煤矸石覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜生長的影響

楊曉寧，藺銀鼎，蔚 萍

煤矸石覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜生長的影響

楊曉寧，藺銀鼎，蔚 萍

（山西農業大學林學院，山西太谷030801）

試驗以采自山西農業大學苗圃基地的絹毛匍匐委陵菜為研究材料，采用盆栽方法，通過監測煤矸石覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜的生長影響，研究其耐瘠薄性以及正常生長的最少覆土量，從而研究絹毛匍匐委陵菜對煤矸石此類貧瘠土壤的適應性。結果表明，從絹毛匍匐委陵菜的株高與分株數來看，煤矸石覆土厚度為3，6，9，12 cm時生長狀況都較好，其中，最少3～6 cm的覆土厚度可以維持絹毛匍匐委陵菜的正常生長；從絹毛匍匐委陵菜開花數來看，在煤矸石覆土6 cm厚度時，絹毛匍匐委陵菜可以正常開花，達到較佳的觀賞效果；煤矸石的覆土厚度是影響絹毛匍匐委陵菜地上部生物量的重要指標之一，其與絹毛匍匐委陵菜地上部生物量呈正相關，其方程式為：Y＝0.618X＋0.248 7（R2＝0.923 8）；此外，絹毛匍匐委陵菜在煤矸石覆土厚度減少的情況下，植物的主根系長度明顯減少，側根總長度和平均根長增加，說明絹毛匍匐委陵菜通過增加側根數目和總側根長來增加對貧瘠土壤的養分和水分的吸收與利用。研究可為絹毛匍匐委陵菜在煤矸石基質上建植提供理論基礎，以期達到更好的推廣效果。

絹毛匍匐委陵菜；煤矸石覆土；根系變化；耐瘠薄性

煤矸石是一種在成煤過程中與煤層伴生的含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石[1]。有研究表明[2-7]，因為煤矸石山立地條件極端惡劣，所以，其生態恢復比較困難。選擇植物時，耐干旱、耐高溫、耐貧瘠、固氮、速生、高產的草本或灌木是首選種類，這類植物可以迅速生長，并能夠強有力地改變遭受破壞的生態環境，為其他植物的遷移、定居創造條件。在煤矸石山植被恢復初期應以淺根系的草本植物，尤其是鄉土植物[8]為主。

絹毛匍匍委陵菜作為一種藥用觀賞植物[9-10]，同時也具備地被植物最優良的性狀，這些性狀至今沒有得到系統性的研究，也未在園林綠化中得到廣泛應用。同時，在煤矸石廢棄地中的復墾應用中也尚屬空白。

為探討減少覆土厚度[11-13]是否對絹毛匍匐委陵菜的生長造成影響，本試驗研究不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜生長的影響，從而判斷基本滿足絹毛匍匐委陵菜生長的覆土范圍，為絹毛匍匐委陵菜在園林景觀上的應用做進一步的推廣。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

本試驗在山西農業大學苗圃基地進行，試驗起始時間為2017年7月1日。山西農業大學地處山西省晉中市太谷縣，屬暖溫帶大陸性氣候，年平均溫度9.8℃，無霜期175 d，降雨量462.9 mm，平均海拔1 000 m左右。

1.2 試驗材料

表1 煤矸石及覆蓋用土的化學性質

選取山西農業大學林學院苗圃基地的絹毛匍匐委陵菜作為試驗材料。煤矸石基質主要來源于山西農業大學周邊地區，覆蓋用土則選用山西農業大學林學院苗圃基地的園土，用實驗室常規方法測定覆蓋用土與煤矸石的化學性質（表1）。

1.3 試驗方法

采用室內盆栽方法，從大田采取生長基本一致的絹毛匍匐委陵菜健康植株，按10株為一叢進行栽植。選用直徑40 cm、高15 cm的白色塑料盆，盆缽用蒸餾水沖洗，并用質量分數為75%的酒精消毒。試驗在山西農業大學林學院苗圃大棚內進行，共設6個處理，各3次重復。處理1（CK）.覆土15cm，煤矸石基質0 cm，質量為2 362 g；處理2.覆土12 cm，煤矸石基質3 cm，質量為2 206 g；處理3.覆土9 cm，煤矸石基質6 cm，質量為2 791 g；處理4.覆土6 cm，煤矸石基質9 cm，質量為2 893 g；處理5.覆土3 cm，煤矸石基質12 cm，質量為3 173 g；處理 6.覆土0 cm，煤矸石基質15 cm，質量為3 356 g。所有處理均適當澆水，以保證試驗苗不受干旱脅迫的影響。

