植株残体基生态护坡的构建方法.pdf

本发明提供一种利用农业有机废弃物，缓释养分的可生物降解的植株残体基生态护坡的构建方法。将长度在0.5～5cm，含水率在5～15％之间的植株残体在40～150℃条件下进行热法脱色；对植株残体进行疏水性改性，疏水剂添加量为植株残体质量的1～5％；对植株残体进行粘合，环保胶黏剂MDI投入量为植株残体质量的1～15％；将植株残体热压成型，得中间为孔状结构的生态护坡砖。热压温度120～180℃、热压时间5～20分钟、热压压力2～5MPa，压制后的植物残体密度为0.4～0.9kg/cm3。生态护坡砖的铺设在基底平整与加固的护坡上；在铺设有生态护坡砖的护坡上构建立体植被群落。

1.  一种植株残体基生态护坡的构建方法，其特征在于构建步骤为：
a.将长度在0.5～5cm，含水率在5～15％之间的植株残体在40～150℃条件下进行热法脱色；
b.对上步所得植株残体通过疏水剂进行疏水性改性，疏水剂添加量为植株残体质量的1～5％；
c.将上步改性的植株残体进行粘合，环保胶黏剂MDI投入量为植株残体质量的1～15％；
d.将粘合的植株残体热压成型，得中间为孔状结构的生态护坡砖，热压温度120～180℃、热压时间5～20分钟、热压压力2～5MPa，压制后的植物残体密度为0.4～0.9kg/cm³；
e.将生态护坡砖铺设在基底平整与加固的护坡上；
f.在铺设有生态护坡砖的护坡上构建立体植被群落。

2.  根据权利要求1所述的一种植株残体基生态护坡的构建方法，其特征在于所述基底平整与加固的护坡是结构为坡表面依次铺设有10～30cm厚硬化材料和30～50cm厚土层的护坡。

