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类壤土基质

类壤土基质

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类壤土基质喷播技术报告

类壤土基质由江苏绿岩生态技术股份有限公司教授级高工张波自主研发,是一种生态环境绿色治理技术,倡导以自然的方式恢复自然,核心是结合工程学、植物学、土壤学等学科,通过仿生技术快速模拟出自然界中适合植物生长的高性能类壤土基质结构,有助于植物种子发芽、根系发育、微生物活动及养分转化,促进植物生长发育。

 

1. 技术概述

 

类壤土基质喷播技术倡导以自然的方式恢复自然。旨在运用类壤土基质喷播技术,模拟重塑原生土壤结构,创造最合适的植物生长环境,实现后期植物群落的乔灌木比例最优化,恢复自然。通过土壤环境与植物群落的改变,影响周围生境,达到坡面永久性复绿、水土保持、消除地质灾害隐患,改善区域气候等环境效果。

 

2. 技术原理

 

类壤土基质喷播技术的核心是结合工程学、植物学、土壤学等学科,通过仿生技术快速模拟出自然界中适合植物生长的高性能类壤土基质结构。类壤土基质绿化技术模拟的土层结构主要有两层,分别是腐殖质层(全风化层)和淋溶层(强风化层)。该结构稳定,具有丰富的腐殖质、矿物质、空气、水、有机物等。这些物质以固态、气态、和液态的形式存在于土壤基质中,互相联系,互相制约,给高陡边坡上植物生长提供了最有利的立地条件,兼具生物防护作用。

 

 

3. 技术优势      

 

3.1重塑土层结构

 

类壤土基质喷播技术模拟的土层结构主要有两层,一是腐殖质层(全风化层),该层具有壤土结构特性,含有丰富的腐殖质、矿物质、空气、水、有机物等,促进土壤微生物的活动,调节土壤酸碱反应,加速植物根系和地上部分的生长。种子生长过程中具有吸热、松土、保水等功能,能有效改良土壤结构。且由于动物及风力作用,使得物种多样性更加丰富,形成的植物生态系统更加稳定。利用植物生态群落,如落叶、枯草等腐殖物作为土壤营养源泉,使天然矿物质和有机化合物以及微量元素充分结合,集脲酶抑制、硝化抑制、氨稳定和植物生长调节等多功能于一体,并随时间的延展促进植物的生长。

 

二是淋溶层(强风化层),类壤土基质喷播技术形成的底基层可以看成一种柔性加筋锚固材料,能够提高土体的内聚力和内摩擦角,改善原土体的力学性质。喷播的瞬间基质与种子结合,通过膨胀作用紧锁围土介质,提高围土之间的摩擦阻力,可以很好的制约土体变形、增强复合土体整体性与稳定性,形成高强度的抗冲刷能力,使基质更好地粘附于矿山边坡基岩上。类壤土基质喷播技术中的基材配置比例、喷附时间对植株越冬率和返青率都有较大影响,公司通过多次实验形成了优良的基质配比,在干旱、半干旱区域能够显著提高植物的越冬率和返青率。

 

3.2优化控制乔灌木生长比例

 

传统普通喷播工艺普遍存在立面生境改善不明显、群落结构简单、植物死亡快及养护成本高等问题。一般都会在生态修复初期,呈现草本植物生长旺盛,水土保持有一定效果,然而随着时间的推移,植物群落就会出现衰退现象,复绿植被趋向单一化,最终难以形成稳定的植物群落。其主要原因之一是无法克服草本植物生长速率过快,占据绝大多数群落生长空间和资源,最终造成草本、灌木、乔木群落组合失衡,植物群落缺乏多样性。

 

适中的植被组合可提高基质自身的养分可持续性。通过类壤土基质喷播技术,可以将乔、灌木比例控制在适宜植被生长的范围内,有利于草本、灌木、乔木各目标植物类型在时空上逐步向稳定和合理分布的格局发展,并有效提高坡体抗冲刷力。在植物配比中考虑豆科植物的比例,豆科植物根瘤固氮作用大大改善了岩质边坡的岩土性质,为植物生长提供了必要条件。

 

类壤土基质喷播技术也充分考虑了播种密度对群落的盖度影响,合理的密度可以直接影响群落数量特征和多样性变化趋势。优良的乔灌木比例能够营造出良好的边坡疏林景观复层结构,季相变化明显,景观效果良好,同时考虑到季候性落叶能够为植物生长提供有机质,有利于岩质层复绿区的植物生长基质形成。

