本發明涉及生態環保領域，具體涉及能夠促進高寒地區植物生長的三維固土網墊及其制備方法。

背景技術：

1、高寒地區位于地勢較高、氣候寒冷的地帶，植被覆蓋度較低，生態環境脆弱。隨著城市化快速發展，生活在高寒高海拔地區的人民的生活水平和質量提高，增加木本植物景觀綠化，改善城區人居環境，恢復與生態建設變得尤為重要。然而，高寒地區的植被恢復面臨著諸多挑戰。

2、首先，高寒地區的氣候條件極端，降水稀少且不均勻，溫度變化大。這就要求植物具備耐寒、耐旱和適應性強的特點。

3、其次，高寒地區的土壤肥力較低，水分含量極少，無機鹽含量高，這對植物的生長造成了限制。

4、此外，過度放牧、礦產開采和建設項目等人類活動也嚴重影響了植被的恢復和生態建設。目前國內現有城市綠化苗木栽植技術，主要內容是苗木選擇、栽植時間、土壤、修剪、灌溉施肥、松土、病蟲害防治等，不足以解決高寒海拔地區城鎮綠化苗木成活率低、生育期短、越冬率低等綠化難題。其主要因素如下：

5、高寒高海拔地區自然環境極其惡劣，受風速大、降水少、輻射強、溫度低、溫差大、沙地瘠薄等條件限制，嚴酷的自然環境嚴重制約著區域內樹木的天然分布，樹木引種難、成活率低、長勢差。

6、由于高寒地區空氣稀薄，二氧化碳含量也會同時減少。在大氣層中，隨著海拔的升高，空氣逐漸稀薄，所有氣體成分的含量都會減少，包括氧氣和二氧化碳。對于大多數植物，空氣中最適合光合作用的二氧化碳濃度是1％左右，大氣中的二氧化碳的濃度僅只有0.02％-0.03％，遠不能滿足植物光合作用的需要，特別是高寒高海拔地區二氧化碳的不足就更為明顯，嚴重影響了植物光合作用的進行。

7、除了光合作用外，二氧化碳還參與了植物的呼吸作用。植物通過呼吸作用將養分和氧氣轉化為能量和二氧化碳。呼吸代謝過程中，植物吸收氧氣并釋放二氧化碳。二氧化碳通過阿諾特酶、三磷酸腺苷(atp)等的參與，將有機物氧化分解，同時釋放出大量的能量。這些能量被用于維持細胞的生物化學反應、生長和維持植物體的良好狀態。因此，二氧化碳也是植物生命活動所不可或缺的物質。

8、二氧化碳還參與了植物的氣孔調節過程。氣孔是植物葉片上的微小孔洞，通過氣孔，植物可以吸收二氧化碳、釋放氧氣，并調節水分的散失。氣孔的開閉是由植物細胞的變化而控制的。當光照強度較低或氣溫較高時，植物會關閉氣孔以減少水分的損失。而二氧化碳濃度的增加則可以促進氣孔的開放，增加co2的吸收。因此，二氧化碳通過調節氣孔開閉對植物的水分調節和co2的吸收提供了幫助。

9、二氧化碳也參與了植物的抗逆應答，在植物生長過程中，可能會受到高溫、干旱、鹽堿等不良環境因素的影響，這些環境因素會導致植物受到脅迫和損傷。研究表明，二氧化碳的增加可以促進植物在逆境環境下的生長和發育。其中一個原因是二氧化碳的增加能夠提高植物細胞的光合作用速率，減少光氧化作用和氧化損傷的發生。另外，二氧化碳的增加還可以促進植物根系的生長和發育，增加水分的吸收能力，從而改善植物在逆境環境下的生存能力。

10、綜上所述，一種既能固土保水又能釋放二氧化碳促進高寒地區植物快速成活生長的三維固土網墊是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現思路

1、本發明的一個目的在于提供能夠促進高寒地區植物生長的三維固土網墊及其制備方法，通過礦物質球體內填充的灰石與水作用，釋放二氧化碳和礦物質元素，實現固土保水又能促進高寒地區植物快速成活生長的效果。

2、該目的采用以下技術方案實現：

3、能夠促進高寒地區植物生長的三維固土網墊及其制備方法，包括網格狀的加強筋，網格狀的加強筋的十字交叉處設置有礦物質球體，礦物質球體從上到下依次包括上球體和下球體，上球體和下球體內均填充有礦物質層，所述礦物質層包括石灰石，上球體和下球體均為吸水材料，且上球體的側面設置有出氣口。

