微生物菌劑對(duì)邊坡綠化植物生長(zhǎng)的影響

［關(guān)鍵詞］ 生態(tài)修復(fù)；植物生長(zhǎng)；邊坡綠化；微生物菌劑

［摘" 要］ 利用綠化植物提高邊坡穩(wěn)定性、防治水土流失是邊坡生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。微生物菌劑能改善土壤環(huán)境，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，故將微生物菌劑應(yīng)用于邊坡生態(tài)護(hù)坡工程中。選擇黑麥草、狗牙根、白三葉、荊條和紫穗槐5種植物于室外人造邊坡設(shè)備中進(jìn)行培養(yǎng)，設(shè)置土壤中施加微生物菌劑的處理組和不施加微生物菌劑的對(duì)照組，研究微生物菌劑對(duì)幾種邊坡綠化植物生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明：在傾角為15°的邊坡生境中，微生物菌劑能改善土壤環(huán)境，促進(jìn)邊坡中草本植物的生長(zhǎng)，提高植物的發(fā)芽勢(shì)和成活率，進(jìn)而提高邊坡綠化植物蓄水保土的能力，對(duì)于防治水土流失和恢復(fù)邊坡生境具有重要意義。

［中圖分類號(hào)］ S157" ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.09.018

［引用格式］ 李靜，曹溪桐，邱凱，等.微生物菌劑對(duì)邊坡綠化植物生長(zhǎng)的影響［J］.中國(guó)水土保持，2024（9）：56-59.

長(zhǎng)期以來(lái)，提高邊坡穩(wěn)定性一直是工程建設(shè)的重要內(nèi)容之一［1］。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展，我國(guó)工程建設(shè)的范圍正逐漸擴(kuò)大，基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)和自然資源的開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生了大量人工邊坡［2］。而邊坡失穩(wěn)不僅破壞原有的地形地貌，同時(shí)還會(huì)加劇崩塌、滑坡和水土流失等邊坡地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，如何在提高邊坡穩(wěn)定性的同時(shí)又能保證邊坡生態(tài)環(huán)境恢復(fù)已成為一個(gè)值得研究的課題。目前，利用邊坡綠化植物進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡已成為各界的研究熱點(diǎn)［3］。

邊坡植物依靠地上莖葉和地下根系的共同作用實(shí)現(xiàn)加固土體、提高邊坡穩(wěn)定性的目的［4］。同時(shí)，植物個(gè)體數(shù)量的增加、植物群落的恢復(fù)與構(gòu)建對(duì)邊坡生態(tài)恢復(fù)具有重要意義［5-6］。邊坡環(huán)境復(fù)雜，而植物的生長(zhǎng)會(huì)受到地形條件、氣候條件和人為活動(dòng)等多種環(huán)境因素的限制，不同植物的配置模式也會(huì)影響邊坡生態(tài)修復(fù)的效果［7］。另外，植物生長(zhǎng)需要一定的周期，在植物未形成覆蓋的這一段時(shí)間內(nèi)，邊坡的穩(wěn)定性主要依靠土體本身來(lái)維持［8］?；谖⑸镌谕寥佬纬砂l(fā)育、土壤物質(zhì)循環(huán)、土壤修復(fù)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)等方面的重要作用［9］，考慮將微生物應(yīng)用于邊坡生態(tài)修復(fù)工程中。

微生物菌劑是一種微生物肥料，是由多種微生物及某些天然活性物質(zhì)組成的新型環(huán)保肥料［10-12］。研究表明，微生物菌劑能降低土壤密度，增大土壤孔隙度，改善土壤養(yǎng)分狀況，創(chuàng)造一個(gè)利于植物生長(zhǎng)的良好環(huán)境［13-14］，進(jìn)而改善植物營(yíng)養(yǎng)狀況，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育［15-16］。但由于邊坡生境中存在不同的坡度，水土流失的情況不一，因此植物的生長(zhǎng)狀況和微生物菌劑應(yīng)用于邊坡生態(tài)修復(fù)中的效果也不一樣。本試驗(yàn)于室外人造邊坡設(shè)備中進(jìn)行，選擇3種草本植物和2種灌木植物作為邊坡植物，研究微生物菌劑對(duì)邊坡綠化植物生長(zhǎng)的影響，以期為生態(tài)護(hù)坡和邊坡生境恢復(fù)提供更多幫助。

1" 試驗(yàn)方法

1.1" 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2023年4—5月開(kāi)展。選擇黑麥草（Lolium perenne）、狗牙根（Cynodon dactylon）、白三葉（Trifolium repens）3種草本植物和荊條（Vitex negundol）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）2種灌木進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行：

