專利名稱：人造土壤組合物以及在坡地表面種植植物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人造土壤組合物以及一種在坡地表面，特別是切割巖層表面上生長植物的方法。
在不利于植物生長環(huán)境的切割巖層或巖的斜坡表面上，如果在該坡地上施加適當(dāng)厚度的土壤，能夠改善在其上的植物生長的能力。為了使傾斜的巖石地區(qū)環(huán)境美化，一般使用格狀支架。將土壤填充在格狀支架的格子中然后在土壤中種植草皮。這種傳統(tǒng)的方法只能適用在傾斜坡度小的表面，而一般不能適合于在具有特別不規(guī)則表面的切割巖層的陡峭斜坡上使用。另外，在斜坡表面運輸和安裝格狀支架非常困難。安裝后，格狀支架在引力的作用下會滑落。
在切割巖層表面安裝帶土壤層的金屬絲網(wǎng)已經(jīng)試驗過。然而，土壤的水分保持能力很有限，而且土壤層厚度一般必須大于30cm以保持其中的水分。因此需要大量土壤，也需要用于高壓噴灑的重型設(shè)備。使用這種土壤層后，在切割巖層表面和土壤之間的粘著力不足，結(jié)果造成土壤沖蝕的趨勢。
本發(fā)明的設(shè)計克的服了上述問題，本發(fā)明的人造土壤組合物有效地覆蓋切割巖層的粗糙表面并且只需要能夠適合使用中等規(guī)模的安裝設(shè)備的相對薄的人造土壤層。本發(fā)明的人造土壤層改善了對切割巖層表面的粘著力，因此能夠防止安裝后所不希望的土壤沖蝕。
該人造土壤組合物沖包括a)泥炭土、b)污水沉積物、c)漿狀淤泥、d)粒狀土壤。其它材料如微生物可根據(jù)需要加入該組合物中。
本發(fā)明還涉及一種在斜坡表面種植植物的方法包括步驟a)在斜坡表面上固定一個網(wǎng)格，b)在網(wǎng)格上使用前面描述的人造土壤形成人造土壤層和c)在人造土壤層中種植植物。
現(xiàn)在參考


圖1說明本發(fā)明優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，該圖是覆蓋有根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的人造土壤的斜坡表面的局部剖面圖。圖2和圖3分別表示
圖1中A和B部分分解圖。圖4a和4b是分別用于圖2和圖3坡地的網(wǎng)格的俯視圖。
本發(fā)明的第一個目的涉及一種人造土壤組合物，其中包括a)泥炭土、b)污水沉積物、c)漿狀淤泥和d)粒狀土壤。
“泥炭土”可以從例如泥炭地或沼澤獲取并且在人造土壤中包括飽和水及部分腐爛植物，該部分腐爛植物能夠提供有機物質(zhì)、氮和磷化合物等。
這里的“污水沉積物”是指污水處理期間的中和過程中形成的而且主要含有有機物質(zhì)的沉積物。該污水沉積物可以從例如城市污水處理廠獲取。脫水沉積物是一種對于微生物生長的適合環(huán)境。所希望的污水沉積物的化學(xué)成分是有機物約占42至68%重量;總氮量約占1-5%重量;磷(即在P2O5構(gòu)成中)約占1-7%重量;鉀(即在K2O構(gòu)成中)約占0.5-2%重量;鈣(即在CaO構(gòu)成中)約占0.5-7%重量以及鎂(即在MgO構(gòu)成中)約占1-6%重量，其它物質(zhì)如無機物(即沙子)可以占40-50%重量。污水沉積物的PH值可以在5.8至7.1之間。在韓國農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院(Agricultural Technology Institute ot the Republic ot korea)發(fā)表的一份分析報告中得知污水沉積物的平均化學(xué)成分是有機物質(zhì)(45.8%)、總氮量(1.42%)、磷酸(1.15%)、鉀(0.28%)、鈣(6.21%)、鎂(1.12%)、無機物質(zhì)、例如沙子等(44.02%)?？梢灶A(yù)計用于制備人造土壤組合物的污水沉積物可以具有與此相似的化學(xué)成分。此外，污水沉積物成分的濃度可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)變化。該污水沉積物為刺激在其中生存的微生物，例如線狀真菌和其它細菌的生長得供養(yǎng)分(例如氮和磷)，通過利用這些工業(yè)廢料，本發(fā)明提供了一種與這些廢料處理有關(guān)的環(huán)境問題的解決方法。
