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      類壤土基質

      類壤土基質

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      類壤土基質噴播技術報告

      類壤土基質由江蘇綠巖生態技術股份有限公司教授級高工張波自主研發,是一種生態環境綠色治理技術,倡導以自然的方式恢復自然,核心是結合工程學、植物學、土壤學等學科,通過仿生技術快速模擬出自然界中適合植物生長的高性能類壤土基質結構,有助于植物種子發芽、根系發育、微生物活動及養分轉化,促進植物生長發育。

       

      1. 技術概述

       

      類壤土基質噴播技術倡導以自然的方式恢復自然。旨在運用類壤土基質噴播技術,模擬重塑原生土壤結構,創造最合適的植物生長環境,實現后期植物群落的喬灌木比例最優化,恢復自然。通過土壤環境與植物群落的改變,影響周圍生境,達到坡面永久性復綠、水土保持、消除地質災害隱患,改善區域氣候等環境效果。

       

      2. 技術原理

       

      類壤土基質噴播技術的核心是結合工程學、植物學、土壤學等學科,通過仿生技術快速模擬出自然界中適合植物生長的高性能類壤土基質結構。類壤土基質綠化技術模擬的土層結構主要有兩層,分別是腐殖質層(全風化層)和淋溶層(強風化層)。該結構穩定,具有豐富的腐殖質、礦物質、空氣、水、有機物等。這些物質以固態、氣態、和液態的形式存在于土壤基質中,互相聯系,互相制約,給高陡邊坡上植物生長提供了最有利的立地條件,兼具生物防護作用。

       

       

      3. 技術優勢      

       

      3.1重塑土層結構

       

      類壤土基質噴播技術模擬的土層結構主要有兩層,一是腐殖質層(全風化層),該層具有壤土結構特性,含有豐富的腐殖質、礦物質、空氣、水、有機物等,促進土壤微生物的活動,調節土壤酸堿反應,加速植物根系和地上部分的生長。種子生長過程中具有吸熱、松土、保水等功能,能有效改良土壤結構。且由于動物及風力作用,使得物種多樣性更加豐富,形成的植物生態系統更加穩定。利用植物生態群落,如落葉、枯草等腐殖物作為土壤營養源泉,使天然礦物質和有機化合物以及微量元素充分結合,集脲酶抑制、硝化抑制、氨穩定和植物生長調節等多功能于一體,并隨時間的延展促進植物的生長。

       

      二是淋溶層(強風化層),類壤土基質噴播技術形成的底基層可以看成一種柔性加筋錨固材料,能夠提高土體的內聚力和內摩擦角,改善原土體的力學性質。噴播的瞬間基質與種子結合,通過膨脹作用緊鎖圍土介質,提高圍土之間的摩擦阻力,可以很好的制約土體變形、增強復合土體整體性與穩定性,形成高強度的抗沖刷能力,使基質更好地粘附于礦山邊坡基巖上。類壤土基質噴播技術中的基材配置比例、噴附時間對植株越冬率和返青率都有較大影響,公司通過多次實驗形成了優良的基質配比,在干旱、半干旱區域能夠顯著提高植物的越冬率和返青率。

       

      3.2優化控制喬灌木生長比例

       

      傳統普通噴播工藝普遍存在立面生境改善不明顯、群落結構簡單、植物死亡快及養護成本高等問題。一般都會在生態修復初期,呈現草本植物生長旺盛,水土保持有一定效果,然而隨著時間的推移,植物群落就會出現衰退現象,復綠植被趨向單一化,最終難以形成穩定的植物群落。其主要原因之一是無法克服草本植物生長速率過快,占據絕大多數群落生長空間和資源,最終造成草本、灌木、喬木群落組合失衡,植物群落缺乏多樣性。

       

      適中的植被組合可提高基質自身的養分可持續性。通過類壤土基質噴播技術,可以將喬、灌木比例控制在適宜植被生長的范圍內,有利于草本、灌木、喬木各目標植物類型在時空上逐步向穩定和合理分布的格局發展,并有效提高坡體抗沖刷力。在植物配比中考慮豆科植物的比例,豆科植物根瘤固氮作用大大改善了巖質邊坡的巖土性質,為植物生長提供了必要條件。

       

      類壤土基質噴播技術也充分考慮了播種密度對群落的蓋度影響,合理的密度可以直接影響群落數量特征和多樣性變化趨勢。優良的喬灌木比例能夠營造出良好的邊坡疏林景觀復層結構,季相變化明顯,景觀效果良好,同時考慮到季候性落葉能夠為植物生長提供有機質,有利于巖質層復綠區的植物生長基質形成。