 

喷播示意图 植物多样性选培
类壤土基质 后期乔木胸径图

 

3.3有效的侵蚀控制性能

 

类壤土基质柔韧且稳定,具有更大的侵蚀控制有效性,能够增加流动阻力,显著减少表层土壤流失、污水径流浊度。植物生长后具有林冠截留作用,可以有效减少水土流失。

 

3.4优良的持水性和渗水性

 

类壤土基质喷播技术形成的土壤基质含有丰富的孔隙结构,具备优良的持水及渗水性能,满足植被生长要求。含水量的增加使土壤土水势增高,有利于植物吸收水分。良好的持水性有益于提高发芽率,更快的形成群落。

 

3.5广泛的地形适应性

 

类壤土基质喷播技术地形适应性强,坡度适用范围广。可以有效覆盖坡面土壤,保证种子着床稳定,增强护土和固种作用。

 

3.6 100%生物可降解

 

类壤土基质是一种高性能的柔性生长基质,无毒无污染,100%生物可降解,不会对环境造成二次污染,实现对自然资源的高效循环利用。

 

4. 适用条件

 

该技术在各地区均可应用。土质和岩质边坡均可应用,主要适用于坡度不大于73°的各种类型边坡,且边坡稳定性好。

 

根据矿产特性及其主要用途,矿产资源分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产和水气矿产。目前,类壤土基质可以应用于煤矿、石油矿,大部分金属矿和非金属矿开采后形成的露天边坡、塌陷地、尾矿库、排渣场、工矿废弃地等。

 

5. 技术应用

 

5.1 煤矿

 

(1)应用范围

 

类壤土基质喷播技术可以应用在采煤塌陷地下沉后形成的下边坡,煤矸石堆场。

 

(2)矿区生态修复

 

煤炭开采带来的环境污染和生态破坏问题主要表现在:地面水下跌、错动下沉、水污染、煤矸石占地及风化污染问题、植被破坏、二次扬尘等方面。治理过程中实施封山育林,采取类壤土基质喷播技术,改善土壤结构,提高水土保持能力,促进阴性植物的入侵、定居,使群落结构更加稳定。通过先锋植物的屏障作用减少扬尘,结合土壤与水体污染治理技术综合治理环境问题,恢复原来的地貌景观。实现煤矸石堆场生态系统的物种多样性和结构多样性,提高生态系统的自我维持力和更新力。

 

5.2石油

 

(1)应用范围

 

类壤土基质喷播技术可以应用于石油开采后造成的土壤与地下水污染修复。(2)矿区生态修复

 

石油对土壤的污染主要是土壤盐碱化,土壤的透水性降低,土壤有机质中磷、氮比变化。植物对污染物的去除起着直接和间接的重要作用。类壤土基质可以改善和调节土壤的通气状况、氧气、水分和pH值,提高土壤有机质含量。利用植物体内对某些污染物的积累、植物代谢过程对某些污染物的转化和矿化,植物根圈与根茎的共生关系增加微生物的活性的特点,加速土壤污染物降解速度,以便植物更好的对污染土壤进行降解和稳定化处理,实现污染土壤的快速修复和植被的良好生长。以抗性较强的地带性先锋乔木、灌木、草种建成人工植物多层复合生态系统,模拟自然生态系统,形成演替规律,最终达到人工植被在视觉上与周围地形、生态环境融为一体。

 

5.3金属矿

 

(1)应用范围

 

金属矿主要有黑色金属矿产铁、锰矿等、有色金属矿产铜、锌矿等、贵金属矿产金、银矿等。类壤土基质喷播技术可以运用于金属矿开采后形成的尾矿库边坡及塌陷地边坡、废弃地等。

 

(2)矿区生态修复

 

金属矿产开采中常见的环境问题有土地损毁、地质灾害、生态破坏和土壤与地下水污染等,严重影响周边生产生活环境,产生了大量社会经济问题,成为制约当地社会经济可持续发展的重要障碍。根据矿区的环境资源状况,因地制宜地进行生态治理系统设计。边坡排险后运用土壤修复技术去除土壤与地下水污染,通过类壤土喷播技术可以有效地改良土壤、保持水土、蓄养水源、快速恢复植被,达到防风固沙和绿化美化的环保技术要求。选取的先锋植物能吸收、净化土壤中的重金属和有机物等污染物,持续中和、改良土壤结构。使破损的生态系统恢复原有功能,植被恢复自然状态,达到生态平衡。

