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1、(10)申请公布号 CN 103190318 A (43)申请公布日 2013.07.10 CN 103190318 A *CN103190318A* (21)申请号 201310080451.6 (22)申请日 2013.03.14 A01G 13/02(2006.01) (71)申请人 北京林业大学 地址 100083 北京市海淀区清华东路 35 号 北京林业大学 (72)发明人 陈志钢 苏淑钗 马履一 周寅杰 张凡兵 李超 (54) 发明名称 一种抗旱生态垫及其制作方法 (57) 摘要 本发明涉及一种抗旱生态垫及其制作方法， 尤其涉及一种由不同特性植物材料配比加工制 成， 主要用于农林栽。
2、植中覆盖地表， 具有减缓土壤 蒸散失水、 蓄水保墒功能的生态垫。生态垫形状 为内环直径 5-15cm， 外环直径 50-60cm， 厚度为 3-4cm 的环形， 纵剖面分为 3 层， 上、 中、 下层厚度 比为 3 5 2， 各层由各种植物材料或纤维按不 同配比构成。生态垫采用的植物材料是由农林收 获物制成的木本、 草本材料， 按大小及强度不同分 为四种类型。 本发明还涉及该生态垫的制作方法， 不同植物材料按各层比例配方后吸水膨胀、 加入 淀粉胶、 用蒸汽蒸制软化， 分层加入模型中制作成 型。要求保护的技术领域是资源综合利用和农林 栽培领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书。
3、 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103190318 A CN 103190318 A *CN103190318A* 1/1 页 2 1. 一种抗旱生态垫， 以植物材料为主结合辅助材料配方够成， 其特征是 ： 该生态垫的 形状为环形， 结构由上表面至下表面分为三层， 主要材料包含由木本或草本植物加工成四 种规格的植物材料。 2. 根据权利要求 1 所述的生态垫， 其特征在于所述生态垫的形状为内环直径 5-15cm、 外环直径 50-60cm 的环形， 厚度为 3-4cm。 3. 根。
4、据权利要求 1 所述的生态垫， 其特征在于所述生态垫三层结构的上、 中、 下层厚度 比为 3 5 2。 4. 根据权利要求 1 所述的生态垫， 其特征在于所述四种规格的植物材料是按大小及 强度不同分为 N、 F、 S、 P 类， 各种规格材料的主要特性是 N 类材料为长度 0.5-4cm 且体 积 0.2-1.5cm3的块状或条状植物材料， F 类材料为长度 5-20cm 且体积 0.01-1cm3的韧性 丝状纤维， S 类材料为长度 1-5cm 且体积 0.01-0.05cm3的丝状植物材料， P 类材料为长度 0.1-0.8cm 且体积不大于 0.01cm3植物颗粒。 5. 根据权利要求 。
5、1 所述的生态垫， 其特征在于生态垫各层植物材料的配比不同， 上层 以所述块状或条状材料为主， 中层以所述丝状植物材料和韧性丝状纤维为主， 底层以所述 植物颗粒为主。 6. 一种制造权利要求 1 所述生态垫的方法， 不同纤维材料配比后分层加入模型中压制 成型， 其特征在于纤维材料配比后经吸水膨胀、 兑入淀粉胶后用蒸汽蒸制软化处理后压制。 权 利 要 求 书 CN 103190318 A 2 1/3 页 3 一种抗旱生态垫及其制作方法 技术领域 0001 本发明涉及一种环形分层抗旱生态垫及其制作方法， 用于林木栽植中覆盖地表土 壤， 具有减缓土壤蒸散失水、 蓄水保墒、 提高造林成活率等功能， 要。
6、求保护的技术领域是资 源综合利用和农林栽培领域。 背景技术 0002 我国属于大陆性季风气候， 西部属干旱或半干旱地区， 北部、 中部、 东部地区存在 降雨时空分布不均、 季节性降雨引起水土流失、 严重季节性干旱等问题， 生态环境恶化和气 候变化导致部分地区干旱和荒漠化加剧， 在造林或经济林栽植中， 长期存在由于干旱缺水 导致成活率低， 灌溉或降雨补水后土壤快速蒸散消耗大量水资源的问题， 因此在生产中须 采用蓄水保墒措施来保持土壤水分。传统方法如覆草或覆植物枯落物、 覆地膜、 覆石子等， 都是因地制宜的保墒方法， 但使用上有条件限制， 在造林中不能规模化应用和推广， 如覆地 膜在山地造林工作量。
