一种自养型屋顶绿化基质及其制造方法与流程

本发明属于植物生长基质
技术领域：
，具体涉及一种自养型屋顶绿化基质及其制造方法，主要用于苔藓或草坪等低矮植物的屋顶种植。
背景技术：
：屋顶绿化是一种以屋顶为主，阳台、露台、天台、层间等脱离自然土壤的各类建筑物的特殊空间绿化，是在各种建筑物及其构筑物的屋顶或天台上进行绿化活动。在中国屋顶绿化历史仅十余年左右，而大部分主要以景观设计与植物栽培养护研究为主，对于屋顶绿化基质研究并不深入，以至将黄土或草炭直接当做屋顶绿化基质，这种基质因有机物量过高而导致2-3年内下沉过多，植物退化以致死亡。屋顶绿化受各种条件的限制，总体绿化的土层相对较薄，含水量也相对较少，植物种植及生长容易出现干燥缺水。并且，屋顶绿化还存在因原料的问题导致的不利影响，如：将黄土直接作为屋顶绿化基质，其容重较大，使屋顶负荷过重；将草炭直接作为屋顶绿化基质极易粉碎和流失，受环境条件限制大；草炭含水量低于40％后极不容易润湿，浇水困难，造成人力物力的浪费。并且，目前现有屋顶绿化基质标准划分不一，导致屋顶绿化效果不佳。，同时目前大部分屋顶绿化基质不分屋顶基质层厚度、植物密度和层次结构，基质不能专型专用，导致屋顶绿化效果不佳。技术实现要素：(一)要解决的技术问题为了解决屋顶绿化中基质层很薄，在3cm-15cm厚度中低矮植物的正常生长，特提出本发明。(二)技术方案为了达到上述发明的目的，本发明提供了一种自养型屋顶绿化基质及其制造方法，包括有机物和无机物，其中，所述无机物的体积百分比为80％-95％；所述有机物的体积百分比为5％-20％；所述无机物中，尺寸为0.025cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比为65％-90％；所述有机物中，尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比为40％-55％。优选地，所述无机物中，尺寸为0.025cm-0.1cm粒级的碎粒的重量百分比25％-35％；尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比40％-55％。优选地，所述有机物中，尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比40％-55％。优选地，所述无机物中，尺寸为0.5cm-1.5cm粒级的碎粒的重量百分比为10％-15％，尺寸为0.025cm粒级以下的碎粒的重量百分比为5％-10％；所述有机物中，尺寸为0.5cm-1.5cm粒级的碎粒的重量百分比为10％-15％，尺寸为0.1cm粒级以下的碎粒的重量百分比为35％-40％。优选地，在所述尺寸为0.1cm粒级以下的有机物碎粒中加入1‰的磷酸氢二铵。优选地，将有机物原料和无机物原料分别分级过筛，得到尺寸为0.025cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比为65％-90％的无机物，以及尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比为40％-55％的有机物；将体积百分比为80％-95％的所述无机物与体积百分比5％-20％所述有机物混合。优选地，所述分级过筛后的无机物中，尺寸为0.025cm-0.1cm粒级的碎粒的重量百分比25％-35％；尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比40％-55％；优选地，所述分级过筛后的有机物中，尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比40％-55％。优选地，将所述体积百分比为80％-95％的所述无机物与体积百分比5％-20％所述有机物混合。优选地，所述分级过筛及所述混合的步骤包括：将所述无机物原料通过1.5cm筛孔的筛网，取通过1.5cm筛孔的碎粒再过0.5cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第1粒级；取通过0.5cm筛孔的碎粒，通过0.1cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第2粒级；取通过0.1cm筛孔的碎粒，通过0.025cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第3粒级；取通过0.025cm筛孔的碎粒，得到碎粒均为小于0.025cm的粒级碎粒，所述碎粒为第4粒级。