4、石灰石(化學式為caco3)遇水后會分解產生二氧化碳氣體和氫氧化鈣。石灰石與水的反應方程式為caco3+h20→ca(0h)2+c02。當下雨時，礦物質球體的吸水材料吸水膨脹，當缺水時，礦物質球體排出水分，排出的水分與礦物質球體內的石灰石相互作用，分解產生二氧化碳氣體和氫氧化鈣，產生的二氧化碳氣體通過出氣口排出。氫氧化鈣與水組成的乳狀懸浮液稱石灰乳，通過礦物質球體吸水、排水的過程排出。

5、其中，二氧化碳是植物進行光合作用的重要原料之一，植物通過吸收空氣中的二氧化碳和水，在太陽光的作用下，通過光合作用合成碳水化合物等有機物，同時釋放出氧氣。這些有機物是植物體內的主要成分，可促進植株生長。因此，二氧化碳濃度的高低直接影響著植物的光合作用效率和生長速度，當二氧化碳濃度增加時，植物的光合作用將會增強，植物的生產率也將會提高。

6、同時，二氧化碳濃度的增加可以促進植物氣孔的開放，增加co2的吸收。因此，二氧化碳通過調節氣孔開閉對植物的水分調節和co2的吸收提供了幫助。

7、其次，二氧化碳的增加可以促進植物在逆境環境下的生長和發育。二氧化碳的增加能夠提高植物細胞的光合作用速率，減少光氧化作用和氧化損傷的發生。另外，二氧化碳的增加還可以促進植物根系的生長和發育，增加水分的吸收能力，從而改善植物在逆境環境下的生存能力。

8、對于氫氧化鈣，氫氧化鈣作為植物生長促進劑，它可以提供植物所需的鈣元素，促進植物的生長和發育。作為土壤改良劑，它可以中和土壤的酸性，改善土壤的質量；作為病蟲害防治劑，它可以抑制病原微生物和害蟲的繁殖和生長。

9、其中，氫氧化鈣在農業中被廣泛應用作為植物生長促進劑。它通過提供植物所需的鈣元素來增強植物的生長能力。鈣是植物生長所必需的重要元素之一，對于細胞分裂、細胞壁形成和根系發育都有著至關重要的作用。氫氧化鈣可以在土壤中釋放出鈣離子，供植物吸收和利用，從而促進植物的生長和發育。因此，使用氫氧化鈣可以增加作物的產量和品質。

10、其次，氫氧化鈣在農業中的重要用途是作為土壤改良劑。土壤的質量直接關系到植物的生長和產量。一些酸性土壤或重金屬污染的土壤可能導致植物生長受限。而氫氧化鈣可以中和土壤的酸性，提高土壤的ph值，從而改善土壤的質量。此外，氫氧化鈣還可以與土壤中的重金屬離子結合，形成不溶性鹽，減少重金屬對植物的毒害作用。

11、氫氧化鈣還可以用于病蟲害的防治。一些病原微生物和害蟲對酸性環境更為適應，而酸性土壤則會抑制它們的繁殖和生長。因此，在一些需要防治病蟲害的作物中，使用氫氧化鈣可以將土壤酸性度提高到一定程度，從而減輕病蟲害對作物的威脅。

12、因此，本發明將礦物質球體連接在網格狀的加強筋的十字交叉處，網格狀的加強筋進行固土，同時，礦物質球體在下雨時可吸收水分，使水分與礦物質球體內的石灰石反應，生成二氧化碳氣體和氫氧化鈣，其中二氧化碳氣體通過出氣口排出，用于提高植物的生長，氫氧化鈣與水組成的乳狀懸浮液，通過礦物質球體吸水、排水的過程排出，滋潤土壤，保護植物。

13、對于自然環境惡劣的高寒高海拔地區，本裝置在使用時，能夠存水，并在釋放二氧化碳氣體，促進植物光合作用的進行。缺水時，釋放水分，并且釋放氫氧化鈣與水組成的乳狀懸浮液，進一步的促進植物在惡劣的環境中生長。