7、大， 需要大量人力， 覆石子、 覆草其材料不能充分利用且实施效率低。 0003 近年生态垫被使用在林业、 园林绿化、 水土保持方面， 并发挥多种功能。生态垫 有多种类型， 水土保持方面应用较多的是进口马来西亚生态垫， 由油棕果架纤维制成的全 植物纤维产品， 用于覆盖地面起保持水土、 防风固沙的作用， 但生产时原材料有限制， 且用 于造林成本较高， 故难以大面积使用。园林绿化方面， 近儿年出现了以人工材料或椰丝纤 维为主要原料， 配合其他基质 ( 营养土、 培养基、 植物纤维等 ) 制成的生态垫， 用于工程建 设中的坡岸保护、 草坪护理和防沙治沙等方面， 其制造原料要求高， 成本较高 ； 如专利。
8、号为 200520075347.9 的生态垫， 由高分子材料形成的透气透水层与植物生长基质组成， 用于屋 顶快速绿化， 作为植物生长的承载体， 起植物生长培养基的作用， 与本发明的制造方法、 使 用领域不同， 不能用于大田造林栽植苗木 ； 如专利号为 200710063776.8 的生态垫， 采用椰 丝、 椰壳、 其他材料配合制成垫， 其原材料要求较专一， 还难以满足林业上低成本的需求 ； 如 专利号为 200410042896.6 的生态垫， 采用棕丝纤维加工成垫， 并在内层或外层复合人工集 合物网格， 主要用以坡地护土、 恢复植被， 不适宜造林用于植物根部的需水保墒 ； 如专利号 为 20。
9、0420096185.2 的生态垫， 由上下网层和中层纤维构成， 中层纤维包括玉米秆、 秸秆、 椰 壳丝等， 经过机械化程序生产而成， 与本设计在原材料配方、 制作方法上不同。 0004 也有专注解决特殊环境快速绿化的生态垫， 如专利号 200810110591.2 的生态垫， 在纤维垫中植入包裹的植物种子， 作为种子生长的承载体， 解决在使用时需单独播种的问 题 ； 也有采用竹原纤维为原料， 经发酵、 熏蒸处理制成的生态垫， 作为植物栽培的培养基， 还 可用于建筑、 装修， 起改善人居环境的作用。 0005 总之， 不同用途的生态垫在材料、 制作方法上不同， 专注解决不同领域的问题， 而 用。
10、于造林中抗旱保墒的生态垫需有低成本、 实施方便等特征， 才能在实际生产中推广应用。 在生态垫的发展中， 韧性纤维特别是棕丝、 椰丝对生态垫的成型有重要作用， 但其需求量大 且成本较高， 因此发展把普遍可得的农林副产物用于制作造林生态垫的技术具有很大的应 用前景。 说 明 书 CN 103190318 A 3 2/3 页 4 发明内容 0006 本发明为克服传统方法在造林中的不足而设计， 通过寻求更加普遍、 多样的原材 料， 经过特定的制作方法， 解决植树造林中的抗旱问题， 同时也达到对农林副产物充分利用 的目的。 0007 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 0008 1) 以广泛可得。
11、的原材料为主， 结合其他材料配方加工 ： 材料以大量植物材料及少 量辅助材料构成， 植物材料可由木屑、 树皮、 稻草、 秸秆、 谷壳、 茶壳、 麻丝、 椰丝等材料制成 不同规格， 所采用原材料容易取得， 在生产中大部分原材料可以当地供应， 避免材料和产品 的长途运输。 0009 2) 生态垫结构以原材料配比分为不同层次， 充分发挥材料的特性 ： 生态垫剖面结 构分为三层， 上层以块状或条状材料为主， 如木屑或秸秆、 树皮等， 与粉碎的植物材料混合 填充 ； 中层以粉碎的丝状材料和植物颗粒为主， 中间掺入麻丝或椰丝等韧性纤维 ； 底层以 植物颗粒为主， 添加保水剂、 缓释肥料作为辅助材料。上层的。
12、粗糙特征有利于雨水下渗， 并 有防止辐射老化、 延长使用时间等作用 ； 中层的韧性纤维配方有利于增强生态垫的强度 ； 底层的材料配方有利于土壤表层形成温湿小气候。 0010 3) 制作成型， 使用简单方便 ： 植物材料与淀粉胶混合后， 压制成内环较小的环形 生态垫， 方便装载运输， 操作简单省力， 大面积造林时可降低成本。 0011 本发明的有益效果是 ： 0012 抗旱生态垫在苗木根部土壤与外界增加阻隔， 阻挡阳光直射地面， 延缓土壤水分 蒸散并缓和地表温度变化。该生态垫以一般农林副产物作为原材料， 扩大了原材料的种类 和范围， 减少了对特种韧性纤维的依赖， 具有可规模化生产应用、 适合农林。