优选地，所述分级过筛及所述混合的步骤包括：将所述有机物原料通过1.5cm筛孔的筛网，取通过1.5cm筛孔的碎粒再过0.5cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第1粒级；取通过0.5cm筛孔的碎粒，通过0.1cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第2粒级；取通过0.1cm筛孔的碎粒，得到碎粒均为小于0.1cm的粒级碎粒，所述碎粒为第3粒级；取第2粒级、第3粒级的无机物，以及第2粒级的有机物进行混合。优选地，所述混合的步骤包括：将第1粒级、第4粒级的无机物，以及第1粒级、第3粒级的有机物与第2粒级、第3粒级的无机物，以及第2粒级的有机物一起进行混合，其中，第1粒级、第4粒级的无机物分别占无机物的重量百分比不超过25％；第1粒级、第3粒级的有机物分别占有机物的重量百分比不超过50％。(三)有益效果本发明制造的基质养分适宜，基质使用多年后体积、厚度基本不变，后期管理成本低，植物可以自养。本发明制造的基质可以满足极端恶劣环境条件下(基质厚度3cm-10cm等)植被生长，也可以在条件稍好的环境条件下(基质厚度10-15cm)，后期免精细管理，自养生长。本发明在基质材料中选择农、林、工等废弃物作为主要材料，在节约经济消耗的同时达到绿色环保的目的。本发明在基质中控制适合单层次结构，因质地较轻从而减轻屋顶负荷。附图说明图1是本发明的屋顶绿化基质的制造方法的工艺流程图。图2是本发明的屋顶绿化基质的碎粒筛选的工艺流程图。图3本发明一种实施例提供的一种适用于屋顶绿化基质的无机物颗粒平均分布组成图。图4本发明一种实施例提供的一种适用于屋顶绿化基质的有机物颗粒平均分布组成图。具体实施方式本发明提出的是一种自养型屋顶绿化基质。所谓的自养型屋顶绿化基质是指：屋顶负荷在100kg/m2-250kg/m2，基质层厚度3cm-15cm，植物以苔藓、草坪为主。是一种质地轻、通透好、有利于植物适度生长(并非快速生长)载体，基质使用多年后体积、厚度基本不变，后期管理成本低，植物可以自养的优质基质。自养型屋顶绿化基质较为通用，适宜在条件差的环境使用。该基质以无机物基质为主，无机物基质中以沙粒(中粒)与砂砾(粗粒)并重，大约各占50％，为防止基质在使用过程中下沉，其中有机物含量较少。本发明的发明人经多年研究发现，为了达到上述要求，可以通过控制基质中的无机物与有机物的比例，同时分别控制无机物和有机物的粒径分布，使得孔径分布更加合理，孔隙度适宜，有利于通透排水，且有利于保水供氧，使屋顶植物生长合理。发明人根据理论分析认为，这是因为自养型屋顶要满足植物的生长，控制基质层厚度在3cm-10cm，同时需要控制其质地及通透性，所以必须控制各个粒级颗粒的占比。具体来说，本发明的屋顶绿化基质由无机物和有机物混合而成，其中，无机物的体积百分比为80％-95％，所述有机物的体积百分比为5％-20％。当无机物大颗粒的体积百分比过大时，会造成因阳离子代换量小导致基质活性小、固定性差、基质细粒下沉。当有机物的体积百分比过大时，会造成有机物腐烂、基质层易下沉。并且，经发明人的理论研究和实验检验，所述基质植物多以苔藓、草坪为主，基质层厚度多在3cm-10cm，为达到此种专用基质的标准，研究出：粒径以沙粒(中粒)与砂砾(粗粒)并重，大约各占50％，容重小于0.9g/cm3，持水孔隙≥15％，通气孔隙≥20％，透水率≥50mm/min。当无机物中尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比过小时，会严重影响基质的透水性和空气孔隙。而当有机物中尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比过小时，可能会影响到无机颗粒同粒级占比，造成持水孔隙逐年变小。所述无机物优选为容重小、通透好的物质，例如以工业废弃物为主要原料，如：建筑废砖、火山岩、粗炉渣、粉煤渣等。所述有机物优选为成本低、耐分解、好处理分选以及前期阳离子换量相对高的物质，例如以自然资源为主要原料，如草炭、椰糠，以及种植、养殖废弃物发酵而成的、无害化的农、林废弃物。例如秸秆，菇渣，枯枝败叶无害化发酵成有机基质。无害化处理的农、林废弃物例如：将农、林类废弃物堆积成堆，加水调节发酵物的含水量至70％-90％，优选为80％进行发酵，通过65℃以上翻堆，多轮操作，保持240小时左右，降温至40摄氏度，水分含量在40％以下结束发酵，人工降温至30℃储存。发酵，借助农、林类废弃物中微生物分解的能力，将有机物分解成低营养的基质，所以发酵适度。