造紙廢液木質(zhì)素用于邊坡植被建植的探索

朱兆華++賴慶旺++徐國(guó)鋼++陳曉蓉++張安

摘要：對(duì)造紙廢液木質(zhì)素化學(xué)改性、譜學(xué)分析以及作為植生基材添加劑用于邊坡困難立地植被建植的機(jī)理、方法、功能、特點(diǎn)、應(yīng)用效果等進(jìn)行了探索和實(shí)踐。結(jié)果表明，造紙廢液木質(zhì)素化學(xué)改性后，用作植生基材添加劑功效多，性能好，能有效提高植生基材保水、保肥、供肥性能及植物的抗逆能力，尤其適合水熱條件特別惡劣，施工養(yǎng)護(hù)極為不便的高陡巖石邊坡的植被建植，為解決植生基材易滑落、植被易退化等行業(yè)共性難題提供了新的思路和支撐技術(shù)，亦為造紙廢液的資源化利用提供了新途徑。

關(guān)鍵詞：造紙廢液木質(zhì)素；困難立地；植被建植；生態(tài)防護(hù)

中圖分類號(hào)：X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）05-0905-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.05.029

Exploration on Lignin in Papermaking Waste Liquor Using for

Slope-site Vegetation Construction

ZHU Zhao-hua， LAI Qing-wang， XU Guo-gang， CHEN Xiao-rong， ZHANG An

（Ecological Landscape Reconstruction Engineering Technology Research Center of Guangdong Province/Shenzhen City Organic Solid Waste Comprehensive Utilization Engineering Technology Research Center/Shenzhen Master Environment Virescence & Construction Co.，Ltd.， Shenzhen 518026， Guangdong， China）

Abstract： The mechanism， methods， functions， characteristics and application effects of the chemical modification of lignin in paper making waste liquor used as base planting material additive to the vegetation construction in difficult slope-site were explored and practiced. The results showed that the base planting material additive had a lot of functions and good performance. It can effectively improve planting base materials ability of maintenance of water and fertilizer， supplying of fertilizer and stress resistance of plants， especially suitable for the site conditions especially bad for high and steep slope vegetation construction. It provides new ideas and supporting technical to solving industry common problems， such as base planting material easy to slide， easy degradation of vegetation， and so on. It also provides a new approach for resource utilization of papermaking wastewater.

Key words： lignin in papermaking waste liquor； difficult slope-site； vegetation construction； ecological protection

邊坡是困難立地中常見的類型，規(guī)模和數(shù)量非常巨大，主要是指露天開采礦山和（高速）公路、鐵路建設(shè)中爆破性開鑿后，使山體受到嚴(yán)重?fù)p害而形成的裸露巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡。與所在區(qū)域的立地條件相比，邊坡立地條件非常惡劣，具有明顯抑制植物生長(zhǎng)的諸因素[1，2]：一是無土或少土；二是缺水，極度或極易干旱；三是無肥或少肥，極度貧瘠；四是水熱安全性差，變化幅度大，坡面溫度夏天最高可達(dá)60～80 ℃（因地區(qū)而異），遠(yuǎn)超植物適生范圍。正是這些限制因素的存在，導(dǎo)致邊坡植被恢復(fù)、景觀重建及生態(tài)防護(hù)工程作業(yè)的巨大困難，其中高陡邊坡的景觀恢復(fù)與生態(tài)防護(hù)甚至被稱為世界性難題，引起了學(xué)界、業(yè)界及社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注，成為中國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待突破的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題之一。

1 邊坡困難立地植被恢復(fù)存在的問題

1.1 邊坡的來源

邊坡主要來源于3個(gè)途徑：①近年來大規(guī)模的交通建設(shè)，如高速公路、城鄉(xiāng)公路網(wǎng)、鐵路（包括高速鐵路）建設(shè)；②開山采石、礦產(chǎn)開采、地產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)等；③地質(zhì)災(zāi)害，如山體滑坡、泥石流、崩塌等。