1）5種植物搭配，在室外人造邊坡設(shè)備中進(jìn)行培養(yǎng)，邊坡傾角15°。土壤取用試驗(yàn)區(qū)域附近農(nóng)田表層土，在土壤中按15 g/m2配比施加微生物菌劑（枯草芽孢桿菌，常規(guī)型，活菌含量100億個(gè)/g，濰坊益昊生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)）作為處理組（T），以不施加微生物菌劑的邊坡設(shè)備試驗(yàn)區(qū)域?yàn)閷?duì)照組（CK）。由于邊坡有一定的坡度，存在水土流失現(xiàn)象，因此在進(jìn)行土壤和植物生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定時(shí)將邊坡縱向區(qū)域均分為上部、中部、下部。單個(gè)邊坡研究區(qū)域面積為0.8 m2，播種量為30 g，種子配比為：黑麥草30%、狗牙根25%、白三葉25%、紫穗槐10%、荊條10%。4月初進(jìn)行播種，每天視天氣及土壤含水量狀況，定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水。自制邊坡設(shè)備底部設(shè)有排水口。培養(yǎng)一個(gè)月后，對(duì)各試驗(yàn)區(qū)域的植被生長(zhǎng)狀況及土壤指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

2）為更精確地了解每種草本植物在施用微生物菌劑后種子的發(fā)芽狀況，同期在室內(nèi)進(jìn)行3種草本植物的種子萌發(fā)試驗(yàn)。

1.3" 指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1" 植物生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定

1）生物量測(cè)定。在各試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選取3處20 cm×20 cm的樣方，進(jìn)行植物生物量的測(cè)定。

2）使用游標(biāo)卡尺、天平等，對(duì)每種植物的株高、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量等進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2" 土壤指標(biāo)的測(cè)定

1）土壤含水量。使用稱重法測(cè)定，將土壤樣品在（105±2）℃烘箱中烘至恒定質(zhì)量后進(jìn)行測(cè)定。計(jì)算公式為

土壤含水量=（原土質(zhì)量－烘干土質(zhì)量）/烘干土質(zhì)量×100%（1）

2）土壤密度。計(jì)算公式為

土壤密度=烘干土質(zhì)量/環(huán)刀容積（2）

1.3.3" 種子萌發(fā)指標(biāo)的測(cè)定

以微生物菌劑（同上品牌）溶液為處理組（T），清水培養(yǎng)為對(duì)照組（CK）進(jìn)行3種草本植物的種子萌發(fā)試驗(yàn)。

微生物菌劑溶液的配制：15 g微生物菌劑定容至1 000 mL（濃度為15 mg/mL），放入冰箱中保存（4 ℃）。每日根據(jù)培養(yǎng)皿水分狀況，添加培養(yǎng)液（剛好能浸濕濾紙），避光、恒溫25 ℃培養(yǎng)。

選取籽粒飽滿、大小一致的3種草本植物種子各60粒，開(kāi)展試驗(yàn)。每天觀察記錄發(fā)芽數(shù)，在第4天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)。計(jì)算公式為

發(fā)芽勢(shì)=第4天發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%（3）

2" 結(jié)果與分析

2.1" 邊坡培養(yǎng)條件下不同處理的土壤指標(biāo)和植物生長(zhǎng)狀況分析

2.1.1" 土壤指標(biāo)分析

在邊坡生境中，由于坡度的存在，會(huì)有水土流失情況，因此在不同高度位置，土壤含水量及土壤密度會(huì)有明顯差異，見(jiàn)表1。

從表1可知，自制邊坡試驗(yàn)區(qū)域，對(duì)照組及處理組均為邊坡上部土壤含水量低，邊坡下部土壤含水量高；土壤密度則正好與土壤含水量相反，上部土壤密度高，下部土壤密度低。

2.1.2" 植物生長(zhǎng)狀況分析

表2為不同處理下，5種植物培養(yǎng)一個(gè)月后的生長(zhǎng)狀況測(cè)定結(jié)果。從表2可以看出，對(duì)照和微生物菌劑處理?xiàng)l件下，黑麥草、狗牙根均有發(fā)芽，紫穗槐均未觀察到發(fā)芽，荊條僅在對(duì)照的邊坡上部有觀察到發(fā)芽和生長(zhǎng)，白三葉僅在對(duì)照邊坡上部未觀察到發(fā)芽。

對(duì)照條件下，

李靜等：微生物菌劑對(duì)邊坡綠化植物生長(zhǎng)的影響

邊坡各位置的總生物量雖有一定變化，但變化不大；添加微生物菌劑后，邊坡各位置的總生物量均高于對(duì)照，且隨著邊坡由上至中至下位置不同，總生物量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，這個(gè)趨勢(shì)與土壤含水量的變化一致。

從植物物種角度考慮，邊坡各位置均能生長(zhǎng)的黑麥草，其株高和根長(zhǎng)在各植物中均為最大，且明顯高于其他植物；邊坡上部與中部生長(zhǎng)的白三葉，株高、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量等生理指標(biāo)優(yōu)于狗牙根；荊條僅在對(duì)照的邊坡上部有發(fā)芽和生長(zhǎng)，但其根冠比在各植物中最高。

