再生多孔混凝土在邯鄲地區(qū)護(hù)坡的植生適應(yīng)性研究

孫彥鵬，李文星，王曉凡

(1.河北工程大學(xué) 水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056002； 2.邯鄲市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 邯鄲 056000)

1 概 述

植生混凝土是以具有一定孔隙率的多孔混凝土為基本骨架，在孔隙中填充植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，在其表面覆蓋一層土壤供植物生長(zhǎng)，植物根系穿透混凝土內(nèi)部孔隙，在混凝土下方的土壤中生根，從而達(dá)到保護(hù)護(hù)坡的效應(yīng)。這是一種既能與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)共生，又能減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)荷，同時(shí)又為人類(lèi)構(gòu)造舒適環(huán)境的新型混凝土[1]。我國(guó)對(duì)于植生混凝土的研究和應(yīng)用還處于發(fā)展階段，但近年來(lái)也出現(xiàn)了相當(dāng)多的研究成果。李慶剛[2]、周錫玲[3]、李政啟[4]的研究表明，多孔混凝土的孔隙率對(duì)植被生長(zhǎng)起著關(guān)鍵作用。蔣昌波等[5]的研究表明，多孔混凝土的植生性與其孔隙率、水灰比及骨料級(jí)配有關(guān)。全洪珠[6]的研究表明，多孔混凝土的植生性受覆蓋土壤層厚度和混凝土厚度的影響。陳景[7]、朱炯[8]等研究表明，多孔混凝土的孔隙填充物是決定植物生長(zhǎng)狀況的重要因素。

綜上所述，我國(guó)學(xué)者對(duì)植生性能的影響因素有一定研究，但目前仍無(wú)合理、統(tǒng)一的配比方法，在一定程度上限制了植生混凝土的廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)邯鄲地區(qū)的氣候特點(diǎn)和土壤性質(zhì)，對(duì)當(dāng)?shù)氐亩嗫谆炷林采m應(yīng)性進(jìn)行研究，為邯鄲地區(qū)的植生混凝土推廣應(yīng)用提供研究依據(jù)。

2 植生試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 植生混凝土配合比

李文星[1]通過(guò)對(duì)再生骨料多孔混凝土配合比的試驗(yàn)研究，確定了滿足抗壓強(qiáng)度、透水性、有效孔隙率三者平衡的較高強(qiáng)度、合理透水性的最優(yōu)配合比。本次實(shí)驗(yàn)采用李文星的試驗(yàn)結(jié)果，取目標(biāo)孔隙率為30%，骨料粒徑為20～25 mm，水膠比為0.30作為植生混凝土的配合比。

2.2 種植植物的選擇

我國(guó)一些常用的植生草種根系、地上高度及抗性情況見(jiàn)表1，對(duì)草種植物的根系狀況、地上高度及其抵抗不利環(huán)境的能力進(jìn)行了分析，本試驗(yàn)根據(jù)植物自身特性和邯鄲地區(qū)氣候特征，優(yōu)選出高羊茅和多年生黑麥草兩種草本植物。

2.3 種植基材料的選擇

考慮植生混凝土的多孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在選擇種植基材料時(shí)應(yīng)該選擇易于填充、具有良好的吸水保水性且肥效持久的材料。植生混凝土中的種植基配合比見(jiàn)表2。

表1 中國(guó)部分常用草中的根系、地上高度及抗性等情況

注：表1中A表示很好，B表示良好，C表示一般

表2 種植基配合比

注：天然土壤，過(guò)0.35 mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，選取篩過(guò)的土壤；木屑粉(微量)，過(guò)0.05 mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，選取過(guò)篩木屑粉。

3 植生試驗(yàn)結(jié)果分析

按照一定配合比配置的種植基填充到多孔混凝土中，并在其表面覆蓋土壤；將提前選好的黑麥草和高羊茅播種在已經(jīng)確定的多孔混凝土最優(yōu)配合比下澆筑成型的混凝土上進(jìn)行植生對(duì)比試驗(yàn)。播種下草種后，要對(duì)其進(jìn)行灑水灌溉，以保證表層土壤的濕潤(rùn)；試驗(yàn)期間對(duì)草的萌芽時(shí)間、長(zhǎng)勢(shì)、根系狀況以及根莖在混凝土中的穿透情況等進(jìn)行觀察，對(duì)兩種草種的植生情況進(jìn)行對(duì)比，整理記錄表見(jiàn)表3。

表3 草種生長(zhǎng)狀況對(duì)比表

圖1是黑麥草種植第60天的生長(zhǎng)情況，圖2是高羊茅種植第60天的生長(zhǎng)情況，圖3 黑麥草扎根混凝土的生長(zhǎng)情況，圖4是高羊茅扎根混凝土的生長(zhǎng)情況。

對(duì)多孔混凝土植生試驗(yàn)進(jìn)行觀察，分析表3可以發(fā)現(xiàn)，黑麥草的萌芽時(shí)間比高羊茅的萌芽時(shí)間要長(zhǎng)，兩種植物的成活率都比較高，均達(dá)到80%以上。但高羊茅的成活率達(dá)到90%，要高于黑麥草。觀察圖3和圖4可知，高羊茅長(zhǎng)勢(shì)旺盛，黑麥草長(zhǎng)勢(shì)略稀疏，但二者長(zhǎng)勢(shì)均為良好；黑麥草有少量根系穿透混凝土扎根到下方土壤中，而高羊茅有較多根系穿透混凝土，扎根到下方土壤中。

圖1 黑麥草種植第60天情況

圖2 高羊茅種植第60天情況

圖3 黑麥草和混凝土結(jié)合情況

圖4 高羊茅和混凝土結(jié)合情況

綜上所述，通過(guò)對(duì)黑麥草和高羊茅的萌芽時(shí)間、成活率、生長(zhǎng)狀況以及根系在混凝土中的穿透情況的對(duì)比分析，可以得出高羊茅更適合于邯鄲地區(qū)多孔混凝土的種植。

4 結(jié) 論

1) 混凝土的種植基要選取容易填充、具有優(yōu)良的吸水保水性、肥效持久、環(huán)保無(wú)污染的材料，本文的混凝土種植基選用磷肥、保水劑、木屑粉等材料，可以為植物在孔隙中生長(zhǎng)提供所需養(yǎng)分。

2) 在優(yōu)選草種時(shí)，不僅要選擇與當(dāng)?shù)貧夂驐l件和土壤環(huán)境相適應(yīng)，還要耐干旱、耐鹽堿、根系發(fā)達(dá)的草本植物，根系發(fā)達(dá)，易于儲(chǔ)水，更有利于植物根部貫穿混凝土層。

3) 根據(jù)邯鄲當(dāng)?shù)氐臍夂蚝屯寥罈l件，優(yōu)選出黑麥草和高羊茅兩種植物，經(jīng)過(guò)植生試驗(yàn)，對(duì)比兩種植物的成活率、長(zhǎng)勢(shì)以及能否穿透混凝土層扎根于下部土壤等，優(yōu)選出高羊茅更適用于邯鄲地區(qū)的河道護(hù)坡種植。