中國(guó)公路和鐵路高速化建設(shè)起步較晚，但起點(diǎn)高，發(fā)展快。自1984年中國(guó)建設(shè)第一條沈（陽）大（連）高速公路以來，截至2014年中國(guó)高速公路通車?yán)锍踢_(dá)11.145萬km，連續(xù)3年超美國(guó)，穩(wěn)居世界第一。中國(guó)高速鐵路始建于1999年秦（皇島）沈（陽）客運(yùn)專線，2014年全國(guó)運(yùn)營(yíng)里程達(dá)1.6萬km，相當(dāng)于世界其他國(guó)家總量之和，居世界第一。高速公路和鐵路建設(shè)機(jī)械創(chuàng)傷面約70%為裸露邊坡，其中挖方邊坡約占40%，填方邊坡約占30%。不僅破壞土壤生態(tài)環(huán)境，還帶來嚴(yán)重的水土流失，坡體失穩(wěn)，甚至山體滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)估算，截至2014年，僅“兩高”建設(shè)沿線土地破壞，形成的路域邊坡累計(jì)總面積超過41.46萬hm2[1-3]。邊坡生態(tài)修復(fù)與防護(hù)是中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)過程中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是高鐵和高速公路主體工程的配套技術(shù)。大規(guī)模的工程建設(shè)對(duì)路域生態(tài)環(huán)境所造成的創(chuàng)傷面深，工程規(guī)模大，生態(tài)重建任務(wù)重，從發(fā)展速度和工程規(guī)?？?，國(guó)外無先例可借鑒，不僅給中國(guó)現(xiàn)代工程建設(shè)和生態(tài)文明創(chuàng)建帶來新的挑戰(zhàn)，也促進(jìn)了中國(guó)邊坡生態(tài)修復(fù)工程學(xué)和植被建植技術(shù)體系的創(chuàng)新和發(fā)展。

同時(shí)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，對(duì)環(huán)境和土地資源的破壞已到了不堪重負(fù)、不可持續(xù)的地步。根據(jù)全國(guó)第二次土地侵蝕遙感調(diào)查結(jié)果[4]，中國(guó)水土流失面積為356萬km2，沙化土地174萬km2，每年流失的土壤總量達(dá)50億t；全國(guó)113 108座礦山中，采礦區(qū)面積約為134.9萬hm2，采礦活動(dòng)占用或破壞的土地面積2 383萬hm2，植被破壞極其嚴(yán)重。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，分布在城市周邊的采石場(chǎng)及新遺留的高陡巖石邊坡，其生態(tài)修復(fù)與景觀重建工程難度極大。如海南三亞市共擁有43個(gè)采石場(chǎng)，巖石邊坡總面積達(dá)130萬m2，為建設(shè)海南國(guó)際旅游島，恢復(fù)這些邊坡的生態(tài)景觀，政府投入巨資進(jìn)行分期分批整治。

除上述人為因素造成的工程邊坡外，還有一些地質(zhì)災(zāi)害，如山體滑坡、泥石流、崩塌等，也通常造成大量的邊坡，并且伴隨著巨大的生命財(cái)產(chǎn)損害。如汶川5.12大地震、甘肅舟曲泥石流、光明渣土受納場(chǎng)滑坡等。這些與邊坡有關(guān)的重大安全事件也一次次警醒人們要高度重視其安全監(jiān)測(cè)與防護(hù)。

1.2 當(dāng)前邊坡困難立地植被恢復(fù)存在的問題

大量受損邊坡對(duì)生態(tài)、景觀及安全影響突出，成為當(dāng)今生態(tài)治理的技術(shù)難題和社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。過去，為了防止滑坡和水土流失，人們大量采用單純的工程防護(hù)，如漿（干）砌片石、噴錨防護(hù)等。這些工程措施并未從根本上控制水土流失和防止滑坡、邊坡失穩(wěn)等問題，還在一定程度上破壞了原有的植被。最近二十年來，中國(guó)在借鑒國(guó)外先進(jìn)治理模式和技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的以掛網(wǎng)噴播為核心的裸露坡面生態(tài)治理與防護(hù)技術(shù)。該技術(shù)將植物根系力學(xué)、巖土力學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科有機(jī)結(jié)合起來，在實(shí)現(xiàn)受損區(qū)域植被景觀恢復(fù)的同時(shí)達(dá)到了固土護(hù)坡等先前只有工程防護(hù)才有的效果。

