爬山虎在露天礦山植被恢復(fù)中的應(yīng)用

于 帥，杜洪章，李萬(wàn)增

（河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)（河北省礦山環(huán)境修復(fù)治理技術(shù)中心），河北 唐山 063000）

多年來(lái)，肆意的采礦活動(dòng)對(duì)山體及依附在其上面的土壤、植被產(chǎn)生了毀滅性破壞，使動(dòng)植物失去賴(lài)以生存的環(huán)境，致使其數(shù)量和多樣性呈現(xiàn)直線(xiàn)下降的趨勢(shì)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境和健康安全。露天礦山生態(tài)修復(fù)是生態(tài)恢復(fù)學(xué)的重要研究領(lǐng)域，其目的是將因采礦活動(dòng)而被破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到接近礦山開(kāi)采前的自然狀態(tài)，使其與周?chē)h(huán)境相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。

植被恢復(fù)是生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵因素，對(duì)于土壤改良、動(dòng)植物多樣性的恢復(fù)以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的再平衡恢復(fù)具有重要意義。灤州市椅子山礦山綜合治理試驗(yàn)區(qū)原始坡面的環(huán)境不利于植物生長(zhǎng)，其干旱、缺水、土壤稀薄的特點(diǎn)縮小了復(fù)綠植物的可選擇性。爬山虎適應(yīng)性強(qiáng)，性喜陰濕，但不怕強(qiáng)光，耐寒、耐旱、耐貧瘠，一般土壤皆能生長(zhǎng)。爬山虎常吸附于巖壁、墻垣和樹(shù)上，是露天礦山的高陡邊坡綠化首選植物。本研究針對(duì)該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)采用土袋錨擋、預(yù)制拼裝、飄臺(tái)等不同復(fù)綠技術(shù)種植的爬山虎，定期觀(guān)測(cè)其生長(zhǎng)指標(biāo)，監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)區(qū)域的土壤特性。觀(guān)測(cè)分析結(jié)果可以明確爬山虎的生長(zhǎng)特性及適宜土壤，為露天礦山植被恢復(fù)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地及供試材料

試驗(yàn)場(chǎng)地位于灤州市椅子山礦山綜合治理試驗(yàn)區(qū)。分別采用土袋錨擋（樣地1）、預(yù)制拼裝（樣地2）、飄臺(tái)（樣地3）等復(fù)綠技術(shù)，栽植生長(zhǎng)狀況相近的爬山虎。每種復(fù)綠技術(shù)設(shè)4次重復(fù)，土袋錨擋與預(yù)制拼裝的每個(gè)重復(fù)栽植20棵爬山虎，共種植80棵。飄臺(tái)的每個(gè)重復(fù)栽植10棵爬山虎，共栽植40棵。

1.2 測(cè)定指標(biāo)和方法

調(diào)查爬山虎植株幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)，時(shí)間為2021年4—7月。前期每10 d調(diào)查1次，后期每20 d調(diào)查1次。種植區(qū)土壤取樣分析時(shí)間分別是2020年8月和2021年6月。皮尺測(cè)定株高、葉片長(zhǎng)度和葉片寬度，游標(biāo)卡尺測(cè)定主莖基部直徑，葉片數(shù)人工清點(diǎn)，葉綠素測(cè)定采用SPAD-502Plus葉綠素測(cè)定儀，葉面積測(cè)定采用活體葉面積測(cè)定儀。土壤pH測(cè)定采用電位法，孔隙度測(cè)定采用環(huán)刀法，有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀-外加熱法，全氮測(cè)定采用凱氏定氮儀，全磷測(cè)定采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法，堿解氮測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法，速效磷測(cè)定采用0.5 mol/L NaHCO浸提-鉬銻抗比色法。

2 結(jié)果與分析

2.1 爬山虎生長(zhǎng)指標(biāo)

本研究主要結(jié)合土袋錨擋、預(yù)制拼裝、飄臺(tái)等復(fù)綠技術(shù)中爬山虎的長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行分析，2021年4月開(kāi)始定期觀(guān)測(cè)植株成活數(shù)、葉綠素含量、葉片數(shù)、株高、主莖基部直徑、葉片長(zhǎng)度、葉片寬度與葉面積等指標(biāo)，結(jié)果如表1所示。土袋錨擋、預(yù)制拼裝、飄臺(tái)中，爬山虎成活率分別為75.00%、76.25%、76.66%，說(shuō)明3種技術(shù)都能保證植物的成活率。

表1 爬山虎各生長(zhǎng)指標(biāo)