       

      噴播示意圖 植物多樣性選培
      類壤土基質 后期喬木胸徑圖

       

      3.3有效的侵蝕控制性能

       

      類壤土基質柔韌且穩定,具有更大的侵蝕控制有效性,能夠增加流動阻力,顯著減少表層土壤流失、污水徑流濁度。植物生長后具有林冠截留作用,可以有效減少水土流失。

       

      3.4優良的持水性和滲水性

       

      類壤土基質噴播技術形成的土壤基質含有豐富的孔隙結構,具備優良的持水及滲水性能,滿足植被生長要求。含水量的增加使土壤土水勢增高,有利于植物吸收水分。良好的持水性有益于提高發芽率,更快的形成群落。

       

      3.5廣泛的地形適應性

       

      類壤土基質噴播技術地形適應性強,坡度適用范圍廣??梢杂行Ц采w坡面土壤,保證種子著床穩定,增強護土和固種作用。

       

      3.6 100%生物可降解

       

      類壤土基質是一種高性能的柔性生長基質,無毒無污染,100%生物可降解,不會對環境造成二次污染,實現對自然資源的高效循環利用。

       

      4. 適用條件

       

      該技術在各地區均可應用。土質和巖質邊坡均可應用,主要適用于坡度不大于73°的各種類型邊坡,且邊坡穩定性好。

       

      根據礦產特性及其主要用途,礦產資源分為能源礦產、金屬礦產、非金屬礦產和水氣礦產。目前,類壤土基質可以應用于煤礦、石油礦,大部分金屬礦和非金屬礦開采后形成的露天邊坡、塌陷地、尾礦庫、排渣場、工礦廢棄地等。

       

      5. 技術應用

       

      5.1 煤礦

       

      (1)應用范圍

       

      類壤土基質噴播技術可以應用在采煤塌陷地下沉后形成的下邊坡,煤矸石堆場。

       

      (2)礦區生態修復

       

      煤炭開采帶來的環境污染和生態破壞問題主要表現在:地面水下跌、錯動下沉、水污染、煤矸石占地及風化污染問題、植被破壞、二次揚塵等方面。治理過程中實施封山育林,采取類壤土基質噴播技術,改善土壤結構,提高水土保持能力,促進陰性植物的入侵、定居,使群落結構更加穩定。通過先鋒植物的屏障作用減少揚塵,結合土壤與水體污染治理技術綜合治理環境問題,恢復原來的地貌景觀。實現煤矸石堆場生態系統的物種多樣性和結構多樣性,提高生態系統的自我維持力和更新力。

       

      5.2石油

       

      (1)應用范圍

       

      類壤土基質噴播技術可以應用于石油開采后造成的土壤與地下水污染修復。(2)礦區生態修復

       

      石油對土壤的污染主要是土壤鹽堿化,土壤的透水性降低,土壤有機質中磷、氮比變化。植物對污染物的去除起著直接和間接的重要作用。類壤土基質可以改善和調節土壤的通氣狀況、氧氣、水分和pH值,提高土壤有機質含量。利用植物體內對某些污染物的積累、植物代謝過程對某些污染物的轉化和礦化,植物根圈與根莖的共生關系增加微生物的活性的特點,加速土壤污染物降解速度,以便植物更好的對污染土壤進行降解和穩定化處理,實現污染土壤的快速修復和植被的良好生長。以抗性較強的地帶性先鋒喬木、灌木、草種建成人工植物多層復合生態系統,模擬自然生態系統,形成演替規律,最終達到人工植被在視覺上與周圍地形、生態環境融為一體。

       

      5.3金屬礦

       

      (1)應用范圍

       

      金屬礦主要有黑色金屬礦產鐵、錳礦等、有色金屬礦產銅、鋅礦等、貴金屬礦產金、銀礦等。類壤土基質噴播技術可以運用于金屬礦開采后形成的尾礦庫邊坡及塌陷地邊坡、廢棄地等。

       

      (2)礦區生態修復

       

      金屬礦產開采中常見的環境問題有土地損毀、地質災害、生態破壞和土壤與地下水污染等,嚴重影響周邊生產生活環境,產生了大量社會經濟問題,成為制約當地社會經濟可持續發展的重要障礙。根據礦區的環境資源狀況,因地制宜地進行生態治理系統設計。邊坡排險后運用土壤修復技術去除土壤與地下水污染,通過類壤土噴播技術可以有效地改良土壤、保持水土、蓄養水源、快速恢復植被,達到防風固沙和綠化美化的環保技術要求。選取的先鋒植物能吸收、凈化土壤中的重金屬和有機物等污染物,持續中和、改良土壤結構。使破損的生態系統恢復原有功能,植被恢復自然狀態,達到生態平衡。

