本文发表于《中国水土保持科学》2024年第22卷第3期“生态修复与生态安全”栏目。
为提高生态毯的性能，比较纤维纸、薄无纺布、厚无纺布、针织布4种不同上层承载材料对边坡植物生长状况、水分入渗率以及土壤含水率等指标的作用差异。
矿产资源的开发会给矿区带来一系列的负面环境效应，如地面沉陷、固体废弃物堆积，同时伴随着地面崩塌、滑坡等次生地质灾害的问题。边坡修复在矿区生态环境治理中较为常见。生态毯又叫生态植被毯、生态垫，是一种便捷的边坡复绿材料，广泛用于矿区的边坡防护和生态恢复。生态毯从下至上一般由底层网、无纺布层、种子基质层、无纺布层、植物纤维层以及表层网构成，表层网和底层网(1和6)一般为绿色的聚丙烯网，负责挂网铺设后承受整个生态毯的重量；植物纤维层(2)一般主要由椰丝、秸秆等组成，主要作用为降低雨水冲击动能，减少边坡水土侵蚀；2层无纺布(3和5)为承载材料，将种子和基质夹在中间，保证它们在运输过程中不撒漏并在铺设后不被冲刷流失；种子基质层(4)存有种子和营养基质，使生态毯具有复绿功能。
生态毯修复边坡具有诸多的优点，在国内外有较多的工程应用案例。20世纪30年代以来，欧美等发达国家使用椰丝、苎麻纤维以及合成纤维等编织成生态毯广泛应用于河堤、公路、铁路以及园林绿化等领域，达到良好的水土保持和绿化环境的效果。国内相关研究始于20世纪80年代末，在黑龙江省的河堤防护中采用聚丙烯合成纤维毯，取得良好的水土保持效果。但上述应用案例中使用的是一种“简化生态毯”，即去掉2层无纺布及种子基质层的生态毯，在施工中一般采用先播种后铺毯(简化生态毯)的方式，生态毯只起到防止水土流失的作用。近年来相关学者研究发现，将传统的生态毯材料应用于边坡修复，植被恢复效果差，不同类型生态毯的植物密度、植被覆盖率及水土保持能力有很大差别。分析原因，可能是由于：1)无纺布作为承载材料过于紧密，种子萌发后幼苗可能难以穿透上层无纺布；2)上层无纺布若具有一定的疏水性，可能导致水分入渗率较低，导致土壤水分含量较低。针对上述问题，笔者拟研究不同上层承载材料对生态毯铺设后植物生长及土壤水分的影响，考察不同上层承载材料(纤维纸、薄无纺布、厚无纺布、针织布)铺设下坡面植物生长状况、水分入渗率以及土壤含水率等指标的差异, 优化生态毯材料选择，提高生态毯性能。研究结果可以为生态毯的实际应用提供理论和技术支撑。
生态毯结构示意图
讨论：
本研究的植物恢复情况表现为针织布组优于薄无纺布组，优于纤维纸组，优于厚无纺布组。分析引起植被恢复差异的主要原因可能有二：一是上层承载材料的紧密度不同，导致种子幼苗穿透情况不同；二是不同材料处理下，土壤含水率不同。
纤维纸薄且强度低，遇水即软化；针织布是孔状线圈形成的，孔隙较大且材质较软。这2种材料植物幼苗均容易穿透，对植物出苗基本没有影响。无纺布由定向的或随机的纤维构成，表面致密且强度较高，植物幼苗不易穿透，因此对植物的出苗会产生一定的阻碍，由于厚度更厚，厚无纺布的阻碍作用要强于薄无纺布。本研究中，厚无纺布和薄无纺布生态毯铺设下植被恢复情况较差，这与陈学平等研究结果类似，无纺布生态毯相较于其他材料生态毯的植株密度和盖度最低。
此外，纤维纸和针织布2种材料铺设下，土壤水分入渗情况较为理想，但是纤维纸保水能力较差，铺设后土壤水分挥发较快，最终导致植被生长情况不佳。而针织布生态毯兼具较优的土壤水分入渗及保水能力，植被恢复情况最为理想。无纺布增加水分入渗的能力较差，水滴与无纺布接触后易沿无纺布上表层顺流而下，只有少量水分会透过无纺布湿润坡面，会影响植物生长。虽然厚无纺布保水能力较强，土壤含水率情况较优，但由于严重阻碍植物出苗，植被恢复情况最差。相比较而言，薄无纺布铺设下，土壤水分状况良好，虽然对植物的出苗有一定抑制作用，但整体上恢复情况较好，仅次于针织布。
结论：
1) 不同上层承载材料处理下生态毯植物生长存在明显差异，综合植被盖度、植株高度、植株密度和植株地上生物量4方面，植物恢复情况表现为针织布组优于薄无纺布组，优于纤维纸组，优于厚无纺布组。
2) 不同上层承载材料处理下坡面水分入渗量均随着时间的推移逐渐升高。30 d时，针织布组入渗量最高为0.52 L，纤维纸组为0.47 L，薄无纺布组为0.44 L，厚无纺布组最低为0.41 L。
3) 不同上层承载材料处理下坡面土壤含水率均随着时间变化逐渐降低，24 h内土壤含水率降低率为纤维纸组最高28.4%，保水能力较差，针织布组、薄无纺布组和厚无纺布组的土壤含水率降低率分别为17.2%、16.2%和12.7%，三者保水能力基本相当。
以上研究结果表明针织布是一种较为理想的上层承载材料，可以替代传统的无纺布，改善生态毯的性能。
坡面水分入渗量变化
24 h坡面土壤含水率变化
赵仲鹤, 涂盼盼, 陈欢, 邹炎, 宋慧平, 冯政君. 生态毯不同上层承载材料对土壤水分及植物生长的影响[J]. 中国水土保持科学, 2024, 22(3): 129-135. DOI: 10.16843/j.sswc.2023085.
ZHAO Zhonghe, TU Panpan, CHEN Huan, ZOU Yan, SONG Huiping, FENG Zhengjun. Effects of different upper bearing materials of eco-blanket on soil moisture regime and plant growth[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2024, 22(3): 129-135. DOI: 10.16843/j.sswc.2023085.
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