14、另一方面，礦物質層還包括蛭石，蛭石是一種天然礦物質，具有良好的吸水性和透氣性，常被用作種植基質。蛭石對植物生長有多方面的促進作用，蛭石能夠增加土壤的通氣性和保水性。其獨特的層狀結構使得土壤中的孔隙度增加，改善了土壤的疏松度，使土壤更加透氣透水，有利于植物根系的呼吸和生長。同時，蛭石還能減少土壤板結，長時間保持土壤疏松。蛭石富含氮、磷、鉀、鋁、鐵、鎂、硅酸鹽等多種成分，這些元素對植物生長至關重要。蛭石能夠釋放出這些元素供植物吸收利用，特別是鉀、鈣、鎂等元素，對植物的生長發育有明顯的促進作用。蛭石具有調節土壤酸堿度的能力。其含有的鋁、鐵等元素能夠與土壤中的酸根離子發生反應，從而調節土壤的ph值，使之更適宜植物生長。蛭石的保水性能出色，其內部存在大量的氣孔，可以鎖住水分，為植物提供持續的水分供應。同時，蛭石的比重較大，空隙多，升溫快且散熱慢，具有一定的保溫作用，能夠在冬季為植物根部提供溫暖，保護植物不受凍害。蛭石還能有效促進植物根系的發育。其疏松的結構和優良的通氣性為根系提供了良好的生長環境，使根系能夠發達健壯，從而更好地吸收水分和養分。生蛭石具有良好的陽離子交換性和吸附性，可以改善土壤的結構，使其更疏松透氣。這種透氣性有助于植物根部的呼吸，減少積水爛根的風險，為植物的生長提供一個健康的土壤環境。

15、生蛭石獨特的結構使其內部存在大量的氣孔，這些氣孔不僅可以儲存氧氣，還能鎖住水分，成為植物干旱時的“小水庫”，從而保持土壤適宜的濕度。同時還能吸收肥料、農藥，延長在土壤中的停留時間和釋放周期，使植物能夠持續獲得養分。提高利用率，改良土壤、保水抗旱，給植物發芽、前期護理、后期的生長發育創造了良好的環境；有效提高植樹成活率，可明顯提高成活率。生蛭石有助于將酸性土壤轉變為中性土壤，從而更適合大多數植物的生長。這一特性使得生蛭石在土壤改良中具有重要的應用價值。

16、進一步的，本裝置的上球體上設置有第一密封層，上球體與第一密封層圍成的區域內填充有礦物質層；下球體上設置有第二密封層，下球體與第二密封層圍成的區域內填充有礦物質層。在使用時，將礦物質層分別填充在上球體與第一密封層圍成的區域內、下球體與第二密封層圍成的區域內后，將上球體連接在下球體上。

17、優選的，上球體上設置有固定帽，固定帽上連接有連接釘，連接釘用于穿過上球體的上端、第一密封層和第二密封層，連接上球體和下球體。

18、當需要連接上球體和下球體時，將固定帽放置在上球體上，然后將連接釘向下移動，使連接釘的下端穿過上球體的上端、第一密封層和第二密封層。優選的，連接釘上設置有螺紋，連接釘與上球體通過螺紋連接，連接釘與上球體、下球體中的礦物質層相互接觸，礦物質層中的石灰石、蛭石堆積在連接釘側面的螺紋上，進一步的實現固定，避免連接釘從上球體和下球體上分離。

19、另一方面，固定帽與上球體之間具有空腔，出氣口設置在固定帽的側面，連接釘的內部設置有出氣空腔，連接釘的側面設置有若干通孔，所述通孔與出氣空腔連通，當連接釘穿過第一密封層和第二密封層時，出氣口通過通孔分別與上球體與第一密封層圍成的區域、下球體與第二密封層圍成的區域連通。

20、并且，礦物質球體為吸水性樹脂材料，當礦物質球體吸水時，礦物質球體會發生膨脹，礦物質球體在固定帽處也發生膨脹，進而使固定帽與上球體之間沒有空腔，并堵塞出氣口，當礦物質球體排水縮小時，使固定帽與上球體之間具有空腔，出氣口與空腔連通。

21、上球體與第一密封層圍成的區域中產生的二氧化碳氣體、下球體與第二密封層圍成的區域中產生的二氧化碳氣體能夠通過連接釘側面的通孔、出氣空腔、固定帽與上球體之間的空腔、出氣口排出。

22、固定帽的設置不僅能夠連接上球體和下球體，同時能夠使二氧化碳氣體更好的排出，避免出氣口堵塞的情況，其次，在礦物質球體吸水膨脹時，能夠堵塞出氣口，并在缺水的過程中，排水，且體積縮小，使二氧化碳氣體能夠從出氣口排出。

23、優選的，連接釘上設置有單向板，單向板能夠朝向靠近連接釘的方向旋轉，當連接釘穿過第一密封層和第二密封層時，單向板朝向靠近連接釘的方向移動，進行收攏，當連接釘穿過第一密封層和第二密封層后，單向板反向旋轉，單向板與第一密封層相接觸，進一步的避免脫落。