但是，在長(zhǎng)期的實(shí)踐應(yīng)用過程中，也出現(xiàn)了工藝本身難以克服的共性問題[5，6]，集中表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。一是坡面建植植被易退化，尤其是水熱條件特別惡劣的高陡石質(zhì)邊坡，施工及養(yǎng)護(hù)難度大，容易出現(xiàn)“一年青，二年黃，三年枯，四年無”的情況，達(dá)不到植被恢復(fù)、水土保持、生態(tài)防護(hù)、景觀重建等多重功能目標(biāo)；該問題在北方及中西部地區(qū)尤其是干旱半干旱地區(qū)尤其嚴(yán)重。二是植生基材保水、保肥、抗沖刷能力較弱，雨季施工極易出現(xiàn)基材滑落，難以固附，植被建植難度大；該問題在中國(guó)地處南亞熱帶、雨量充沛的華南大部分地區(qū)尤其嚴(yán)重。

這些問題的根源都在于植生基材，需要從新材料研制、新技術(shù)開發(fā)、工藝改良等方面來著手解決。植被易退化是因?yàn)榛姆柿?yīng)不能夠持續(xù)、均衡，抗沖刷能力弱是因?yàn)榛恼扯取⒖屯令w粒粒度及質(zhì)地不適宜。比如，為了增加植生基材的粘度以便于與巖質(zhì)坡面粘結(jié)，通常在其中加入一定比例的水泥作為粘結(jié)劑。但水泥本身有一定的堿性，pH在11～13之間，比例控制不當(dāng)則極易造成燒種燒苗；同時(shí)，水泥本身亦對(duì)基材肥力有負(fù)面的影響。為此，從植生基材肥力及粘結(jié)性方面考慮，開發(fā)一種既能消除水泥負(fù)面作用，提高基材粘度又能起到保水、保肥、增效的添加劑無疑對(duì)解決植被退化和基材沖刷問題具有重要的意義。

本研究涉及一種利用造紙廢液木質(zhì)素化學(xué)改性并用作困難立地植被建植的植生基材添加劑，為上述難題的解決提供了新的思路和借鑒，同時(shí)為造紙行業(yè)的主要污染源——造紙廢液提供了循環(huán)利用的途徑和出路。

2 造紙廢液木質(zhì)素的化學(xué)改性

造紙廢液主要成分是木質(zhì)素，未改性的木質(zhì)素的應(yīng)用受到一定的限制，改性則可以豐富木質(zhì)素的功能并拓寬其應(yīng)用途徑。木質(zhì)素在農(nóng)業(yè)種植、環(huán)境綠化等領(lǐng)域里的應(yīng)用一般都是將其進(jìn)行化學(xué)接枝改性后用作緩釋氮肥、磷肥活化劑、肥料增效劑、保水劑及拌種劑等[7-9]。

木質(zhì)素是一種網(wǎng)狀高分子物質(zhì)，C/N高（250左右），活性基團(tuán)多，在土壤中分解緩慢，是土壤腐殖質(zhì)的前體[7，10-12]。在造紙過程中木質(zhì)素大分子大部分已經(jīng)降解，從造紙廢液中分離出的木質(zhì)素多數(shù)由數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)苯基丙烷單元組成，具有多種活性基團(tuán)，因而表現(xiàn)出較大的反應(yīng)活性，體現(xiàn)出較強(qiáng)的螯合性和膠體性質(zhì)[1，3]。木質(zhì)素化學(xué)改性一般有兩種方法。一是氨氧化法[13]，即將造紙廢液木質(zhì)素置于高壓釜里，在一定的溫度和壓力條件下，導(dǎo)入氨氣，充分反應(yīng)，從而在木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)上接上氮素，成為氨氧化木質(zhì)素（AOL）。一般情況下，AOL全N量為13.02%，呈膠體狀，固體含量15.26%，pH 8.8。另一種方法為硝酸氧化法[14]，即將造紙廢液木質(zhì)素置于高壓釜，在一定的溫度、壓力和嚴(yán)格控制加液條件下，加入稀硝酸，充分反應(yīng)，再加入硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸錳溶液中的一種或幾種，從而制成含有常量元素氮及中微量元素硫、鋅、鐵、鎂、錳等改性木質(zhì)素螯合物。一般而言，堿法造紙產(chǎn)生的黑液采用氨氧化法，酸法造紙產(chǎn)生的紅液采用硝酸氧化法。