13、栽培的优点。本 发明采用韧性纤维的量较进口马来西亚生态垫降低 80-85， 研究结果表明， 生态垫的孔隙 度为 20-37， 饱和吸水率为 160-350， 覆盖生态垫后土壤 5cm 深的最高土温与覆地膜处 理相比降低 10.7、 与裸地相比降低 9.1， 旱季土壤 20cm 深的平均含水量与裸地相比提 高 0.3-3.2 ( 与干旱持续时间关系较大 )。 附图说明 0013 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0014 图 1 是本发明的平面图。 0015 图 2 是本发明的纵剖面构造图， 图中的 1、 2、 3 分别表示该发明结构所包含的上、 中、 下层。 具体实施方式 0016 1。
14、) 材料加工 ： 生态垫的材料以植物粉碎材料及少量辅助材料构成， 植物材料包括 4 种类型， 辅助材料包括粘合剂、 保水剂、 缓释肥料。植物材料按大小及强度分成 N、 F、 S、 P 类， N 类材料为长度 0.5-4cm 且体积 0.2-1.5cm3的块状或条状植物材料， 主要以木屑或秸 秆、 枝条、 树皮等材料粉碎制得 ； F 类材料为长度 5-20cm 且体积 0.01-1cm3并具有较强韧性 的丝状纤维， 如麻丝或椰丝、 草本纤维、 棕丝等， 该类材料的体积因原材料属性不同而差异 说 明 书 CN 103190318 A 4 3/3 页 5 较大 ； S 类材料为长度 1-5cm 且体。
15、积 0.01-0.05cm3的丝状植物材料， 以秸秆、 稻草或其他未 木质化禾本科或草本植物粉碎制得 ； P类材料为长度0.1-0.8cm且体积不大于0.01cm3的植 物粉碎颗粒， 如稻草或谷壳、 秸秆、 茶壳等粉碎制得。各种规格的材料特性如表 1， N、 S、 P 类 材料都可通过生产中现有的粉碎机械加工而成， 而实际生产中材料加工会出现原材料粉碎 成大小不同的材料混合物， 可通过过筛初步分离， 以材料颗粒的平均体积和长度分类。 0017 表 1. 不同类型植物材料特性表 0018 0019 2) 结构和配方 ： 生态垫结构分为上层、 中层、 底层， 每层由不同类型的材料配比构 成， 在材。
16、料配制过程中加入淀粉含量占干植物材料含量 3-6的未糊化淀粉胶， 以促进其固 定成型 ； 生态垫上层占整体厚度的 30， 以较粗糙的 N 类材料为主， 与 F、 S、 P 类材料按质量 分数 4 2 2 2 的比例混合填充 ； 中层占整体厚度的 50， 以 S 类材料和 P 类材料混 合物为主， 中间掺入该层质量分数 25-30的 F 类材料， 以提高生态垫的强度， F、 S、 P 类材 料按 3 5 2 的比例配比 ； 底层占整体厚度的 20， 填充质量比为 2 3 5 的 F、 S、 P 类材料， 并添加该层占干植物材料质量分数 5的保水剂、 10的缓释肥料。在对于生态垫 的强度有特殊需求。
17、时， 各种材料的比例可适当调整， 以提高生态垫的强度。 0020 3) 制作成型 ： 生态垫形状为内环直径 5-15cm， 外环直径 50-60cm， 厚度为 3-4cm 的 环形。所需 N、 S、 P 类材料由原材料粉碎制成， F 类材料由丝状原材料切成长 5-20cm 的丝制 成。各层材料分别按比例混合均匀， 充分吸水膨胀、 加入未糊化的淀粉胶、 再经水蒸汽蒸制 软化后， 分层加入压制模型， 经过压制机械压制成片状。 0021 4) 使用方法 ： 使用环形生态垫时， 树干从内环穿过， 使生态垫套在植物根部并覆 盖于预先整平的根部土壤， 再在生态垫侧面培土即可， 对于冠幅较大的植物， 可从一侧割开 生态垫后树干从侧面穿过使用。 说 明 书 CN 103190318 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103190318 A 6 。