這里的“漿狀淤泥”是指由脫水纖維材料制成并且是例如用木材漿料造紙的付產(chǎn)品。然而，其它的淤泥產(chǎn)品包括纖維素和木質(zhì)素也在本發(fā)明的考慮范圍之內(nèi)，這種漿狀淤泥應(yīng)該在加入人造土壤組合物之前在有適當(dāng)?shù)奈⑸锏那闆r下分解。腐爛的漿狀淤泥一般具有與泥炭土相同的成分和性質(zhì)并提供了碳和細菌的來源。漿狀淤泥包括相對減緩了其分解的木質(zhì)素和半纖維素，因此增加了人造土壤的粘性的附著性。所希望的漿狀淤泥的PH值范圍約5.7到8.5之間而且其化學(xué)成分是有機物大約為12-49%重量;總氮量約為0.1至0.7%重量;磷(即在P2O5構(gòu)成中)約為0.05-3%重量，鉀(即在K2O構(gòu)成中)約為0.1至0.4%重量;鈣(即在CaO構(gòu)成中)約為2.1至2.4%重量;鎂(即在MgO構(gòu)成中)約為3至5%重量;纖維素約為5至8%重量;以及木質(zhì)素約為15至20%重量。漿狀淤泥的使用減少了有關(guān)來自制漿和造紙工業(yè)環(huán)境廢料的處理問題。
泥炭土、污水沉積物和漿狀淤泥的每種成分的顆粒平均直徑可以在約0.02mm(即粘土)和2mm(即沙子)之間。最好低于20%的組合物顆粒的直徑為0.02mm或更小。當(dāng)直徑大于20mm時，是允許的，但是希望將這些較大的顆粒破碎。
“粒狀土壤”包括粗糙粒狀土壤，它包括風(fēng)化的花崗巖、火山灰或煤灰或它們的結(jié)合粒狀土壤可以從山地或泥土挖掘地點獲取，粒狀土壤顆粒的直徑范圍可以在約0.02mm至20mm之間。最好只有5%或小于此質(zhì)的顆粒體積的直徑為20mm或大于此質(zhì)，從而可以有希望破碎這些大的顆粒以使該組合物能被噴灑。
組合物中各成分的比例依據(jù)所要求的人造土壤密度可以容易地改變。另外，所推薦的各種成分的濃度如下a)、泥炭土約為10至30%重量;
b)、粒狀土壤約為10至30%重量;
c)、污水沉積物約為40至60%重量;以及d)、漿狀淤泥約為25至45%重量;
在組成中(例如在污水沉積物或漿狀淤泥中)可以含微生物，或者可以根據(jù)要求加到組合物中?？梢约拥浇M合物中的微生物包括例如曲霉真菌、毛霉菌屬真菌、芽胞桿菌屬細菌或假單胞菌屬細菌。
現(xiàn)在參考
圖1至圖3更詳細地說明在斜坡表面種植植物的方法。
圖1表示例如以坡度低于105的軟石或風(fēng)化巖石為基礎(chǔ)的區(qū)域1和例如以坡度低于103的硬石為基礎(chǔ)的較陡峭區(qū)域2的斜坡表面。網(wǎng)格3放置在軟石、風(fēng)化巖石或硬石4的斜坡表面。網(wǎng)格3可以是例如金屬絲網(wǎng)或用于平緩坡地的聚乙烯網(wǎng)。參考圖4a和4b，本發(fā)明優(yōu)選實施例中使用的網(wǎng)格3是由涂覆PVC的金屬絲制成的，由許多正方形(見4b)或長方形(見4a)組成的框架8構(gòu)成，框架上有許多細紋網(wǎng)9(也是由涂覆PVC的金屬絲制成)放置或固定在框架8上?？蚣?的每個正方形可以有如圖4b所示的用于較陡坡度的150m×150cm的垂直和水平壁面或有如圖4a所示的用于平緩坡度的水平壁為150cm，垂直壁為300cm和長方形。當(dāng)然也可以慮慮許多不同的網(wǎng)格實例。為將網(wǎng)格固定在斜坡表面使用許多錨釘構(gòu)件5，每個錨釘有一個鉤狀尾部6，用其來固定網(wǎng)格3，錨釘插入坡地表面的深度為20至40cm。在圖4a和4b的實施例中，框架8的每個水平和垂直金屬絲之間的交叉點都裝配有錨釘5。根據(jù)需要可以使用附加固定釘固定細紋網(wǎng)9。如
