岩石边坡植被恢复客土基质与保水剂的双层喷播法

摘要

本发明公开了一种岩石边坡植被恢复客土基质与保水剂的双层喷播法，首先在岩石边坡表面喷播基础层，基础层中含有淀粉接枝丙烯酸盐缓释保水剂，其成分为：淀粉23～29质量份＋丙烯酸盐60～66质量份＋水12～15质量份＋交联剂0.5～1.0质量份；然后在基础层上喷播植生层，植生层中含有聚丙烯酰胺速放保水剂，其成分为：丙烯酰胺45～48质量份＋丙烯酸钾38～44质量份＋水7～9质量份＋交联剂0.5～1.0质量份。可以有效提高岩石边坡客土绿化工程中无降水情况下喷播初期草灌植物种子的发芽率和整齐度，施工方法简单、绿化工程成功率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种植被恢复客土喷播法，特别是涉及一种岩石边坡植被恢复客土基质 与保水剂的双层喷播法。

背景技术

中国大范围的北方地区气候干旱、降水稀少。对于岩石边坡而言，由于受坡面特殊 的立地条件影响，坡面的实际受水量明显小于平地，通常仅有30%～60%，加上降雨时的 地表径流，以及常年大风影响，更加剧了土壤水分的流失。因此，岩石边坡植被恢复非 常困难，最根本的原因就是未能解决坡面水分续存和供给以满足植物生长需求的问题。

现有技术的岩石边坡植被恢复主要通过以下三种方式解决这一问题：

一、扩充坡面存土量，例如增加客土喷播土壤厚度、人工凿穴槽、打锚绑桩加糙 等，这一类的方式明显忽视了坡面条件下表土的稳定性，自然状态下盲目增加的坡面存 土在1～2年内容易发生再次流失，若遇暴雨极易发生灾害；

二、使用保水剂，以往都是将基质材料和保水剂一次性混合使用，保水剂类型通常 都选择速放保水剂，短期效果明显，但二次吸水效率非常低，最大问题是这样会直接导 致表层3～4cm的保水剂迅速氧化失效，浪费成本；

三、人工浇灌养护，这是一种最原始的方式，只能在小范围内有条件地使用，而在 高速公路、高陡矿山等岩石边坡植被恢复工程中无法大面积开展，也有尝试坡面喷灌设 施，但普遍都存在维护成本高，耗水量极大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩石边坡植被恢复客土基质与保水剂的双层喷播法，以提 高岩石边坡客土喷播绿化工程的成功率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的岩石边坡植被恢复客土基质与保水剂的双层喷播法，包括步骤：

首先，在岩石边坡表面喷播基础层，所述基础层中含有缓释保水剂，所述缓释保水 剂为淀粉接枝丙烯酸盐，其成分为：淀粉23质量份～29质量份＋丙烯酸盐60质量份～66 质量份＋水12质量份～15质量份＋交联剂0.5质量份～1.0质量份；

然后，在所述基础层上喷播植生层，所述植生层中含有速放保水剂，所述速放保水 剂为聚丙烯酰胺，其成分为：丙烯酰胺45质量份～48质量份＋丙烯酸钾38质量份～44质 量份＋水7质量份～9质量份＋交联剂0.5质量份～1.0质量份。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的岩石边坡植被恢复客 土基质与保水剂的双层喷播法，由于首先在岩石边坡表面喷播基础层，基础层中含有缓 释保水剂，缓释保水剂为淀粉接枝丙烯酸盐，其成分为：淀粉23质量份～29质量份＋丙 烯酸盐60质量份～66质量份＋水12质量份～15质量份＋交联剂0.5质量份～1.0质量 份；然后在基础层上喷播植生层，植生层中含有速放保水剂，速放保水剂为聚丙烯酰 胺，其成分为：丙烯酰胺45质量份～48质量份＋丙烯酸钾38质量份～44质量份＋水7 质量份～9质量份＋交联剂0.5质量份～1.0质量份。针对岩石边坡植被恢复过程初期和 生长期过程中植物对水分的需求进行了基质和保水剂优化配置，可以有效提高岩石边坡 客土绿化工程中无降水情况下喷播初期草灌植物种子的发芽率和整齐度，并提供后期植 物生长所需的水分，尤其适合于草灌植被恢复和群落自然演替，施工方法简单，克服了 单一保水或补水方法的局限性和持久性，使岩石边坡客土绿化工程成功率提高。本发明 可以在降水较少的中国北方公路、铁路、矿山等岩石边坡植被恢复中使用。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的岩石边坡植被恢复客土基质与保水剂的双层喷播法，其较佳的具体实施方 式包括步骤：

