一种植物生长土壤培养基及其制备方法.pdf

本发明公开了一种植物生长土壤培养基，由以下材料组成：粘土、有机质、植物纤维、稳定剂、团粒剂、肥料、清水和种子；其各组分与培养基的体积比为：粘土30％～32％；有机质35％～38％；植物纤维19％～25％；稳定剂3％～6％；团粒剂0.035％～0.085％；肥料2％；清水36％～45％；种子0.9％～3.3％。还公开了该植物生长土壤培养基的制备方法。该植物生长土壤培养基具有稳定的土壤团粒结构，保水性、保肥性、透气性俱佳，适合植物生长；其制备方法新颖便捷、低耗可操。

1.  一种植物生长土壤培养基，由以下材料组成：粘土、有机质、植物纤维、稳定剂、团粒剂、肥料、清水和种子；其各组分与培养基的体积比为：粘土30％～32％；有机质35％～38％；植物纤维19％～25％；稳定剂3％～6％；团粒剂0.035％～0.085％；肥料2％；清水36％～45％；种子0.9％～3.3％。

2.  根据权利要求1所述的植物生长土壤培养基，其所述的粘土中粒子直径大于0.02mm的粗砂和细砂含量小于50％。

3.  根据权利要求2所述的所述的植物生长土壤培养基，其所述的有机质的碳氮比控制在25～30∶1之间。

4.  根据权利要求3所述的植物生长土壤培养基，其所述的有机质，其为将原料经初选、粉碎、堆肥发酵、干燥、过筛、消毒、计量环节制得，其原料包括但不限于农作物秸秆、树木枝桠材、稻壳、锯粉、工业生产的植物类下脚料中的一种或几种。

5.  根据权利要求4所述的植物生长土壤培养基，其所述的植物纤维为棉絮状木质纤维素。

6.  一种权利要求1至5任一项所述植物生长土壤培养基的制备方法，包括下列内容：
A、将配方数量的粘土、有机质、植物纤维、稳定剂、肥料和种子加入到盛有适量清水的容器中，均匀搅拌6～12分钟后，得到泥浆混合料；
B、在另一容器中先注入温度在15℃～30℃的适量清水，再加入配方数量的团粒剂，均匀搅拌10～15分钟，得到团粒剂溶液；
C、将B步骤制得的团粒剂溶液分次加入A步骤制得的泥浆混合料中，进行充分搅拌混合，直至明显看到土壤与水分离为止，这个反应过程为土壤团粒化反应；
D、排掉C步骤的团粒化反应中出现的多余水分，得到的土壤即为植物生长土壤培养基；
该植物生长土壤培养基理化指标为：培养基容重0.6～1.2g/cm³；培养基有效持水量体积比≥40％；培养基总孔隙度≥40％；有机质≥50g/kg；全氮≥1.5g/kg；全磷≥1.5g/kg；全钾≥10.0g/kg；PH值为5.8～7.3；电导率为0.4～3.0ms/cm；阳离子交换量≥15me/100g；
所涉及的各组分与制得的植物生长土壤培养基的体积比为：粘土30％～32％；有机质35％～38％；植物纤维19％～25％；稳定剂3％～6％；团粒剂0.035％～0.085％；肥料2％；清水36％～45％；种子0.9％～3.3％。

