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草坪在绿化城市、美化环境和维护生态平衡等方面起着重要的作用. 目前, 国内在建植草坪时还多是采用传统的有土栽培草皮方式, 不仅需用大量土地, 而且草皮重量大, 运输不方便. 欧、美、日等国已采用将草种夹在纺织副产品或其它纤维编织物中的方式生产地毯式草皮. 近年来, 我国的北京、上海等地也仿效这种方法生产草皮. 邓蓉等人对海绵等不同基质对无土栽培草皮的影响进行了研究[ 1, 2] .作者对一种长草垫的制作条件进行了初步研究. 在制垫中利用了吸水树脂的吸水和保水特性, 以及橡胶垫的柔软特性, 使这种长草垫可以方便地卷曲运输. 长草垫中已经含有草籽, 只需浇水就可长出青草, 按实际需要面积拼装成大片, 即可成为装饰草坪, 使用简单方便. 这种长草垫既可用于室外无裸露土壤地方的环境修饰, 也可用于厅堂、居室等室内装饰. 与一般带土的草皮相比, 这种长草垫具有搬运和储存中的质轻、方便及不易破损等方面的优势; 而与塑料制的假草垫相比, 它又有着真实青草改善环境空气的优点.
1 实验部分
1. 1 制作草垫流程
将含有蓬松填料、草籽、吸水树脂的混合物相对固定在一种柔软的基垫中, 制成长草垫. 其制作流程如图1 所示.
1. 2 基本用料选择
制作长草垫的基本用料包括柔软基垫、蓬松填料、吸水树脂和布料等.柔软基垫的作用是为长草垫提供一定的柔软性, 使之能够便于卷曲, 并在运输、储存和使用中具有一定的力学强度, 同时能够对蓬松填料有适当的固定作用. 本研究选用的橡胶垫能够满足这些要求. 作者通过拉伸实验测得所用橡胶垫的拉伸强度为8. 3×105 Pa.蓬松填料的作用是为吸水树脂和草籽提供合适的载体, 为草籽的发芽生长提供合适的透气介质环境. 作者对用作蓬松填料的粗锯屑、锯末和压碎的枯松针进行了实验考察. 结果表明: 在这3 种物质中, 锯末的效果比较好.所以, 在正交试验中采用锯末作为蓬松填料.
吸水树脂的作用是提高草籽生长基质的吸水和保水性能.本研究选用的吸水树脂是一种聚丙烯酸盐类高吸水性树脂[ 3] .对吸水树脂的实验考察是针对树脂细度进行的, 由于细度太大时会影响它与基质混合的均匀程度, 所以选用了细度< 0. 45mm 的吸水树脂.布料的作用是对柔软基垫中的松散混合物起固定作用, 同时为使草籽顺利发芽生长而需要具备足够的孔隙度. 本研究对尼龙布、纱布和细棉布3 种质地薄而孔隙不同的布料的影响进行了实验考察.
1. 3 正交试验方案
所研制长草垫的重要使用性质之一是草籽的出苗率. 在长草垫的制作工艺条件中, 影响草籽出苗率的主要因素有: 混合基质配比, 吸水树脂细度, 布料性质等. 此外, 给长草垫每天的浇水量也对出苗率有影响. 本研究采用正交试验来考察这些因素对出苗率的影响情况, 以得出较佳制作条件. 经过先期尝试性试验, 所选择的正交试验因素-水平表如表1 所示, 其中的混合基质配比是指蓬松填料质量∶吸水树脂质量∶草籽数目.
2 结果与讨论
2. 1 正交试验结果
正交试验结果及其分析数据如表2 所示, 其中出苗率是指7 天后草籽的出苗百分率.
表2 正交试验结果及分析
正交试验结果显示: 基质配比的3 个水平中较佳取值为第一个水平; 加水量的较佳取值是第一个水平; 吸水树脂细度的水平中较佳取值也是第一个水平; 布料性质的水平中效果最好的是纱布. 所以, 制作长草垫的较佳工艺为A1B1C1D2 , 即: 基质配比为5. 5∶0. 3∶25, 浇水量为40 mL, 吸水树脂细度为( 0. 3～0. 45) mm, 布料为纱布.极差分析数据表明: 在所考察的4 个影响因素的水平取值范围内, 布料性质对出苗率的影响最大,吸水树脂细度对出苗率的影响最小, 基质配比和浇水量的影响居中.布料性质的影响主要体现在布料的孔隙大小上, 一方面布料的孔隙不能太大, 否则长草垫中的混合基质会从布孔中漏出; 另一方面, 布料的孔隙也不能太小, 否则会使草籽幼芽钻出草垫时受到很大阻力,降低出苗率, 并且浇水时水渗入布料内基质的阻力也大. 所以, 在所考察的3 种布料中, 采用细棉布时的出苗率均表现为0, 并不代表草籽没有发芽, 而是幼芽钻不出这种布料. 3 种布料中空隙最大的纱布的使用效果最好.基质配比的较佳取值为第一个水平, 表明在混合基质中吸水树脂和草籽的数量都应该较多些为好.尤其是基质中吸水树脂的含量较多时, 不仅可以使混合基质的吸水保水性提高, 而且可以使得锯末这种松散物质在浇水条件下具有一些类似土壤团粒的结构, 有利于草籽的发芽和生长. 但从制作成本上考虑, 吸水树脂的价格较高, 在满足要求的前提下用量尽可能少为宜.浇水量对出苗率的影响应该与基质配比有关, 因为当基质中的吸水树脂含量较多时, 保水性较好,每天的浇水量应该较少. 正交试验得到的基质配比较佳取值是吸水树脂含量较多的水平值, 所以也不难理解为何浇水量的较佳取值是其3 个水平中的最小值.在所考察的4 个因素中, 吸水树脂细度对出苗率的影响程度最小, 说明只要吸水树脂的细度< 0. 45 mm 时均可使用, 其吸水保水效果不会相差很大. 这也使得对吸水树脂的预先粉碎筛分加工变得相对简单.
2. 2 验证实验结果
作者对上述正交试验得出的较佳工艺条件进行了验证实验( 见表3 的验证1) , 结果与正交试验一致.另外, 由于基质配比和浇水量对出苗率的影响较大, 而这两个因素的较佳水平又都处于边缘的第一个水平, 有必要考察其取值超过此边缘值时的情况, 为此作者做了两个验证实验. 分别把基质配比中的吸水树脂含量由0. 3 提高到0. 4, 把浇水量由每天的40 mL 改为每天的30 mL( 见表3 的验证2 和验证3) .实验结果表明: 在基质配比为5. 5∶0. 3∶25 的条件下, 浇水量比40 mL 再少时将会降低出苗率, 而将基质配比中的吸水树脂含量增加后, 出苗率明显提高. 所以, 经过正交试验和验证试验, 得出制作长草垫的较佳工艺为表3 中验证3 的条件.
3 结 论
1) 在所考察的4 个影响因素中, 布料性质对草籽出苗率的影响最大, 吸水树脂细度对出苗率的影响最小, 基质配比和浇水量的影响居中.
2) 本研究得出的制作长草垫的较佳工艺为: 基质配比5. 5∶0. 4∶25, 浇水量40 mL, 吸水树脂细度为( 0. 3～0. 45) mm, 布料采用纱布.
