一种复合种植承载体、制备方法和用途以及沉水草毯与流程

1.本发明涉及沉水种植技术领域，特别是涉及一种复合种植承载体、制备方法和用途以及沉水草毯。


背景技术：

2.当前水生态修复技术中沉水植物系统构建受限于水体本底条件，硬底水体、流速过大的冲刷、淤积过深污染负荷超标、水位过高低透明度等都是限制沉水植物种植的条件；传统的水草种植床难以解决高流速冲刷和水底贴合平铺的问题，也难在高负荷污染水体或高负荷污染淤泥中保持高存活率；另外沉水植物育苗扩培只能够在水塘，或土基条件下进行。现有的沉水草毯，大多为单一纤维结构，效用单一，植物存活率低，受限条件较多，难以规模化生产应用，难以颠覆传统沉水植物种植模式，应用前景较小。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合种植承载体、制备方法和用途以及沉水草毯，能够解决沉水植物只能在土基条件下生长的问题，其能够摒弃土基条件在复合种植承载体进行扩培生长，而且在高负荷污染水体或高负荷污染淤泥中保持沉水植物的高存活率。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种复合种植承载体，包括如下质量百分比的各组分：
5.植物纤维 15～18％，如15～16％或16～18％；
6.高分子聚合物纤维 60～68％，如60～67％或67～68％；
7.缓释剂 5～10％，如5～8％或8～10％；
8.发泡剂 1～2％；
9.低熔点助剂 1～2％；
10.吸附剂 10～12％，如10～11％或11～12％。
11.优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
12.a1)所述植物纤维选自木质纤维素和棕榈纤维素中的至少一种；
13.a2)所述高分子聚合物纤维选自聚酯纤维(涤纶)和聚氨基甲酸酯纤维(氨纶)中的至少一种。
14.优选地，所述缓释剂为柠檬酸。
15.优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
16.b1)所述发泡剂为低熔点聚氨酯发泡剂，熔点≤100℃，如≤30℃、30～40℃、40～45℃、45～100℃的adc聚氨酯发泡剂等；
17.b2)所述低熔点助剂为低熔点聚酯纤维，熔点≤65℃，如≤40℃、40～50℃、50～65℃的adc聚酯纤维(涤纶)混合物等。
18.优选地，所述吸附剂为碳吸附剂。
19.本发明第二方面提供上述复合种植承载体的制备方法，包括如下步骤：将所述植物纤维和所述高分子聚合物纤维进行梳毛、铺毛、针织、热风定型、冷风定型、在包含所述吸附剂的水溶液中浸渍和烘干，得到所述复合种植承载体，其中，在铺毛时加入所述缓释剂、所述发泡剂和所述低熔点助剂。
20.梳毛是将纤维梳理平整。铺毛是将梳理凭证后的纤维层层铺好。针织是将铺毛后的纤维进入针织器进行织整。冷风定型后还可以按照所需复合种植承载体的大小进行切割。
21.优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
22.c1)热风定型的温度为40～50℃，如40～45℃、45～48℃或48～50℃；
23.c2)热风定型的时间为3～10秒，如3～5秒、5～6秒或6～10秒；
24.c3)冷风定型的温度为0～40℃，如0～15℃、15～30℃或30～40℃；
25.c4)冷风定型的时间为3～10秒，如3～5秒、5～8秒或8～10秒；
26.c5)浸渍的时间为5～30秒，如5～10秒、10～20秒或20～30秒；
27.c6)烘干的温度为15～35℃，如15～25℃或25～35℃；
28.c7)烘干的时间为10～60秒，如10～30秒或30～60秒。
29.本发明第三方面提供上述复合种植承载体在制备沉水草毯中的应用。
30.本发明第四方面提供一种沉水草毯，包括上述复合种植承载体和沉水植物。所述沉水植物可以为苦草、伊乐藻、眼子菜、轮叶黑藻、金鱼藻、眼子菜等；成苗或种子皆可。
31.优选地，所述沉水植物种植于所述复合种植承载体上。
32.如上所述，发明具有以下有益效果中的至少一项：
33.1)本发明复合种植承载体具有高空隙高密度，能够通过剪刀进行随意裁剪成为各种形状能够与河道形态贴合；
