一種新型邊坡防護(hù)性無(wú)土栽培草坪基質(zhì)的研究

王珍珍,高照良,2,張興昌,2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,陜西楊凌712100;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所,陜西 楊凌712100)

草坪具有保持水土,減少蒸發(fā)以及降低風(fēng)蝕、污染、塵埃散布和凈化空氣等功能[1]。草坪無(wú)土栽培具有成坪塊,草坪好,省工省力,清潔衛(wèi)生,節(jié)約資源,用途廣泛等優(yōu)點(diǎn),無(wú)土栽培草坪主要應(yīng)用于邊坡綠化,屋頂綠化,室內(nèi)綠化墻,各種運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地鋪設(shè)等方面。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)展了大量的無(wú)土栽培基質(zhì)的研究[2-4]。而基質(zhì)選擇主要集中在:蛭石、珍珠巖、煤渣、泥炭、椰子纖維、堆置樹(shù)皮、鋸末屑、蔗糖、炭化稻殼、菇渣、蘆葦沫、腐殖質(zhì)、洋麻纖維、無(wú)紡織物等。當(dāng)前,開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目,尤其是線性工程的邊坡防護(hù)任務(wù)很重,主要采用種植草坪或栽植灌木的方式,而草坪和灌木從種(栽)植到發(fā)揮防護(hù)功能,一般要4～5個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間,加上這段時(shí)間恰好是降雨最為集中的時(shí)間,因此造成嚴(yán)重的水土流失問(wèn)題,同時(shí)還存在瘠薄邊坡植被生長(zhǎng)水肥不足引起的退化問(wèn)題。目前,也有采用厚基質(zhì)噴播或直接鋪設(shè)常規(guī)草坪(坡度較緩)的方法,但存在著成本高(120～160元/m2)和實(shí)現(xiàn)性差(運(yùn)輸困難,無(wú)法工廠化生產(chǎn))的問(wèn)題。本試驗(yàn)就基于以上原因,選擇麥糠作為草坪基質(zhì)進(jìn)行研究,以期實(shí)現(xiàn)培育廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)、可工廠化以及緩解瘠薄邊坡植被生長(zhǎng)水肥不足退化問(wèn)題的邊坡防護(hù)草坪,解決防護(hù)成本過(guò)高和快速防護(hù)以及退化問(wèn)題。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2009年1月中旬開(kāi)始至2009年12月結(jié)束,地點(diǎn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所干旱大廳。試驗(yàn)設(shè)置3種麥糠腐熟處理[6]:腐熟污泥(W),白糖(T)和空白處理(K),設(shè)置水平分別為:W1:66.67g/kg,W2:133.33 g/kg,W3:266.67 g/kg;T1:10 g/kg,T2:20 g/kg,T3:40 g/kg(含水量控制在60%～70%)。草種選擇多年生黑麥草,播種量為15 g/m2;基質(zhì)鋪植厚度[7]為4 cm;施肥水平為:A1:0 g/m2,A2:25 g/m2,A3:50 g/m2,A4:75 g/m2。本試驗(yàn)按照2因素4水平多重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行,設(shè)置3個(gè)重復(fù),總處理數(shù)為84個(gè)。澆水以噴灌為主,苗后30 d進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

麥糠腐熟是在西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所人工氣候室內(nèi)完成,設(shè)置參數(shù)為:恒溫30℃,恒濕40%,密封保存20 d。

1.3 實(shí)驗(yàn)材料

(1)麥糠。過(guò)5 mm篩;(2)草種。多年生黑麥草(草坪草);(3)肥料。復(fù)混肥料(N∶P∶K=18∶18∶18,總養(yǎng)分＞54%)和生物有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)＞30%);(4)營(yíng)養(yǎng)盤。規(guī)格為50 cm×35 cm×4.8 cm。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

基質(zhì)的基本理化性質(zhì)按參考文獻(xiàn)[9-10]測(cè)定;植物的生物學(xué)性狀按測(cè)量法及稱重法測(cè)定。不同之處是,因?yàn)辂溈焚|(zhì)輕,在測(cè)定其pH值時(shí)選擇的水質(zhì)比為20∶1。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)的基本理化性質(zhì)