圖1所示，在坡度相當(dāng)陡的地方需要使用更多的錨釘構(gòu)件5(見區(qū)域2)。將這里所描述的人造土壤組合物施用在固定的網(wǎng)格3上形成人造土層7。通?？刹捎酶邏簢姙⒃O(shè)備將人造土壤組合物噴灑在網(wǎng)格上使人造土層的厚度達到5-20cm。在實施例中，區(qū)域2的陡峭地區(qū)人造土層7的厚度約15cm，而區(qū)域1的平緩坡地人造土層7的厚度約10cm然后用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)將植物10種植在人造土壤中。在本發(fā)明一個所希望的實施例中是將人造土壤和用于種植的植物種子混合在一起，然后將土壤/種子混合物噴灑在網(wǎng)格3上。
下面給出一種根據(jù)本發(fā)明制備的組合物的非限定性的實施例。
實施例1-人造土壤組合物的制備及其承載植物生長的適用性。
將含量分別為10至30%重量之間的泥炭土，10至30%重量之間的粒狀土壤、40至60%重量之間的污水沉積物和25至45%重量之間的漿狀淤泥混合制成人造土壤組合物。向人造土壤中加入水，青草籽和雜草籽之后，將該組合物混合并噴灑到已經(jīng)用錨釘固定到切割巖層的傾斜表面上就位的金屬絲網(wǎng)格上。施加在網(wǎng)格上的人造土層的厚度范圍為5至20cm。即使暴露在大雨中，該人造土層也是穩(wěn)定的而不會被沖蝕。該人造土壤組合物能保持足夠的水分以使研究期間(即在三個月)在其中生長的植物存活。人造土壤組合物的PH值是7.2，其密度為1，000至1，050克/升，是天然土壤密度(即1，750克/升)的約0.57至0.6倍。由于降低了人造土壤的重量，可以使用中等規(guī)模的施灑機并簡化了人造土壤的運輸。人造土壤的高氣孔率(42至44%)比天然土壤(39%)高1.07至1.12倍，比粒狀土壤(42%)高1至1.05倍，結(jié)果提高了種子的發(fā)芽能力并加快了植物生長。
為測定人造土壤的水分保持能力要進行下面的試驗。
實施例2-天然土壤與人造土壤組合物的水分保持能力試驗。
在溫室中安裝兩個與水平線成40°角傾斜的石板瓦(尺寸為50cm×50cm)。一塊瓦中的金屬絲網(wǎng)上供給的是天然土壤，另一塊瓦中的金屬絲網(wǎng)上供給的是實施例1的人造土壤組合物。每種土層約10cm厚。將10克在水中浸泡24小時的常年生黑麥草籽種在其中并在每個土層床上均勻地澆1升水，以后不再加水。4天后，各土壤床中的種子開始發(fā)芽。從第七天起天然土壤床上的草開始脫水，種植后第12天死掉。而人造土壤床上的草在120天后才開始脫水，種植后140天死掉。因此人造土壤組合物的水分保持能力比天然土壤高28倍。
為確定人造土壤組合物的環(huán)境影響，進行下面的試驗。
實施例3-人造土壤組合物的環(huán)境影響在第一次降雨后，將取自用實施例1的人造土壤和種植于覆蓋的斜坡基底的排出水收集起來并測量BOD(生物需氧量)懸浮體、油和油脂濃度、沉淀體濃度、總?cè)芙怏w濃度、氯化物和硫酸鹽濃度、總氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度以及水的PH值。試驗結(jié)果在下表中給出。為避免環(huán)境污染而不得超過的廢水限度在右欄中給出。
表1-人造土壤的環(huán)境影響。


因此，從中可以看出排出水中成分的濃度沒有超出對廢水度，該人造土壤的環(huán)境影響很小。
