高陡巖壁木質藤蔓植物復綠栽培技術研究

石元基 曹鶴 楊新兵 劉彥林

摘要：為探究石灰巖礦山高陡巖壁環境下不同木質藤蔓植物復綠效果。采用L9（34）正交實驗，測定不同處理條件下木質藤蔓植物覆蓋高度、景觀持續時長、景觀衰敗時長3個指標，并對各指標進行極差和方差分析，最終通過綜合平衡分析找出最優組合。結果表明：植物種類、土層厚度、澆水間隔、氮肥用量對植物生長的影響各不相同，葛藤的覆蓋高度最大；最佳的復綠栽培技術組合為：葛藤+土層厚75cm＋澆水間隔10天＋氮肥用量30g/m2。

關鍵詞：高陡巖壁；木質藤蔓；復綠；栽培

Research on Woody Vine Re-greening Cultivation Techniques for High Steep Rock Walls

SHi Yuanji1 ?Cao He2，3，4 ?Liu Yanlin3 ?Yang Xinbing4

1 Anhui-Jiangxi Railway Anhui Co.， Ltd. Anhui Hefei 23001;2 Beijing Bohai Castrol Engineering Consulting Co.， Ltd. Hebei Xiongan Branch， Hebei Baoding，071700; 3 College of Forestry， Hebei Agricultural University， Hebei Baoding，071000. 4 Hebei Geology and Mineral Construction Engineering Group Co.， Ltdt， Hebei Shijiazhuang，050000

Abstract： In order to investigate the effect of different woody vine plants on regreening in the high steep rock wall environment of limestone mines. In this paper， the L9（34） orthogonal experiment was used to determine three indicators of woody vine plant cover height， landscape duration and landscape decay under different treatment conditions， and the extreme difference and ANOVA were performed on each indicator to find the optimal combination by comprehensive balance analysis. The results showed that plant species， soil thickness， watering interval and nitrogen fertilizer dosage had different effects on plant growth， and Kudzu vine had the greatest cover height; the best combination of re-greening techniques was： Kudzu vine + soil thickness of 75cm + watering interval of 10 days + nitrogen fertilizer dosage of 30g/m2.

Key words： high and steep rock walls; Woody vine; Re-green technique; cultivate

礦山開采形成大量高陡巖壁，其不僅在景觀上產生了不良影響，更是在小區域間植被、微生物的連通、交流等方面產生了阻隔[1]。由于高陡巖壁缺乏植物生長所必須的土壤、水分和養分條件，且其坡度大、基質難以進行附著，即使有少量風化土層附著于表面，降雨時也很容易被沖刷，因此高陡巖壁基本無法在自然條件下恢復，對高陡巖壁的綠化是生態學和水土保持學目前攻克的難點之一。高陡巖壁常用的復綠方法有客土噴播、穴植、做種植槽等[2]，但覆綠效果并不理想，目前普遍認為使用藤蔓植物進行快速復綠是較為理想方法之一。木質藤蔓植物可攀援、纏繞、吸附生長在巖壁上，且具有生長速度快、抗逆性強等特點，使其在礦山覆綠、景觀垂直綠化、石漠化與荒漠化治理等植被恢復中有著不可替代的作用[3]。但是關于木質藤蔓植物在廢棄礦山高陡巖壁環境條件下的如何栽培管理、最佳的水土肥組合等相關應用研究甚少。由于地區差異，沒有絕對普適的藤蔓植物種植管理方法，在不同的地質情況、區域，相同方法可能會出現截然不同的結果，因此需要根據實際情況來選擇合適的木質藤蔓植物種類和栽培管理技術。河北太行山形成大量的石灰巖礦山廢棄地，急需解決高陡巖壁的綠化問題，本文以爬山虎、五葉地錦、葛藤三種木質藤蔓植物為研究對象，探究其最佳的覆綠栽培技術組合，為礦山生態修復提供借鑒。

1研究地概況

試驗地位于河北省省會石家莊西部鹿泉區，東經114°10′～114°31′，北緯37°53′～38°17′。鹿泉區地形西高東低，屬太行山脈中段，石灰巖礦山廢棄地大量分布。鹿泉區屬暖溫帶半濕潤季風型大陸性氣候，年降水量542.2mm，降水主要集中于7、8月份，占全年降水總量的60～80%左右。年平均氣溫20℃，極端最高氣溫43.4℃，極端最低氣溫-16.9℃。試驗點位于鹿泉區白鹿泉鄉西申胡村附近的一處廢棄石灰巖采石場，海拔在310 ～400m左右。周圍植被類型為落葉闊葉樹種零星分布的疏林地和灌草叢。

