劉軍利，李一為，孟 強(qiáng)，沈 毅，岳永杰，王晨晨

（1．內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，呼和浩特010018；2．交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京100088；3．公路交通環(huán)境保護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100088）

高寒地區(qū)平均海拔在4 000m以上，氣溫低，植物在生長(zhǎng)期內(nèi)的有效積溫低，且無(wú)霜期短，植物的生長(zhǎng)期短［1］，生態(tài)環(huán)境一旦遭到破壞，很難恢復(fù)。近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，公路與鐵路等線性工程大規(guī)模地在高寒地區(qū)開(kāi)展，高寒地區(qū)原有的生態(tài)平衡被打破，地表植被和生態(tài)區(qū)位發(fā)生了改變，植被系統(tǒng)退化加速［2］。因此，如何有效、快速地恢復(fù)生態(tài)植被是高寒地區(qū)進(jìn)行線性工程建設(shè)中需要考慮的主要問(wèn)題。

隨著高等級(jí)公路的建設(shè)，以厚層基質(zhì)噴附為代表的邊坡恢復(fù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)許多線性工程建設(shè)中被廣泛應(yīng)用［3－4］。厚層基質(zhì)噴附是使用專用噴附機(jī)將人工配制的植物生育基質(zhì)和種子等固體混合物噴附在邊坡表面的一種機(jī)械建植技術(shù)，噴附基質(zhì)既是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)又為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，同時(shí)能夠保證種子的自然發(fā)芽過(guò)程［5－9］。由于噴附基質(zhì)的雙重作用和高寒地區(qū)植物生長(zhǎng)的低溫脅迫，在高寒地區(qū)實(shí)行厚層基質(zhì)護(hù)坡時(shí)，必須考慮基質(zhì)配方與植物生長(zhǎng)和低溫脅迫三者之間的作用機(jī)理。合適的基質(zhì)配方在一定程度上決定著高寒地區(qū)厚層基質(zhì)護(hù)坡的成敗。

本研究采用室內(nèi)栽培方法，以阿榮旗至博克圖段高速公路示范工程采用的厚層基質(zhì)噴附材料為育苗基質(zhì)，選取高寒地區(qū)常見(jiàn)植物羊草作為試驗(yàn)草種進(jìn)行室內(nèi)盆栽控溫試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)厚層基質(zhì)噴附不同基材配比、不同溫度條件下羊草的出苗率以及平均株高的研究，篩選確定出適宜高寒地區(qū)植物生長(zhǎng)的最佳基質(zhì)配比，為高寒地區(qū)邊坡生態(tài)恢復(fù)中基質(zhì)的選擇提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)草種：羊草（LeymuschinensisTrin．Tzvel），采自內(nèi)蒙古阿榮旗至博克圖高速公路示范工程路段。

基質(zhì)來(lái)源：客土，采用內(nèi)蒙古阿榮旗至博克圖段高速公路示范工程地帶性棕色森林土，pH值為6．5～7．3，土壤容重為0．69g／cm3，土壤有機(jī)質(zhì)含量為175g／kg。泥炭土取自示范工程，泥炭土土壤含水量為112．18%；土壤容重為0．23g／cm3，土壤有機(jī)質(zhì)含量為318g／kg。

輔助材料由稻殼（5包／m3）、粘合劑（0．4kg／m3）、保水劑（0．2kg／m3）、復(fù)合肥（1．6kg／m3）有機(jī)肥（3．6kg／m3）組成。復(fù)合肥采用史丹利磷胺鉀復(fù)合肥，總氮含量＞17%，有效鉀和有效磷含量＞17%，總養(yǎng)分含量＞51%。有機(jī)肥為牛糞，其中N、P、K含量分別為1．56%，0．38%，0．89%。