3號(hào)地爬山虎的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)大幅低于1號(hào)地和2號(hào)地，原因?yàn)?號(hào)地（飄臺(tái)技術(shù)）為原有土壤重新種植的爬山虎，其土壤肥力及生產(chǎn)力有所下降，從而導(dǎo)致爬山虎生長(zhǎng)緩慢。1號(hào)地、2號(hào)地采用新配制土壤，土壤能穩(wěn)、勻、足、適地供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物水分和養(yǎng)分的需要。1號(hào)地和2號(hào)地爬山虎葉綠素含量、葉片數(shù)、株高、葉片長(zhǎng)度、葉片寬度和葉面積增長(zhǎng)相差不明顯，1號(hào)地長(zhǎng)勢(shì)略好于2號(hào)地。

爬山虎葉綠素含量的大小排序?yàn)?號(hào)地＞2號(hào)地＞3號(hào)地，月增長(zhǎng)最大為4—5月，約增長(zhǎng)10。爬山虎葉片數(shù)的大小排序?yàn)?號(hào)地＞2號(hào)地＞3號(hào)地，大部分植株在4月25日測(cè)量時(shí)葉片數(shù)較少，一般為3～4片，6月進(jìn)入雨季，葉片集中生長(zhǎng)，6—7月增長(zhǎng)量最大，1號(hào)地葉片數(shù)增長(zhǎng)量約為63.75。2號(hào)地增長(zhǎng)量為54.29。株高從植株原有基部量至主徑頂部，1號(hào)地株高增長(zhǎng)137.13 cm，2號(hào)地株高增長(zhǎng)143 cm，3號(hào)地株高增長(zhǎng)78.4 cm，其株高增量的大小排序?yàn)?號(hào)地＞1號(hào)地＞3號(hào)地。1號(hào)地、2號(hào)地5月中旬植株開(kāi)始在原有基礎(chǔ)上生長(zhǎng)，3號(hào)地株高6月開(kāi)始生長(zhǎng)，所有地塊株高6—7月增長(zhǎng)較快。主莖基部直徑為從基部起第2節(jié)的值，1號(hào)地增量為4.76 mm，2號(hào)地增量為2.92 mm，3號(hào)地增量為2.42 mm。其增量的大小排序?yàn)?號(hào)地＞2號(hào)地＞3號(hào)地，月增長(zhǎng)最大為5—6月。

爬山虎葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉面積總體變化趨勢(shì)一致，即在6月底已基本成型，葉面積達(dá)到最大值。1號(hào)地、2號(hào)地爬山虎的葉片長(zhǎng)度為10.07～10.69 cm，葉片寬度為6.49～7.79 cm，葉面積為41～47 cm，1號(hào)地、2號(hào)地的養(yǎng)分能夠支撐葉片生長(zhǎng)，差異不明顯。葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉面積3號(hào)地長(zhǎng)勢(shì)明顯劣于1號(hào)地和2號(hào)地。不同技術(shù)的綠化效果如圖1所示。

圖1 不同技術(shù)的綠化效果

2.2 土壤指標(biāo)變化

土壤為植物生長(zhǎng)提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，影響植物生長(zhǎng)發(fā)育。秦文展對(duì)露天礦土壤質(zhì)量變化進(jìn)行研究，隨著復(fù)墾年限增大，土壤質(zhì)量逐漸得到改善。為研究爬山虎對(duì)土壤特性的改良作用，2020年8月對(duì)飄臺(tái)原始土壤和初始配比土壤取樣，2021年6月觀(guān)測(cè)結(jié)束時(shí)分別對(duì)3個(gè)爬山虎種植地塊進(jìn)行取樣分析。分別測(cè)定土壤的pH、孔隙度、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮和有效磷，結(jié)果如表2所示。

通過(guò)土壤特性對(duì)比可知，pH為6.5～7.5的土壤為中性土，pH為7.5～8.5的土壤為堿性土，pH大于8.5的土壤為強(qiáng)堿性土。在2020年8月測(cè)量初期，pH的大小排序?yàn)轱h前＞CK＞A＞B＞C＞D，其中飄前為原有土壤，此處植物已種植3年，土壤已呈現(xiàn)弱堿性，CK、A、B、C、D五個(gè)配比為中性土。2021年6月試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，pH的大小排序?yàn)轱h后＞飄A＞飄B＞飄C、土A＞土B＞土C＞土D、預(yù)CK＞預(yù)A＞預(yù)B＞預(yù)C，pH排序與測(cè)量前一致，其整體變化趨勢(shì)一致，pH均呈上升趨勢(shì)，飄前上升較少，A、B、C、D上升較多，說(shuō)明土壤隨種植年限增加而堿化，隨著種植年限的增加，其鹽堿化加劇程度減慢。

