銅草花人工培育技術(shù)研究

梁 超

（銅陵市銅都森林公園管理處（國(guó)有林場(chǎng)），安徽銅陵 244000）

銅草花，學(xué)名海州香薷（Elsholtzia splendens Na?kai），唇形科，香薷屬，多年生直立草本植物，自然生植株高30～40 cm，花期10—11 月份，苞片呈圓或?qū)捖褕A形，花瓣顏色多為紫紅色或藍(lán)色，花開形似牙刷，廣泛分布于河南、安徽、江蘇、浙江、江西等地。銅草花的根、莖、葉都能吸附銅離子，在鉻、鉛、鋅等多種重金屬?gòu)?fù)合污染的土壤中也能正常生長(zhǎng)，且具有一定的富集能力，因此在治理土壤重金屬污染方面效果顯著，在我國(guó)有著“吃銅草”“東方薰衣草”之稱。銅草花曾遍布銅陵市，后因礦山開采等因素，自然生長(zhǎng)地面積逐漸萎縮，真正認(rèn)識(shí)、了解銅草花的人不多。

目前世界上發(fā)現(xiàn)的銅礦指示植物有30 種之多，都不及銅草花應(yīng)用廣泛。銅草花能在銅含量高達(dá)0.4%～0.5%的土壤中生存[1]。2004 年，中科院南京土壤研究所宋靜基于土培試驗(yàn)，驗(yàn)證海州香薷為銅的耐性植物，可用于銅污染土壤的植物固定[2]，且相比于其他植物修復(fù)材料如紫花香薷，海州香薷對(duì)Cu、Zn 的積累量明顯更高。

基于近年來銅陵市銅礦區(qū)重金屬污染困難立地生態(tài)修復(fù)的戰(zhàn)略需求和為未來銅草花主題公園的建設(shè)做好技術(shù)儲(chǔ)備工作的目的，本研究在驗(yàn)證銅草花人工培育可行性及相關(guān)技術(shù)的同時(shí)提高了其觀賞性，并以銅草花的植物修復(fù)技術(shù)作為銅礦區(qū)困難立地生態(tài)修復(fù)的示范，以期改變銅礦山裸露、安全隱患多的治理難題，最終目的是有效提升和改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，美化銅陵的市容市貌，打造銅陵城市特色植物景觀，向人們展示源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的青銅文明，發(fā)揮銅草花的旅游價(jià)值，有效推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。

1 研究地概況

銅陵市地處中國(guó)華東地區(qū)、安徽省中南部，位于長(zhǎng)江下游平原與皖南山區(qū)的交接地帶，銅陵因銅得名，以銅興市，素有“中國(guó)古銅都，當(dāng)代銅基地”之稱。采冶銅的歷史始于商周，盛于漢唐，至今已延綿3 500 余年，歷史上多以露天開采方式進(jìn)行，銅礦床露天采場(chǎng)最終變成了廢棄礦山遺跡地。目前，在銅陵市的銅官山、筆架山、獅子山、鳳凰山、大青山、銅山均有銅礦床露天采場(chǎng)分布。

試驗(yàn)樣地選擇在銅陵市筆架山南坡銅礦山露天排土場(chǎng)（30.915 7′N、117.813 7′E）和銅陵市銅都森林公園管理處（國(guó)有林場(chǎng)）苗圃內(nèi)（30.890 9′ N、117.7916′ E）。為掌握銅礦遺跡地礦渣和尾砂2種土質(zhì)的土壤環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)，分別對(duì)土壤重金屬含量等進(jìn)行了測(cè)定，具體土壤環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)見表1。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所需的銅草花種子采自銅陵市筆架山南坡銅礦區(qū)銅草花的自然生長(zhǎng)地。選擇長(zhǎng)勢(shì)較好的一片銅草花，在盡花后15 d 采用收割種穗，曬1～2 d 后進(jìn)行揉搓，凈種后裝入布袋于通風(fēng)干燥處保存。

2.2 試驗(yàn)方法

2019年3月上旬，本試驗(yàn)分別在2塊試驗(yàn)樣地按約200 粒/m2標(biāo)準(zhǔn)，以人工撒播方式進(jìn)行播種。每隔30 d觀察、記錄生長(zhǎng)情況，培養(yǎng)180 d 后，測(cè)量植株數(shù)量、高度、干重等數(shù)據(jù)，比較差異性，最終進(jìn)行綜合分析。

利用原有礦山露天排土場(chǎng)廢棄地（本身也是自然生銅草花的生長(zhǎng)地，土質(zhì)為礦渣），通過不同土壤處理方式進(jìn)行人工種植，試驗(yàn)人工播種、培育的可行性，根據(jù)后期生長(zhǎng)狀況找出最優(yōu)處理方式。筆架山試驗(yàn)樣地試驗(yàn)面積1 300 m2，共有3個(gè)試驗(yàn)因子、14個(gè)處理。

在苗圃試驗(yàn)樣地中，本試驗(yàn)通過按比例移入銅礦遺跡地尾砂土和調(diào)節(jié)土壤pH的方式改造土壤，對(duì)適宜銅草花生長(zhǎng)的土壤進(jìn)行研究，包括土壤銅離子含量對(duì)銅草花生長(zhǎng)影響研究、不同土壤pH對(duì)銅草花生長(zhǎng)影響研究。試驗(yàn)面積360 m2，共有3 個(gè)試驗(yàn)因子，84個(gè)樣方。使用生石灰和硫酸亞鐵作為pH調(diào)節(jié)劑。移入的銅礦區(qū)尾砂土取自筆架山銅礦山遺跡地，按比例混合并充分拌勻。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

