大豆胶粉添加量对公路绿地废弃物覆盖物的影响

大豆胶粉添加量对公路绿地废弃物覆盖物的影响

在高速公路边坡绿化中，重要的方法是将草本和灌木种子喷洒在边坡上，盖上各种覆盖，以防止种子被雨水侵蚀，对种子萌发起到保温和保温的作用。传统的覆盖物主要采用无纺布、遮阳网和草帘进行育苗覆盖,其施工危险性大、抗风性差、成本高,且生物降解性较差,均需人工摘除,增加高速公路固体污染物。随着人们生态环保意识的增强,绿色可降解的环保型的育苗覆盖物受到越来越多的重视。近年来,利用植物纤维毯作为高速公路边坡防护和育苗覆盖物研究较多绿地废弃物作为高速公路绿化养护过程中的处理难点,通常进行填埋和焚烧,既占用土地资源又污染环境,同时也带来了生物质资源的浪费。绿地废弃物的有效利用对资源的可持续发展、建设生态文明城市具有重要作用。目前,绿地废弃物主要是粉碎后直接覆盖或堆肥处理后利用,不但可以减少填埋场的面积,还具有提高土壤肥力,改善土壤结构,保持水土等功能,还能减少城市粉尘飞扬,美化城市绿化景观,降低城市绿地维护成本1材料和方法1.1头沟区气候条件试验于2019年8月中下旬在北京市门头沟区军庄镇进行。北京市门头沟区属于中纬度东岸季风气候,区内四季分明,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,多年平均降水量为597.92mm,1月份最冷,7月份最热,记载最高气温40.2℃,记载最低气温-22.9℃。1.21.2.1绿地废弃物覆盖物组成和指标本试验所采用的绿地废弃物覆盖物由粉碎枝条得到的木屑(长度为2～4cm,宽度为0.1～0.2cm,厚度为0.2～1cm。)、大豆胶粉、脲醛树脂、固化剂(氯化铵)、防腐剂(苯甲酸)、水混合而成,覆盖厚度为1cm,不同的绿地废弃物覆盖物的组成和指标如表1所示。无纺布(W)为对照,其规格为50g/m1.2.2聚合物的配比基质层由土壤(边坡绿化喷播用土)、草炭、珍珠岩、复合肥、保水剂(为高吸水性树脂)、粘结剂(为聚丙烯酰胺)混合而成,具体各类物质的配比如表2所示。1.2.3不同植物品种的比例和剂量草本、木本植物混合种子的播种密度为100株/m1.31.3.1发芽率测定剔除种子中的各种杂物,保证种子纯度99%以上,对所有种子的发芽率进行测定。试验之前用0.5%次氯酸钠溶液浸泡15min进行种子消毒,取出后用蒸馏水冲洗2～3次,后将所有的种子在蒸馏水浸泡12h,取出后用蒸馏水冲洗2～3次备用。1.3.2基本层喷播按照1.2.2中基质层的原料配比将原料混合得到基质层混合物,采用干喷法(12m1.3.3确定覆盖方式按照1.2.3植物种子配比及用量,根据侵蚀槽的面积计算播种量,确保每个覆盖处理的种子数相同。按照1.2.2中种子层基质的原料配比将原料与处理的种子混合得到最终的种子层混合物,利用混凝土喷射机由上至下将混合物铺装在基质层上,平均厚度3cm。1.3.4覆盖物基质喷播的制备无纺布覆盖在侵蚀槽上,利用竹签进行固定。按照1.2.1中的绿地废弃物覆盖物中的各物质的配比,首先是将大豆胶粉、脲醛树脂、固化剂(氯化铵)、防腐剂(苯甲酸)和水混合得到覆盖物基质,然后利用湿喷机由上至下将覆盖物基质喷播在侵蚀槽种子层上面,轻轻压实。无纺布覆盖(W)、绿地废弃物覆盖(A、B、C、D)共5个处理,每个处理3个重复。1.3.5护理和管理本研究中,所有覆盖物覆盖的侵蚀槽每3d浇水1次。1.41.4.1正常萌发种子数占试验种子数的比例从播种的第3天起,以后每隔3d进行1次监测,观察计算正常发芽种子数占试验种子数的百分比,公式为萌发率=萌发种子数/种子总数×100%。1.4.2植物生长高度的测量从播种的第7d起,采用钢卷尺测量每个侵蚀槽中木本和草本植物的平均高度,以后每隔7d进行1次监测,以cm计。