200‑400份、植物残体发酵物50‑200份、生物炭50‑100份、河沙200‑300份、水泥100‑300份、碱性抑制剂0.01‑0.1份、有机农林保水剂0.5‑2份和去离子水140‑690份。本申请解决了现有植被在混凝土基底上难以成活的技术问题。

Description

生态修复的苔藓喷播基质及其制备方法

技术领域

本申请涉及生态修复技术领域，尤其涉及一种生态修复的苔藓喷播基质及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的发展，国土绿化和美化已是人们对生活更高的追求。公路铁路两旁裸露的岩石边坡，矿山开采形成的裸露宕口，则是大家所重点关注的绿化对象。由于裸露的岩石没有土壤覆盖，环境也极其恶劣，如果不加以人工干预，几年甚至几十年也不会有任何改变。针对目前由于自然环境、矿石开采、城市化建设等原因存在大量裸岩，不仅有碍城市风貌，还易造成水土流失、限制地区发展等问题。喷射混凝土护坡是目前维持岩土边坡稳定的主要手段，但是混凝土喷层会将边坡植物生长环境完全封闭，致使边坡表面植物难以生长，生态难以恢复。

为了解决这一问题，常规方式会通过立面绿化装置在混凝土结构上覆绿，但该方法工序繁琐、施工复杂，难以在地形地势复杂的高陡坡面操作。而类似客土喷播和三维植被网等技术虽能用于高陡边坡，但基材不能与混凝土很好的结合，成品受暴雨冲刷易脱落，植被成活率低。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种生态修复的苔藓喷播基质及其制备方法，旨在解决现有植被在混凝土基底上难以成活的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种生态修复的苔藓喷播基质，所述生态修复的苔藓喷播基质按重量份数计，包括：

苔藓配子体150-300份、工程弃土200-400份、植物残体发酵物50-200份、生物炭50-100份、河沙200-300份、水泥100-300份、碱性抑制剂0.01-0.1份、有机农林保水剂0.5-2份和去离子水140-690份。

可选地，所述苔藓配子体包括：卷叶湿地藓、小扭口藓、大灰藓、砂藓中的一种或多种。

可选地，所述工程弃土包括：未遭受污染，且经过除杂的以泥土和小石块为主的弃土。

可选地，所述植物残体发酵物包括：园林废弃物发酵物、秸秆发酵物中的一种或多种。

可选地，所述生物炭包括：在300-700℃下，对植物秸秆或园林废弃物进行慢速热解而得到的生物炭。

可选地，所述河沙的粒径小于或等于1mm。

可选地，所述水泥包括：P.C32.5水泥、P.C42.5复合硅酸盐水泥或P.C52.5水泥。

可选地，所述碱性抑制剂包括：硫磺、硫化铵、硫化钠中的一种或多种。

可选地，所述有机农林保水剂包括：羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚环氧乙烯、淀粉-聚丙烯酰胺中的一种或多种。

本申请还提供一种生态修复的苔藓喷播基质的制备方法，包括以下步骤：

采集野生或人工培育的苔藓，装入洁净的塑封袋中，并在室温下晾干后捣碎，以得到苔藓配子体；

将所述苔藓配子体、工程弃土、植物残体发酵物、生物炭、河沙、水泥和有机农林保水剂混合，搅拌至均匀后，加入去离子水和碱性调节剂进行搅拌，控制pH在5.5-8.5、含水量在15-30％，搅拌至均匀后，即得到生态修复的苔藓喷播基质。