一种植物生长土壤培养基及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种植物生长土壤培养基及其制备方法，尤其是一种专门用于裸露岩石边坡植被恢复的植物生长土壤培养基及其制备方法，并可广泛应用于农业种植、水土保持、矿山复绿、国土绿化、交通工程、市政建设等领域。
背景技术
CN200510047466.8公开了一种用于山体绿化植被的植物培养基，由树皮、桔梗、当地土、草木灰、碳粉、碎麻、纸浆、青石、有机肥、草籽、花籽、树籽、保水剂、固化剂、粘合剂、脱水剂原料组成，混合制成植物培养基，将制成的植物培养基喷播在山体岩面上，是一种植被种子和培养土壤混为一体的绿化基材。
CN02113264.X公开了一种利用植物秸杆绿化石质边坡的方法，将植物秸秆粉碎或切断，使其长度≤4cm，再将植壤土、化肥和消毒剂按比例混合均匀，最后用高压喷射设备将混合物喷射到坡面上，形成护坡覆盖层，喷射过程中加入水。这是一种“干式”喷播方法。从公开的材料组成可以看出，所述的混合物本身不能抵抗雨水的冲刷。植物以草本为主。
CN00120508.0公开了一种岩石边坡植被护坡种植基，其组分按重量％计由绿化基材86～93，混合草种1.5～4.0，稳定剂5.0～1.0，团粒剂0.4～1.0组成。其中，绿化基材组分由高原泥炭、粘土、堆肥、钾肥、磷肥、氮肥、长效全价缓释肥、生物肥料、生石灰、保水剂、粗纤维、粘胶纤维、锯末组成。从其公开的内容中可以看出，其中的高原泥炭的使用比例最大，占护坡种植基重量百分比的51～69。植物以草本为主。
CN02115391.4公开了一种岩质坡面喷混植生料及其制备、施工方法，所述的岩质坡面喷混植生料为一种组合物，由土壤、有机质、复合肥、保水剂、水泥、PH调节剂、植物种子和水在常温下均匀混合制备而成。其核心内容之一是将水泥作为粘结剂使用。从其公开的内容中可以看出，其喷混植生料的有机质含量(重量百分比)为的2.5～5.0。植物以草本为主。
目前，在国内外以植被恢复为目的而进行的边坡复绿工作中，绝大部分都是将混合后的相关材料(如种植土、肥料、有机质、保水剂、胶粘剂、植物种子等)喷射到岩石或土质边坡上形成一层客土层，然后期待植物在其中发芽生长。这个制备“客土层”的过程主要借助喷播方式完成。目前的喷播方式分为“干式”和“湿式”两种。这两种喷播方式施工后，都需要覆盖无纺布等材料，因为植物发芽时，喷播形成的客土层不能耐受雨水的冲刷。另外，这些喷播形成的土壤客土层大都不具有稳定、优良的团粒结构，所以国内目前的喷播施工普遍存在两大缺点：一是土壤客土层耐雨蚀的能力差，遇到强降雨时，容易滑落；二是不能培育稳定持久的木本植物群落，只能以草本为主(少数会在技术条件好的地方培育灌木)，草本植物对水土条件要求很高，一旦条件不具备，裸地化现象又会重生。这些缺点极大地限制了本行业的技术进步和应用发展。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种植物生长土壤培养基及其制备方法，用于裸露岩石边坡的植被恢复，要求该土壤培养基具有优秀的抵抗雨水冲刷的能力，不需要用无纺布等材料进行覆盖；同时还具有稳定的土壤团粒结构，保水性、保肥性、透气性俱佳，适合植物生长；要求该土壤培养基的材料构成简单，理化指标突出，性能优异；其制备方法需要新颖便捷、低耗可操。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种植物生长土壤培养基，由以下材料组成：粘土、有机质、植物纤维、稳定剂、团粒剂、肥料、清水和种子；其各组分与培养基的体积比为：粘土30％～32％；有机质35％～38％；植物纤维19％～25％；稳定剂3％～6％；团粒剂0.035％～0.085％；肥料2％；清水36％～45％；种子0.9％～3.3％。
上述的植物生长土壤培养基，其所述的粘土中粒子直径大于0.02mm的粗砂和细砂含量小于50％。
上述的植物生长土壤培养基，其所述的有机质的碳氮比控制在25～30∶1之间。
上述的植物生长土壤培养基，其所述的有机质，其为将原料经初选、粉碎、堆肥发酵、干燥、过筛、消毒、计量环节制得，其原料包括但不限于农作物秸秆、树木枝桠材、稻壳、锯粉、工业生产的植物类下脚料中的一种或几种。
上述的植物生长土壤培养基，其所述的植物纤维为棉絮状木质纤维素。
一种制备上述植物生长土壤培养基的方法，包括下列内容：
A、将配方数量的粘土、有机质、植物纤维、稳定剂、肥料和种子加入到盛有适量清水的容器中，均匀搅拌6～12分钟后，得到泥浆混合料；
B、在另一容器中先注入适量清水(温度在15℃～30℃为宜)，再加入配方数量的团粒剂，均匀搅拌10～15分钟，得到团粒剂溶液；
C、将B步骤制得的团粒剂溶液分次加入A步骤制得的泥浆混合料中，进行充分搅拌混合，直至明显看到土壤与水分离为止，这个反应过程为土壤团粒化反应；
D、排掉C步骤的团粒化反应中出现的多余水分，得到的土壤即为植物生长土壤培养基；
该植物生长土壤培养基理化指标为：培养基容重0.6～1.2g/cm³；培养基有效持水量体积比≥40％；培养基总孔隙度≥40％；有机质≥50g/kg；全氮≥1.5g/kg；全磷≥1.5g/kg；全钾≥10.0g/kg；PH值为5.8～7.3；电导率(EC)为0.4～3.0ms/cm；阳离子交换量≥15me/100g；
所涉及的各组分与制得的植物生长土壤培养基的体积比为：粘土30％～32％；有机质35％～38％；植物纤维19％～25％；稳定剂3％～6％；团粒剂0.035％～0.085％；肥料2％；清水36％～45％；种子0.9％～3.3％。
本发明的植物生长土壤培养基，其中的粘土是植物生长的主要载体之一，在培养基中起保水和保肥的作用。该粘土中粒子直径大于0.02mm的粗砂和细砂含量应小于50％，并经消毒处理。该粘土为普通的黏质土。其中的有机质也是植物生长的主要载体之一，除了起到增肥、保肥、保水、透气的作用外，还能为培养基中的微生物生长提供适宜环境。该有机质的碳氮比控制在25～30∶1之间，其为选用农作物秸秆、树木枝桠材、稻壳、锯粉、工业生产的植物类下脚料如酒糟、药渣、蔗糖渣等中的一种或几种作为原料，经初选、粉碎、堆肥发酵、干燥、过筛、消毒、计量、包装等环节制备生产的。其中的植物纤维除了起保水、保肥作用外，还有吸附肥料和活性材料、使初期的泥浆混合料混合均匀、加强培养基的土壤团粒间的连接的作用。所述的植物纤维为棉絮状木质纤维素。其中的稳定剂，其作用是使经本制备方法形成的土壤培养基的团粒结构能稳定持久，使培养基具有良好的耐雨水冲刷能力，同时能在培养基表层形成一个稳定的薄膜层，抑制内部的水分蒸发，同时又能在雨水过多时，能让过多的雨水从培养基表层流走。其中的团粒剂主要是在本制备方法中发挥独特作用，使泥浆混合料发生团粒化反应，让培养基形成优良的团粒结构；其肥料能够满足岩石边坡的植物生长需要。本发明需使用清洁水，所述水的pH值为6.5～7.5，不得使用污浊、含油、强碱、强酸、含盐大、含有机不纯物等的对植物生长有害的水。
植物种子的选择直接关系到植被恢复的效果，一般情况下，应多选择木本种子，以培育木本植物群落，选择种子时，草种的比例应控制在15％以下。
本发明的植物生长土壤培养基，其具有良好的保水、保肥、透水、透气性能，具有稳定、优良的团粒结构，极其适合植物生长；所述的培养基呈弱酸性状态，适于栖息各种微生物，能抑制病原菌的繁殖；该植物生长土壤培养基可用喷播机喷播，具有极强的耐侵蚀性，能抵抗暴风雨的侵蚀，彻底防止土壤流失现象。
本发明所涉及的原料，除特别说明的外，均可自市场购得，是本行业常用原料。
具体实施方式
下面结合具体的植被恢复实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
地点：浙江省建德市，一般风化岩石边坡，坡度1∶0.8，10月份施工。
材料配比如下：
黏质红壤土，0.5m3；    有机质，0.75m3；
木质纤维，0.46m³；    稳定剂，0.045m³；
团粒剂，0.0004m³；    复合肥，0.028m³；
清水，1.0m³；         植物种子0.023m³；
其中，植物种子的配比如下：
刺槐，8g；火炬树，5g；山合欢，7g；臭椿，6g；盐肤木，5g；
荆条，4g；紫穗槐，7g；马棘，4g；胡枝子，5g；黑麦草，0.2g。
先将适量的清水注入喷播机的料仓中，再将上述的粘质红壤土、有机质、木质纤维、稳定剂、复合肥和植物种子依次投入料仓中进行搅拌，搅拌8分钟后获得的泥浆混合料待用；在上述材料进行搅拌的同时，将适量的25℃左右的清水注入团粒剂搅拌器中，然后投入上述的团粒剂进行搅拌，搅拌12分钟后获得团粒剂溶液；将团粒剂溶液陆续注入喷播机的料仓中，同时不停的搅拌，使其发生团粒化反应，3分钟后反应结束，然后将制得的土壤培养基通过喷播机喷到坡面上。
施工一年后，坡面的木本植物群落形成，植被繁茂，部分乔木如刺槐、臭椿等的高度超过2.5米，已看不出人工恢复的痕迹。表2为取样检测的土壤培养基的相关指标。
表2：本实施例土壤培养基的取样检测指标