試驗(yàn)器材：光照培養(yǎng)箱（GZX－30085）、花盆（口徑18cm、深度13cm）、直尺。

1．2 試驗(yàn)方法

由于噴播技術(shù)要求，泥炭土比例過(guò)大，噴播粘結(jié)性太小，比例過(guò)小，噴播容易產(chǎn)生基質(zhì)流動(dòng)現(xiàn)象。結(jié)合示范工程采用的基質(zhì)配比即泥炭土∶客土＝0．5∶0．5，本試驗(yàn)在和示范工程采用基質(zhì)輔助材料一致的條件下，對(duì)示范工程采用的泥炭土和客土比例進(jìn)行了微調(diào)，從而為示范工程服務(wù)。

根據(jù)上述原則，試驗(yàn)按照客土和泥炭土不同比例以及定量的輔助材料設(shè)置4個(gè)處理（4種培養(yǎng)基質(zhì)），具體見(jiàn)表1。試驗(yàn)溫度分為15℃、20℃、25℃恒溫和室溫（溫度為21～26℃）4個(gè)水平。每個(gè)水平重復(fù)3次，共48盆試驗(yàn)羊草。試驗(yàn)于2012年5月3日在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)森林種苗實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，將不同基質(zhì)配方分別裝入48個(gè)花盆內(nèi)，盆內(nèi)基質(zhì)裝至離盆口1cm處。并在每個(gè)花盆內(nèi)放置15粒羊草草籽，采用光照培養(yǎng)箱（GZX－30085）控制育苗期間的光照條件（12 000lx）和濕度（20%）一致。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，前30d，每天觀測(cè)及管護(hù)1次，觀測(cè)時(shí)調(diào)查植物出苗率及株高，過(guò)1個(gè)月后，每隔2d觀測(cè)及管護(hù)1次，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

表1 基質(zhì)配方

1．3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，采用SASS 9．0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 基質(zhì)對(duì)羊草出苗率的影響

自羊草草籽播種后，測(cè)定的不同基質(zhì)配方、不同溫度梯度下的羊草出苗數(shù)，與總的播種數(shù)之比即為出苗率（表2）。

表2 不同溫度條件下羊草出苗率 %

由表2可以看出，配方1在不同的溫度條件下，羊草的出苗率差異較大，出苗率變化趨勢(shì)為：25℃＞20℃＝室溫＞15℃（P＜0．05），在25℃條件下出苗率最大，為86．67%，在15℃下出苗率最小，為73．33%。

配方2在不同溫度條件下出苗率大小順序?yàn)椋?5℃＞20℃＞室溫＝15℃（P＜0．05）；在25℃條件下，羊草出苗率最大，為97．78%。15℃條件下羊草出苗率最低，為86．67%。不同溫度條件下出苗率存在差異。

配方3在不同溫度下出苗率大小順序?yàn)椋?5℃＝20℃＞15℃＞室溫（P＜0．05）。隨著培養(yǎng)溫度的增加，配方3出苗率也逐漸增大，在25℃時(shí)羊草出苗率達(dá)到最大，為86．67%，室溫條件下羊草出苗率最低，為73．33%。

客土在不同溫度下出苗率大小順序?yàn)椋?5℃＞20℃＞15℃＝室溫（P＜0．05），出苗率隨培養(yǎng)溫度的增加而增加，在控溫15℃和室溫條件下客土出苗率最低，在25℃條件下出苗率最大達(dá)到100%。

由表2可以看出，在溫度為25℃時(shí)，配方2與客土出苗率無(wú)顯著差異，但顯著高于配方1與配方3（P＜0．05）；20℃時(shí)的變化規(guī)律為配方2＝客土＞配方3＞配方1（P＜0．05）；而在15℃和室溫下配方2的出苗率最高（P＜0．05）。

綜上，四種處理下羊草的出苗率整體上表現(xiàn)為隨溫度升高而增加的趨勢(shì)，在25℃時(shí)羊草出苗率均達(dá)到最大。四種處理在4個(gè)溫度水平下羊草出苗率整體上表現(xiàn)為配方2＞客土＞配方3＞配方1。配方2在不同溫度條件下出苗率的差距最小，受溫度的影響較小，同時(shí)，在室溫變溫條件下，配方2的出苗率是四種處理中最大的，說(shuō)明變溫環(huán)境對(duì)配方2出苗影響最小。

