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基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質及其吸持能力優化方法.pdf

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基于 稻殼 運動 草坪 基質 及其 能力 優化 方法
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摘要
申請專利號:

CN201310354187.0

申請日:

20130814

公開號:

CN103392577A

公開日:

20131120

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A01G31/00 主分類號: A01G31/00
申請人: 上海交通大學
發明人: 王兆龍,沈國清,陳旭兵,郭燕華,宋繼云,胡鳴禮
地址: 200240 上海市閔行區東川路800號
優先權: CN201310354187A
專利代理機構: 上海交達專利事務所 代理人: 王毓理;王錫麟
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310354187.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種草坪場地建造技術領域的基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質及其吸持能力優化方法,該基質由粒徑均勻的砂子與稻殼炭粒均勻混合而成,其中:稻殼炭粒的比例為1~40%v/v,砂子的比例為99~60%v/v。本發明通過向在建場地上鋪設所述坪床基質后,在坪床基質上進行草坪植物種植;通過坪床基質對水分和養分的吸持能力實現對運動草坪的營養狀況的改善,從而使運動草坪生長更加健壯。

權利要求書

1.一種基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質,其特征在于,由粒徑均勻的砂子與稻殼炭粒均勻混合而成,其中:稻殼炭粒的比例為1~40%v/v,砂子的比例為99~60%v/v。2.根據權利要求1所述的坪床基質,其特征是,所述的稻殼炭粒的比例為30、20或15%v/v,砂子的比例對應為70、80或85%v/v。3.根據權利要求1所述的坪床基質,其特征是,所述的砂子中粒徑為0.25~0.50mm的比例大于60%。4.根據權利要求1所述的坪床基質,其特征是,所述的稻殼碳粒由稻殼在無氧條件下進行300℃~350℃的碳化制備而成,熱解后的稻殼碳粒的pH值為7.0~7.6。5.根據權利要求1所述的坪床基質,其特征是,所述的均勻混合采用攪拌機將砂子和稻殼炭粒進行混合。6.根據權利要求1所述的坪床基質,其特征是,所述的坪床基質配方的容重在0.23~1.10g/cm3之間,總空隙度在41~55%之間,水分滲透率在1.77~2.79m/hr之間,持水率在12~40%之間。7.一種根據上述任一權利要求所述基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質的吸持能力優化方法,其特征在于,通過向在建場地上鋪設所述坪床基質后,在坪床基質上進行草坪植物種植;通過坪床基質對水分和養分的吸持能力實現對運動草坪的營養狀況的改善,從而使運動草坪生長更加健壯。8.根據權利要求7所述的方法,其特征是,所述的在建場地包括:專業足球場、綜合運動場、高爾夫球場或公園草坪。9.根據權利要求7所述的方法,其特征是,所述的鋪設是指:直接采用建筑車輛將混合好的坪床基質運送到正在建造的場地上進行坪床鋪設,坪床基質的鋪設厚度控制在20~30cm,刮平、壓實;或先在在建場地上將中粗砂和稻殼炭粒隔層鋪設,鋪設后用旋耕機來回旋耕3~5次進行現場混合作業,最后刮平壓實。

說明書

技術領域

本發明涉及的是一種草坪場地建造技術領域的坪床基質及優化方法,具體是一種適用于高爾夫球場、足球場等各種類型的體育運動草坪或園林綠化草坪的基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質及其吸持能力優化方法。

背景技術

運動草坪是專門為各項體育運動(如:足球、棒球、高爾夫球等)使用的草坪場地,草坪坪床基質一般厚度在30厘米左右,是為草坪植物生長提供水分與營養的基質。與一般綠化草坪不同,運動草坪需要能夠耐受高強度的運動踐踏,高強度運動踐踏會造成草坪坪床的嚴重壓實,坪床空隙度減少,并造成坪床的板結現象,一旦坪床基質板結,就會出現水分滲透困難,基質中氧氣缺乏,草坪根系因厭氧呼吸而中毒,導致草坪退化、甚至死亡。為了維持運動草坪的高質量,美國高爾夫協會(USGA)通過多年的研究,提出了高爾夫果嶺草坪坪床的理化性狀推薦標準,這個標準已被世界各國的各類運動草坪場地建造所采用,成為了目前世界上運動草坪場地建造的權威標準。