34.2)沉水植物(苦草为主，其他沉水植物成苗或种子皆可)种植于本发明复合种植承载体上，根系在空隙中生长，并克隆增殖最终满铺形成沉水草毯最终形状，通过解决沉水植物并非只能在底泥或泥土中生长的问题，从而能够摒弃只能通过水塘进行沉水植物扩培，达到节约用地的目的，可在任意地方进行沉水植物的扩培工作，且通过本发明复合种植承载体形成的终态草毯，能够在工程直接应用，立即成景缩短施工周期和验收周期，克服河道条件限制，达到节能经济的目的。
35.3)本发明复合种植承载体能够节约用地，无需进行水塘开挖种植水生植物，而可以通过厂房、或者水泥平地，水池布进行沉水草毯的工厂化标准化培养，从而通过温控光控，调节其生长周期，产量达到最大的经济效果。
36.4)本发明可以直接将沉水草毯铺设于水底，不限制与底部情况，沉水草毯可以通过吸附水体中的营养物质供植物生长存活，不影响植物生长繁殖。
37.5)传统底泥插种水生植物受制于水体流速，沉水草毯为植物生长终态产品，水草根系生长于本发明复合种植承载体空隙内，紧紧抓牢，因此水体流速过高对于沉水植物影响较小，流速建议控制(5m/s)以内。
38.6)底泥长期淤积形成高负荷污染底泥，传统插种沉水植物会“烧苗”，因此在种植之前会进行底泥消毒与活化措施，来创造植物生境，采用本发明沉水草毯可以直接铺种于高负荷底泥之上，应为草毯终态植物根系粗壮繁茂，且草毯与底泥形成负荷差方便植物负
荷适应，而本发明复合种植承载体表面会形成丰富的生物菌群能够在根泥中间形成处理带，不会影响植物存活率，且在高负荷污染水体或高负荷污染淤泥中保持高存活率。
39.7)本发明复合种植承载体的吸附作用能够吸附水体中大量的悬浮物，从而短时间内提高水体透明度，因此透明度低也不会影响植物存活率。本发明沉水草毯为终态产品，铺设水体中在本发明复合种植承载体上已经形成稳定的高密度的植物群落，能够适应高水位条件。不影响存活率，水位控制条件：苦草为主5米以内，其他高株水草：6米以内。
具体实施方式
40.下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照常规条件或者制造商建议的条件进行或配置。
41.实施例1
42.一种复合种植承载体包括如下质量百分比的各组分：
43.植物纤维：16％；
44.高分子聚合物纤维：67％；
45.缓释剂5％；
46.发泡剂1％；
47.低熔点助剂1％；
48.吸附剂10％。
49.其中，所述植物纤维为木质纤维素；所述高分子聚合物纤维为聚酯纤维；所述缓释剂为柠檬酸；所述发泡剂为低熔点聚氨酯发泡剂：熔点为40℃的adc聚氨酯发泡剂；所述低熔点助剂为低熔点聚酯纤维：熔点为40℃的adc聚酯纤维(涤纶)混合物；所述吸附剂为碳吸附剂。
50.复合种植承载体的规格为10孔。
51.复合种植承载体的制备方法，包括如下步骤：将所述植物纤维和所述高分子聚合物纤维进行梳毛、铺毛、针织、热风定型、冷风定型、在包含所述吸附剂的水溶液中浸渍和烘干，得到所述复合种植承载体，其中，在铺毛时加入所述缓释剂、所述发泡剂和所述低熔点助剂，热风定型的温度为40℃，热风定型的时间为3秒；冷风定型的温度为15℃，冷风定型的时间为3秒；浸渍的时间为5秒；烘干的温度为15℃，烘干的时间为10秒。
52.沉水草毯包括该复合种植承载体和沉水植物，沉水植物为苦草(成苗)，将其种植在所述复合种植承载体上，进行扩培；以达到1000株/m2的成品标准。
53.将该沉水草毯放置于水体中，水体流速为5m/s，水质如下：ph7.5，cod为70mg/l；氨氮：3.2mg/l；总磷：1.2mg/l；溶解氧：1mg/l；透明度：5cm。
54.沉水草毯在水体流速5m/s下6个月，未起卷漂浮，可见，沉水植物根系生长于本发明复合种植承载体空隙内，紧紧抓牢，水体流速过高对于沉水植物影响较小。
55.经过6个月后，沉水植物的存活率为100％。存活率＝存活的沉水植物株数/种植的沉水植物株数*100％。可见，沉水草毯在高负荷污染水体中沉水植物保持高存活率。
56.该水质透明度为5cm，该沉水草毯在此条件下，能够在2小时内将透明度提升至50cm。透明度是指：水体透光程度，按照sl 87-1994(塞氏盘测量)进行测定。可见，沉水草毯
具有较强的吸附能力能够在短时间内提升透明度。
57.该水质cod为：70mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将cod降低至：20mg/l。cod是指：化学需氧量，按照hj 828-2017进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