造紙廢液木質(zhì)素改性是否成功，可以通過GC-MS、紅外光譜等譜學(xué)分析研究，看其分子結(jié)構(gòu)上的變化，以及通過化學(xué)分析的方法測(cè)定各種元素的含量。

3 氨氧化木質(zhì)素（AOL）的譜學(xué)分析

3.1 AOL的紅外光譜研究

將一定量的氨氧化木質(zhì)素的膠狀物置于燒杯中，放入烘箱中于40～50 ℃下烘干，然后研磨過100目篩，固體堿木素亦過100目篩，裝入封口袋待用。

將光譜純的溴化鉀置于真空干燥箱在200 ℃的溫度下干燥3 h。然后在研缽中磨成粉末，粒度小于2 μm。分別將AOL和堿木素樣品與溴化鉀以1∶100的比例混合，繼續(xù)研磨至樣品粒度小于2 μm，并混合均勻。稱取以上混合物200 mg進(jìn)行紅外光譜分析，得圖譜見圖1。

比較堿木素和AOL的譜線可以發(fā)現(xiàn)，AOL在部分位置出現(xiàn)了與堿木素不同的峰，表明改性后木質(zhì)素分子的部分結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。堿木素譜線中 1 602 cm-1、1 515 cm-1、1 463 cm-1、1 424 cm-1處的吸收峰表示苯環(huán)C骨架的伸縮振動(dòng)，經(jīng)過氨氧化后部分苯環(huán)結(jié)構(gòu)被破壞，并在結(jié)構(gòu)中接上了酰胺態(tài)氮，AOL譜線中1 665 cm-1處的吸收峰是酰胺態(tài)氮的彎曲振動(dòng)，3 210 cm-1是酰胺態(tài)氮的伸縮振動(dòng)。

這表明，造紙黑液木質(zhì)素在氨氧化改性過程中部分苯環(huán)被打破，并在分子結(jié)構(gòu)上接上了氮素，接上的氮素主要以酰胺態(tài)存在，而其他結(jié)構(gòu)仍然與未改性的堿木素相同，即AOL仍保留了木質(zhì)素的特性。通過氨氧化接枝在木質(zhì)素分子上的氮素不是簡(jiǎn)單的吸附，而是發(fā)生了化學(xué)鍵合作用，說明這種改性是成功的。但氨氧化并沒有改變木質(zhì)素分子的所有結(jié)構(gòu)，AOL的大多數(shù)結(jié)構(gòu)仍然與未改性的堿木素一樣，這可以從兩條譜線在其他位置的吸收峰并沒有發(fā)生改變看出來。這意味著AOL仍保留著原木素的大部分特性，它仍然是木質(zhì)素，只是分子結(jié)構(gòu)中含有氮素而已。

3.2 AOL降解產(chǎn)物的GC-MS分析

分別將0.5 g AOL和堿木素與50 g土壤混合，加10 mL蒸餾水，充分?jǐn)嚢杌靹?，置?50 mL的三角瓶中，并在其上蓋一層濾紙，滴幾滴蒸餾水濕潤(rùn)，以免培養(yǎng)過程中水分損失過快。稱重后用塑料薄膜封口，在膜上扎兩個(gè)小孔。在30 ℃下恒溫培養(yǎng)，每過3 d稱重補(bǔ)充水分。培養(yǎng)一個(gè)月后，取出覆蓋的濾紙，用150 mL丙酮浸泡10 h，在浸泡過程中每間隔1 h振蕩10 min。然后過濾到250 mL的平底燒瓶中，再用100 mL丙酮重復(fù)浸泡一次，過濾。合并兩次濾液，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中蒸發(fā)至1/2體積，加500 mL蒸餾水，再加入100 mL二氯甲烷并用1 000 mL分液漏斗分離二氯甲烷相于250 mL平底燒瓶中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至5 mL，用無水Na2SO4脫水置于雞心瓶中，再旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至0.5 mL，轉(zhuǎn)移到刻度離心瓶中，吹干至0.1 mL。然后用正己烷稀釋至5 mL，進(jìn)行GC-MS分析，得圖譜見圖2。