       

      5.4非金屬礦

       

      (1)應用范圍

       

      非金屬礦主要有金剛石、石灰巖、白云巖、石英巖、陶瓷土、耐火粘土、大理巖、花崗巖、磷礦等。類壤土基質噴播技術可以運用于露天采石場尾礦庫邊坡與排渣場、工礦廢棄地等。

       

      (2)礦區生態修復

       

      礦山開采后形成的尾礦庫、排渣場會造成土地資源浪費、水土流失、沙土揚塵、地貌景觀破壞和次生災害等環境問題。首先進行邊坡排險,保障地質安全,然后采取類壤土基質噴播技術改良土壤,恢復植被,進而改變廢棄礦山環境條件、增加生境異質性,使群落結構本身發生動態過程變化。隨著所植樹木的生長發育,逐漸改善廢棄礦山原有地表環境條件,防風固土,凈化區域大氣,提高礦山林地的物種多樣性,最終達到修復土地、生態環境改善的目標。工礦廢棄地生態恢復最主要限制因子是土壤肥力,在初期階段必須進行土壤改良和熟化。通過植物種類的選擇,結合類壤土基質噴播技術改善土壤理化性質和土壤結構,提高土壤有機質含量。由此建立的生態群落將繼續演替,無需人工養護,最終達到永久性復綠,恢復至原山貌。

       

      5.5 典型案例

       

      5.5.1 無錫東郊山關閉礦山綜合整治項目

       

      東郊山位于無錫市錫山區境內,原山體破損嚴重,山體巖面不穩定,存在地質災害隱患。工程于2008年竣工,治理后山體恢復了原山貌,優化了周邊環境。釋放可用于生態休閑、郊野公園等的公共建設用地約2平方公里;增加了安鎮地區人均公共綠地指標。目前治理區已經成為部分建設用地和生態生活園區,其中生態園區已成為無錫及周邊城市居民短途旅游優選之地。

       

      治理前

       

       

      治理后

       

       

      5.5.2德興銅礦四號尾礦庫生態治理工程

       

      針對銅礦存在的土地損毀、生態破壞和土壤污染等環境問題,礦區土地運用類壤土基質噴播技術,選用綠色植物及其相關的微生物、土壤添加劑和農藝技術去除、截留土壤中的污染物或使污染物無害化。植物修復技術投入低而且能改變原有景觀,形成新的生態環境,治理效果顯著。

       

      治理前

       

       

      治理后

       

       

      6. 綜合效益與產業延伸

       

      生態環境改善后,結合治理地區周圍地理環境,因地制宜發展生態類的產業項目,包括森林氧吧、傍山公園、養老產業、種植養殖、生態農業、濕地公園、房地產、綜合性廣場、旅游業等。

       

      結合周邊資源,打造國家森林公園生態文化景區,實現森林生態系統的健康良性發展,使之成為具有典型森林科學研究、宣傳教育、森林養生等功能的公益型森林公園。生態農業復墾是根據生態學和生態經濟學原理,應用土地復墾工程技術和生態技術,通過合理配置農業植物、動物、微生物等,進行立體種植、養殖和加工業復墾,實現農—漁—禽—畜綜合經營的生態農業類型。以創意休閑農業為標桿,挖掘當地文化資源,融入文化創意概念,打造生態景致創意農業。生態旅游以景觀化農林作物種植為基調,結合四季花開、林果、苗木的培育、展示,配套觀光、休閑、餐飲、住宿、購物、娛樂等服務設施,建立科技孵化、品牌運作、產業發展于一體的綜合觀光項目。針對較典型的塌陷區水陸交換互補的物質循環類型,充分利用塌陷區形成積水的特點,打造湖泊、濕地景觀。因地制宜,不易積水型塌陷區開發礦山地質公園,打造集歷史、地質、礦業、生態、休閑、旅游、科普為一體的新的經濟發展平臺,如建造煤礦生產遺跡區、坑口電站區、治理恢復示范區、煤田科普教育區等項目。

       

      生態恢復集旅游、觀光、娛樂、文化等一體,有助于解決地方經濟發展與環境治理的矛盾,提高生產力,協調生態效益和經濟效益,實現區域的可持續發展。

       

      森林氧吧、碳匯 濕地 房產 綜合性廣場
      旅游 養老產業 傍山公園 生態農業

       

      SKILL

       

       

      主要技術

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