首先，在岩石边坡表面喷播基础层，所述基础层中含有缓释保水剂，所述缓释保水 剂为淀粉接枝丙烯酸盐，其成分为：淀粉23质量份～29质量份＋丙烯酸盐60质量份～66 质量份＋水12质量份～15质量份＋交联剂0.5质量份～1.0质量份；

然后，在所述基础层上喷播植生层，所述植生层中含有速放保水剂，所述速放保水 剂为聚丙烯酰胺，其成分为：丙烯酰胺45质量份～48质量份＋丙烯酸钾38质量份～44质 量份＋水7质量份～9质量份＋交联剂0.5质量份～1.0质量份。

所述基础层中还包括原状土、草炭土、有机复合肥和粘结剂。

所述植生层中还包括壤性土、草炭土、碳氨肥、覆膜剂和草灌植物种子。

所述缓释保水剂的倍率在150～160。

所述速放保水剂的倍率在100～120。

所述基础层的各组份按质量计含量为：原状土65质量份～80质量份、草炭土15质量 份～25质量份、有机复合肥3质量份～4质量份、粘结剂0.1质量份～0.15质量份、缓释保 水剂0.5质量份～0.8质量份。

所述植生层的各组份按质量计含量为：壤性土45质量份～65质量份、草炭土25质量 份～35质量份、碳氨肥0.6质量份～0.9质量份、覆膜剂0.1质量份～0.15质量份、草灌植 物种子0.3质量份～0.4质量份、速放保水剂0.6质量份～1质量份。

所述基础层喷射5～6cm，间隔2-5小时后喷射3～4cm植生层。

本发明的岩石边坡植被恢复客土基质与保水剂的双层喷播法，是根据岩石边坡客土 喷播工程土壤结构的特殊需求，选取速放和缓释两种类型的保水剂成分与其它基质材料 配方分别使用，改善喷播形成的土壤结构，增强土壤自身持水能力的分层保水技术。

土壤结构是指土壤颗粒（包括团聚体）的排列与组合形式，影响着土壤中水、气、 热以及养分的保持和移动，从而直接影响植物根系的生长发育。由于岩石边坡生态恢复 工程的特殊性，不可能像耕地、林地、牧场一样进行定期的耕作，只能一次性通过使用 保水制剂的方式进行，以保证在短期内实现客土土壤的壤性结构满足植物快速发芽、出 苗并生长，并在1～2年内逐渐实现客土土壤理化性质的稳定和恢复植被的自然演替。

本发明采用高倍率保水剂类型，并且根据岩石边坡植被恢复工程的实际情况和施工 技术细分为速放保水剂和缓释保水剂两种类型，并进行相关试验研究和工程应用，发现 两种类型的保水剂可在不同时期不同程度地促进生态恢复工程效果，能基本解决半干旱 区因缺少水分而无法进行生态恢复的技术难题。

具体实施例，包括以下过程：

首先，在岩石边坡表面喷播基础层，基础层中含有缓释保水剂。

具体地，缓释保水剂选用淀粉接枝丙烯酸盐，具体成分为淀粉23%～29%＋丙烯酸盐 60%～66%＋水12～15%＋交联剂0.5%～1.0%，倍率在150～160。基础层中还包括原状 土、草炭土、有机复合肥和粘结剂；成分比例为原状土65%～80%、草炭土15%～25%、有 机复合肥3%～4%、粘结剂0.1%～0.15%和速放保水剂0.5%～0.8%。

其次，在所述基础层上喷播植生层，植生层中含有速放保水剂。

具体地，基础层喷射5～6cm，间隔2-5小时后喷射3～4cm植生层。速放保水剂选用 聚丙烯酰胺，成分为丙烯酰胺45%～48%＋丙烯酸钾38%～44%＋水7%～9%＋交联剂 0.5%～1.0%，倍率在100～120。植生层中还包括壤性土、草炭土、碳氨肥、覆膜剂和草 灌植物种子；成分比例为壤性土45%～65%、草炭土25%～35%、碳氨肥0.6%～0.9%、覆膜 剂0.1%～0.15%、草灌植物种子0.3%～0.4%和速放保水剂0.6%～1%。

具体应用中，保水剂在生态护坡工程中的用量可以根据岩石边坡的施工时间作出调 整。以中国北方地区某高速公路路堑边坡客土喷播试验工程为例，速放保水剂施工用量 以施工后三个内的有效降雨量为基准，详见表1，缓释保水剂施工用量以年有效降雨量为 基准，见表2。