2．2 基質(zhì)對(duì)羊草平均株高的影響

室內(nèi)盆栽不同溫度下不同基質(zhì)配方羊草平均株高見(jiàn)圖1。由圖1可以看出，在25℃控溫條件下，羊草各處理的平均株高曲線呈直線上升的趨勢(shì)。隨時(shí)間的增加各株高曲線變化也越明顯。播種后第9天各處理平均株高曲線開(kāi)始出現(xiàn)變化。其中配方3的生長(zhǎng)速度先期較快，配方2的生長(zhǎng)速度穩(wěn)定上升，后期達(dá)到最大，配方1的平均株高最高，對(duì)照的平均株高最低。到觀測(cè)后期，羊草各處理的平均株高均在3 cm以上。

圖1 不同配方羊草在不同溫度條件下平均株高動(dòng)態(tài)變化

在控溫20℃條件下，羊草各處理的平均株高曲線呈上升趨勢(shì)。播種后第11天各處理平均株高曲線開(kāi)始出現(xiàn)變化。其中配方2的生長(zhǎng)速度和平均株高均最大。觀測(cè)后期，羊草各處理的平均株高在3cm以下，明顯低于25℃條件下羊草的平均株高。

在控溫15℃條件下，羊草各處理的平均株高在播種后第13天才開(kāi)始變化，羊草表現(xiàn)出明顯生長(zhǎng)趨勢(shì)的時(shí)間比25℃和20℃晚。羊草各處理的平均株高變化均隨觀測(cè)時(shí)間的增加而變得明顯，其中，配方2生長(zhǎng)速度和平均株高均最大，對(duì)照配方的生長(zhǎng)速度和平均高度均最小。觀測(cè)后期，羊草的平均株高在2．5 cm以下，明顯低于25℃和20℃條件下羊草的平均株高。

在室溫變溫條件下，羊草各處理的平均株高曲線呈直線上升的趨勢(shì)。在試驗(yàn)的第7天羊草各處理平均株高開(kāi)始出現(xiàn)變化。各處理的平均株高曲線變化隨著觀測(cè)時(shí)間的增加而差距明顯，配方2的生長(zhǎng)速度最快，平均株高最大，對(duì)照配方生長(zhǎng)速度和平均株高均最小，與其他三種處理相比差距明顯。觀測(cè)后期，羊草各處理的平均株高略低于25℃控溫下的平均株高但明顯高于20℃和15℃控溫。

在不同控溫條件下，羊草各處理的平均株高與溫度變化表現(xiàn)為25℃＞室溫＞20℃＞15℃。溫度越低，羊草出苗越晚，生長(zhǎng)越慢，表現(xiàn)出生長(zhǎng)勢(shì)的時(shí)間越晚。說(shuō)明溫度對(duì)植物的生長(zhǎng)具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，據(jù)楊理等［10］的研究，溫度會(huì)影響羊草的生物量和株高，較低的溫度顯著抑制羊草的生長(zhǎng)增高，但是羊草的株高并不與生長(zhǎng)均溫成正比，而是到達(dá)正常株高后便不再生長(zhǎng)。

在不同控溫條件下，羊草各處理的平均株高均表現(xiàn)為大于對(duì)照配方的趨勢(shì)，這可能是其他配方中均滲入一定數(shù)量的泥炭土，而泥炭土中含有的有機(jī)質(zhì)能夠促進(jìn)羊草的生長(zhǎng)。羊草的四種處理在不同溫度水平下平均株高整體上表現(xiàn)出配方2＞配方1＞配方3＞客土，溫度越高，配方2羊草的平均株高與其他配方的差距越明顯。這可能是因?yàn)榈蜏啬軌蛳拗蒲虿莸纳L(zhǎng)增高，導(dǎo)致其差異不明顯。