USGA高爾夫果嶺坪床的推薦標準是以高規格的中粗砂為主要基質材料,要求所選用的砂粒徑主要以0.25~0.50mm的中粗砂為主,并規定了中粗砂的比例應高于60%,而其中粒徑大于1.00mm的極粗砂比例應小于10%,粒徑小于0.05mm的極細砂比例應小于5%。這樣配制的砂質基質抗板結能力強,水分滲透能力強,不易壓實、板結,但其對水分和養分的吸持能力都極差,需要頻繁地補充水分和營養才能維持草坪正常生長的需求,同時也容易造成土壤中營養元素的淋溶流失,污染周邊環境。為了改善砂質坪床對水分和養分的吸持能力,一般都會添加草炭等纖維類有機改良物質。但是,由于草炭纖維添加到砂質坪床中后,會堵塞原有的毛細管結構,導致砂質坪床滲透能力的顯著下降,崔建宇等(土壤通報,2009,40:1018-1021)的研究指出,添加20%草炭(0.5mm)后,砂質坪床的滲透率從原來的0.401m/hr下降到了0.078m/hr,已低于USGA推薦標準規定的坪床基質的最低標準,即0.152m/hr(折合6in/hr)。由于運動草坪隨著使用年限的延長,還會不斷在坪床中累積枯草等有機物質,并導致坪床基質滲透率的逐年持續下降。因此草炭在運動草坪坪床改良中的應用受到了極大的限制,需尋找不僅能夠有效地增加砂質坪床對水分和養分的吸持能力、而且又不會明顯降低其水分滲透能力的理想有機改良物質。

稻殼是稻谷在稻米加工中產生的廢棄物,其主要成分是纖維素和木質素,可利用價值較小,成為了稻米加工企業的包袱。我國是世界上最大的水稻種植國家,據農業部的統計,每年產生的稻殼廢棄物約有3600萬噸。目前我國每年產生的大量稻殼主要作為燃料來進行消化處理。稻殼在無氧和高溫條件下能夠進行炭化,制造成稻殼炭粒,制備過程中的熱解溫度越高,稻殼炭粒的pH值也會越高,我們的試驗證明,采用300℃~350℃的熱解溫度制成的稻殼炭粒的pH值為7.0~7.6,其水分滲透率可達到3.683m/hr,是草炭的15倍,而且其對水分和養分的吸持能力與草炭沒有明顯的差異。而且,由于稻殼的形狀與大小比較均勻,所制成的稻殼炭粒的粒徑分布也比較均勻,容易與砂粒進行均勻的混合。

經過對現有技術的檢索發現,中國專利文獻號CN102826919,公開日2012-12-19,公開了一種“以生物質顆粒炭為基質的草坪專用緩釋肥料及其制備方法”,該技術以玉米芯、花生殼、稻殼、食用菌基質等農業廢棄生物質制備的顆粒炭為基質材料,利用其多微孔、強吸附能力,與草坪生長發育所必需的氮、磷、鉀及其他營養元素復合,制成顆粒狀生物質炭基草坪專用緩釋肥料。該技術使用的生物質顆粒炭是農業廢棄生物質在低氧條件下不完全燃燒后形成的黑色生物質炭顆粒,具有類似土壤腐殖質的多種特性,其吸附和保持養分和水分的能力很強,由此制備的肥料具有一定的緩釋性能,可有效地延長草坪的施肥期。但該技術的缺陷和不足在于:

1)該技術將肥料主要撒施在草坪葉片的上面,在肥料被草坪吸收后,這些殘留的生物炭基質會加劇草坪基部有機質層的形成,由于這些有機質對水分和養分的吸持能力遠高于下面的土壤,會引導草坪根系僅在有機質層中生長,造成草坪根系過淺,抗旱能力顯著下降;另外,草坪基部的有機質層也是病原菌繁殖的溫床,容易引發病害。因此,生物炭基質肥料施用后需要增加疏草、打孔等破壞性作業,才能控制草坪有機質層的積累。