2研究方法

2.1試驗地布設

試驗于2019年3月布設完成，在采石場高陡巖壁陽坡坡腳筑修種植槽，槽中客土為農田土（有機質含量為25.18g/kg、堿解氮含量為85.05mg/kg、速效磷含量為11.48mg/kg、速效鉀含量165mg/kg、PH值為7.78）。4月10日，按正交試驗設計表（表1）栽種相應植物，種植株行距為30cm×30cm，2行，“品”字形種植，每個試驗槽種植30棵，種植前對苗木根系和地上部分進行統一修剪，保證一致性。4月10日至5月1日為緩苗期，生長期間只保留一個主枝，其余側生枝條掐尖處理。氮肥為石家莊正元化肥有限公司生產的尿素（N≥46.2％），平均分3次施入（時間為7月1日、7月15日、7月30日）。7月1日按試驗設計對試驗處理澆透水，如果遇見降雨天氣，澆水時間向后順延2天。

2.2數據采集

試驗選取植物覆蓋高度、景觀持續時長、景觀衰敗時長作為高陡巖壁復綠效果評價指標。（1）覆蓋高度：藤蔓植物在巖壁的攀爬長度表示。數據采集分別于6月30日、7月31日、8月31日、9月30日、10月31日，測量時在每個處理的種植池中選擇3處植物攀爬覆蓋長度適中的點進行測量[4]。（2）景觀持續時長（相對葉壽命）：從施肥完成之日起（7月1日）到葉片完全脫落所歷經的時間。（3）景觀衰敗時長：從葉片開始掉落到葉片完全脫落所經歷的時間。

2結果與分析

2.1藤蔓植物覆蓋高度比較

2.1.1藤蔓植物覆蓋高度比較

由圖1可知，爬山虎的月覆蓋高度呈逐月上升趨勢，10月份最大；五葉地錦和葛藤月覆蓋高度均呈先增大后減小特點，均是8月份最大。以累計覆蓋高度表示不同處理中的藤蔓植物當年對巖壁的覆蓋情況，9個處理累計覆蓋量由大到小排序為：處理8＞處理9＞處理7＞處理6＞處理4＞處理5＞處理3＞處理2＞處理1。葛藤的三個處理均最大，爬山虎三個處理均最小。

2.1.2不同處理條件下木質藤蔓植物覆蓋高度方差分析

通過對7～10月份9個處理在巖壁的累計覆蓋高度進行方差分析（表2），結果表明，植物種類對覆蓋高度達到極顯著影響（P＜0.01），土層厚度與澆水間隔對覆蓋高度無顯著性影響（P＞0.05），氮肥用量對覆蓋高度有顯著性影響（P＜0.05）。

2.1.3不同處理條件下木質藤蔓植物覆蓋高度極差分析

對7～10月份9個處理的累計覆蓋高度進行極差分析結果表明（見表3）：葛藤在高陡巖壁的覆蓋高度顯著大于其它兩種藤蔓植物。隨著土層厚度的增加，植物覆蓋高度增加。隨著澆水間隔的拉長，植物覆蓋高度降低。隨著氮肥用量的增加，植物覆蓋高度增加。不同因素對覆蓋高度的影響由大到小排序為：植物種類＞氮肥用量＞土層厚度＞澆水間隔。提高覆蓋高度的最佳試驗因素水平組合為：A3B3C1D3，由于土層厚度和澆水間隔對3種藤蔓植物覆蓋高度無顯著性影響，且氮肥用量15g/m2與30g/m2之間無顯著性差異，因此從生產建設實際出發，提高藤蔓植物在高陡巖壁覆蓋高度的最佳的試驗因素水平組合為：A3B1C3D2，即葛藤、土層厚度25cm、澆水間隔30天、氮肥用量15g/m2。

2.2藤蔓植物景觀時長比較

2.2.1藤蔓植物景觀時長

植物的物候期除了受自身遺傳物質控制，還受環境的影響。由表4可知，五葉地錦葉片開始脫落時間和葉片完全脫落時間最早，爬山虎葉片開始脫落時間和葉片完全脫落時間最晚。由圖2可知，9個處理中景觀衰敗時長由大到小排序為：處理2＝處理3＞處理1＞處理9＞處理7＞處理8＞處理4＞處理5＝處理6，爬山虎景觀衰敗時長的三個處理均最大，五葉地錦三個處理均最小。景觀持續時長由大到小排序為：處理1＞處理2＝處理3＞處理9＞處理6＝處理7＞處理8＞處理4＞處理5，爬山虎相對葉壽命的三個處理均最大，其次是葛藤。