1.4 測定項目及方法

測定指標為主根長度、側根數目、側根平均長度、根冠比、葉的色澤、單位面積開花數量、花期、覆蓋率、分株數、葉綠素含量，株高。生理指標和形態指標每5 d測量一次。

葉綠素含量測定采用分光光度計法[14]。稱取剪碎的新鮮樣品0.3 g放入研缽中，加95%乙醇研磨，然后過濾到25 mL棕色容量瓶中，最后用乙醇定容至25 mL，搖勻，然后以95%乙醇為空白，在波長663，646 nm下，用紫外可見分光光度計進行測定，按公式計算葉綠素的濃度。

1.5 統計分析

數據采用SAS9.0和Excel 2003軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 煤矸石基質不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜根部的影響

研究表明，在不同時空尺度上，植物可利用的土壤養分、水分具有很大的異質性。植物根系是植物水分和養分吸收的主要器官，為適應其土壤資源異質性格局，根系會通過其形態變化以增強對水分和養分的吸收，即植物根系對土壤資源的異質性具有明顯的形態可塑性[15-17]。

根系做為植物吸收水分和養分的重要器官[18]，直接影響著地上部分的生長以及整個植株的生長和發育，當土壤環境發生改變時，根系會產生形態、生理等方面的變化來適應變化的環境。而根系的形態特征可用根系生物量、主根長度和粗度、側根數量、側根平均長度等參數來量化。一般認為，根系形態和生根方式直接影響植物對水分的吸收，植物根系數量越多，越有利于植物對水分的吸收，特別是深層根系對植物適應不同生境脅迫條件具有更為重要的意義，可見，根系的形態與植物的抗瘠薄性緊密相關。

由圖1可知，不同覆土厚度的絹毛匍匐委陵菜根系的主根和側根分布明顯，各處理之間主根的長度表現大致分為2組，在覆土15（CK），12，9 cm的煤矸石基質上主根長度相差不大，但在覆土6，3，0 cm上主根長度分別下降了17.33%，22.67%和40.34%，表明在覆土更少的煤矸石基質上，絹毛匍匐委陵菜可能因為煤矸石基質的養分含量少、保水能力差，從而抑制了絹毛匍匐委陵菜的主根生長。

從表2還可以看出，不同覆土厚度的絹毛匍匐委陵菜側根的平均根長大小排序為覆土3 cm＞覆土6 cm＞覆土9 cm＞覆土12 cm＞覆土0 cm＞覆土15 cm，在覆土較少的煤矸石基質上，絹毛匍匐委陵菜的平均側根長顯著增加，表明在不同覆土厚度的煤矸石基質條件下，絹毛匍匐委陵菜主要依靠側根的伸長生長已在貧瘠的環境中獲取了更多的養分和水分。

表2 煤矸石覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜側根的影響

2.2 不同覆土厚度的煤矸石對絹毛匍匐委陵菜覆蓋率的影響

覆蓋率一般指的是絹毛匍匐委陵菜在單位面積上的覆蓋程度，是園林地被植物表現的重要體現形式。在本試驗中，覆蓋率的主要體現形式是通過絹毛匍匐委陵菜對花盆單位面積的覆蓋程度所表示。從圖2可以看出，在6種不同覆土厚度的煤矸石下，覆蓋率的表現大致上分為3組：一是15 cm覆土條件下絹毛匍匐委陵菜的單位面積的覆蓋率最高；二是覆土厚度在 3，6，9，12 cm時，覆蓋率之間有一定差異，但差異不顯著，表明在3，6 cm覆土厚度下，對絹毛匍匐委陵菜的生長覆蓋影響不大；三是覆土厚度為0 cm時，委陵菜的生長明顯受到抑制。同時還由試驗結果觀察得知，0 cm覆土厚度的絹毛匍匐委陵菜與對照（覆土15 cm）相比，部分葉片發生枯黃、凋零，葉片整體變小，整體植株明顯減少。3，6 cm的覆土厚度下絹毛匍匐委陵菜的覆蓋率約為覆土15cm絹毛匍匐委陵菜的2.14倍，但3，6cm的覆土狀況下，單位面積上的絹毛匍匐委陵菜與覆土9，12 cm的相差不多。各處理下，覆蓋率的大小依次為15 cm（CK）＞12cm＞9cm＞6cm＞3cm＞0 cm。