草炭的有机质含量在30％以上，质地松软易于散碎，容重0.5-0.7，多呈棕色或黑色，ph值一般为5.5～6.5，呈微酸性反应，其主要作用是改善产品的物理性状，增加产品的通气性，其对土壤也有基本的改良作用。所述有机物当中包括有机质、纤维素、大量元素、微量元素和激素，包括：氮、磷以及钾等大量元素，以及铜、铁、镁、硫、钙等中微量元素，以及植物生长调节物。在制造本发明的基质时，可以将有机物和无机物按照粒径进行筛选、划分。如前所述，一般是通过粒级机械组成调节孔径分布来控制无机物和有机物的不同粒径，其中，最小粒级还有调整有效养分吸持率的作用，控制无机物占比为80％以上是避免有机物腐烂下沉，且要求下沉少于10％，通过控制无机物的占比使植物生长载体不会减少。为了控制所述基质通透速率适中，控制所述基质的渗透率大于50mm/min，控制通气孔隙不少于15％，最大毛管持水空隙大于15％，达到通透供氧、保水保肥、避免基质下沉的目的。对所述有机物和无机物的不同粒径占比控制为：在所述无机物中，控制尺寸为0.025cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比为65％-90％；在所述有机物中，控制尺寸为0.1cm-0.5cm粒级的碎粒的重量百分比为40％-55％。在制造时，所述无机物碎粒混合为：将10％-15％的第1粒级、40％-55％的第2粒级、25％-35％的第3粒级以及5％-10％的第4粒级进行混合，得到无机物混合基质。所述有机物碎粒混合为：将10％-15％的第1粒级、40％-55％的第2粒级以及35％-40％的第3粒级以及1‰的磷酸氢二铵进行混合，得到有机物混合基质。优选的，在所述无机物颗粒及有机物颗粒中，大于1.0cm的颗粒要少于20％，小于0.005cm的颗粒要求低于5％。将体积百分比为80％-95％的所述无机物与体积百分比5％-20％所述有机物混合，得到最终自养型屋顶绿化基质。值得一提的是，本发明所述基质能够满足屋顶负荷比较小的条件，低于250kg/m2，高于100kg/m2。如果屋顶负荷仅仅满足高于100kg/m2条件，可以覆设所述基质3cm-8cm用以种植苔藓或草坪。其次因我国南方的温度普遍较高导致基质腐烂下沉快，降雨量高对通气孔隙要求在上限以下，所以针对于南方一带的所述基质中的无机物重量百分比为95％，有机物重量百分比为5％，相对于南方而言，北方温度相对较低且降雨量小，所以针对于北方一带的所述基质中的无机物重量百分比为90％，有机物重量百分比为10％左右，通气孔隙达到下限以上即可。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。图1是本发明的自养型屋顶绿化基质的制造方法的工艺流程图，图2是本发明的屋顶绿化基质的碎粒筛选的工艺流程图，如图1、图2所示，所述包括以下步骤：将有机物原料和无机物原料分别分级过筛，所述过筛步骤如下：步骤s101，将所述碎粒进行分级过筛工艺，将碎粒过1.5cm筛孔的筛网，取通过1.5cm筛孔的碎粒再过0.5cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒：第1粒级。通过此步骤，可以得到无机碎粒第1粒级和有机碎粒第1粒级。进一步地，将未通过1.5cm筛孔的碎粒进行粉碎，将粉碎后的碎粒再次通过1.5cm筛孔的筛网。步骤s102，取通过0.5cm筛孔的碎粒，通过0.1cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的无机碎粒第2粒级和有机碎粒第2粒级。步骤s103，取通过0.1筛孔的碎粒，通过0.025cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的无机碎粒第3粒级以及通过0.1cm筛孔的有机碎粒第3粒级。取第2粒级和第3粒级的无机物，以及第2粒级的有机物进行混合。步骤s104，取通过0.025cm筛孔的无机物碎粒，得到碎粒均为小于0.025cm的粒级碎粒，所述碎粒为第4粒级。通过筛选得到的无机物碎粒包括：第1粒级、第2粒级、第3粒级以及第4粒级，其中，第1粒级尺寸为0.5-1.5cm的粒级碎粒、第2粒级尺寸为0.1-0.5cm的粒级碎粒、第3粒级尺寸为0.025-0.1cm的粒级碎粒、以及小于0.025cm的粒级碎粒第4粒级；通过筛选得到的有机物碎粒包括：第1粒级、第2粒级、第3粒级、第4粒级，其中，第1粒级尺寸为0.5-1.5cm，第2粒级尺寸为0.1-0.5cm以及小于0.1cm的粒级碎粒第3粒级。