從不同處理及生長(zhǎng)位置角度看，對(duì)照和微生物菌劑處理下，黑麥草均為邊坡中部根冠比最大，且施加微生物菌劑后，邊坡各位置的黑麥草根冠比明顯降低，而單株鮮質(zhì)量除上部外明顯增加。

2.2" 黑麥草葉綠素含量

對(duì)室外邊坡試驗(yàn)中生長(zhǎng)狀況最好的黑麥草進(jìn)行葉綠素含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，添加微生物菌劑后，邊坡各對(duì)應(yīng)位置的黑麥草葉綠素含量均高于對(duì)照；同時(shí)由于邊坡位置不同，土壤含水量不同，因此在各處理下葉綠素含量均為上部＜中部＜下部。

2.3" 3種草本植物的發(fā)芽勢(shì)

為更加準(zhǔn)確地了解微生物菌劑施用對(duì)植物發(fā)芽的影響，選擇試驗(yàn)中均有觀察到發(fā)芽和生長(zhǎng)的3種植物——黑麥草、狗牙根、白三葉進(jìn)一步進(jìn)行發(fā)芽勢(shì)的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，施加微生物菌劑后，黑麥草和狗牙根的發(fā)芽勢(shì)均有較大提高，白三葉的發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照無(wú)明顯差異。

3" 討論與結(jié)論

微生物菌劑的添加，促進(jìn)了黑麥草植株個(gè)體的生長(zhǎng)，但加大了黑麥草對(duì)水分（邊坡不同位置土壤含水量的差異）的響應(yīng)能力（對(duì)照條件下，邊坡上、中、下部單株鮮質(zhì)量比值為1∶0.69∶0.93；微生物菌劑處理?xiàng)l件下，邊坡上、中、下部單株鮮質(zhì)量比值為1∶1.42∶4.43）。這說(shuō)明微生物菌劑對(duì)黑麥草的生長(zhǎng)具有較好的促進(jìn)作用［17］，但在施用期間需注意邊坡土壤的水分供應(yīng)。

以黑麥草為例，微生物菌劑的添加，顯著提高了植物的葉綠素含量，說(shuō)明在邊坡施加微生物菌劑能夠促進(jìn)植物的光合作用，從而進(jìn)一步促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

微生物菌劑的施用，雖然未能明顯提高各種植物的株高、根長(zhǎng)等，但對(duì)邊坡上、中、下部各個(gè)位置的總生物量均有明顯的正向影響，這說(shuō)明植株個(gè)體數(shù)量明顯增加，即微生物菌劑能夠提高植物的發(fā)芽率［18-19］，通過(guò)增加植物成活率，提高了植被覆蓋度，從而對(duì)邊坡固土固水起到正向影響。3種草本植物發(fā)芽勢(shì)的結(jié)果亦說(shuō)明，微生物菌劑能夠加快植物的發(fā)芽速度［20］，這亦支撐了微生物菌劑處理?xiàng)l件下植物總生物量高于對(duì)照的結(jié)果。

以黑麥草為例，微生物菌劑處理下植株個(gè)體鮮質(zhì)量的明顯增加（坡上部除外），進(jìn)一步說(shuō)明微生物菌劑促進(jìn)了植物對(duì)土壤水分的吸收和固定，這可能解釋了微生物菌劑處理?xiàng)l件下土壤含水量略低于對(duì)照的現(xiàn)象。

在整個(gè)試驗(yàn)周期中，未能觀察到紫穗槐的發(fā)芽和生長(zhǎng)，荊條亦僅在對(duì)照的邊坡上部有發(fā)芽，這可能是由灌木發(fā)芽和生長(zhǎng)對(duì)土壤溫度、含水量等條件較草本植物要求高造成的［21］。

綜上所述，微生物菌劑能有效促進(jìn)邊坡草本植物的生長(zhǎng)，提高植物的發(fā)芽率和成活率，增大邊坡生境中植被的覆蓋面積，進(jìn)而提高邊坡植物蓄水保土的能力，增加邊坡穩(wěn)定性，對(duì)于防治水土流失和恢復(fù)邊坡生境具有重要意義。

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收稿日期： 2023-09-13

基金項(xiàng)目： 山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院橫向科研項(xiàng)目（sgyhx2022-33）；山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2023RKY06020）；山東省泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才高效生態(tài)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目（LJNY202124）

第一作者： 李靜（1981—），女，山東濰坊人，講師，博士，主要從事全球氣候變化及土壤修復(fù)等研究。

通信作者： 吳廣寧（1983—），女，山東濟(jì)南人，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事林業(yè)工程及景觀綠化工作。

E-mail： ripplelj@126.com

（責(zé)任編輯" 徐素霞）