卷材營養(yǎng)對(duì)護(hù)坡植物生長(zhǎng)特性的影響

曾雪梅　李紹才　孫海龍

摘要：以植物卷材為試驗(yàn)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(tài)指標(biāo)變化趨勢(shì)，研究水肥對(duì)紫穗槐生長(zhǎng)的影響，為植物護(hù)坡材料的水肥設(shè)計(jì)提供有效的理論依據(jù)。結(jié)果表明，不同保水劑處理下，紫穗槐的株高、分枝數(shù)、根莖大小、葉片數(shù)量、冠幅均與施肥量的用量有關(guān)，當(dāng)施肥濃度為F4（N=12432 8 g/m2，P=9.016 g/m2，K=24.0 g/m2）時(shí)，紫穗槐的株高、分枝數(shù)、冠幅、葉片數(shù)量均達(dá)到最大值，而當(dāng)加大施肥量時(shí)，4項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)均下降；施肥量固定，紫穗槐的株高、分枝數(shù)、冠幅均在保水劑濃度為18 kg/m2時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)追加保水劑用量，3項(xiàng)指標(biāo)逐漸下降至平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：邊坡；卷材；施肥量；形態(tài)指標(biāo)

中圖分類號(hào)： S157文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）15-0275-04

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)能力大大加強(qiáng)，同時(shí)我們所居住的環(huán)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(shè)，都或多或少將原有的自然生態(tài)平衡打破了。從開始呼吁保護(hù)環(huán)境到現(xiàn)在修復(fù)被破壞的環(huán)境成了當(dāng)今社會(huì)最大的熱點(diǎn)之一，邊坡修復(fù)也是環(huán)境修復(fù)的一種。邊坡綠化作為一種較為新型的修復(fù)裸露邊坡手段，結(jié)合了工程護(hù)坡的傳統(tǒng)工藝。隨著全球倡導(dǎo)維護(hù)人居環(huán)境以來，建設(shè)者們的生態(tài)修復(fù)意識(shí)增強(qiáng)，綠化邊坡已成為了主流邊坡修復(fù)方式。植被護(hù)坡技術(shù)是指用活的植物與工程措施相結(jié)合，以防止巖石坡面風(fēng)化剝落的技術(shù)與手段[1]，植物卷材作為一種新型的植物護(hù)坡技術(shù)，同時(shí)也是一種植被護(hù)坡。植物卷材能夠使用在任何邊坡上，只需要將卷材應(yīng)用于邊坡上，隨著植物的生長(zhǎng)即可與邊坡合二為一，形成一個(gè)良好的生態(tài)圈。目前邊坡植被護(hù)坡的研究主要集中在新型生態(tài)材料、生態(tài)種植基質(zhì)及護(hù)坡施工方法，以及有關(guān)邊坡土壤的不同雨量、坡度、施肥模式等對(duì)土壤中養(yǎng)分流失的影響。對(duì)于基于邊坡修復(fù)中養(yǎng)分與水分共同作用的研究較少。

在植物護(hù)坡技術(shù)中，基質(zhì)中的養(yǎng)分循環(huán)研究對(duì)于巖石植被重建與恢復(fù)工程尤為重要[2]。本試驗(yàn)研究不同梯度的施肥量和保水劑與紫穗槐的生長(zhǎng)特性的關(guān)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(shù)、葉形、根莖大小、葉片數(shù)量、冠幅大小等生長(zhǎng)特性指標(biāo)的差異，以求通過植物的長(zhǎng)勢(shì)數(shù)據(jù)來找到最佳保水劑與施肥量的配比，為植物卷材基質(zhì)的的水肥設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)為邊坡修復(fù)工程事業(yè)提供技術(shù)手段。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)基地概況

試驗(yàn)基地位于四川省彭州市東北部的升平鎮(zhèn)，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(yàn)期間降水量1 146.5 mm左右，累積日照約 1 000 h。該試驗(yàn)從2013年8月至2014年9月，每月進(jìn)行1次降水后徑流采集分析試驗(yàn)，同時(shí)記錄處理樣品數(shù)據(jù)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用的試驗(yàn)器材主要為63°的中空塑鋼板組合，其中水泥板形成2個(gè)100 cm×70 cm相對(duì)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(tài)（圖1）。

試驗(yàn)采用5個(gè)施肥（F）梯度和5個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(yàn)期間每組處理選取20株植物標(biāo)記，共500株植物進(jìn)行每月1次植物生長(zhǎng)指標(biāo)觀測(cè)。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(jìn)行生理指標(biāo)測(cè)量。

1.3試驗(yàn)基質(zhì)

植物卷材主要包括生長(zhǎng)基質(zhì)、水分阻控層、種子萌發(fā)堆、溫度調(diào)節(jié)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(zhì)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(jī)質(zhì)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(chǎn)的AQUASORB保水劑，型號(hào)為3005KM，粒徑0.3～1 mm。

1.4紫穗槐形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

用直尺測(cè)定紫穗槐的株高、葉面積（長(zhǎng)×寬×2/3）、冠幅；用游標(biāo)卡尺測(cè)量根莖粗度；葉片數(shù)量、分枝數(shù)人工統(tǒng)計(jì)。

1.5數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel和Matlab R2010b軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。

2結(jié)果與分析

2.1卷材水肥對(duì)植物株高的影響

植物的株高一定程度上表明植物的生長(zhǎng)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），F(xiàn)5處理又略有降低。當(dāng)是施肥濃度固定，5個(gè)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(duì)植物分枝數(shù)的影響