筆架山試驗(yàn)樣地共14個(gè)處理，每個(gè)處理5 m×10 m，面積50 m2，試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 筆架山試驗(yàn)樣地試驗(yàn)設(shè)計(jì)

苗圃試驗(yàn)樣地設(shè)土壤加砂量、土壤pH調(diào)節(jié)劑添加量2個(gè)因子，正交設(shè)計(jì)，隨機(jī)分布。其中土壤加尾砂土量30%、50%、70%、100% 4 個(gè)量，土壤pH 調(diào)節(jié)劑添加量為每平方米均勻噴灑生石灰40、60 g，硫酸亞鐵20、50、100、200 g和不添加調(diào)節(jié)劑7個(gè)量，共計(jì)84個(gè)處理。每個(gè)處理重復(fù)3次，面積為1 m2，處理土壤深30 cm，處理之間間隔大于30 cm。對(duì)照為銅草花移出地30 cm以內(nèi)土。所有處理和對(duì)照均勻撒施45%NPK 復(fù)合肥50 g，統(tǒng)一其它肥水管理，試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 苗圃試驗(yàn)樣地試驗(yàn)設(shè)計(jì)

續(xù)表3 苗圃試驗(yàn)樣地試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3 結(jié)果與分析

3.1 人工種植可行性及不同土壤處理對(duì)生長(zhǎng)量影響的分析

由表4 可知，不同土壤處理對(duì)銅草花生長(zhǎng)影響顯著。對(duì)照筆架山樣地同區(qū)域自然生銅草花的平均株高即3 號(hào)樣地，經(jīng)過土壤處理后樣地的銅草花長(zhǎng)勢(shì)良好，平均株高均高于自然生和未經(jīng)過土壤處理的30 cm株高，并且通過觀察，生長(zhǎng)密度也遠(yuǎn)高于自然生長(zhǎng)地，有效提升了銅草花的整體觀賞性，驗(yàn)證了人工種植培育的完全可行性。

表4 筆架山樣地不同土壤處理生長(zhǎng)情況統(tǒng)計(jì)

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，7號(hào)樣地的長(zhǎng)勢(shì)最好，其次為14號(hào)樣地，對(duì)照試驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)保濕劑的添加比例也最高，反之，沒有添加保濕劑的樣地長(zhǎng)勢(shì)差。說明土壤保水力對(duì)銅草花的長(zhǎng)勢(shì)影響很大，施肥對(duì)銅草花長(zhǎng)勢(shì)也有影響。

3.2 土壤銅離子含量及pH對(duì)生長(zhǎng)量影響的分析

通過直觀的數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)相較于筆架山試驗(yàn)樣地，苗圃試驗(yàn)樣地銅草花的整體株高明顯更高（長(zhǎng)勢(shì)更好），這可能是由于移入的銅礦區(qū)尾砂土，含經(jīng)過研磨選礦后廢棄的礦砂，相比礦渣更精細(xì)，因此滲水率低，使得土壤的保水力增強(qiáng)導(dǎo)致的。

由表5 可知，在不同pH 的土壤條件下，銅草花均可以正常生長(zhǎng)，整體差異性不大。編號(hào)4D的處理方式下，銅草花的長(zhǎng)勢(shì)最好，6B的處理方式下，長(zhǎng)勢(shì)最差。

表5 苗圃樣地生長(zhǎng)情況統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)通過從播種到開花結(jié)實(shí)的一個(gè)完整生長(zhǎng)周期的觀測(cè)，驗(yàn)證了銅草花人工種植的可行性，并且以試驗(yàn)結(jié)果證明，合理的人工培育使得銅草花在植株高度、密度、干重方面都要遠(yuǎn)超自然生銅草花，花期的觀賞性也有很大提升。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)銅礦砂土中添加保濕劑（增強(qiáng)土壤的保水力，添加量也很關(guān)鍵）及施肥對(duì)促進(jìn)銅草花生長(zhǎng)效果顯著；銅離子含量對(duì)銅草花長(zhǎng)勢(shì)有影響；pH 在4～8之間，銅草花長(zhǎng)勢(shì)差別不顯著；筆架山試驗(yàn)樣地，前期長(zhǎng)勢(shì)良好，直到10月份以后，因當(dāng)年連續(xù)秋干，沒有及時(shí)進(jìn)行灌溉，銅草花生長(zhǎng)受阻，并出現(xiàn)部分枯死現(xiàn)象，主要問題是礦渣土壤保水不足，需要在7—9月澆1～2次透水，或者進(jìn)一步探索礦渣土壤的保水方法。

后續(xù)研究還需進(jìn)一步完善探索，如人工種植條件下，銅草花種植密度的控制問題、采種時(shí)間對(duì)銅草花長(zhǎng)勢(shì)是否有影響、非處理層土壤對(duì)數(shù)據(jù)影響的改進(jìn)方法等。同時(shí)建議加強(qiáng)銅草花植物材料收割后的合理處置及其資源化利用技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，促進(jìn)植物修復(fù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，打造銅草花產(chǎn)業(yè)鏈。