孔隙度是指孔隙占土壤總體積的體積分?jǐn)?shù)，影響土壤的儲(chǔ)水性能、透氣功能與植被的成長(zhǎng)速率。土壤的最佳孔隙度為60%。由表2可知，種植爬山虎前孔隙度平均為40%左右，種植后各方案土樣的孔隙度均增大，孔隙度增量的大小排序?yàn)轭A(yù)制拼裝＞土袋錨擋＞飄臺(tái)，預(yù)A和預(yù)B的土壤孔隙度最大，分別為62%和60%，土壤通透性良好。

衡量土壤肥力的重要因素為土壤有機(jī)質(zhì)，其可增加土壤的蓬松度，同時(shí)是氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源。礦山廢棄地常采用植物種植方法來(lái)改良土壤理化性質(zhì)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，由表2可知，爬山虎種植后，各方案土樣的有機(jī)質(zhì)含量均增加，土C和預(yù)B的土壤有機(jī)質(zhì)增量最大，增量分別為4.74%和8.92%。

表2 爬山虎土壤指標(biāo)

試驗(yàn)期間，對(duì)照組CK和試驗(yàn)組A、B、C、D中，全氮、全磷、堿解氮、有效磷含量隨有機(jī)肥比例的增加而增加，供氮、供磷水平的提高能增加爬山虎的生物量和生長(zhǎng)速度。2021年未對(duì)土地進(jìn)行施肥，而植物生長(zhǎng)吸收了土壤中原有養(yǎng)分，因而導(dǎo)致2021年樣地的全氮、全磷、堿解氮、有效磷含量均有所下降。2021年觀(guān)測(cè)結(jié)束時(shí)，土B和預(yù)B的土壤全氮含量降低較多，減量分別為1 068 mg/kg和1 130 mg/kg，全氮含量降低最少的為飄后，其降低值為453 mg/kg；全磷含量降低較多的為土C和預(yù)B，降低量分別為67.91 mg/kg和66.17 mg/kg，全磷含量降低較少的為飄后和預(yù)CK，降低量分別為9.04 mg/kg和22.55 mg/kg；堿解氮含量降低較多的為飄B和預(yù)C，降低量分別為72.2 mg/kg和67.8 mg/kg，含量降低較少的為飄后和預(yù)CK，降低量分別為31.6 mg/kg和32.2 mg/kg；有效磷含量及降低幅度低于全氮、全磷、堿解氮，全磷的恢復(fù)是一個(gè)極其緩慢的過(guò)程。

3 結(jié)論

本研究分析了土袋錨擋、預(yù)制拼裝、飄臺(tái)等技術(shù)種植的爬山虎生長(zhǎng)指標(biāo)，得出爬山虎6—7月生長(zhǎng)量最大，土袋錨擋中長(zhǎng)勢(shì)最好，生長(zhǎng)指標(biāo)葉綠素含量（61.23）、葉片數(shù)（67.63）、株高（137.13 cm）均增大顯著。對(duì)應(yīng)區(qū)域的土壤指標(biāo)監(jiān)測(cè)表明，pH均輕微升高，對(duì)比土袋錨擋、預(yù)制拼裝、飄臺(tái)等技術(shù)，飄臺(tái)中爬山虎長(zhǎng)勢(shì)最弱，說(shuō)明pH大于8已影響爬山虎長(zhǎng)勢(shì)，pH為7～8時(shí)爬山虎長(zhǎng)勢(shì)良好，說(shuō)明中性偏弱堿環(huán)境均能生長(zhǎng)。種植后，各方案土樣的孔隙度、有機(jī)質(zhì)均呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明種植爬山虎可以提高礦山廢棄地土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤肥力與通透性。生長(zhǎng)期為4—7月，爬山虎的生長(zhǎng)吸收了土壤中原有養(yǎng)分，因而導(dǎo)致2021年樣地的全氮、全磷、堿解氮、有效磷含量均有所下降。種植后B處理全氮、全磷、堿解氮含量平均降低量最多，分別為1 034.13 mg/kg、62.9 mg/kg、58.8 mg/kg。全氮、全磷、堿解氮含量平均降低量最少的是飄前，分別為453 mg/kg、9.04 mg/kg、31.6 mg/kg。試驗(yàn)中飄前為原有土壤，其供氮、供磷水平及降低幅度明顯低于試驗(yàn)配比土壤。B處理（園土、保水劑、有機(jī)肥的比例100∶0.3∶1.2）已滿(mǎn)足爬山虎前期生長(zhǎng)的需求。以上對(duì)爬山虎生長(zhǎng)指標(biāo)和土壤指標(biāo)的研究為更全面掌握爬山虎的生長(zhǎng)特性及現(xiàn)場(chǎng)種植管理提供了依據(jù)，為其在露天礦山生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。