本申请公开了一种生态修复的苔藓喷播基质及其制备方法，所述生态修复的苔藓喷播基质包括：苔藓配子体、工程弃土、植物残体发酵物、生物炭、河沙、水泥、碱性抑制剂、有机农林保水剂和去离子水；通过水泥的加入，增强了苔藓喷播基质的粘结能力，进而加强了基质抵抗雨水冲刷能力；通过加入适量的碱性抑制剂，有效的中和了因水泥的加入而增加的基质的pH值，进而避免了因碱性过高，而抑制苔藓生长的情况的发生，进而促进苔藓植物的生长；通过生态修复的苔藓喷播基质，实现了以苔藓植物为边坡混凝土的适生先锋植物，从而解决了边坡混凝土喷层完全封闭，致使边坡表面的难以成活，生态难以恢复的问题，改善了混凝土护坡生态；并且苔藓喷播基质只需通过喷播的方式，即可在混凝土护坡表面形成一层可供植物生长发育的苔藓基质层，养护成本低，植被成活率高。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

随着国民经济的发展，国土绿化和美化已是人们对生活更高的追求。公路铁路两旁裸露的岩石边坡，矿山开采形成的裸露宕口，则是大家所重点关注的绿化对象。由于裸露的岩石没有土壤覆盖，环境也极其恶劣，如果不加以人工干预，几年甚至几十年也不会有任何改变。针对目前由于自然环境、矿石开采、城市化建设等原因存在大量裸岩，不仅有碍城市风貌，还易造成水土流失、限制地区发展等问题。喷射混凝土护坡是目前维持岩土边坡稳定的主要手段，但是混凝土喷层会将边坡植物生长环境完全封闭，致使边坡表面植物难以生长，生态难以恢复。

常规方式是通过立面绿化装置在混凝土结构上覆绿，但该方法工序繁琐、施工复杂，难以在地形地势复杂的高陡坡面操作。而类似客土喷播和三维植被网等技术虽能用于高陡边坡，但基材不能与混凝土很好的结合，成品受暴雨冲刷易脱落，植被成活率低。

鉴于此，本申请提出一种生态修复的苔藓喷播基质，通过生态修复的苔藓喷播基质，实现了以苔藓植物为边坡混凝土的适生先锋植物，从而解决了边坡混凝土喷层完全封闭，致使边坡表面的难以成活，生态难以恢复的问题，改善了混凝土护坡生态；苔藓植物是一种仅次于种子植物的高等植物，其结构呈大片垫丛状群落，枝叶交错形成大量毛细空隙。这种结构造就了苔藓植物强大的吸水能力和抗冲能力，能够抵抗自然高温，在干旱条件下能够存活，在适宜的生长环境能够快速恢复正常的生长状态；苔藓植物生长迅速，在生长过程中分泌的酸性物质能分解混凝土表层，能从大气中吸附滞留营养物质，利用无性繁殖以芽孢或植物体碎片的形式形成新的植物体，并与地衣、藻类、真菌、细菌等在混凝土表层形成生物结皮，为微观植物的生长创造条件，开拓生境；并且生态修复的苔藓喷播基质只需通过喷播的方式，即可在混凝土护坡表面形成一层可供植物生长发育的苔藓基质层，养护成本低，植被成活率高。

本申请实施例第一方面提供一种生态修复的苔藓喷播基质，生态修复的苔藓喷播基质按重量份数计，包括：

苔藓配子体150-300份、工程弃土200-400份、植物残体发酵物50-200份、生物炭50-100份、河沙200-300份、水泥100-300份、碱性抑制剂0.01-0.1份、有机农林保水剂0.5-2份和去离子水140-690份。

在本实施例中，通过特定组分和配比之间的相互配合，促进了苔藓植物的快速生长，并增强了苔藓喷播基质的粘结能力，进而加强了苔藓植物抵抗雨水冲刷能力；实现了以苔藓植物为边坡混凝土的适生先锋植物，从而解决了边坡混凝土喷层完全封闭，致使边坡表面的难以成活，生态难以恢复的问题，改善了混凝土护坡生态。

进一步地，所述苔藓配子体包括：卷叶湿地藓、小扭口藓、大灰藓、砂藓中的一种或多种。

进一步地，所述工程弃土包括：未遭受污染，且经过除杂的以泥土和小石块为主的弃土。

工程弃土是一种优良的黏土，粘结力强，能够增加苔藓喷播基质的粘结能力，进而增强苔藓植物抵抗雨水冲刷的能力；另外，使用工程弃土能够缓解工程弃土随意堆放引发的各种生态安全问题，实现了废弃资源再生利用。