2)即使可以在草坪建植時將生物炭基質肥料混施入坪床土壤中,但肥料的施用量一旦超過50克/平方米(約坪床基質體積的0.02%),就會因肥料元素過量引起草坪的燒草現象。而30厘米厚的整個坪床中僅加入低于0.02%比例的生物炭,對坪床土壤的理化性狀也沒有明顯的作用。

3)以玉米芯、花生殼、稻殼、食用菌基質等農業業廢棄生物質制備的顆粒炭,由于其原材料來源的不同,其制備的顆粒炭的理化性狀也會存在差異,會影響到產品質量的穩定性。在品質要求極高的高爾夫球場、足球場等運動草坪上,需要穩定的有機改良劑來優化運動草坪的坪床性狀。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足,提出一種基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質及其吸持能力優化方法,解決了運動草坪砂質坪床改良中水分和養分的吸持能力的提高與水分滲透率下降之間的矛盾,另一方面又為我國大量的稻殼廢棄物找到了一個高效利用的途徑。

本發明是通過以下技術方案實現的:

本發明涉及一種基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質,由粒徑均勻的砂子與稻殼炭粒均勻混合而成,其中:稻殼炭粒的比例為1~40%(v/v),中粗砂的比例為99~60%(v/v)。

所述的砂子中粒徑為0.25~0.50mm的比例大于60%,粒徑分布符合美國USGA的推薦標準。

所述的稻殼碳粒由稻殼在無氧條件下進行300℃~350℃的碳化制備而成,熱解后的稻殼炭粒的pH值為7.0~7.6。

所述的均勻混合采用攪拌機將砂子和稻殼炭粒進行混合。

所述的坪床基質配方的容重在0.23~1.10g/cm3之間,總空隙度在41~55%之間,水分滲透率在1.77~2.79m/hr之間,持水率在12~40%之間。

本發明涉及上述基于稻殼炭粒的運動草坪坪床基質的吸持能力優化方法,通過向在建場地上鋪設所述坪床基質后,在坪床基質上進行草坪植物種植;通過坪床基質對水分和養分的吸持能力實現對運動草坪的營養狀況的改善,從而使運動草坪生長更加健壯。

所述的在建場地包括但不限于:專業足球場、綜合運動場、高爾夫球場或公園草坪。

所述的鋪設是指:直接采用建筑車輛將混合好的坪床基質運送到正在建造的場地上進行坪床鋪設,坪床基質的鋪設厚度控制在20~30cm,刮平、壓實;或先在在建場地上將中粗砂和稻殼炭粒隔層鋪設,鋪設后用旋耕機來回旋耕3~5次進行現場混合作業,最后刮平壓實。

附圖說明

圖1為本發明的不同稻殼炭粒比例對坪床基質最大持水率的改良效果示意圖。

圖2為本發明的不同稻殼炭粒比例對坪床基質水分滲透速率的改良效果示意圖。

圖3為本發明的不同稻殼炭粒比例對坪床基質容重的改良效果示意圖。

圖4為本發明的不同稻殼炭粒比例對坪床基質總孔隙度的改良效果。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明,本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施,給出了詳細的實施方式和具體的操作過程,但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

足球運動場草坪優化:采用的坪床基質配方為:80%的砂子+20%的稻殼炭粒(體積比)。

在足球運動場地基夯實、排水系統和灌溉系統安裝、礫石層鋪設完成后,鋪設已混合均勻的本發明坪床基質配方,坪床基質配方采用80%的砂子和20%的稻殼炭粒按體積比進行混合。在正在建造的足球場地附近的水泥地上,將80%體積的砂子和20%體積的稻殼炭粒投入專用的攪拌機中,攪拌后即形成了混合均勻的足球場坪床基質,由卡車直接裝載運輸到正在建造中的足球場地上進行坪床鋪設,基質鋪設厚度為30cm。坪床鋪設完成后,刮平、壓實,澆透水后進行草坪種植作業。