通過GC-MS分析，確定了AOL和堿木素的降解產(chǎn)物（表1）。比較CK、AOL和堿木素的譜線，可以發(fā)現(xiàn)3個(gè)處理都存在一些相同的物質(zhì)，如磷酸脂類、鄰苯二甲酸脂類、鄰苯二甲酸異丙脂，多氯聯(lián)苯以及烷烴（C29）等。說明這些物質(zhì)土壤中本身就是存在的。土壤中本身存在的少量有機(jī)高分子物質(zhì)如纖維素、木質(zhì)素等也會(huì)產(chǎn)生一些降解產(chǎn)物，由于環(huán)境污染，土壤中還存在多氯聯(lián)苯等污染物。除上述幾種物質(zhì)外，CK中的其他色譜峰很小，表明土壤中其他物質(zhì)含量很低。

比較AOL和堿木素的色譜峰可以發(fā)現(xiàn)有許多物質(zhì)是相同的。AOL和堿木素的降解產(chǎn)物有很大一部分為烷烴類，從C11到C31大小不等。表明木質(zhì)素分子的C骨架在一個(gè)月的時(shí)間里已大部分被破壞，變成一些小分子物質(zhì)。所不同的是AOL的降解產(chǎn)物中有較多的酚、醌類物質(zhì)，由于AOL本身含氮，因此其降解產(chǎn)物中還有一些未完全降解的含氮有機(jī)化合物。由于木質(zhì)素是土壤腐殖質(zhì)的前體，這些中間產(chǎn)物可能進(jìn)一步降解或作為合成腐殖物質(zhì)的原料被利用。

酚、醌類物質(zhì)的存在可以解釋AOL所具有的增效作用。根據(jù)Bremner等[12]的報(bào)道，早期的研究者對(duì)百余種化合物的測(cè)試發(fā)現(xiàn)二元酚及醌類，如氫醌、鄰苯二酚和p-苯醌等，是較為有效的脲酶抑制劑或硝化抑制劑。有研究[10]發(fā)現(xiàn)，在酚類化合物存在的情況下，植物提高了適應(yīng)環(huán)境脅迫的能力，并能夠增產(chǎn)。AOL的降解產(chǎn)物中存在一些含氮有機(jī)化合物，可能在土壤中進(jìn)一步分解并釋放出氮素，這再次證明造紙黑液木質(zhì)素的改性不是簡(jiǎn)單的吸附反應(yīng)，而是分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，這種變化對(duì)肥料氮素的緩效化或控釋化有重要意義。

AOL的紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)造紙黑液木質(zhì)素在改性過程中部分苯環(huán)被打破，并在分子結(jié)構(gòu)上接上了氮素，接上的氮素主要以酰胺態(tài)存在，而其他結(jié)構(gòu)仍然與未改性的堿木素相同，表明AOL仍保留了木質(zhì)素的特性。對(duì)AOL的降解產(chǎn)物進(jìn)行GC-MS分析后發(fā)現(xiàn)有酚、醌類物質(zhì)及含氮化合物的存在，這些物質(zhì)的存在可以解釋AOL作為控釋氮肥的肥效以及作為尿素增效劑所具有的增效作用。這為利用造紙黑液木質(zhì)素制備適用于邊坡困難立地植被建植的基材添加劑提供了理論依據(jù)，為無害化資源化處理造紙黑液找到了新的途徑。

4 改性造紙廢液木質(zhì)素的主要特點(diǎn)和功能

對(duì)造紙廢液木質(zhì)素進(jìn)行化學(xué)改性是為了進(jìn)一步打破木質(zhì)素的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低分子質(zhì)量，提高溶解性及螯合性能，并接上植物可吸收利用的營(yíng)養(yǎng)元素或功能性基團(tuán)方以提高其利用價(jià)值。造紙廢液木質(zhì)素經(jīng)過上述化學(xué)方法改性后，分子質(zhì)量變得更小，分散性更高，溶解及螯合性能更強(qiáng)了。

改性后的造紙廢液木質(zhì)素具有以下功能特點(diǎn)。

1）用作硝化抑制劑[8，15]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用硝化抑制劑的目的是為了抑制和延緩施入土壤中的銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，以便于植物直接吸收銨態(tài)氮，減少氮素以硝酸根離子從土壤中淋失，或以氮氧化物的形式向空氣中逸失，從而提高肥料利用率。