表1速放保水剂施工用量基准（单位：g/m²）

表2高倍缓释保水剂施工用量基准（单位：g/m²）

由于客土喷播工程受坡面立地条件的影响突出，实际施工中可以做出适当调整，如 在受光时间较长的阳坡，因阳光照射时间较长，土温相当较高，水分蒸发速率较快，可 以适当加大速放保水剂使用量10%～30%，缓释保水剂使用量5%～10%。另外，坡度大、 土层薄，可以加大用量。

本发明所述的岩石边坡植被恢复客土基质与保水剂的双层喷播法与现有技术相比具 有如下技术优势：

1）本发明所述的双层喷播法采用底层涵水和表层保水的双重机理，分层结构可保证 充分二次吸水和重复利用，连续超过3个月无降雨情形下无需浇水养护。

2）本发明所述的双层喷播法对基础层混合物和植生层混合物的要求使表土比重自上 而下增加，增加附着力，并且显著减少氮、磷、钾养分的淋溶损失。

3）本发明所述的双层喷播法优化了保水试剂的用量，降低了施工成本。

具体实验例：

以客土喷播技术为例对双层喷播法的保水涵水过程进行分析，测定该法对岩石边坡 客土喷播工程中的植物出苗率、生长性能，以及土壤水分含量、土壤物理结构的影响。 所选岩石边坡坡度为60°，垂高16m，草本植物包括高羊茅、多年生黑麦草、紫花苜 蓿、沙打旺，灌木植物包括紫穗槐、刺槐、马棘、胡枝子。

具体方法为将速放保水剂（S_a）和缓释保水剂（S_b）两种类型的施工用量分别设置为 S₁（低）、S₂（中）、S₃（高）3个水平，并设置不用任何保水剂（CK₀）、单用速放保水剂 （CK₁）、单用缓释保水剂（CK₂）作为三种对照，详见表3。

表3小区布设施工用量

施工用量 CK₀CK₁CK₂S₁（低） S₂（中） S₃（高） 植生层 0 S_aS_bS_a-1S_a-2S_a-3基础层 0 S_aS_bS_b-1S_b-2S_b-3

对客土喷播试验小区的植物出苗率和生长性能进行观测，其结果表明客土喷播工程 中添加保水剂后能明显提高植物种子的出苗率，且有助于在植物的快速生长，同种植物 在同一时期测定的株高值往往比没有添加保水剂的要大。另外，使用保水剂对草本植物 和木本植物出苗率的影响效果存在一定的差异性，对草本植物的影响效果不及对木本植 物。在草本植物中，除了沙打旺，CK₁、CK₂与S₁、S₂、S₃差异性不明显，而在紫穗槐、刺 槐、马棘三种灌木植物中，S₁水平比CK₀、CK₁、CK₂的出苗率分别高出30%、15%和12%， 说明保水剂分层使用对灌木的出苗率有着较为显著的促进作用。

另外，并不是保水剂用量越大，植物出苗率和生长性能表现就越好。在三种保水剂 用量水平下，S₂水平表现最为优势，无论是出苗率还是同一时期内的株高，都比S₁水平 具有优势，而除紫穗槐、刺槐、马棘三种植物外，S₂水平比S₃水平也表现优势。

土壤含水量随着连续干旱天数的延长而逐渐下降，其中CK₀下降最为迅速，且连续干 旱1月后土壤含水量为5%，连续干旱2月后只有3%，已经不能再满足坡面植物生长的水 分需求，因此会出现干枯、退化直至最后死亡，导致生态护坡工程的失败。相反，加入 保水剂后明显能提高土壤的保水涵水性能，在极端条件下，S₂连续干旱2月后，土壤含水 量仍能保持在5%以上，基本能保证植物的生存条件的最低限。

由以上实施例及实验例可以看出，本发明通过采用双层喷播法，可以有效提高岩石 边坡客土绿化工程中无降水情况下喷播初期草灌植物的发芽率和整齐度，保证迅速出苗 成坪，以及后期植物生长所需的水分，尤其适合于草灌植被恢复和群落自然演替；施工 简单，克服了单一保水或补水方法的局限性和持久性，使岩石边坡客土绿化工程成功率 极高，中国北方大范围的干旱、半干旱地区可大规模普及使用。

具体实施例的有益效果：

上述技术方案所提供的岩石边坡植被恢复的基质和保水剂双层喷播法，可以有效提 高岩石边坡客土绿化工程中无降水情况下植被恢复初期草灌植物的发芽率和整齐度，保 证迅速出苗成坪，以及后期植物生长所需的水分，尤其适合于草灌植被恢复和群落自然 演替；施工简单，克服了单一保水或补水方法的局限性和持久性，使岩石边坡客土绿化 工程成功率极高，在中国北方大面积的干旱、半干旱地区可大规模普及使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。