3.  根据权利要求1所述的一种植株残体基生态护坡的构建方法，其特征在于所述立体植被群落为护坡砖上间隔种植的乔木、灌木和植挺水植物，并播撒草种或铺草皮。

4.  根据权利要求1所述的一种植株残体基生态护坡的构建方法，其特征在于所述疏水剂为糯米汁、生桐油、偏磷酸钠或硅酸钠。

5.  根据权利要求2所述的一种植株残体基生态护坡的构建方法，其特征在于所述硬化材料为石头、废弃混凝土或碎砖。

植株残体基生态护坡的构建方法
一、技术领域
本发明属于一种边坡或斜坡的稳定技术，特别涉及一种植株残体基生态护坡的构建方法。
二、背景技术
现有技术：随着我国经济的快速发展，水环境与水生态问题日益突出，公路新建量日益增加，随之而来的护坡建设量逐年增多，但是目前很多河道、沟渠、堤坝和公路的护坡采用硬化的砖砌结构，这种完全硬化的砖砌结构破坏了原有边坡的自然生态系统，减少了生物多样性。水利工程和城市建设中，用混凝土板、块进行护砌是一个行之有效的方法，但是，用混凝土板块砌成的大面积刚性护砌面上，寸草不生，一片荒芜，自然环境恶化。城市房地和公路产业的发展，产生了大量的废砖石等建筑垃圾，这些建筑垃圾既不能焚烧，又不能作肥料，用它填充低洼地时，在较长时间内很难长出青草，造成了生态环境的恶化。因此，目前刚性的护砌技术在生态护坡的建设方面需要进一步改进。
传统护坡技术及其施工构成主要包括如下过程，先将坡面按照预定的坡度平整，然后在平整的坡面上铺一层硬化材料，然后再铺一层土层，之后在土层上种植植物，并且主要以景观植物为主，很少考虑生物多样性和立体群落的构建。这样，护坡表层的土壤在建设初期，在大雨或者地表径流的冲刷下，或者在植物生长不好，或者在植物枯萎的季节，疏松的土层很容易被冲刷、流失。
国际上开始流行一种多孔隙混凝土或称绿化混凝土的生态工艺材料，在日本应用得比较成熟。绿化混凝土的骨料不使用砂，而是大量使用玻璃、拆除的混凝土等再生材料，采用特殊的配比，使颗粒之间有较大的孔隙，并在其间添加一些辅助培养剂，使混凝土能够生长植被。绿化混凝土使绿化与硬化完美地结合起来，达到与大自然和谐的美观效果，还能够吸收噪声和粉尘，对城市气候的生态平衡起积极作用，是一种环境效应显著的绿色建材。绿化混凝土可代替普通混凝土进行施工，能在保证工程质量的前提下，有效地增加了绿化面积，收到良好的生态效果。生态护坡作为一种较新的绿色环保的施工方法，正在日本大力推广，目前只有一些专业公司能够进行大面积施工。
我国是一个农业大国，每年都有上亿吨的农业生物质被抛弃。中原和北方地区主要以麦秸秆为住，并且由于北方天气的特点以及耕作的习惯，很少将麦秸秆回收利用，而是直接将其焚烧，即浪费资源，同时又污染了大气环境。南方农业则主要以稻草秸秆为住，南方地区经济发展的今天，很多部分的稻草秸秆已经不作为了燃料了，而是直接堆置在田间，让其自由腐烂，这种无规范的处置方式，也给环境带来了危害，同时也造成了资源的浪费。此外我国还有以下的植物残体需要处置，如杂草、木屑、树叶、棉、麻、向日葵、豆秸、油料作物壳、稻壳和甘蔗渣等。这些植物残体即可以是农业活动产生的，也可以是由于生态工程的建设而产生的植株残体，如果这些残体不采用专业技术处置，很可能对环境产生二次污染。
由于植株是一种可生物降解的一年生资源，具有资源丰富，环境安全性高，容易获取等特点，所以国家和很多科研者对植株残体的再利用越来越重视。仅农作物秸秆稻草而言，目前人工浮床支撑材料在非水区域中的研究与应用已经可以代替中密度纤维板了，甚至可以作为水面可浮材料，突破了植株残体耐水性能极低的难关。
三、发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种利用农业有机废弃物，缓释养分的可生物降解的植株残体基生态护坡的构建方法。