測(cè)定基質(zhì)的理化性質(zhì)結(jié)果如表1所示,基質(zhì)的總孔隙度均在65%～78%,達(dá)到草坪生長(zhǎng)的要求,T1處理的總孔隙度最高,W1,T2處理次之,W2處理孔隙度最低。根據(jù)適合草坪植物生長(zhǎng)的最佳標(biāo)準(zhǔn)分析[12-14],孔隙度小草坪根系通氣性差不利于草坪生長(zhǎng),孔隙度大基質(zhì)的容重又難以達(dá)到草坪栽培的需要,適宜的孔隙度為54%～96%[12],該麥糠基質(zhì)在發(fā)酵后的基質(zhì)干濕容重、總孔隙度都在植物生長(zhǎng)的適宜范圍內(nèi),但持水孔隙偏小,影響了植株對(duì)水分的吸收;pH值在6.42～6.53之間,符合黑麥草中性或偏酸性的生長(zhǎng)要求。因此,基質(zhì)的基本理化性質(zhì)符合黑麥草的生長(zhǎng)和無(wú)土栽培草坪基質(zhì)的要求,且各腐熟處理水平對(duì)基質(zhì)的基本理化性質(zhì)存在不同的影響。

2.2 黑麥草的生物學(xué)性狀

2.2.1 出苗率(密度)分析 出苗30 d后,各處理的出苗率測(cè)算結(jié)果如表2所示,各白糖處理的出苗率明顯低于對(duì)照處理,而腐熟污泥處理則高于白糖和對(duì)照處理,且 W1A1,W1A3,W2A3,W3A2,W3A3,W3A4處理組合的出苗率遠(yuǎn)高于自然狀況下黑麥草的出苗率(62.7%),說(shuō)明腐熟污泥處理后的基質(zhì)可以顯著提高黑麥草的出苗率。

在同一腐熟處理的不同施肥情況下,低施肥量對(duì)黑麥草的出苗率影響不明顯,但當(dāng)施肥量達(dá)到75 g/m2時(shí),出苗率明顯下降,不同施肥水平對(duì)各腐熟方式下處理的出苗率存在顯著性影響。密度值和出苗率呈現(xiàn)相同的規(guī)律,由此可知,腐熟污泥處理在出苗率和密度上優(yōu)于其它處理,不同施肥水平對(duì)黑麥草的出苗率產(chǎn)生一定的影響。

表1 基質(zhì)的基本理化性質(zhì)

表2 不同麥糠腐熟方式和不同施肥水平對(duì)出苗率的影響

2.2.2 不同葉片數(shù)的植株密度分析 出苗30 d后對(duì)不同葉片數(shù)的植株數(shù)的測(cè)算結(jié)果如圖1所示。腐熟污泥處理的植株數(shù)明顯高于其它2個(gè)處理,且長(zhǎng)勢(shì)均勻,3片葉所占比重增大,這種情況說(shuō)明黑麥草在該基質(zhì)中的生長(zhǎng)速度較快;白糖處理的植株數(shù)相對(duì)較少,長(zhǎng)勢(shì)不均,以 T2A4組合處理為最低,和最高處理(T1A3組合)之間相差很大;空白處理的植株數(shù)分布均勻,相互間差別不是很大,以2片葉為主。各處理不同葉片數(shù)的植株密度差異不顯著,除T2A4組合處理外都未出現(xiàn)4片葉,基本上都是2片到3片葉,且以2片葉為主。

由此可以分析得出:腐熟污泥處理的麥糠基質(zhì)明顯可以為黑麥草的生長(zhǎng)提供更好的條件,提高其生長(zhǎng)速度,且長(zhǎng)勢(shì)均勻。