植物的分枝數(shù)越多，說明植物的長(zhǎng)勢(shì)越良好，也越加繁茂。由圖4-a可見，當(dāng)保水劑用量一定時(shí)，隨著施肥量的增加，分枝數(shù)增多，分枝數(shù)最多為W5F4處理，分枝數(shù)達(dá)到了3.5枝。而該保水劑濃度下，W5F1對(duì)應(yīng)的分枝數(shù)為1.7枝，所有處理中W1F1處理分枝數(shù)最少。而如圖4-b，當(dāng)施肥量一定時(shí)，不同保水劑量所表現(xiàn)的變化又有一定的區(qū)別，表現(xiàn)為W1至W3，隨著保水劑用量加大，分枝數(shù)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(duì)植物葉片大小的影響

由圖5-a可知，當(dāng)保水劑濃度一定時(shí)，不同施肥量葉片大小有較大差異，隨著施肥量的增加，表現(xiàn)為先降低后升高再降低的趨勢(shì)，F(xiàn)2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(dá)最大，該濃度下最大葉面積1.4 cm2，最小葉面積為0.71 cm2。當(dāng)施肥量一定時(shí)，W1至W3處理下，葉片面積變化不大，隨著保水劑用量進(jìn)一步增大，葉面積越來越?。▓D5-b）。

2.4卷材水肥對(duì)植物根莖粗度的影響

圖6-a所示，當(dāng)保水劑濃度一定時(shí)，隨著施肥濃度的增大，根莖粗度表現(xiàn)為先下降再升高又下降的趨勢(shì)。F2處理下根莖粗度明顯較F1處理降低，F(xiàn)3處理下根莖粗度明顯增加，達(dá)到最粗，最大值為1.1 mm，F(xiàn)5又快速下降。 施肥濃度一定的[CM（25]條件下，當(dāng)保水劑量越多時(shí)，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(duì)植物葉片數(shù)量的影響

圖7-a所示，當(dāng)保水劑用量一定，F(xiàn)1至F3處理，隨著施用濃度的增加，葉片數(shù)增加，隨著施肥濃度進(jìn)一步增加，葉片數(shù)逐步降低。當(dāng)施肥濃度一定時(shí)，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(shù)量相差不大，在8.4～14.9片之間，W5處理下葉片數(shù)量相對(duì)較高，在14.4～18.5張（圖7-b）。

2.6 卷材水肥對(duì)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(dá)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(dá)10.8 cm，W5處理下冠幅又較F4處理有所降低。當(dāng)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(zhǎng)特性相關(guān)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(guān)系數(shù)見表2。由表2可知，當(dāng)保水劑濃度為W5時(shí)，葉片數(shù)量及分枝數(shù)長(zhǎng)勢(shì)較好，W3F4組合的株高、葉面積、根莖粗度及冠幅最理想，其相關(guān)系數(shù)分別為0.792、0.979、0.634、0.730，系數(shù)值均較高，表明W3F4該基質(zhì)配方對(duì)于植物生長(zhǎng)有利。

3討論

本研究在保水劑定量控制作用下，研究5個(gè)施肥量與植物生長(zhǎng)指標(biāo)的關(guān)系，研究結(jié)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(guān)系。吳文芳研究了施肥量的不同對(duì)青蒿株高的影響，結(jié)果表明，當(dāng)青蒿處于生長(zhǎng)期時(shí)，青蒿的株高、分枝數(shù)、根莖大小隨著養(yǎng)分的增加多增大，而當(dāng)養(yǎng)分量高于某一值時(shí)，會(huì)反作用于青蒿的各生長(zhǎng)指標(biāo)，抑制其發(fā)展[3]。楊建軍對(duì)于紅芪的株高生長(zhǎng)研究中結(jié)果表明，氮磷鉀的施加能夠增長(zhǎng)紅芪生長(zhǎng)初期的植株高度[4]。李永閑對(duì)于白杏生長(zhǎng)指標(biāo)的研究中結(jié)果表明，當(dāng)施加最佳養(yǎng)分時(shí)，對(duì)于植物的枝條生長(zhǎng)和葉面積等均具有促進(jìn)作用[5]。而陸秀君等對(duì)氮磷鉀肥對(duì)植物根冠部吸收養(yǎng)分研究中結(jié)果表明，植物的地上部分吸收養(yǎng)分能力強(qiáng)于地下部分，不同的施肥量對(duì)于根部的發(fā)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(dāng)施肥量為F3和F4時(shí)，紫穗槐的株高、葉片數(shù)、葉大小及根莖粗度相對(duì)較高，而最高濃度F5處理下反而有所降低。

水分是植物生長(zhǎng)的必需元素，不同的水分對(duì)植物的各生長(zhǎng)指標(biāo)影響不同。有研究表明，缺乏水分會(huì)抑制植物的冠幅、株高、葉面積和葉片數(shù)量[7-9]。而當(dāng)水分限制到一定程度時(shí)，植物的冠幅受到影響，植物為了適應(yīng)環(huán)境會(huì)導(dǎo)致葉片面積的降低，來保證自身具有獲得足夠的營養(yǎng)能力，同樣能吸收足夠的養(yǎng)分，獲得營養(yǎng)的累積[10-11]。不同水分的投入量，對(duì)于植物的株高、根莖、分枝數(shù)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(yàn)中，紫穗槐的株高、分枝數(shù)和冠幅的變化趨勢(shì)相近，當(dāng)施肥量一定時(shí)，保水劑用量在W3時(shí)，紫穗槐的株高、分枝數(shù)最高，而當(dāng)保水劑濃度進(jìn)一步升高，又抑制植株生長(zhǎng)。紫穗槐的冠幅大小則在W4時(shí)達(dá)到最高值，在W5下，冠幅又有所降低。

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