【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水利工程和微生物工程交叉領域，尤其涉及一種微生物改良水土流失方法。
技術介紹
1、水土流失是指由于自然或人為因素的影響、雨水不能就地消納、順勢下流、沖刷土壤，造成水分和土壤同時流失的現象。主要原因是地面坡度大、土地利用不當、地面植被遭破壞、耕作技術不合理、土質松散、濫伐森林、過度放牧等。水土流失的危害主要表現在：土壤耕作層被侵蝕、破壞，使土地肥力日趨衰竭；淤塞河流、渠道、水庫，降低水利工程效益，甚至導致水旱災害發生，嚴重影響工農業生產；水土流失對山區農業生產及下游河道帶來嚴重威脅。黃土高原是中國水土流失治理的重點區域之一。因此，開展水土流失治理方法和治理措施研究，具有十分重要的科學意義和現實意義。
2、目前水土流失治理的工程措施很多，歸納起來可分為三類：一是修筑各項工程措施，包括治坡工程、治溝工程和小型水利工程；二是生物措施，包括植樹造林、育草等；三是蓄水保土，指改變坡面微小地形，改善土壤，提高農業生產的技術措施，保土蓄水。盡管每種措施都可以起到較好的治理效果，但仍然存在一些弊端。其中，工程措施成本過高，需要花費大量的人力物力，還可能改變原有地形，引發自然災害；植物措施需要時間養護，遇到較強的降雨時，會沖刷土體表面，影響植物的成活率和壽命，植被覆蓋的周期長，在遇到強降雨天氣時，邊坡坡面會受到雨水沖刷和侵蝕作用，淺埋的植物根系會迅速裸漏在地表，最終可能造成植被死亡；蓄水保土會改變坡面地形，需要一定的農業生產技術手段，難以大范圍譜及。因此，探索一種新型、高效、經濟、環保的邊坡水土流失治理方法成為了當前亟待解
3、近年來，一種以微生物誘導碳酸鈣沉積(micp)為基礎的技術在巖土工程領域掀起了一股研究熱潮。該技術原理主要為利用產脲酶微生物產生的脲酶，催化尿素水解產生co32-，co32-再與環境中的ca2+結合生成碳酸鈣沉淀：
4、co(nh2)2+h2o+gacl2→2nh3+gaco3↓+2cl-
5、然而，在尿素水解菌誘導碳酸鈣沉淀的過程中會生成銨根離子和氯離子等次級產物，造成土壤板結和酸化，而產脲酶菌生成的氨氣極易溶于水，與水反應生成oh-和nh4+，改變了土壤的酸堿度，破環了氮平衡，隨著加固次數的增多，對邊坡土體環境有較大影響。
6、micp技術已在巖土工程領域取得了長足的研究進展，但目前國內外尚未見采用微生物技術來治理邊坡水土流失的研究報道。
7、公開號為cn113882407a的現有技術公開了一種基于微生物礦化作用的滑坡防治方法。該方法使用的微生物菌液為產脲酶細菌培養液，產脲酶細菌為巴氏芽孢八疊球菌，將micp技術應用于土體表面和潛在滑動面的固化，通過表面噴灑法，固化土體表面，封堵土體表面裂隙，減少了地表水的入滲，防止巖土體的軟化和溶蝕分解和加固表面土體的作用。通過劈裂注漿和滲透注漿法，向土體潛在滑動面依次注入微生物菌液和膠結液，以期固化潛在滑動面，代替了傳統的化學漿液固化。還通過micp技術固化砂土，得到砂抗滑樁、砂格構和砂排水溝以及截水溝，達到穩定邊坡和排水的目的。但巴氏芽孢八疊球菌反應也會改變土體原有的酸堿度，破壞氮平衡，影響土體上植物生長的情況。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是克服現有技術中的不足，提供一種微生物改良水土流失方法。
2、這種微生物改良水土流失方法，包括以下步驟：
3、步驟一、植物種子進行催芽處理，采用液壓噴播技術噴播在坡面；
4、步驟二、在巖質邊坡表面設置格構，在格構內填土后種植植株；
5、步驟三、根據地區降雨強度、邊坡面積、坡角和坡長數據，計算邊坡的坡面水流的沖刷力，結合微生物礦化作用所產生的膠結力和碳酸鈣沉淀量，確定微生物加固次數；
6、步驟四、根據步驟三確定的加固次數，在邊坡表面和格構內噴灑地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液混合得到的膠結液。
7、作為優選，步驟四中，地衣芽孢桿菌菌液的濃度為0.1mol/l～1.0mol/l，丙酸鈣溶液的濃度為0.5mol/l～1.5mol/l，膠結液中地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液的體積比為1：5～1：1。
8、作為優選，步驟三中，微生物加固次數n的計算方法為：
9、a(1+b)n＝w(ρμ1xμ1y-1-ρμ2xμ2y-1)l-1
10、其中：a為原來的土壤粘聚力，n為膠結液的噴灑次數，b代表每加固一次后土顆粒間粘聚力提升的百分比；w表示沖刷系數，ρ為坡面土顆粒密度，μ1x和μ1y分別為邊坡坡腳處的橫向和縱向水流剪切應力，μ2x和μ2y分別為邊坡坡頂處的橫向和縱向水流剪切應力，l為邊坡坡長。
11、作為優選，步驟四中，膠結液的單次噴灑量q為：
12、q＝(a+b)[(a×d)/n]/c
13、a為邊坡面積；d為單元面積上每次噴灑地衣芽孢桿菌的質量；n為地衣芽孢桿菌的分子量，c為地衣芽孢桿菌菌液濃度，a和b分別代表地衣芽孢桿菌菌液和鈣離子溶液的體積比例，其中a＝1。