圖1 不同麥糠腐熟方式和不同施肥水平對(duì)不同葉片數(shù)植株密度的影響

2.2.3 根條數(shù)、根長(zhǎng)及株高分析 苗后30 d對(duì)黑麥草的根條數(shù)、根長(zhǎng)和株高的測(cè)算結(jié)果如圖2所示,各處理的根條數(shù)相差不大,大部分都是3～4條,空白處理和白糖處理的根條數(shù)在2～4條,污泥處理的根條數(shù)在3～5條,所以,相比較來(lái)說(shuō)腐熟污泥處理的根條數(shù)還是大于其它2個(gè)處理的;根長(zhǎng)大部分都在8～10 cm之間,無(wú)太大差異,最長(zhǎng)的長(zhǎng)達(dá)15.6 cm;株高大部分都在8～12 cm的范圍內(nèi),腐熟污泥處理的根長(zhǎng)基本上都在10 cm以上,生長(zhǎng)旺盛,以C23處理為最高,達(dá)到14.3 cm。不同施肥水平對(duì)黑麥草的須根數(shù)目、根長(zhǎng)和株高影響不大,無(wú)明顯變化趨勢(shì),只是A2和A3肥料處理下的黑麥草長(zhǎng)勢(shì)較好較均勻。須根數(shù)目的多少可以說(shuō)明草根對(duì)基質(zhì)的纏繞能力,而且是越多越好;根長(zhǎng)和株高在一定程度上也能表明草的生長(zhǎng)情況,但不一定是越長(zhǎng)越好,要根據(jù)草的濃密程度和顏色及根系的發(fā)達(dá)程度等進(jìn)行綜合判斷,綜合3個(gè)指標(biāo)得出,各處理間差異不是很大,但在一定程度上可以說(shuō)明W處理下的黑麥草長(zhǎng)勢(shì)較好。

2.2.4 根冠比分析 出苗30 d后對(duì)根冠比的測(cè)定結(jié)果如圖3所示,各處理的根冠比存在不顯著差異,都在0.3～1.1之間,空白處理的根冠比隨施肥水平的增加成下降趨勢(shì),施肥量較大時(shí)可能會(huì)對(duì)根系產(chǎn)生一定的影響,但空白處理的根冠比并不是最小的,說(shuō)明施肥對(duì)黑麥草的生長(zhǎng)影響不大;施肥對(duì)白糖處理和腐熟污泥處理的影響規(guī)律不明顯,變化幅度較大,說(shuō)明基質(zhì)腐熟后的高養(yǎng)分條件對(duì)黑麥草的根冠比產(chǎn)生了較大影響。根冠比能夠反映植株根系的生長(zhǎng)、發(fā)育情況,根冠比越大越有利于植株獲取養(yǎng)分及水分,各處理的根冠比間差異不大,相對(duì)來(lái)說(shuō),腐熟污泥處理的根冠比變化幅度最小,黑麥草的生長(zhǎng)較穩(wěn)定。

3 結(jié)論

(1)腐熟后基質(zhì)的總孔隙度介于65%～78%之間,pH值變動(dòng)范圍在6.42～6.53,表明麥糠基質(zhì)各腐熟處理的理化指標(biāo)符合優(yōu)良無(wú)土栽培草坪基質(zhì)的基本要求,可以作為優(yōu)良無(wú)土栽培草坪基質(zhì);但麥糠基質(zhì)的持水性較差,可通過(guò)控制外界條件或添加其它少量別的材料來(lái)解決。

(2)黑麥草苗后30 d的各項(xiàng)生物學(xué)指標(biāo)為:出苗率3.1%～92.1%,葉片數(shù)2～3片,根條數(shù) 3～5條,根長(zhǎng)8～15.6 cm,株高8.3～14.3 cm,根冠比0.3～1.1,各項(xiàng)數(shù)據(jù)綜合表明腐熟污泥處理優(yōu)于白糖和空白處理,可以顯著提高黑麥草的生長(zhǎng)速度,白糖處理和對(duì)照間無(wú)顯著性差異;在所有的處理中,出苗率高于60%時(shí),苗后30 d的草坪即可成卷,草坪草色深綠,草根密實(shí)地將基質(zhì)盤結(jié)在一起,草坪苗壯整齊成地毯狀。

圖3 不同麥糠腐熟方式和不同施肥水平對(duì)根冠比的影響

(3)本試驗(yàn)得出麥糠作為草坪無(wú)土栽培基質(zhì)完全可行,試驗(yàn)結(jié)果可以為麥糠基質(zhì)草坪廣泛應(yīng)用于水土保持和邊坡防護(hù)奠定部分?jǐn)?shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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