2）用作脲酶抑制劑[8，16-21]。尿素在一般情況下水解很快，夏天溫度高，1～3 d就可以完全水解，冬天溫度低則需要一周左右的時(shí)間。這表明尿素水解速率受溫度的影響很大，原因在于尿素水解是一種生化反應(yīng)，它必須在脲酶的催化下反應(yīng)，酶的活性受溫度的影響很大。在自然狀態(tài)下，一般在沒有脲酶催化的情況下，尿素只能化學(xué)水解（堿解或酸解）。通過添加脲酶抑制劑，降低尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化、釋放速率，可延緩尿素所含有的酰胺態(tài)氮向銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及氮氧化物轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，這樣就可以使植物最大限度地吸收施入土壤中的氮素，使養(yǎng)分釋放速率與植物養(yǎng)分需求及吸收盡可能一致或同步，從而減少養(yǎng)分損失、提高利用率。

3）通過氨氧化獲得的含氮木質(zhì)素AOL本身是一種氮素控釋肥[13，22]，可以延長(zhǎng)氮肥肥效。

4）作為磷肥活化劑促進(jìn)土壤或肥料中有效磷的釋放[8，9]，機(jī)理是木質(zhì)素中的活性集團(tuán)對(duì)緩效態(tài)磷有激活作用。

5）作為中微量元素的螯合劑并調(diào)控其釋放速率[9，23]，尤其是造紙紅液木質(zhì)素改性后，再螯合上中微量元素，效果更好。

6）木質(zhì)素本身是親水性有機(jī)高分子聚合物[8，11]，具有良好的保水性能和粘結(jié)性能，可在一定程度上替代保水劑和粘結(jié)劑，且對(duì)環(huán)境友好。

7）木質(zhì)素本身是土壤腐殖質(zhì)的前體，可有效改善土壤質(zhì)地，是良好的土壤改良劑[7-9]。

5 改性造紙廢液木質(zhì)素作為植生基材添加劑在邊坡困難立地植被建植上的應(yīng)用

改性造紙廢液木質(zhì)素的主要特點(diǎn)和功能基于前述改性造紙廢液木質(zhì)素具有的功能特點(diǎn)，將其作為新型植生基材添加劑或鄉(xiāng)土植物包衣劑，應(yīng)用于道路邊坡、裸露山體等受損坡面植被建植，將有助于解決目前掛網(wǎng)噴播植生工藝等面臨的植被易退化、基材易滑落等行業(yè)共性難題。

5.1 用作植生基材添加劑

經(jīng)過前述化學(xué)改性處理后的造紙黑液或紅液木質(zhì)素作為邊坡困難立地植被建植的營(yíng)養(yǎng)基材添加劑具有以下功效。

1）用作基材粘結(jié)劑。木質(zhì)素溶液或濃縮液本身具有極強(qiáng)的粘性，是一種良好的粘結(jié)劑。與水泥粘結(jié)劑搭配使用，則相得益彰，效果更好，可有效防止單用水泥而用量控制不當(dāng)造成的燒種燒苗現(xiàn)象。邊坡掛網(wǎng)噴混植生工藝通常采用水泥作為基材粘結(jié)劑，其優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)性能好，易于固定附著，缺點(diǎn)是用量不易控制，用少了，粘結(jié)性不夠，達(dá)不到效果；用多了，凝固后基材極易板結(jié)，同時(shí)水泥堿性高，燒種、燒苗或影響植物的正常生長(zhǎng)。

加入改性造紙廢液木質(zhì)素后，可進(jìn)一步提升基材粘結(jié)性能，并可根據(jù)坡面狀況，進(jìn)一步降低或增加水泥粘結(jié)劑的用量，這對(duì)高陡邊坡噴混植生，尤其是在雨季施工時(shí)，防止植生基材滑落有重要的作用。

2）用作基材肥料增效劑。如前所述，改性造紙廢液木質(zhì)素可用做脲酶抑制劑和硝化抑制劑，可調(diào)控（減緩）植生基材中氮素的釋放速率，盡可能與植物的養(yǎng)分吸收相同步，從而減少損失，提高肥料的利用率。另外，改性木質(zhì)素還可作為磷肥活化劑，減少磷的固定，增加有效磷含量。