本发明的技术解决方案为：一种植株残体基生态护坡的构建方法，其特征在于构建步骤为：将长度在0.5～5cm，含水率在5～15％之间的植株残体在40～150℃条件下进行热法脱色；对植株残体进行疏水性改性，疏水剂添加量为植株残体质量的1～5％；对植株残体进行粘合，环保胶黏剂MDI投入量为植株残体质量的1～15％；将植株残体热压成型，得中间为孔状结构的生态护坡砖。热压温度120～180℃、热压时间5～20分钟、热压压力2～5MPa，压制后的植物残体密度为0.4～0.9kg/cm³。疏水剂一般选用具有憎水性能的交链剂，如糯米汁、生桐油、偏磷酸钠、硅酸钠等。生态护坡砖的铺设在基底平整与加固的护坡上；在铺设有生态护坡砖的护坡上构建立体植被群落。立体植被群落为护坡砖上间隔种植的乔木、灌木和植挺水植物，并播撒草种或铺草皮。
本发明产生的有益效果为：
1、充分利用了大量产生的植物残体物质，将很多农业有机废弃物资源化，变废为宝，减少了可能存在的环境二次污染；
2、由于植株残体本身含有丰富的养分元素，对于土壤比较贫瘠的地方，植株残体为基材的生态护坡砖可以缓慢释放养分，为土层植物提供养分，减少生态护坡维护的肥料投入，减少了养分进入水体，从源头控制了氮磷等物质对水体的污染；
3、本发明在使得植株残体资源化的同时，立体化的生态护坡构建技术，也减少了雨水和地表径流对护坡的冲击性冲刷，减少了水土流失和土层养分的溶出，并且，立体植被生态群落的构建，为生物的栖息提供了繁衍、避难场所，促进人与自然和谐发展；
4、植物残体为基材的生态护坡砖生产工艺简单，一般的胶合板加工厂稍加改进就可以大规模生产。成本低廉，植物残体来源丰富，生产过程环保安全；
5、由于植株残体是一种可自然将解的材料，因此以此为基材的生态护坡砖具有生物可将解性，优于一般的绿化混疑土，不会产生白色污染。
6、本发明可以广泛使用在各类护坡的使用，诸如鱼塘、河道边坡、沟渠沟壁、水库堤坝、公路护坡等。
四、附图说明
图1为植株残体基生态护坡砖生态护坡的结构示意图。图中(1)原护坡基底；(2)硬化层；(3)土壤层；(4)本发明植株残体基生态护坡砖层；(5)草皮层；(6)乔木层；(7)灌木或挺水植物层
五、具体实施方式
实施例1：
将从南京江宁获得的干燥稻草秸秆切成长2～3cm的碎料，将其浸泡在98℃的热水中6h，预处理后的稻草秸秆干燥，保持含水率为15％，添加5％的环保型疏水剂(规格牌号：LS-1001，生产商：上海紫衡材料科技有限公司)，施胶MDI，胶量为8％，热压工艺均为：温度150℃、热压时间6分钟以及热压压力3MPa，压制密度为0.6kg/cm³。成型后的护坡砖厚度3.5cm，中间具有两个圆形孔。施工过程按照传统生态护坡施工技术进行，平整原护坡基底1，铺设硬化层2、铺设土壤层3，其中硬化材料石头厚10cm，土层厚30cm，再稻草基铺设生态护坡砖层4，在护坡砖的孔中种植枝柳和菖蒲，形成乔木层6或灌木、挺水植物层7，其它砖面播撒黑麦草种子，形成草皮层5。采用本发明制造的生态护坡砖以及施工后，砖体基本保持固定不动，植被生长良好，植被群落生长一定时间后，生物多样性明显增多，大雨和农田排水的冲刷未见水土流失。经过多次降雨(降雨量15mm～60mm)数据显示，水土流失量相对普通护坡减少50％～80％。稻草基生态护坡砖的吸水膨胀率0.05％～0.15％，内结合强度0.12～0.20MPa。
实施例2：
将从南京江宁获得的干燥稻草秸秆切成长5cm的碎料，将其浸泡在98℃的热水中2h，预处理后的稻草秸秆干燥后，含水率5％，添加3％的环保型疏水剂(商品桐油，产地：湖北省秭归县)，施胶MDI，胶量为15％，热压工艺均为：温度180℃、热压时间20分钟以及热压压力5MPa，压制密度为0.9kg/cm³。成型后的护坡砖厚度3.5cm，中间具有四个圆形孔。施工过程按照传统生态护坡施工技术进行，护坡平整，硬化材料、土层铺设，其中硬化材料废弃混凝土厚30cm，土层厚50cm，再稻草基铺设生态护坡砖，在护坡砖的孔中种植枝柳和菖蒲，其它砖面播撒黑麦草种子。采用本发明制造的生态护坡砖以及施工后，砖体基本保持固定不动，植被生长良好，植被群落生长一定时间后，生物多样性明显增多，大雨和农田排水的冲刷未见水土流失。经过多次降雨(降雨量15mm～60mm)数据显示，水土流失量相对普通护坡减少50％～80％。稻草基生态护坡砖的吸水膨胀率0.05％～0.15％，内结合强度0.12～0.20MPa。
