卷材營養對護坡植物生長特性的影響

曾雪梅　李紹才　孫海龍

摘要：以植物卷材為試驗材料，把不同施肥梯度和水分梯度作為變量因子，探究在不同水肥配比下，紫穗槐的形態指標變化趨勢，研究水肥對紫穗槐生長的影響，為植物護坡材料的水肥設計提供有效的理論依據。結果表明，不同保水劑處理下，紫穗槐的株高、分枝數、根莖大小、葉片數量、冠幅均與施肥量的用量有關，當施肥濃度為F4（N=12432 8 g/m2，P=9.016 g/m2，K=24.0 g/m2）時，紫穗槐的株高、分枝數、冠幅、葉片數量均達到最大值，而當加大施肥量時，4項形態指標均下降；施肥量固定，紫穗槐的株高、分枝數、冠幅均在保水劑濃度為18 kg/m2時達到最大值，當追加保水劑用量，3項指標逐漸下降至平穩。

關鍵詞：邊坡；卷材；施肥量；形態指標

中圖分類號： S157文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0275-04

隨著經濟的飛速發展，基礎建設能力大大加強，同時我們所居住的環境遭到了前所未有的破壞，無論是鐵路、公路還是海洋的建設，都或多或少將原有的自然生態平衡打破了。從開始呼吁保護環境到現在修復被破壞的環境成了當今社會最大的熱點之一，邊坡修復也是環境修復的一種。邊坡綠化作為一種較為新型的修復裸露邊坡手段，結合了工程護坡的傳統工藝。隨著全球倡導維護人居環境以來，建設者們的生態修復意識增強，綠化邊坡已成為了主流邊坡修復方式。植被護坡技術是指用活的植物與工程措施相結合，以防止巖石坡面風化剝落的技術與手段[1]，植物卷材作為一種新型的植物護坡技術，同時也是一種植被護坡。植物卷材能夠使用在任何邊坡上，只需要將卷材應用于邊坡上，隨著植物的生長即可與邊坡合二為一，形成一個良好的生態圈。目前邊坡植被護坡的研究主要集中在新型生態材料、生態種植基質及護坡施工方法，以及有關邊坡土壤的不同雨量、坡度、施肥模式等對土壤中養分流失的影響。對于基于邊坡修復中養分與水分共同作用的研究較少。

在植物護坡技術中，基質中的養分循環研究對于巖石植被重建與恢復工程尤為重要[2]。本試驗研究不同梯度的施肥量和保水劑與紫穗槐的生長特性的關系，分析在不同保水劑梯度，不同施肥量作用下的紫穗槐的株高、分枝數、葉形、根莖大小、葉片數量、冠幅大小等生長特性指標的差異，以求通過植物的長勢數據來找到最佳保水劑與施肥量的配比，為植物卷材基質的的水肥設計提供數據支持，同時為邊坡修復工程事業提供技術手段。

1材料與方法

1.1試驗基地概況

試驗基地位于四川省彭州市東北部的升平鎮，位于103°93′E，30°98′N，屬于四川盆地亞熱帶濕潤氣候，降水量多，氣候溫和，基地試驗期間降水量1 146.5 mm左右，累積日照約 1 000 h。該試驗從2013年8月至2014年9月，每月進行1次降水后徑流采集分析試驗，同時記錄處理樣品數據。

1.2試驗設計

試驗采用的試驗器材主要為63°的中空塑鋼板組合，其中水泥板形成2個100 cm×70 cm相對的框槽，再將加工的植物平鋪卷材安裝至水泥板試件槽，澆水直至飽和狀態（圖1）。

試驗采用5個施肥（F）梯度和5個保水劑（W）梯度組合處理，一共25組處理（表1）。其中施肥量W3（N=10.360 7 g/m2，P=7.513 3 g/m2，K=22.8 g/m2）與保水劑投入量F3（18 kg/m2）為標準配方，其余試件按等比例投入（即施肥量為0.5、0.7、1.0、1.2、1.5倍F3，保水劑用量為0.5、07、1.0、12、1.5倍W3）。相互交叉投入坡面試件卷材中，以紫穗槐為材料，試驗期間每組處理選取20株植物標記，共500株植物進行每月1次植物生長指標觀測。于2014年4月15[CM（24*2/3]日，每組梯度采摘20張成熟紫穗槐葉，進行生理指標測量。

1.3試驗基質

植物卷材主要包括生長基質、水分阻控層、種子萌發堆、溫度調節層和輻射反射層（圖2）。植物卷材厚度5 cm，容重1.2 g/cm3，基質主要由草炭、紫色土、保水劑、速效肥、緩釋肥等按一定的比例混合而成。紫色土采自四川省遂寧廣德寺，有機質含量56.66 g/kg、全氮含量64.41 mg/kg、全磷含量164 g/kg、全鉀含量19.546 g/kg、全鈣含量128.14 g/kg、全鎂含量13.631 g/kg。保水劑為四川省成都市億鑫化工有限公司生產的AQUASORB保水劑，型號為3005KM，粒徑0.3～1 mm。

1.4紫穗槐形態指標測定

用直尺測定紫穗槐的株高、葉面積（長×寬×2/3）、冠幅；用游標卡尺測量根莖粗度；葉片數量、分枝數人工統計。

1.5數據處理

利用Microsoft Excel和Matlab R2010b軟件對數據進行整理與分析。

2結果與分析

2.1卷材水肥對植物株高的影響

植物的株高一定程度上表明植物的生長狀況，不同處理紫穗槐株高如圖3所示。F1至F4處理下隨著施肥量的增加，紫穗槐株高逐步升高（圖3-a），F5處理又略有降低。當是施肥濃度固定，5個保水劑量處理下株高如圖3-b所示。W3各處理植株株高最高，W3F4處理最高，為15.4 cm。 F2處理植株高度最低，最高高度僅為8.05 cm，最低為6.8 cm。