 

5.4非金属矿

 

(1)应用范围

 

非金属矿主要有金刚石、石灰岩、白云岩、石英岩、陶瓷土、耐火粘土、大理岩、花岗岩、磷矿等。类壤土基质喷播技术可以运用于露天采石场尾矿库边坡与排渣场、工矿废弃地等。

 

(2)矿区生态修复

 

矿山开采后形成的尾矿库、排渣场会造成土地资源浪费、水土流失、沙土扬尘、地貌景观破坏和次生灾害等环境问题。首先进行边坡排险,保障地质安全,然后采取类壤土基质喷播技术改良土壤,恢复植被,进而改变废弃矿山环境条件、增加生境异质性,使群落结构本身发生动态过程变化。随着所植树木的生长发育,逐渐改善废弃矿山原有地表环境条件,防风固土,净化区域大气,提高矿山林地的物种多样性,最终达到修复土地、生态环境改善的目标。工矿废弃地生态恢复最主要限制因子是土壤肥力,在初期阶段必须进行土壤改良和熟化。通过植物种类的选择,结合类壤土基质喷播技术改善土壤理化性质和土壤结构,提高土壤有机质含量。由此建立的生态群落将继续演替,无需人工养护,最终达到永久性复绿,恢复至原山貌。

 

5.5 典型案例

 

5.5.1 无锡东郊山关闭矿山综合整治项目

 

东郊山位于无锡市锡山区境内,原山体破损严重,山体岩面不稳定,存在地质灾害隐患。工程于2008年竣工,治理后山体恢复了原山貌,优化了周边环境。释放可用于生态休闲、郊野公园等的公共建设用地约2平方公里;增加了安镇地区人均公共绿地指标。目前治理区已经成为部分建设用地和生态生活园区,其中生态园区已成为无锡及周边城市居民短途旅游优选之地。

 

治理前

 

 

治理后

 

 

5.5.2德兴铜矿四号尾矿库生态治理工程

 

针对铜矿存在的土地损毁、生态破坏和土壤污染等环境问题,矿区土地运用类壤土基质喷播技术,选用绿色植物及其相关的微生物、土壤添加剂和农艺技术去除、截留土壤中的污染物或使污染物无害化。植物修复技术投入低而且能改变原有景观,形成新的生态环境,治理效果显著。

 

治理前

 

 

治理后

 

 

6. 综合效益与产业延伸

 

生态环境改善后,结合治理地区周围地理环境,因地制宜发展生态类的产业项目,包括森林氧吧、傍山公园、养老产业、种植养殖、生态农业、湿地公园、房地产、综合性广场、旅游业等。

 

结合周边资源,打造国家森林公园生态文化景区,实现森林生态系统的健康良性发展,使之成为具有典型森林科学研究、宣传教育、森林养生等功能的公益型森林公园。生态农业复垦是根据生态学和生态经济学原理,应用土地复垦工程技术和生态技术,通过合理配置农业植物、动物、微生物等,进行立体种植、养殖和加工业复垦,实现农—渔—禽—畜综合经营的生态农业类型。以创意休闲农业为标杆,挖掘当地文化资源,融入文化创意概念,打造生态景致创意农业。生态旅游以景观化农林作物种植为基调,结合四季花开、林果、苗木的培育、展示,配套观光、休闲、餐饮、住宿、购物、娱乐等服务设施,建立科技孵化、品牌运作、产业发展于一体的综合观光项目。针对较典型的塌陷区水陆交换互补的物质循环类型,充分利用塌陷区形成积水的特点,打造湖泊、湿地景观。因地制宜,不易积水型塌陷区开发矿山地质公园,打造集历史、地质、矿业、生态、休闲、旅游、科普为一体的新的经济发展平台,如建造煤矿生产遗迹区、坑口电站区、治理恢复示范区、煤田科普教育区等项目。

 

生态恢复集旅游、观光、娱乐、文化等一体,有助于解决地方经济发展与环境治理的矛盾,提高生产力,协调生态效益和经济效益,实现区域的可持续发展。

 

森林氧吧、碳汇 湿地 房产 综合性广场
旅游 养老产业 傍山公园 生态农业

 

SKILL

 

 

主要技术

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