2.3 不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜株高的影響

隨著時間的增長，不同覆土厚度的基質中絹毛匍匐委陵菜表現出不同的株高變化規律。由圖3可知，在植株生長30 d之后，覆土0 cm時株高基本穩定在7 cm左右，而其他不同覆土厚度基質中絹毛匍匐委陵菜仍在增長，這主要是由于煤矸石保肥保水能力差，而且對絹毛匍匐委陵菜直接利用的營養物質相對較小，同時有效氮、有效鉀、有效磷含量均低于土壤中含量，在一定程度上抑制了覆蓋0 cm時絹毛匍匐委陵菜的生長；而其他覆土基質中，由于覆土層改變了煤矸石原有的密實度，使孔隙度和保水能力有所提高，為絹毛匍匐委陵菜的生長提供了有利條件。在植株生長40 d后，覆土3，6 cm的絹毛匍匐委陵菜株高變化趨于緩慢，而覆土9，12，15 cm的株高仍在顯著增長，可見，絹毛匍匐委陵菜的植株變化和煤矸石覆土厚度的變化密切相關，絹毛匍匐委陵菜的株高隨著煤矸石覆土厚度的增加呈逐步增加的趨勢。絹毛匍匐委陵菜生長60 d后，覆土較少的3，6 cm的絹毛匍匐委陵菜株高較CK組（覆土15 cm）差異不顯著（P＞0.05），基本可以滿足絹毛匍匐委陵菜的正常生長。

2.4 不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜分株數和匍匐莖條數的影響

分株是指產生于同一母株的無性系子株的集合，絹毛匍匐委陵菜的匍匐莖在生長過程中，節間在與地面土壤接觸后會向下產生不定根，向上產生不定芽，從而形成新的植株[19]。本試驗將依附在匍匐莖上的幼苗作為分株。

匍匐莖條數是指匍匐莖上節間的數量，而節間可以在適當條件下形成新的分株，所以，可以反映匍匐莖地被植物的分生分蘗能力。對地被植物來說，這種能力越強對所綠化地的覆蓋能力越強[20]。

在煤矸石基質脅迫下，絹毛匍匐委陵菜的分株能力和匍匐莖條數在不同時間段呈現不同的變化。從圖4可以看出，隨時間的推移，覆土0 cm的絹毛匍匐委陵菜分株數緩慢增長，在試驗開始后的30 d內，對照組（覆土15 cm）的分株數增長遠大于其他不同覆土厚度的絹毛匍匐委陵菜的分株數；在試驗40 d后，各處理的分株數增長速度逐漸緩慢，分株數變化不大，從最終結果來看，煤矸石基質的不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜的分株能力有一定影響，從表現上大致分為3組，覆土0 cm的絹毛匍匐委陵菜分株能力較低，對照組（覆土15 cm）的絹毛匍匐委陵菜分株數最多；其他處理間的數量差異表現不大。試驗結果表明，委陵菜植株與對照組相比，葉片變小，葉的色澤變暗，但整個植株未表現出明顯的異常，分株數從大到小排序為15cm（CK）＞12cm＞9 cm＞6 cm＞3 cm＞0 cm。

由圖5可知，各處理間絹毛匍匐委陵菜的匍匐莖條數的增長趨勢大致相同，絹毛匍匐委陵菜的生長旺期為7月中旬到8月中旬，從8月下旬開始，各處理間的匍匐莖條數生長變化不大。覆土15 cm狀況下的絹毛匍匐委陵菜的匍匐莖條數最多，而覆土0 cm的處理下匍匐莖條數基本不變。由試驗結果可知，隨著煤矸石覆土厚度的減少，絹毛匍匐委陵菜的匍匐莖數目也隨之減少，并且變化幅度比分株數的變化更為明顯。

2.5 煤矸石基質不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜開花數的影響

園林地被植物作為一種重要的植物造景物種，應該具備豐富園林色彩、改善環境的功能，所以，在地被植物的花、果、葉上應具備一定的觀賞價值，而花期也是選擇地被植物時一個重要的考核指標[21-23]。所以，應觀察在煤矸石基質上不同程度的覆土對絹毛匍匐委陵菜的開花影響。