进一步地，所述植物残体发酵物包括：园林废弃物发酵物、秸秆发酵物中的一种或多种。

植物残体发酵物的使用能够增加苔藓喷播基质的有机质，并提高苔藓喷播基质的孔隙度，有效的弥补了工程弃土黏重，透气性差的缺点，同时，也可实现废弃资源的再生利用。

进一步地，所述生物炭包括：在300-700℃下，对植物秸秆或园林废弃物进行慢速热解而得到的生物炭。

生物炭也是通过废弃资源再生利用制得，其内部空隙多，具有较强的吸附性能，可以很好的吸收养分，达到养分缓慢释放的效果，为苔藓提供持续的养分供应。

进一步地，所述河沙的粒径小于或等于1mm。

河沙与水泥相互调和，凝固后为苔藓喷播基质提供整体结构骨架，增强了苔藓喷播基质的粘结能力。

进一步地，所述水泥包括：P.C32.5水泥、P.C42.5复合硅酸盐水泥或P.C52.5水泥。

水泥的加入，增强了苔藓喷播基质的粘结能力，进而加强了生成的苔藓植物抵抗雨水冲刷能力。

进一步地，所述碱性抑制剂包括：硫磺、硫化铵、硫化钠中的一种或多种。

碱性抑制剂的加入，能够有效的中和因水泥的加入而增加的基质的pH值，进而避免了因碱性过高，而抑制苔藓生长的情况的发生，从而促进苔藓植物的生长。

进一步地，所述有机农林保水剂包括：羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚环氧乙烯、淀粉-聚丙烯酰胺中的一种或多种。

农林保水剂具有大量吸水、持续保水、缓慢释放水分的显著功能，能够实现雨天储水、天旱释水的效果，可以全周期的为苔藓提供适宜的水分供应，保证苔藓正常生长，也在一定程度上减少人工浇水的次数，降低养护成本。

在本实施例中，通过特定组分和配比之间的相互配合所生成的苔藓喷播基质，能够促进苔藓植物的快速生长，并增强了粘结能力，进而加强了苔藓植物抵抗雨水冲刷能力；实现了以苔藓植物为边坡混凝土的适生先锋植物，从而解决了边坡混凝土喷层完全封闭，致使边坡表面的难以成活，生态难以恢复的问题，改善了混凝土护坡生态。

本申请一改前人着眼于某一单一因素来提高喷播基质功能的局限，从整体出发，全面考虑、规划、设计、协调包括生物、物理、化学等因素在内的整个苔藓喷播基质生态系统，在技术、经济、生态等方面都有显著进步。

本申请实施例生态修复的苔藓喷播基质可通过以下实施例方法制得。

本申请实施例第二方面提供一种生态修复的苔藓喷播基质的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，采集野生或人工培育的苔藓，装入洁净的塑封袋中，并在室温下晾干后捣碎，以得到苔藓配子体；

步骤S20，将所述苔藓配子体、工程弃土、植物残体发酵物、生物炭、河沙、水泥和有机农林保水剂混合，搅拌至均匀后，加入去离子水和碱性调节剂进行搅拌，控制pH在5.5-8.5、含水量在15-30％，搅拌至均匀后，即得到生态修复的苔藓喷播基质。

在本实施例中，在制备苔藓配子体后，通过与其他物质混合，并控制pH在5.5-8.5、含水量在15-30％，即可得到生态修复的苔藓喷播基质，制备方法操作简单，条件温和，适用于工业化大规模生产和应用；制备的生态修复的苔藓喷播基质，生长速度快，粘结能力强，进而通过生态修复的苔藓喷播基质得到的苔藓植物，也具有较强的抵抗雨水冲刷的能力，作为边坡混凝土的适生先锋植物，能够有效解决边坡混凝土喷层完全封闭，致使边坡表面的难以成活，生态难以恢复的问题，并改善混凝土护坡生态。