3）用作基材保水劑。木質(zhì)素是親水性有機(jī)高分子聚合物，具有良好的保水性能。其作為抗旱保水劑，在中國(guó)干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已有應(yīng)用，效果良好。

4）作為緩效態(tài)氮肥或中微量元素肥料調(diào)控基材的養(yǎng)分。改性處理后的造紙廢液木質(zhì)素本身含氮，是一種氮素控釋肥，可調(diào)整基材養(yǎng)分供應(yīng)特性，使其具有養(yǎng)分供應(yīng)緩急相濟(jì)、與植物吸收同步的特點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中，還可加入中微量元素，制成螯合態(tài)的緩釋中微量元素肥料；同時(shí)，因其本身帶就有的-COOH、-OH等活性基團(tuán)，施入土壤后，還可進(jìn)一步調(diào)控種植客土中的中微量元素的釋放。

5）用作噴播客土的改良劑。木質(zhì)素本身是土壤腐殖質(zhì)的前體，在土壤微生物的作用下最終會(huì)轉(zhuǎn)化為土壤腐殖質(zhì)，可有效改善土壤質(zhì)地，更易于形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。

5.2 用作鄉(xiāng)土植物種子的包衣材料

改性造紙廢液木質(zhì)素用作鄉(xiāng)土植物種子包衣劑，可直接提高種子萌發(fā)能力和抗性，對(duì)水熱條件極為惡劣的邊坡困難立地植被建植意義重大。改性木質(zhì)素用作種衣劑的機(jī)理仍然是保水、抗旱能力強(qiáng)，粘結(jié)性好，自身就是氮素及中微量元素的供體，還可加入化學(xué)肥料及抗病蟲害的藥物，做成肥藥一體化包衣材料，在種子周圍形成肥庫(kù)或藥庫(kù)，且易于包裹和成型。

6 應(yīng)用情況

改性廢液木質(zhì)素作為植生基材添加劑，與水泥粘結(jié)劑搭配使用，2010年在廣東清連高速（清遠(yuǎn)-連州）15萬m2的道路邊坡植被建植上進(jìn)行了應(yīng)用，工藝為掛網(wǎng)噴混植生10 cm。施工時(shí)正值雨季，加入添加劑后有效地解決了施工過程基材滑落的問題，整個(gè)標(biāo)段幾乎沒有因?yàn)榛臎_刷或滑落而返工。在其后的養(yǎng)護(hù)期間，曾遇連續(xù)2個(gè)月不下雨的干旱期，從坡面建植植被的長(zhǎng)勢(shì)及抗旱能力看，明顯好于其他標(biāo)段采用相同工藝建植的植被。

改性廢液木質(zhì)素作為基材添加劑和鄉(xiāng)土植物種子包衣劑，分別于2008年在廣州南沙7個(gè)采石場(chǎng)20萬m2，2012年在三亞亞龍灣抱坡嶺5個(gè)采石場(chǎng)12萬m2的受損坡面植被建植上進(jìn)行了應(yīng)用。因采石場(chǎng)坡面極為陡峭，很多地方出現(xiàn)近90°的石壁立面，局部地方甚至出現(xiàn)倒坡，只能采用V型槽培土30 cm植生工藝。

在V型槽培土過程中，將改性廢液木質(zhì)素（廢液來自廣州造紙廠）作為基材保水劑、肥料增效劑、土壤改良劑、緩效肥料等加入到經(jīng)過養(yǎng)分調(diào)配的種植土中，同時(shí)對(duì)所采用的鄉(xiāng)土草灌種子進(jìn)行包衣處理。植被建植后，植物長(zhǎng)勢(shì)良好，抗旱能力強(qiáng)，明顯優(yōu)于周邊其他標(biāo)段采用相同工藝建植的植被。至目前，這些工程已有4～8年，未出現(xiàn)任何植被退化的現(xiàn)象，呈現(xiàn)出良好的生態(tài)景觀和生物多樣性，真正達(dá)到了30 d見綠，90 d植被覆蓋率60%以上，半年內(nèi)覆蓋率90%以上，一年內(nèi)全覆蓋，3年內(nèi)與周邊自然生態(tài)環(huán)境趨于一致，植被不退化的目標(biāo)。

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