從圖6可以看出，在7—9月的試驗中，絹毛匍匐委陵菜出現了2個花期，分別集中在7月上旬和8月中旬，在開花期內，對照組（覆土15 cm）的開花數遠大于其他煤矸石基質覆土厚度組。0 cm覆土的煤矸石基質上全程開花數基本為零。CK組（覆土15 cm）開花時間比不同程度覆土絹毛匍匐委陵菜開花日期早7 d左右，并且覆土15 cm處理的盛花期的時長比其他覆土狀況下的盛花期長10 d左右。但只有全覆土處理下的第2次最大開花數大于第1次最大開花數，說明絹毛匍匐委陵菜的開花特性對煤矸石基質脅迫非常敏感。從圖6還可以看出，在煤矸石上覆土6，9，12，15 cm時，才可以保證絹毛匍匐委陵菜的正常開花；當在煤矸石基質上覆土0，3 cm時，在絹毛匍匐委陵菜的生長季未表現出開花特性。

2.6 煤矸石基質不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜生物量的影響

絹毛匍匐委陵菜的生物量[24]是衡量其生長適宜性的重要指標，覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜生物量也有顯著的影響。由表3可知，覆土15 cm的絹毛匍匐委陵菜地上部鮮質量明顯高于其他覆土處理的，而絹毛匍匐委陵菜的地下部鮮質量以覆土6 cm的處理最高，其次是覆土3 cm的處理，其他處理之間差異不大（覆土0 cm的處理除外）。而隨著煤矸石覆土厚度的降低，絹毛匍匐委陵菜地上部干質量呈下降趨勢，對煤矸石覆土厚度（X）和絹毛匍匐委陵菜的地上部干質量（Y）進行相關分析，結果表明，煤矸石覆土厚度和絹毛匍匐委陵菜地上部干質量呈極顯著正相關，其方程式為：Y＝0.618X＋0.248 7（R2＝0.923 8）。因此，煤矸石覆土厚度是影響絹毛匍匐委陵菜地上部干質量的重要指標之一。

從表3可以看出，除覆土0 cm的絹毛匍匐委陵菜的地下部干質量之外，其他覆土厚度下絹毛匍匐委陵菜的地下部干質量差別不是很明顯。這說明從絹毛匍匐委陵菜的生物量上來說，煤矸石最少覆土3～6 cm就可以基本滿足絹毛匍匐委陵菜的正常生長。

同時由表3可知，除覆土0 cm之外，絹毛匍匐委陵菜在不同覆土厚度上的根冠比大小排序為覆土3 cm＞覆土6 cm＞覆土12 cm＞覆土9 cm＞覆土15 cm，表明絹毛匍匐委陵菜在覆土較少的煤矸石基質上通過增大根冠比，來提高對貧瘠土壤的水分和養分吸收。

表3 不同覆土厚度下絹毛匍匐委陵菜的地上部與地下部生物量

2.7 煤矸石基質不同覆土厚度對絹毛匍匐委陵菜葉片葉綠素含量的影響

地被植物一般在園林中應用應具備綠化環境和觀賞價值，而一般在草坪植物應用過程中，草坪的綠度是表現觀賞價值以及一些視覺上美感的最直接表達。而草坪綠度（草坪綠色均一性和綠色質量高低）在生理上的重要指標含量則是葉綠素的含量，葉綠素含量高的草坪，其綠度也越高，草坪質量就越高。

由圖7可知，絹毛匍匐委陵菜在覆土9～15 cm的葉綠素含量變化相差不多，而在覆土6 cm時的葉綠素含量為正常條件下的88.13%，這種處理下與正常環境下生長差異不顯著（P＝0.056 2），由此可知，在煤矸石基質覆土6 cm時，葉綠素含量變化不影響絹毛匍匐委陵菜的正常表觀質量。

3 結論與討論

耐瘠薄性是地被植物的一種重要性狀，針對現階段山西省出現大量的煤矸石堆放現象，對絹毛匍匐委陵菜的煤矸石覆土厚度以及在煤矸石上的耐瘠薄特性進行研究，具有重要的實踐和理論意義。

本試驗在不同覆土厚度的煤矸石基質上，隨著覆土厚度的減少，水分與養分含量少，土壤貧瘠，絹毛匍匐委陵菜生長過程中根系表現出明顯的形態可塑性。首先，絹毛匍匐委陵菜在覆土0，3，6 cm時，主根長度受到了明顯的抑制，但在這些處理下它們的側根數目與側根的平均長度相比其他處理得到明顯的增長，說明絹毛匍匐委陵菜在煤矸石基質上，由于養分和水分的減少，絹毛匍匐委陵菜通過增加側根數目和總側根長來增加對貧瘠土壤的養分和水分的吸收與利用。