为使本申请上述实施例细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例生态修复的苔藓喷播基质及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

采集人工培育的卷叶湿地藓和小扭口藓，装入洁净的塑封袋中，并在室温下晾干后捣碎，以得到混合苔藓配子体；

将300份苔藓配子体、150份小扭口藓配子体、400份工程弃土、50份园林废弃物发酵物、100份生物炭、300份粒径为1mm的河沙、300份P.C52.5水泥和0.5份羧甲基纤维素混合，搅拌至均匀后，加入去离子水和0.1份硫磺进行搅拌，控制pH在5.5、含水量在15％，搅拌至均匀后，即得到生态修复的苔藓喷播基质；

其中，工程弃土为未遭受污染的经过除杂的以泥土和小石块为主的工程弃土；生物炭为在700℃下对植物秸秆进行慢速热解而得到的生物炭；

将配置好的苔藓喷播基质喷播于60°坡度的边坡，控制植生层厚度2cm。

实施例2

采集人工培育的卷叶湿地藓、小扭口藓大灰藓和砂藓，装入洁净的塑封袋中，并在室温下晾干后捣碎，以得到混合苔藓配子体；

将150份苔藓配子体、200份工程弃土、200份植物残体发酵物、50份生物炭、200份粒径为0.2mm的河沙、100份P.C32.5水泥和2份有机农林保水剂混合，搅拌至均匀后，加入去离子水和0.01份碱性抑制剂进行搅拌，控制pH在8.5、含水量在30％，搅拌至均匀后，即得到生态修复的苔藓喷播基质；

其中，工程弃土为未遭受污染的经过除杂的以泥土和小石块为主的工程弃土；植物残体发酵物为园林废弃物发酵物和秸秆发酵物的混发酵物组合；生物炭为在300℃下对植物秸秆进行慢速热解而得到的生物炭；有机农林保水剂为羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚环氧乙烯、淀粉-聚丙烯酰胺的混合体；碱性抑制剂为硫化铵、硫化钠的混合体；

将配置好的苔藓喷播基质喷播于70°坡度的边坡，控制植生层厚度1cm。

实施例3

采集人工培育的卷叶湿地藓、小扭口藓、大灰藓和砂藓，装入洁净的塑封袋中，并在室温下晾干后捣碎，以得到混合苔藓配子体；

将200份苔藓配子体、300份工程弃土、100份秸秆发酵物、75份生物炭、250份粒径为0.5mm的河沙、200份P.C42.5复合硅酸盐水泥和1份有机农林保水剂混合，搅拌至均匀后，加入去离子水和0.05份硫磺进行搅拌，控制pH在7.0、含水量在20％，搅拌至均匀后，即得到生态修复的苔藓喷播基质；

其中，工程弃土为未遭受污染的经过除杂的以泥土和小石块为主的工程弃土；生物炭为在500℃下对植物秸秆进行慢速热解而得到的生物炭；有机农林保水剂为羧甲基纤维素和聚丙烯酸的混合体；