1.4.3不同覆盖物对土壤保水性的影响土壤硬度使用土壤硬度计(SL—TYD)测定,采用含水率自动测定仪对不同处理土壤表面10cm处的含水率进行测定,从播种后第1天开始,每3d进行1次监测,连续监测3周,观察不同覆盖物下的土壤疏松程度以及覆盖物的保水性能。1.4.4人工降雨试验人工降雨试验采用型号为EL-RS3可移动式人工降雨装置。试验采用高速路边坡绿化喷播用土,土壤密度为1.63g/cm2结果与分析2.1不同覆盖物对植物萌发率的影响幼苗出土并穿透覆盖物是植被建成的先决条件,因此可以通过植物萌发率得到不同覆盖物对植物出苗的阻碍作用。试验结果表明,从第6天开始,植物快速萌发,第15天后植物的萌发率趋于稳定。W的植物萌发率为57%,绿地废弃物覆盖的植物萌发率为49%～55%,说明绿地废弃物覆盖物对植物的出苗有一定的阻碍作用。绿地废弃物覆盖物是由木屑不定向的叠加组成,幼苗出土方向空隙较小,植物幼苗只有穿过覆盖物后才可以正常生长发育,不能穿过覆盖物的幼苗,由于得不到充足的光照,不能很好地进行光合作用,缺乏自身生长所需的营养而死亡,因此导致出苗率相对较低。而随着大豆胶粉的加入,绿地废弃物覆盖物的植物萌发率逐渐降低,这可能是由于大豆胶粉添加量的增加导致幼苗穿透覆盖物的阻碍性增加,其中A的萌发率相对较大。综合来看,绿地废弃物覆盖物与无纺布的萌发率相比差别较小。2.2绿地废弃物覆盖物的生长状况植物生长的高度是反应植物生长情况的重要因素之一,同时也反映不同覆盖物对植物生长的影响。本试验记录了一个月内植物生长的高度,试验结果表明,无论是木本还是草本植物,绿地废弃物覆盖物比无纺布的植物生长高度要高,表明绿地废弃物覆盖物更有利于植物前期的生长发育,这主要是由于大豆胶粉是一种植物性蛋白质,蛋白质含量50%～65%,当大豆胶粉逐渐被土壤微生物分解,会释放大量的氮等元素,在植物生长初期,需要大量的氮元素维持生长,而大豆胶粉为植物生长提供了额外的氮元素,故绿地废弃物覆盖物下的植物生长较快。同时,随着大豆胶粉添加量的增加,植物的生长高度逐渐增加,进一步验证了大豆胶粉的加入有利于植物的生长。2.3土壤含水率测定土壤硬度的测定结果表明,随着时间的持续,土壤硬度呈现增加的趋势,主要可能是由于随着养护浇水的进行,土壤逐渐沉降造成的。W和绿地废弃物覆盖物覆盖下的土壤硬度差异较小,表明绿地废弃物覆盖物能够保持土壤的疏松、透气性,有利于植物的萌发和生长,其中A的土壤硬度较低。土壤含水率测定结果表明,采用绿地废弃物覆盖后,能有效保持土壤含水率,以C处理最好,其次为处理B、D和A稍差,10cm厚的土层土壤含水率21%～24%,而W的土壤含水率20%～22%。相比于无纺布,绿地废弃物覆盖物的土壤含水率略高一些,这可能是由于绿地废弃物具有一定的储水功能,当水分蒸发时优先蒸发木屑中的水分,从而减少了土壤水分的蒸发,可见侵蚀槽上采用绿地废弃物覆盖物对保持土壤水分具有显著作用。2.4边坡稳定性植被恢复工程在边坡植被恢复之前边坡土壤容易受降雨影响而发生剧烈侵蚀,因此边坡绿化覆盖物需要在植被恢复之前控制地表侵蚀,保持边坡水土,促进植被恢复。由图1可以看出,绿地废弃物覆盖物在25min内坡面产生的径流量(由图2可以看出,绿地废弃物覆盖物在25min内坡面产生的泥沙量均比无纺布小,相比于无纺布减少了21%～40%,这是由于覆盖了绿地废弃物覆盖物后,地表径流多在覆盖物表层形成,雨水对土壤的冲刷减少,故泥沙量(3绿地废弃物覆盖物的测定以高速公路绿地废弃物为原料制作的边坡绿化覆盖物,经过对绿地废弃物覆盖物对植物萌发率、植物生长高度、土壤硬度、含水率以及水土保持能力的测定,当大豆胶粉添加量为2%时的绿地废弃物覆盖物综合性最好。绿地废弃