58.该水质氨氮为：3.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将氨氮降低至：1mg/l。氨氮是指：氨氮是指以氨或铵离子形式存在的化合氮，即水中以游离氨(nh3)和铵离子(nh
4+
)形式存在的氮。按照hj 535-2009进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
59.该水质总磷为：1.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将总磷降低至：0.2mg/l。总磷是指：水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。按照gb 11893-1989进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
60.该水质溶解氧为：1mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将溶解氧稳定提升至：8.2mg/l。溶解氧是指：分子态氧溶解在水中的含量。按照gb 7489-1987进行测定。可见，沉水草毯具有较强的溶解氧提升效果，能够在短时间内提升并稳定溶解氧水平；这源于其强大的光合作用能力。
61.实施例2
62.一种复合种植承载体包括如下质量百分比的各组分：
63.植物纤维 18％；
64.高分子聚合物纤维 60％；
65.缓释剂 8％；
66.发泡剂 2％；
67.低熔点助剂 1％；
68.吸附剂 11％。
69.其中，所述植物纤维为棕榈纤维素；所述高分子聚合物纤维为聚氨基甲酸酯纤维；所述缓释剂为柠檬酸；所述发泡剂为低熔点聚氨酯发泡剂：熔点为100℃的adc聚氨酯发泡剂；所述低熔点助剂为低熔点聚酯纤维：熔点为65℃的adc聚酯纤维(涤纶)混合物；所述吸附剂为碳吸附剂。
70.复合种植承载体的规格为10孔。
71.复合种植承载体的制备方法，包括如下步骤：将所述植物纤维和所述高分子聚合物纤维进行梳毛、铺毛、针织、热风定型、冷风定型、在包含所述吸附剂的水溶液中浸渍和烘干，得到所述复合种植承载体，其中，在铺毛时加入所述缓释剂、所述发泡剂和所述低熔点助剂，热风定型的温度为50℃，热风定型的时间为6秒；冷风定型的温度为0℃，冷风定型的时间为10秒；浸渍的时间为20秒；烘干的温度为35℃，烘干的时间为30秒。
72.沉水草毯包括该复合种植承载体和沉水植物，沉水植物为伊乐藻(成苗)，将其种植在所述复合种植承载体上，进行扩培；以达到1000株/m2的成品标准。
73.将该沉水草毯放置于水体中，水体流速为5m/s，水质如下：ph7.5，cod为70mg/l；氨氮：3.2mg/l；总磷：1.2mg/l；溶解氧：1mg/l；透明度：5cm。
74.沉水草毯在水体流速5m/s下6个月，未起卷漂浮，可见，沉水植物根系生长于本发
明复合种植承载体空隙内，紧紧抓牢，水体流速过高对于沉水植物影响较小。
75.经过6个月后，沉水植物的存活率为100％。存活率＝存活的沉水植物株数/种植的沉水植物株数*100％。可见，沉水草毯在高负荷污染水体中沉水植物保持高存活率。
76.该水质透明度为5cm，该沉水草毯在此条件下，能够在2小时内将透明度提升至60cm。透明度是指：水体透光程度，按照sl 87-1994(塞氏盘测量)进行测定。可见，沉水草毯具有较强的吸附能力能够在短时间内提升透明度。
77.该水质cod为：70mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将cod降低至：22mg/l。cod是指：化学需氧量，按照hj 828-2017进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
78.该水质氨氮为：3.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将氨氮降低至：1.2mg/l。氨氮是指：氨氮是指以氨或铵离子形式存在的化合氮，即水中以游离氨(nh3)和铵离子(nh
4+
)形式存在的氮。按照hj 535-2009进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