24、進一步的，網格狀的加強筋上設置有三維網固定層。三維網固定層噴涂在網格狀的加強筋上，不僅能進一步的固定礦物質球體，還能夠分散和承受荷載，增強土壤的穩定性。

25、三維網固定層為植物提供了良好的生長環境，其質地疏松、柔韌，植物根系可以穿過其間生長。草皮長成后，與三維網固定層和泥土形成牢固的復合保護層，能夠有效防止水土流失。此外，三維網固定層為黑色，黑色的三維網固定層能吸收熱能，增加地濕，促進種籽發芽，延長植物生長期。本結構的三維網固定層提高其抗剪強度、抗拉強度和抗沖刷能力，將使其更加適應各種復雜環境條件下的應用需求。

26、同時，三維網固定層能夠引入更多種類的植物和微生物，可以進一步增強三維網固定層的生態功能，如凈化水質、改善土壤結構等。

27、進一步的，能夠促進高寒地區植物生長的三維固土網墊的制備方法，包括以下步驟：

28、吸水性樹脂材料通過模具壓鑄成空心半圓球結構，得到上球體和下球體；

29、將下球體固定在網格狀的加強筋的十字交叉處；

30、將石灰石、蛭石破碎后得到100-200目的石灰石顆粒、蛭石顆粒；

31、將石灰石顆粒、蛭石顆粒填充在上球體和下球體組成的礦物質球體內，固定上球體和下球體，得到固土網墊；

32、采用熔噴工藝在固土網墊上噴涂三維網固定層，得到三維固土網墊。

33、本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

34、本發明能夠促進高寒地區植物生長的三維固土網墊及其制備方法，在網格狀的加強筋中加入了礦物質球體，礦物質球體為吸水材料，同時礦物質球體內填充有石灰石、蛭石；石灰石遇水后會分解產生了二氧化碳氣體和氫氧化鈣，蛭石含有k、mg、ca、fe以及微量的mn、cu、zn等元素，這些礦物質元素都有效能促進高寒地區植物快速成活和生長。二氧化碳增強植物的光合作用，提高植物的生產率。氫氧化鈣作為植物生長促進劑，它可以提供植物所需的鈣元素，促進植物的生長和發育。作為土壤改良劑，它可以中和土壤的酸性，改善土壤的質量；作為病蟲害防治劑，它可以抑制病原微生物和害蟲的繁殖和生長。因此，本裝置既能實現固土保水又能釋放二氧化碳和礦物質元素促進高寒地區植物快速成活生長。

35、本發明將網格狀的加強筋和三維網固定層結合在一起，具有防止水土流失又能精確控制植物所需的養分供給雙重功能。三維網固定層的網狀結構能夠有效地分散和承受荷載，增強土壤的穩定性。其質地疏松、柔韌，留有大量空間可充填土壤、沙礫和細石，植物根系可以穿過其間生長，形成牢固的復合力學嵌鎖體系，防止暴雨和狂風的沖襲，并能夠經受高水位、大流量的沖擊。

36、三維網固定層為植物提供了良好的生長環境，其質地疏松、柔韌，植物根系可以穿過其間生長。草皮長成后，與網墊和泥土形成牢固的復合保護層，能夠有效防止水土流失。此外，黑色的三維網固定層能吸收熱能，增加地濕，促進種籽發芽，延長植物生長期。三維網固定層能夠提高其抗剪強度、抗拉強度和抗沖刷能力，將使其更加適應各種復雜環境條件下的應用需求。同時，通過引入更多種類的植物和微生物，可以進一步增強三維網固定層的生態功能，如凈化水質、改善土壤結構等。

37、本發明采用固定帽，既是網格狀的加強筋在十字交叉處的聯接固定件又是緩釋放開關，由于固定帽的連接釘穿過網格狀的加強筋實現固定時，打通了網格狀的加強筋的釋放孔，并且，固定帽能確保出氣口不會被泥土封堵。當礦物質球體吸滿水后水就會與礦物質球體內的礦物質材料發生反應，釋放二氧化碳氣體和礦物質元素，氣體會從出氣口釋放出來促進植物快速成活生長。

38、本裝置具有良好的保溫作用；在夏季可使植物根部的微觀環境溫度比外部環境溫度低3-5℃，在冬季則高3-5℃，在一定程度上解決了逆季施工的難題，有利于促進植被均勻生長。