边坡植被恢复中微生物固化生态基材的配方优化

摘要

[目的]探究胶结液浓度、植物纤维、复合微生物肥料及保水剂对微生物固化生态基材强度的提升效果，研究不同配比基材的植物适生性能，筛选出最佳的边坡绿化基材配方，为新型生态基材制备与边坡植被修复提供理论支持和实践指导。[方法]以胶结液浓度、植物纤维、复合微生物肥料、保水剂为影响因素开展正交试验制备微生物固化生态基材，对比不同配比基材的抗剪强度，并通过高清显微镜分析微生物固化生态基材强度提升的微观机理；采用盆栽试验研究高羊茅和紫花苜蓿在不同配比基材的出苗特征和植被生长情况；基于抗剪强度特征和植物生长情况，通过熵值法筛选最优的基材配方。[结果](1)微生物固化对基材的抗剪强度提升具有显著作用，黏聚力提升179.78%～355.65%,内摩擦角增加35.69%～58.97%。(2)胶结液浓度是影响植物出芽时间和出苗率最为显著的因素，随着胶结液浓度的升高，出芽时间出现延迟，出苗率明显降低。(3)基材组植物的生长指标均明显优于对照组，高羊茅在胶结液浓度0.2 mol/L,植物纤维、复合微生物肥料、保水剂质量比为1∶2∶0.09的配比基材中生长发育最好；紫花苜蓿在胶结液浓度0.2 mol/L,植物纤维、复合微生物肥料、保水剂质量比为3∶1∶0.06的配比基材中生长发育最好。[结论]微生物固化生态基材的抗剪强度较基质土有显著提升，其中0.2 mol/L为最佳胶结液浓度。在该浓度下，适用于高羊茅和紫花苜蓿的最优配比(植物纤维：复合微生物肥料：保水剂)分别为1∶2∶0.09和3∶1∶0.06。

关键词

微生物固化 / 生态基材 / 配比优化 / 植被修复

基金资助

国家自然科学基金项目“强降雨条件下阶梯状茶园边坡的水文响应及浅层失稳机制”(42477165);; 福建省科技厅产学研创新项目“复杂环境下建筑弃土场灾变机制及风险防控关键技术”(2022Y4002);; 福建省交通运输科技项目“新型低碳装配式锚固结构智能建造成套技术研发与应用”(202202);; 水利部重大科技项目“南方山丘区输变电工程水土流失防控及碳汇潜力评价研究”(SKS-2022085)