79.该水质总磷为：1.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将总磷降低至：0.3mg/l。总磷是指：水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。按照gb 11893-1989进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
80.该水质溶解氧为：1mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将溶解氧稳定提升至：8.4mg/l。溶解氧是指：分子态氧溶解在水中的含量。按照gb 7489-1987进行测定。可见，沉水草毯具有较强的溶解氧提升效果，能够在短时间内提升并稳定溶解氧水平；这源于其强大的光合作用能力。
81.实施例3
82.一种复合种植承载体包括如下质量百分比的各组分：
83.植物纤维 15％；
84.高分子聚合物纤维 68％；
85.缓释剂 5％；
86.发泡剂 1％；
87.低熔点助剂 1％；
88.吸附剂 10％。
89.其中，所述植物纤维为木质纤维素；所述高分子聚合物纤维为聚氨基甲酸酯纤维；所述缓释剂为柠檬酸；所述发泡剂为低熔点聚氨酯发泡剂：熔点为45℃的adc聚氨酯发泡剂；所述低熔点助剂为低熔点聚酯纤维：熔点为50℃的adc聚酯纤维(涤纶)混合物；所述吸附剂为碳吸附剂。
90.复合种植承载体的规格为10孔。
91.复合种植承载体的制备方法，包括如下步骤：将所述植物纤维和所述高分子聚合物纤维进行梳毛、铺毛、针织、热风定型、冷风定型、在包含所述吸附剂的水溶液中浸渍和烘干，得到所述复合种植承载体，其中，在铺毛时加入所述缓释剂、所述发泡剂和所述低熔点助剂，热风定型的温度为45℃，热风定型的时间为10秒；冷风定型的温度为40℃，冷风定型的时间为5秒；浸渍的时间为30秒；烘干的温度为25℃，烘干的时间为60秒。
92.沉水草毯包括该复合种植承载体和沉水植物，沉水植物为眼子菜(种子)，将其撒种在所述复合种植承载体上，进行扩培；以达到1000株/m2的成品标准。
93.将该沉水草毯放置于水体中，水体流速为5m/s，水质如下：ph7.5，cod为70mg/l；氨氮：3.2mg/l；总磷：1.2mg/l；溶解氧：1mg/l；透明度：5cm。
94.沉水草毯在水体流速5m/s下6个月，未起卷漂浮，可见，沉水植物根系生长于本发明复合种植承载体空隙内，紧紧抓牢，水体流速过高对于沉水植物影响较小。
95.经过6个月后，沉水植物的存活率为100％。存活率＝存活的沉水植物株数/种植的沉水植物株数*100％。可见，沉水草毯在高负荷污染水体中沉水植物保持高存活率。
96.该水质透明度为5cm，该沉水草毯在此条件下，能够在2小时内将透明度提升至45cm。透明度是指：水体透光程度，按照sl 87-1994(塞氏盘测量)进行测定。可见，沉水草毯具有较强的吸附能力能够在短时间内提升透明度。
97.该水质cod为：70mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将cod降低至：18mg/l。cod是指：化学需氧量，按照hj 828-2017进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
98.该水质氨氮为：3.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将氨氮降低至：0.9mg/l。氨氮是指：氨氮是指以氨或铵离子形式存在的化合氮，即水中以游离氨(nh3)和铵离子(nh
4+
)形式存在的氮。按照hj 535-2009进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
99.该水质总磷为：1.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将总磷降低至：0.15mg/l。总磷是指：水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。按照gb 11893-1989进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