人造土壤和天然土壤中各種成分的濃度經(jīng)測定其結(jié)果在下表中給出表2-人造土壤組合物與天然土壤的比較成分 人造土壤(實施例1)天然土壤有機物，％26.2 1.09總氮量，％2.98 0.02磷酸(P2O5),PPM 310 157.8鉀，K(ME/OOG) 2.45 4.48氣孔率，％4339酸性，PH 7.2 5.1從中可以看出，本發(fā)明的人造土壤組合物適合于施用在斜坡表面，特別是切割巖層的斜坡表面，并減少了沖蝕趨勢。由于各種成分之間具有協(xié)同作用，因此該人造土壤在適合于植物生長上是好的，水分保持為和附著在巖層表面的能力好而且沒有環(huán)境污染的危險。本發(fā)明的人造土壤組合物具有所要求的總氮量、磷、鈣和其它有機物濃度，因此為在斜坡表面上施用了相對薄的人造土壤層(5～20cm)的植物生長提供了良好的環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種人造土壤組合物，包括a)泥炭土；b)粒狀土壤；c)污水沉積物，和d)漿狀淤泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造土壤組合物，其特征在于其中包括微生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造土壤組合物，其特征在于包括a)泥炭土的濃度范圍約為10至30%重量;b)粒狀土壤的濃度范圍給為10至30%重量;c)污水沉積物的濃度范圍約為40至60%重量。d)漿狀的濃度范圍約為25%至45%重量。
4.一種適合于施用在斜坡表面支承植物生長的人造土壤組合物，具有包括比天然土壤強的水分保持能力，其有機物、總氮量和磷酸的濃度比天然土壤大以及對斜坡表面的附著力比天然土壤大的特性，該組合物包括;泥炭土、粒狀土壤、污水沉積物和漿狀淤泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人造土壤組合物，其特征在于，微生物是從一組包括曲霉真菌或毛霉菌屬真菌和芽胞桿菌屬細菌或假單胞菌屬細菌中選取。
6.一種在斜坡表面種植植物的方法，包括步驟a)將網(wǎng)格固定在斜坡表面;b)在網(wǎng)格上施用由泥炭土、粒狀土壤，污水沉積物和漿狀淤泥組成的組合物以形成人造土層;和c)在人造土層中種植植物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，土層的厚度約為5至20cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，植物種子與組合物混合并在步驟b)施用到網(wǎng)格中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，包括種子的組合物是采用噴灑設(shè)備噴灑到金屬絲網(wǎng)格上。
全文摘要
公開一種人造土壤組合物以及一種在斜坡表面，特別是切割巖層表面種植植物的方法。該人造土壤組合物包括例如泥炭土、粒狀土壤，由處理的城市廢料形成的污水沉積物以及由脫水纖維材料并且是木漿造紙的副產(chǎn)品形成的漿狀淤泥。該人造土壤施用在固定到切割巖層斜坡表面的網(wǎng)格上，植物種植在人造土層中。試驗表明，人造土壤與天然土壤相比提高了對傾斜表面的粘著力，促進植物生長并在更大的程度上，保持水分而不會由于排出水中化合物的侵蝕造成環(huán)境危害的結(jié)果。最好各種成分濃度分別為以下重量％，泥炭土(10-30％)、粒狀土壤(10-30％)、污水沉積物(40-60％)以及漿狀淤泥(25-44％)。
文檔編號A01G7/00GK1098431SQ9311738
公開日1995年2月8日 申請日期1993年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月31日
發(fā)明者金永求 申請人:金永求