3 討論與結(jié)論

厚層基質(zhì)護(hù)坡要求基質(zhì)在較短的時(shí)間內(nèi)消除土壤退化，改善土壤環(huán)境質(zhì)量，不僅需要具備土壤的一般特性，而且需要有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，良好的持水性、透氣性、坡面依附性和穩(wěn)定性。使其既能保水、保肥適于植物生長(zhǎng)，又能有效抵抗水蝕和風(fēng)蝕，抑制水土流失。而在高寒地區(qū)進(jìn)行厚層基質(zhì)護(hù)坡時(shí)，植物生長(zhǎng)期間的有效積溫低，受低溫限制，植物出苗和生長(zhǎng)受到很大的影響。因此，護(hù)坡基質(zhì)除了具備上述條件外，還必須具有抵抗低溫脅迫的能力，既要在低溫條件下具有良好的出苗情況，增大護(hù)坡效果；又要在低溫條件下有良好的生長(zhǎng)效果，能夠在短暫的有效積溫期內(nèi)充分生長(zhǎng)，積累充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而安全越冬返青，達(dá)到護(hù)坡效果的持續(xù)。

由于厚層基質(zhì)的特殊性，導(dǎo)致不同立地情況需要不同的基質(zhì)配方，為了使基質(zhì)配方具有優(yōu)于一般土壤的特性，需要在基質(zhì)配方中加入泥炭土等土壤改良劑，以及保水劑和粘合劑等土壤調(diào)節(jié)劑。泥炭土等天然土壤改良劑存在著容易被微生物分解等缺點(diǎn)，而且用量較大，在生產(chǎn)實(shí)踐中需要準(zhǔn)確確定用量，保水劑和粘合劑的使用也與當(dāng)?shù)氐牡孛矖l件、氣候條件和水源供應(yīng)等密切相關(guān)［11］。本文從羊草的出苗和平均株高確定和篩選的基質(zhì)主要是能夠?qū)囟扔辛己眠m應(yīng)性的基質(zhì)，在高寒地區(qū)路塹邊坡植被恢復(fù)中應(yīng)用價(jià)值較大。

（1）羊草的出苗率整體上表現(xiàn)為隨溫度升高而呈增加的趨勢(shì)，四種處理在4個(gè)溫度水平下羊草整體出苗率為配方2＞客土＞配方3＞配方1，在室溫和恒溫條件下配方2羊草的出苗率與其他配方差異顯著，自身出苗率受溫度變化的影響最小。

（2）羊草的平均株高與溫度密切相關(guān)，但非正相關(guān)，四種處理在4個(gè)溫度水平下羊草平均株高整體上為配方2＞配方1＞配方3＞客土，配方2平均株高受溫度影響最小。溫度越高，配方2平均株高與其他配方差距越明顯。

（3）配方2是能很好地適應(yīng)溫度變化，保證植物出苗及生長(zhǎng)的最優(yōu)基質(zhì)配比。即客土與泥炭土比例為4∶6的基質(zhì)配方是高寒地區(qū)路塹邊坡植被恢復(fù)中最理想的配方。

本試驗(yàn)在對(duì)保水劑和粘合劑等輔助基材定量的基礎(chǔ)上，研究了人工控溫條件下不同比例泥炭土和客土對(duì)羊草生長(zhǎng)特征的影響，對(duì)基質(zhì)配方內(nèi)其它材料的用量有待于進(jìn)一步的研究；且對(duì)羊草生長(zhǎng)高度的觀測(cè)主要集中在播種后的第一個(gè)月，此時(shí)，羊草的生長(zhǎng)期剛開(kāi)始，泥炭土內(nèi)有機(jī)質(zhì)對(duì)羊草生長(zhǎng)的作用還未完全展現(xiàn)，因此，羊草的平均株高均比較低。

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