14、作為優選，步驟四中，地衣芽孢桿菌菌液濃度為0.5mol/l，丙酸鈣溶液濃度為1.0mol/l，膠結液中地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液的體積比為1：4。
15、作為優選，步驟四中，使用注漿法將地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液混合得到的膠結液滲入邊坡內。
16、作為優選，步驟二中，格構呈矩形，格構梁橫向間距為2.5～3.0m，格構梁豎向間距為3.5～4.5m；格構通過錨桿或錨索錨固在巖質邊坡表面。
17、作為優選，當邊坡為土質邊坡，步驟二中，直接在邊坡表面種植植株，植株覆蓋整個邊坡表面，并在土質邊坡中設置排水溝，步驟四中，對排水溝也噴灑膠結液。
18、本專利技術的有益效果是：
19、1)本專利技術在土體表面依次緩慢均勻噴灑地衣芽孢桿菌菌液和鈣離子液，對邊坡表面土顆粒進行膠結，使得土體表面形成一層碳酸鈣保護膜，可以有效提升土體抗沖刷能力，減少土顆粒的流動，保護植物生長；采用的地衣芽孢桿菌還可增加土壤中有益菌群數量、改善根系環境、促進植物生長并抑制有害微生物繁殖，改善土壤團粒結構，改良土壤，調節土壤ph，提高土壤蓄水蓄能保溫提高作物抗病能力，促進植物生長成熟，植被生長后可以提升水土保持的效果，生成的碳酸鈣也可以膠結土體顆粒，減少水土流失，地衣芽孢桿菌起到了雙重作用，實現了資源的多重利用。
20、2)本專利技術使用地衣芽孢桿菌誘導生成的碳酸鈣沉淀性質穩定，力學性能好，耐久性強，可對土顆粒進行快速膠結，同時，地衣芽孢桿菌還可以提高土壤蓄水蓄能保溫，提高作物抗病能力，抑制土壤病原菌繁殖和侵襲，減少病害，預防蟲害爆發，降低各種菌類病害、促進作物生長成熟。最后地衣芽孢桿菌生成的碳酸鈣沉淀還有利于排水溝的護坡工程，相較于傳統的混凝土護坡具有經濟環保，高效可控等優勢。邊坡表面的地衣芽孢桿菌會隨著水流流向莊稼作物，對坡角處的莊稼十分有益。與現有治理措施相比，微生物技術在生態環保，效率，經濟性等諸多方面存本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種微生物改良水土流失方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟四中，地衣芽孢桿菌菌液的濃度為0.1mol/L～1.0mol/L，丙酸鈣溶液的濃度為0.5mol/L～1.5mol/L，膠結液中地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液的體積比為1：5～1：1。
3.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟三中，微生物加固次數n的計算方法為：
4.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟四中，膠結液的單次噴灑量Q為：
5.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟四中，地衣芽孢桿菌菌液濃度為0.5mol/L，丙酸鈣溶液濃度為1.0mol/L，膠結液中地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液的體積比為1：4。
6.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟四中，使用注漿法將地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液混合得到的膠結液滲入邊坡內。
7.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟二中，格構呈
8.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，當邊坡為土質邊坡，步驟二中，直接在邊坡表面種植植株，植株覆蓋整個邊坡表面，并在土質邊坡中設置排水溝，步驟四中，對排水溝也噴灑膠結液。
...【技術特征摘要】
1.一種微生物改良水土流失方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟四中，地衣芽孢桿菌菌液的濃度為0.1mol/l～1.0mol/l，丙酸鈣溶液的濃度為0.5mol/l～1.5mol/l，膠結液中地衣芽孢桿菌菌液和丙酸鈣溶液的體積比為1：5～1：1。
3.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟三中，微生物加固次數n的計算方法為：
4.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟四中，膠結液的單次噴灑量q為：
5.根據權利要求1所述的微生物改良水土流失方法，其特征在于，步驟四中，地衣芽孢桿菌菌液濃度為0.5mo...
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