此外，在不同覆土厚度下的單株絹毛匍匐委陵菜根冠比均較小，主要是絹毛匍匐委陵菜為適應其環境主要通過減少根系分支而增加根系伸長生長來維系對水分的吸收功能，從而也減弱了“大根系”冗余消耗養分的弊端，使得其在園林應用中，既可以在開闊地進行植物造景，也可以在貧瘠的土地上進行栽植。

絹毛匍匐委陵菜的株高和地上部分生物量隨著煤矸石覆土厚度的增加呈現逐步增加的趨勢，煤矸石覆土厚度與絹毛匍匐委陵菜地上部干質量呈極顯著正相關，其方程式為：Y＝0.618X＋0.248 7（R2＝0.923 8）。

同時在本試驗中，絹毛匍匐委陵菜的生理和形態指標對煤矸石覆土厚度的反映具體表現為三大類：第一，絹毛匍匐委陵菜在不覆土的情況下生長最差，幾乎停止生長，并且葉片逐漸枯黃脫落；第二，絹毛匍匐委陵菜在覆土15 cm狀況下產生最多的生物量和覆蓋面積，分株數最多，在生理指標上來看，葉綠素變化與正常條件下生長差異不顯著。這些都說明，不施肥的情況下，在煤矸石上覆土最少3～6 cm可以基本滿足絹毛匍匐委陵菜的正常生長，與覆土9～12 cm時的生長狀況基本相同，能達到園林綠化的目的；第三，從絹毛匍匐委陵菜在不同覆土厚度上的開花數量來看，當煤矸石覆土厚度最少為6 cm時，才可以使絹毛匍匐委陵菜在生長季內正常開花，從而達到豐富園林景觀、美化園林環境、增添園林色彩的目的。

通過上述試驗，準確了解絹毛匍匐委陵菜在煤矸石復墾中的園林應用，與其想要營造的景觀效果，從而為絹毛匍匐委陵菜在煤矸石基質上建植，進行更加科學合理的覆土處理，在一定程度上，減少了礦山復墾的工程量，節約了經濟成本；同時也為絹毛匍匐委陵菜在豐富園林景觀效果上的廣泛應用做進一步的推廣。

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Effect of Gangue Thickness of Overburden Soil on the Growth of Potentilla reptans L.var.sericophylla

YANGXiaoning，LINYinding，YUPing
（Collegeof Forestry，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Potentilla reptans L.var.sericophylla of the Shanxi Agricultural University nursery base was studied by pot experiment,the influence on the growth of creeping Potentilla reptans L.var.sericophylla through the thickness of the overlying soil monitoring of coal gangue,the barren tolerance and the normal growth of the minimum overburden amount were tested to study clonal growth of the soil barren coal gangue adaptability.The results showed that from Potentilla reptans L.var.sericophylla plant height and number of ramets,the thickness of coal gangue soil was 3,6,9,12 cm growth were in good conditions,the normal growth of soil thickness at least 3-6 cm could maintain clonal growth.From Potentilla reptans L.var.sericophylla flowering number in the coal gangue,covering 6 cm thickness,Potentilla reptans L.var.sericophylla could normal flower,achieve better ornamental effect.Soil thickness of coal gangue was one of the important indexes affecting reptans vegetable biomass of Potentilla reptans L.var.sericophylla,and Potentilla reptans L.var.sericophylla vegetable upper biomass was positively related,the equation was Y＝0.618X＋0.248 7（R2＝0.923 8）.In addition,in coal gangue soil thickness of Potentilla reptans L.var.sericophylla decreased,root length of plants decreased significantly,total lateral root length and averageroot length increased,indicatingsilky creepingby increasing thenumber of lateral roots of Potentilla reptans L.var.sericophylla creeping and total root length increased on poor soil nutrient and water uptake and utilization.This study can provide a theoretical basis for coal gangue matrix in Potentilla reptans L.var.sericophylla for planting,in order to achieve better promotion effect.

Potentilla reptans L.var.sericophyllal;coal ganguecovering soil;root systemchange;barren resistance

S688.4

A

1002-2481（2017）12-1979-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.12.20

2017-09-26

山西省科技攻關計劃項目（20130311018-2）

楊曉寧（1993-），男，山西臨汾人，在讀碩士，研究方向：園林植物與觀賞園藝。藺銀鼎為通信作者。