2.2卷材水肥對植物分枝數的影響

植物的分枝數越多，說明植物的長勢越良好，也越加繁茂。由圖4-a可見，當保水劑用量一定時，隨著施肥量的增加，分枝數增多，分枝數最多為W5F4處理，分枝數達到了3.5枝。而該保水劑濃度下，W5F1對應的分枝數為1.7枝，所有處理中W1F1處理分枝數最少。而如圖4-b，當施肥量一定時，不同保水劑量所表現的變化又有一定的區別，表現為W1至W3，隨著保水劑用量加大，分枝數逐步升高，W4處理下又略有下降，而W5處理下又有所增加。endprint

2.3卷材水肥對植物葉片大小的影響

由圖5-a可知，當保水劑濃度一定時，不同施肥量葉片大小有較大差異，隨著施肥量的增加，表現為先降低后升高再降低的趨勢，F2處理下葉面積最小，該濃度下最大葉面積僅有056 cm2，W1F2處理葉片最小，為0.34 cm2。F3處理下葉面積增大達最大，該濃度下最大葉面積1.4 cm2，最小葉面積為0.71 cm2。當施肥量一定時，W1至W3處理下，葉片面積變化不大，隨著保水劑用量進一步增大，葉面積越來越小（圖5-b）。

2.4卷材水肥對植物根莖粗度的影響

圖6-a所示，當保水劑濃度一定時，隨著施肥濃度的增大，根莖粗度表現為先下降再升高又下降的趨勢。F2處理下根莖粗度明顯較F1處理降低，F3處理下根莖粗度明顯增加，達到最粗，最大值為1.1 mm，F5又快速下降。 施肥濃度一定的[CM（25]條件下，當保水劑量越多時，根莖越小，W5處理根莖粗度最低，其中W5F2粗度最低（圖6-b）。

2.5卷材水肥對植物葉片數量的影響

圖7-a所示，當保水劑用量一定，F1至F3處理，隨著施用濃度的增加，葉片數增加，隨著施肥濃度進一步增加，葉片數逐步降低。當施肥濃度一定時，保水劑濃度越大，植物葉片越多。W1至W4保水劑濃度下的植物葉片數量相差不大，在8.4～14.9片之間，W5處理下葉片數量相對較高，在14.4～18.5張（圖7-b）。

2.6 卷材水肥對植物冠幅大小的影響

如圖8-a所示，施肥量從F1增加到F2，植物的冠幅急速降低，達最小。F2到F4處理下，隨著施肥濃度的升高，植物的冠幅逐漸變大，其中W3F4處理的植物的冠幅最大，達10.8 cm，W5處理下冠幅又較F4處理有所降低。當施肥濃度一定，在W1至W3處理下，隨著保水劑用量的增加，冠幅逐步增加，而后隨著保水劑用量的增加，冠幅又逐步降低（圖8-b）。

2.7卷材水肥含量與植物生長特性相關性探究

施肥量與保水劑共同作用于植物的回歸方程及其相關系數見表2。由表2可知，當保水劑濃度為W5時，葉片數量及分枝數長勢較好，W3F4組合的株高、葉面積、根莖粗度及冠幅最理想，其相關系數分別為0.792、0.979、0.634、0.730，系數值均較高，表明W3F4該基質配方對于植物生長有利。

3討論

本研究在保水劑定量控制作用下，研究5個施肥量與植物生長指標的關系，研究結果表明，施肥量的多少與植物的株高、葉面積、根莖大小等均有緊密關系。吳文芳研究了施肥量的不同對青蒿株高的影響，結果表明，當青蒿處于生長期時，青蒿的株高、分枝數、根莖大小隨著養分的增加多增大，而當養分量高于某一值時，會反作用于青蒿的各生長指標，抑制其發展[3]。楊建軍對于紅芪的株高生長研究中結果表明，氮磷鉀的施加能夠增長紅芪生長初期的植株高度[4]。李永閑對于白杏生長指標的研究中結果表明，當施加最佳養分時，對于植物的枝條生長和葉面積等均具有促進作用[5]。而陸秀君等對氮磷鉀肥對植物根冠部吸收養分研究中結果表明，植物的地上部分吸收養分能力強于地下部分，不同的施肥量對于根部的發展與地上部分不同[6]。這與紫穗槐的根莖大小與冠幅的研究有相似之處，本研究中當施肥量為F3和F4時，紫穗槐的株高、葉片數、葉大小及根莖粗度相對較高，而最高濃度F5處理下反而有所降低。

水分是植物生長的必需元素，不同的水分對植物的各生長指標影響不同。有研究表明，缺乏水分會抑制植物的冠幅、株高、葉面積和葉片數量[7-9]。而當水分限制到一定程度時，植物的冠幅受到影響，植物為了適應環境會導致葉片面積的降低，來保證自身具有獲得足夠的營養能力，同樣能吸收足夠的養分，獲得營養的累積[10-11]。不同水分的投入量，對于植物的株高、根莖、分枝數也有不同程度的影響[12-14]。隨著水分的增多，各植物蒸騰作用增加，單株植物的生物量均上漲[15]。本試驗中，紫穗槐的株高、分枝數和冠幅的變化趨勢相近，當施肥量一定時，保水劑用量在W3時，紫穗槐的株高、分枝數最高，而當保水劑濃度進一步升高，又抑制植株生長。紫穗槐的冠幅大小則在W4時達到最高值，在W5下，冠幅又有所降低。

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