实施例1，将所述无机物原料通过1.5cm筛孔的筛网，取通过1.5cm筛孔的碎粒再过0.5cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第1粒级；取通过0.5cm筛孔的碎粒，通过0.1cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第2粒级；取通过0.1cm筛孔的碎粒，通过0.025cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第3粒级；取通过0.025cm筛孔的碎粒，得到碎粒均为小于0.025cm的粒级碎粒，所述碎粒为第4粒级。将所述有机物原料通过1.5cm筛孔的筛网，取通过1.5cm筛孔的碎粒再过0.5cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第1粒级；取通过0.5cm筛孔的碎粒，通过0.1cm筛孔的筛网，得到未通过筛孔的碎粒为第2粒级；取通过0.1cm筛孔的碎粒，得到碎粒均为小于0.1cm的粒级碎粒，所述碎粒为第3粒级。在实施例中，将所述无机物和有机物按照比例分别进行混合，为了控制所述基质中的粒径占比，将所述无机物碎粒中尺寸为0.5-1.5cm粒级碎粒的重量百分比控制在10％-15％，尺寸为0.025cm粒级以下的碎粒的重量百分比控制在5％-10％；将所述有机物碎粒中尺寸为0.5-1.5cm粒级碎粒的重量百分比控制在10％-15％，尺寸为0.1cm粒级以下的碎粒的重量百分比控制在35％-40％。将所述无机物碎粒中尺寸为0.1-0.5cm粒级碎粒的重量百分比控制在40％-55％，尺寸为0.025-0.1cm粒级碎粒的重量百分比控制在25％-35％；将所述有机物碎粒中尺寸为0.1-0.5cm粒级碎粒的重量百分比控制在40％-55％。所述无机物碎粒混合为：将10％-15％的第1粒级、40％-55％的第2粒级、25％-35％的第3粒级及5％-10％的第6粒级进行混合，得到无机物混合基质。所述有机物碎粒混合为：将10％-15％的第1粒级、40％-55％的第2粒级35％的第3粒级以及1‰磷酸氢二铵进行混合，得到有机物混合基质。进一步地，将体积百分比为80％-95％的所述无机物与体积百分比5％-20％所述有机物混合，得到最终绿化基质。实施例2，将所述基质与蒸馏水或去离子水按质量比1：10的比例混合，摇床150r/min震荡30min，静置30min后过滤。准备好四个培养皿，皿中放一张滤纸，滤纸上放30粒，大小均一、颗粒饱满的新白菜种子，三个培养皿用滤液5-8ml，另一个用蒸馏水或去离子水浸润。四个培养皿放于25℃恒温培养箱中，培养24h，测量记录发芽率、种子发芽指数。发芽率％＝发芽种子数/种子总数×100％种子发芽指数gi＝发芽率×平均根长/空白发芽率×空白平均根长自养型基质发芽率91％种子发芽指数(gi)144％表1本发明基质发芽率和gi值根据本实验数据得出：所述种子通过发明所述的基质发芽率较高，种子发芽指数达到80％，且在130％以上，证明本发明基质对植物无毒性作用。实施例3，图3本发明一种实施例提供的一种适用于屋顶绿化基质的无机物颗粒平均分布组成图；图4本发明一种实施例提供的一种适用于屋顶绿化基质的有机物颗粒平均分布组成图。如图3所示、图4所示。分别将所述无机物颗粒和有机物颗粒进行配比。在实施例3中，表2为自养型屋顶绿化基质种植试验，在屋顶模拟试验场放置防水板、透水板，板上覆盖基质12cm，压实浇水，种植八宝景天10株/m2、佛甲草15株、微型月季8株/m2、高羊毛草10束/m2。试验设计五个处理，三次重复。分别取植物：八宝景天、佛甲草、微型月季以及高羊茅草，在使用本发明所述的基质分别作用于四种作物，八宝景天在三个月的生物产量为鲜重为27.8(g/m3)、六个月的生物产量为88.4(g/m3)、十二个月的生物产量为206.6(g/m3)；佛甲草在三个月的生物产量为鲜重为51.1(g/m3)、六个月的生物产量为178.6(g/m3)、十二个月的生物产量为355.4(g/m3)；微型月季在三个月的株高×展幅(cm)为15.3×14.1(cm)、六个月的株高×展幅(cm)为19.1×16.3(cm)、十二个月的株高×展幅(cm)为20.2×16.9(cm)；高羊茅草在三个月的株高×展幅(cm)为5.1×7.7(cm)、六个月的株高×展幅(cm)为12.9×11.0(cm)、十二个月的株高×展幅(cm)为15.5×13.1(cm)。表2自养型屋顶绿化基质种植试验四种植物在本发明基质的自然生长情况下，鲜重、株高、展幅增加量稳定，以上种植试验表明，本发明基质能够满足植物的基本生长需求，具有一定的保水保肥能力，可应用于屋顶绿化栽培。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12