实施例2
地点：山东省青岛市，微风化高陡岩石边坡，坡度1∶0.5，5月份施工。
材料配比如下：
黏质黄壤土，1.0m³；有机质，1.5m³；
木质纤维，0.9m³；  稳定剂，0.12m³；
团粒剂，0.0009m³； 复合肥，0.058m³；
清水2.0m³；        植物种子0.05m³；
其中，植物种子的配比如下：
刺槐，20g；火炬树，10g；山合欢，16g；臭椿，14g；盐肤木，10g；
紫穗槐，14g；马棘，10g；胡枝子，10g；黑麦草，0.2g。
表3本实施例土壤培养基的取样检测指标

先将适量的清水注入喷播机的料仓中，再将上述的黏质黄壤土、有机质、木质纤维、稳定剂、复合肥和植物种子依次投入料仓中进行搅拌，搅拌12分钟后获得的泥浆混合料待用；在上述材料进行搅拌的同时，将适量的16℃左右的清水注入团粒剂搅拌器中，然后投入上述的团粒剂进行搅拌，搅拌15分钟后获得团粒剂溶液；将团粒剂溶液陆续注入喷播机的料仓中，同时不停的搅拌，使其发生团粒化反应，5分钟后反应结束，然后将制得的土壤培养基通过喷播机喷到坡面上。
施工3个月后，坡面覆盖率达到70％，半年后，坡面的木本植物群落基本形成，2年后，形成繁茂的植被景观。部分火炬和臭椿的高度超过4米。表3为取样检测的土壤培养基的相关指标。