鋪設好的坪床基質的水分滲透率為2.54m/hr左右,最大持水率在20%左右,容重為1.3g/cm3左右,總孔隙度要48%左右。坪床基質的總體物理化學性狀優于USGA的推薦指標。

足球場草坪的種植與養護管理同常規。草坪種植后,由于坪床基質的水分滲透率、最大持水率、孔隙度等指標均有所改良,草坪建植期的生長速度比純砂基質的對照提高了16%,草坪的成坪天數縮短了10天。

成坪后草坪生長健壯,草坪的單株干物重達到純砂對照的3倍以上。成坪后的草坪對灌溉和施肥的要求明顯低于純砂基質的對照,但其目測質量和耐踐踏能力都高于純砂基質的對照。

實施例2

高爾夫球場推桿果嶺草坪優化:采用的坪床基質配方為:85%的砂子+15%的稻殼炭粒(體積比)。

在推桿果嶺地基夯實、排水系統安裝、礫石層鋪設完成后,鋪設已混合均勻的本發明坪床基質配方,坪床基質配方采用85%的砂子和15%的稻殼炭粒按體積比進行混合。基質的混合選擇在堆砂場上進行,將85%體積的砂子和15%體積的稻殼炭粒投入專用的攪拌機中,攪拌后即形成了混合均勻的高爾夫球場果嶺專用坪床基質,再由卡車裝載運輸到正在建造的果嶺區域,進行坪床鋪設,坪床基質鋪設厚度為30cm。坪床鋪設完成后,刮平、壓實,澆透水后進行撒播匍匐剪股穎草坪種子。

鋪設好的坪床基質的水分滲透率為2.28m/hr左右,最大持水率在17%左右,容重為1.4g/cm3左右,總孔隙度要46%左右。坪床基質的總體物理化學性狀優于USGA果嶺的推薦指標。

果嶺草坪的播種與幼坪養護管理同常規。草坪種子的出苗率與純砂對照之間差異不明顯,但匍匐剪股穎幼苗的生長速度比純砂基質的對照提高了20%左右,根系長度比純砂對照增加了50%,草坪分蘗數比純砂對照增加了60%以上,草坪的成坪天數縮短了10天左右。

成坪后草坪生長健壯,草坪的單株干物重是純砂對照的2倍以上。成坪后的草坪對灌溉和施肥的要求明顯低于純砂基質的對照,但其目測質量和耐踐踏能力都高于純砂基質的對照。

實施例3

學校體育運動場草坪優化:采用的坪床基質配方為:70%的砂子+30%的稻殼炭粒(體積比)。

在學校運動場地基夯實、排水系統和灌溉系統安裝、礫石層鋪設完成后,先鋪設一層約10cm厚的砂子,再在砂子層上鋪設約5cm厚的稻殼炭粒,鋪設后用旋耕機來回旋耕2次,旋耕深度控制在12cm左右,以確保旋耕的刀片不會接觸到下面的礫石層;旋耕后,再在上面依次鋪設約10cm厚的砂子和約5cm厚的稻殼炭粒,再次用旋耕機進行來回旋耕3次,這次旋耕機的旋耕深度調到20cm左右,確保將砂子與稻殼炭粒混合均勻。旋耕完成后,用平整機將坪床基質刮平,然后用半噸重的壓路機將坪床壓實,澆透水后進行草坪種植作業。

鋪設好的坪床基質的水分滲透率為2.67m/hr左右,最大持水率在27%左右,容重為1.1g/cm3左右,總孔隙度要53%左右。坪床基質的總體物理化學性狀優于USGA的推薦指標。

足球場草坪的種植與養護管理同常規。由于坪床基質的水分滲透率、最大持水率、孔隙度等指標均有所改良,草坪建植期的生長速度比純砂基質的對照提高了25%,草坪的成坪天數縮短了15天。

成坪后草坪生長健壯,草坪的單株干物重達到純砂對照的4倍左右。成坪后的草坪對灌溉和施肥的要求明顯低于純砂基質的對照,但其目測質量和耐踐踏能力都高于純砂基質的對照。

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