100.该水质溶解氧为：1mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将溶解氧稳定提升至：8.1mg/l。溶解氧是指：分子态氧溶解在水中的含量。按照gb 7489-1987进行测定。可见，沉水草毯具有较强的溶解氧提升效果，能够在短时间内提升并稳定溶解氧水平；这源于其强大的光合作用能力。
101.实施例4
102.一种复合种植承载体包括如下质量百分比的各组分：
103.植物纤维 15％；
104.高分子聚合物纤维 60％；
105.缓释剂 10％；
106.发泡剂 1％；
107.低熔点助剂 2％；
108.吸附剂 12％。
109.其中，所述植物纤维为木质纤维素；所述高分子聚合物纤维为聚氨基甲酸酯纤维；所述缓释剂为柠檬酸；所述发泡剂为低熔点聚氨酯发泡剂：熔点为40℃的adc聚氨酯发泡剂；所述低熔点助剂为低熔点聚酯纤维：熔点为40℃的adc聚酯纤维(涤纶)混合物；所述吸附剂为碳吸附剂。
110.复合种植承载体的规格为10孔。
111.复合种植承载体的制备方法，包括如下步骤：将所述植物纤维和所述高分子聚合物纤维进行梳毛、铺毛、针织、热风定型、冷风定型、在包含所述吸附剂的水溶液中浸渍和烘干，得到所述复合种植承载体，其中，在铺毛时加入所述缓释剂、所述发泡剂和所述低熔点助剂，热风定型的温度为48℃，热风定型的时间为5秒；冷风定型的温度为30℃，冷风定型的时间为8秒；浸渍的时间为10秒；烘干的温度为15℃，烘干的时间为10秒。
112.沉水草毯包括该复合种植承载体和沉水植物，沉水植物为眼子菜(种子)，将其撒种在所述复合种植承载体上，进行扩培；以达到1000株/m2的成品标准。
113.将该沉水草毯放置于水体中，水体流速为5m/s，水质如下：ph7.5，cod为70mg/l；氨氮：3.2mg/l；总磷：1.2mg/l；溶解氧：1mg/l；透明度：5cm。
114.沉水草毯在水体流速5m/s下6个月，未起卷漂浮，可见，沉水植物根系生长于本发明复合种植承载体空隙内，紧紧抓牢，水体流速过高对于沉水植物影响较小。
115.经过6个月后，沉水植物的存活率为100％。存活率＝存活的沉水植物株数/种植的沉水植物株数*100％。可见，沉水草毯在高负荷污染水体中沉水植物保持高存活率。
116.该水质透明度为5cm，该沉水草毯在此条件下，能够在2小时内将透明度提升至65cm。透明度是指：水体透光程度，按照sl 87-1994(塞氏盘测量)进行测定。可见，沉水草毯具有较强的吸附能力能够在短时间内提升透明度。
117.该水质cod为：70mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将cod降低至：23mg/l。cod是指：化学需氧量，按照hj 828-2017进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
118.该水质氨氮为：3.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将氨氮降低至：1.2mg/l。氨氮是指：氨氮是指以氨或铵离子形式存在的化合氮，即水中以游离氨(nh3)和铵离子(nh
4+
)形式存在的氮。按照hj 535-2009进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
119.该水质总磷为：1.2mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将总磷降低至：0.25mg/l。总磷是指：水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。按照gb 11893-1989进行测定。可见，沉水草毯具有较强的污染物质消减能力和耐污能力，能够在一定时间内，消减污染负荷。
120.该水质溶解氧为：1mg/l，该沉水草毯在此条件下，能够在7天内将溶解氧稳定提升至：8.3mg/l。溶解氧是指：分子态氧溶解在水中的含量。按照gb 7489-1987进行测定。可见，沉水草毯具有较强的溶解氧提升效果，能够在短时间内提升并稳定溶解氧水平；这源于其强大的光合作用能力。
121.以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。