实施例3：
将从南京江宁获得的干燥稻草秸秆切成长0.5cm的碎料，将其浸泡在98℃的热水中2h，预处理后的稻草秸秆干燥后，含水率10％，添加1％的环保型疏水剂(商品桐油，产地：湖北省秭归县)，施胶MDI，胶量为1％，热压工艺均为：温度120℃、热压时间5分钟以及热压压力2MPa，压制密度为0.4kg/cm³。成型后的护坡砖厚度3.5cm，中间具有一个圆形孔。施工过程按照传统生态护坡施工技术进行，护坡平整硬化材料、土层铺设，其中硬化材料碎砖厚20cm，土层厚40cm，在护坡砖的孔中种植枝柳和菖蒲，其它砖面播撒黑麦草种子。采用本发明制造的生态护坡砖以及施工后，砖体基本保持固定不动，植被生长良好，植被群落生长一定时间后，生物多样性明显增多，大雨和农田排水的冲刷未见水土流失。经过多次降雨(降雨量15mm～60mm)数据显示，水土流失量相对普通护坡减少50％～80％。稻草基生态护坡砖的吸水膨胀率0.05％～0.15％，内结合强度0.12～0.20MPa。
实施例4：
将从南京江宁获得的干燥稻草秸秆切成长0.5cm的碎料，将其浸泡在98℃的热水中2h，预处理后的稻草秸秆干燥后，含水率10％，添加1％的疏水剂糯米汁，施胶MDI，胶量为1％，热压工艺均为：温度120℃、热压时间5分钟以及热压压力2MPa，压制密度为0.4kg/cm³。成型后的护坡砖厚度3.5cm，中间具有一个圆形孔。施工过程按照传统生态护坡施工技术进行，护坡平整硬化材料、土层铺设，其中硬化材料碎砖厚20cm，土层厚40cm，在护坡砖的孔中种植枝柳和菖蒲，其它砖面播撒黑麦草种子。采用本发明制造的生态护坡砖以及施工后，砖体基本保持固定不动，植被生长良好，植被群落生长一定时间后，生物多样性明显增多，大雨和农田排水的冲刷未见水土流失。经过多次降雨(降雨量15mm～60mm)数据显示，水土流失量相对普通护坡减少50％～80％。稻草基生态护坡砖的吸水膨胀率0.05％～0.15％，内结合强度0.12～0.20MPa。
实施例5：
将从南京江宁获得的干燥稻草秸秆切成长0.5cm的碎料，将其浸泡在98℃的热水中2h，预处理后的稻草秸秆干燥后，含水率10％，添加1％的疏水剂偏磷酸钠，施胶MDI，胶量为1％，热压工艺均为：温度120℃、热压时间5分钟以及热压压力2MPa，压制密度为0.4kg/cm³。成型后的护坡砖厚度3.5cm，中间具有一个圆形孔。施工过程按照传统生态护坡施工技术进行，护坡平整硬化材料、土层铺设，其中硬化材料碎砖厚20cm，土层厚40cm，在护坡砖的孔中种植枝柳和菖蒲，其它砖面播撒黑麦草种子。采用本发明制造的生态护坡砖以及施工后，砖体基本保持固定不动，植被生长良好，植被群落生长一定时间后，生物多样性明显增多，大雨和农田排水的冲刷未见水土流失。经过多次降雨(降雨量15mm～60mm)数据显示，水土流失量相对普通护坡减少50％～80％。稻草基生态护坡砖的吸水膨胀率0.05％～0.15％，内结合强度0.12～0.20MPa。
实施例6：
将从南京江宁获得的干燥稻草秸秆切成长0.5cm的碎料，将其浸泡在98℃的热水中2h，预处理后的稻草秸秆干燥后，含水率10％，添加1％的疏水剂硅酸钠，施胶MDI，胶量为1％，热压工艺均为：温度120℃、热压时间5分钟以及热压压力2MPa，压制密度为0.4kg/cm³。成型后的护坡砖厚度3.5cm，中间具有一个圆形孔。施工过程按照传统生态护坡施工技术进行，护坡平整硬化材料、土层铺设，其中硬化材料碎砖厚20cm，土层厚40cm，在护坡砖的孔中种植枝柳和菖蒲，其它砖面播撒黑麦草种子。采用本发明制造的生态护坡砖以及施工后，砖体基本保持固定不动，植被生长良好，植被群落生长一定时间后，生物多样性明显增多，大雨和农田排水的冲刷未见水土流失。经过多次降雨(降雨量15mm～60mm)数据显示，水土流失量相对普通护坡减少50％～80％。稻草基生态护坡砖的吸水膨胀率0.05％～0.15％，内结合强度0.12～0.20MPa。