将配置好的苔藓喷播基质喷播于80°坡度的边坡，控制植生层厚度1.5cm。

对比例1

步骤与实施例3相同，不同之处在于：没有加入水泥和碱性调节剂。

对比例2

步骤与实施例3相同，不同之处在于：没有加入碱性调节剂。

对比例3

步骤与实施例3相同，不同之处在于：没有加入农林保水剂。

进一步的，为了验证本申请实施例的进步性，对各实施例和对比例进行了如下性能测试：

不同基质对混凝土边坡植被盖度的影响测试：在边坡喷播处理后，定期喷水养护，并定期观察植被长势；不同基质对混凝土边坡植被盖度的影响的测试结果如下表1所示：

表1

由上述表1测试结果可知，本申请实施例1-3制备的生态修复的苔藓喷播基质促进草本植物发芽和生长的作用明显，喷播90天后盖度均超过30％，喷播180天后盖度均超过90％，喷播360天后盖度均保持在90％以上，并且相较于180天前，盖度继续增加；而对比例1-3喷播90天后，盖度均低于30％；对比例1在喷播180天后的盖度降低至5％，并随着时间延长盖度持续降低，说明未加入水泥和碱性调节剂的生态修复的苔藓喷播基质，粘结能力弱，易被雨水冲刷而导致植物死亡；对比例2在喷播180天后的盖度从15％增加至30％，增长幅度较低，说明未加入碱性调节剂，导致pH过高，苔藓的生长受到抑制，从而无法给其他植物提供良好的生长环境，导致其他草本植物的生长缓慢；对比例3在喷播180天后盖度增长至63％，在喷播360天后盖度增长至86％，虽然盖度持续增长，但对比实施例1-3可知，对比例3的盖度依旧低于实施例1-3，说明本申请中的生态修复的苔藓喷播基质促进草本植物发芽和生长的作用明显，改善混凝土护坡生态的效果显著。

不同基质粘结力测试：在各实施例和对比例喷播后30天，通过室内模拟实验法对不同基质的粘结力进行测试；不同基质粘结力测试结果如下表2所示：

表2

测试组	粘结力(KPa)
		实施例1	45.36
实施例2	43.28
		实施例3	46.86
对比例1	18.67
		对比例2	46.38
对比例3	43.26

由上述表2测试结果可知，本申请实施例1-3制备的生态修复的苔藓喷播基质的粘结力较强，粘结力均大于40％；而对比例1的粘结力仅有18.67％，说明水泥的加入能够增强生态修复的苔藓喷播基质的粘结能力，进而加强苔藓植物抵抗雨水冲刷的能力，而未加入水泥，则会导致生态修复的苔藓喷播基质的粘结能力较弱，无法抵御雨水的冲刷，进而无法为其他草本植物提供良好的生长环境；因此，本申请中的生态修复的苔藓喷播基质具有较强的粘结效果，能够抵抗雨水冲刷并为其他草本植物提供良好的生长环境，改善混凝土护坡生态。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述生态修复的苔藓喷播基质按重量份数计，包括：

苔藓配子体150-300份、工程弃土200-400份、植物残体发酵物50-200份、生物炭50-100份、河沙200-300份、水泥100-300份、碱性抑制剂0.01-0.1份、有机农林保水剂0.5-2份和去离子水140-690份。

2.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述苔藓配子体包括：卷叶湿地藓、小扭口藓、大灰藓、砂藓中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述工程弃土包括：未遭受污染，且经过除杂的以泥土和小石块为主的弃土。

4.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述植物残体发酵物包括：园林废弃物发酵物、秸秆发酵物中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述生物炭包括：在300-700℃下，对植物秸秆或园林废弃物进行慢速热解而得到的生物炭。

6.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述河沙的粒径小于或等于1mm。

7.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述水泥包括：P.C32.5水泥、P.C42.5复合硅酸盐水泥或P.C52.5水泥。

8.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述碱性抑制剂包括：硫磺、硫化铵、硫化钠中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质，其特征在于，所述有机农林保水剂包括：羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚环氧乙烯、淀粉-聚丙烯酰胺中的一种或多种。

10.一种如权利要求1所述的生态修复的苔藓喷播基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集野生或人工培育的苔藓，装入洁净的塑封袋中，并在室温下晾干后捣碎，以得到苔藓配子体；

将所述苔藓配子体、工程弃土、植物残体发酵物、生物炭、河沙、水泥和有机农林保水剂混合，搅拌至均匀后，加入去离子水和碱性调节剂进行搅拌，控制pH在5.5-8.5、含水量在15-30％，搅拌至均匀后，即得到生态修复的苔藓喷播基质。