2.2.2不同處理條件下木質藤蔓植物景觀時長方差分析

土層厚度在4個因素中對景觀衰敗時長影響最小，氮肥用量對景觀持續時長影響最小，因此在對景觀持續時長和景觀衰敗時長進行方差分析時，分別將兩種因素作為誤差項（R值最小），結果如表5所示，植物種類對景觀衰敗時長達到極顯著影響（P＜0.01），對景觀持續時長達到顯著影響（P＜0.05）。其它因素對景觀衰敗時長和景觀持續時長無顯著性影響（P＞0.05）。

2.2.3不同處理條件下木質藤蔓植物景觀時長極差分析

試驗處理極差分析結果表明（見表6）：三種木質藤蔓植物景觀衰敗時長和景觀持續時長由大到小排序均為：爬山虎＞葛藤＞五葉地錦。4種因素對景觀衰敗時長的影響由大到小排序為：A（植物種類）＞C（澆水間隔）＞D（氮肥用量）＞B（土層厚度），對景觀持續時長的影響由大到小排序為：A（植物種類）＞B（土層厚度）＞C（澆水間隔）＞D（氮肥用量）。延長景觀衰敗時長的最佳試驗因素水平組合為：A1B1C2D3、A1B3C2D3，增加景觀持續時長的最佳試驗因素為：A1B3C1D2，由于土層厚度、澆水間隔和氮肥用量分別對景觀衰敗時長和景觀持續時長無顯著性影響，且景觀持續時長中爬山虎與葛藤之間無顯著性差異，因此從生產實際應用考慮，延長景觀衰敗時長的最佳試驗因素水平組合為：A1B1C3D3，即爬山虎+土層厚度25cm+澆水間隔30天+氮肥用量30g/m2。增加景觀持續時長的最佳試驗因素為：A1B1C3D1、A3B1C3D1，即爬山虎或葛藤+土層厚度25cm+澆水間隔30天+氮肥用量0g/m。

2.3藤蔓植物復綠效果綜合分析

通過上述三項指標的具體分析可知，各指標要達到最佳效果，所搭配的試驗因素水平有一定差異，因此對三項指標進行綜合平衡分析。由于土層厚度、澆水間隔和氮肥用量均對景觀衰敗時長和景觀持續時長無顯著性影響，因此土層厚度、澆水間隔和氮肥用量實驗因素組合在綜合平衡分析過程中以覆蓋高度為評判指標，從景觀時長考慮爬山虎的復綠效果較好，從植物覆蓋高度考慮葛藤的生長覆蓋效果最佳，由于礦山生態修往往要求當年達到較高的覆蓋效果，因此在實際應用中應選用葛藤，結果如表7所示，復綠效果最佳的因素組合為A3B3C1D3，即葛藤+種植土層厚75cm＋澆水間隔10天＋氮肥用量30g/m2。

3結論與討論

在高陡巖壁復綠過程中，植物的選擇及其種植管理技術對復綠效果有直接影響。馮茹通過AHP為采石場廢棄地高陡巖壁綠化，篩選出爬山虎和葛藤兩種藤蔓植物[5]，謝良生使用“百分法”為華南地區篩選出山葛藤、異葉爬山虎、貓爪花等16種巖質坡面綠化藤蔓植物[6]。而本研究使用綜合平衡法，在3種藤蔓植物中選出高陡巖壁復綠效果最優的葛藤。盧珊珊在對7cm、10cm、15cm三種基質厚度對植物生長的影響研究中得出，基質越厚、土壤含水量越多植物的覆蓋度越高、景觀效果越好[7]，Ceccon E等人研究發現施用氮肥能夠促進植物主植生長，提高植被蓋度[8]，但也有研究表明，植物生物生長高度在施氮條件無顯著增長[9]。這與本研究中得出土層厚度越厚、澆水間隔時間越短、氮肥施用量越多木質藤蔓植物覆蓋高度越高結果相一致。研究結果可為當地及周邊區域木質藤蔓植物礦山復綠提供借鑒。

通過正交實驗L9（34）的對比得出：在石灰巖礦山高陡巖壁環境條件下，最佳的覆綠組合管理技術為：葛藤+土層厚75cm＋澆水間隔10天＋氮肥用量30g/m2。

參考文獻

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