基于菌土技术的温湿地区困难立地快速绿化法

王广林，黄玲玲，张明，郭晓平，徐晔*

（1.皖西学院生物与制药工程学院，安徽 六安 237012；2.中国科学院云计算中心公共安全研究院）

基于菌土技术的温湿地区困难立地快速绿化法

王广林1，2，黄玲玲2，张明2，郭晓平2，徐晔2*

（1.皖西学院生物与制药工程学院，安徽 六安 237012；2.中国科学院云计算中心公共安全研究院）

交通、矿山等工程建设中形成了大量裸露边坡等困难立地，导致了生态环境的恶化，这类困难立地一直是生态恢复的难题。本文以南京市幕府山尾矿废弃地边坡的植物修复为例，介绍了一种适于温湿地区困难立地的快速绿化法。通过材料选择，施工方法、植物种类配置以及修复效果等，阐述了该快速绿化法的要点，为类似环境的植物修复提供范例。

困难立地；植物修复；土壤菌；乡土植物

随着公路、采矿业等的发展，形成了大量裸露的岩石坡面和尾矿废弃地等困难立地，破坏了原有的植被和生态景观，造成水土流失和环境污染。针对这些困难立地的植物恢复一直是生态恢复的难点和重点课题［1-3］。传统的绿化是在坡脚栽植攀援植物，坡顶栽植垂吊植物或在面上挖鱼鳞坑栽植攀援、垂吊植物和灌木等以实现绿化恢复［4-6］。这些方法虽简单易行，但施工速度慢，尤其是达到完全覆盖效果往往需5～10年。

喷混绿化技术［7-10］是在岩质坡面或尾矿废弃面上创造一个稳定的提供植物生长发育的多孔基质，具体是将土壤、肥料、有机质、保水材料、植物种子、粘合剂等混合稀释后喷附到修复面上，由于粘合剂的粘结作用，可在修复表面形成一层多孔的硬化体，其既是种植基质的填充空间，也是植物根系的生长空间。但是，岩体边坡和尾矿废弃地的土壤少，植被生长困难，其实现植物恢复绿化需具备两个条件：一是必须有植物能赖以持续生长的种植基质，二是种植基质能永久固定在恢复面上［7］。然而在实际工程中，目前的喷混、喷播技术，难以解决上述两个技术难题，客土喷播基质难以长久地维持在岩石坡面上，限制了这一技术的推广应用。本文以我们研究开发的高效岩石侵蚀专利菌株［11-14］混入基质为例，说明该方法改良成功的案例。

1 材料选择

在施工过程中，参照谢云等［9］的方法，优化基质材料组合，混入了自己研发的高效岩石侵蚀菌株。

1.1 土壤

选择就近的山林土与园土以1∶1混合使用。干燥，过筛，去掉粗的颗粒物及杂物后备用。

1.2 有机质

粉碎的松树皮持水量高，通气性好，可蓄水保水，防止板结，即能改善土壤物理结构，还兼有保持持久肥效的特点。

1.3 化学肥料

缓释氮肥有利于植物生长后期肥料的持续供应。

1.4 保水剂

修复面上喷射的种植基质平均厚度10 cm，比一般土层厚度薄，且修复面本身不蓄水，反射辐射热，形成了一个局部缺水高辐射的环境，不利于植物发芽生长。加入保水剂是修复面上植物得以正常生长发育的关键。保水剂的吸水倍数为300左右，这些水分不易被一般物理方法挤排出来，而植物根系却能吸收贮存在保水剂中的水分。保水剂可将降雨、雾等迅速吸收而膨胀成凝胶将水分贮存起来，干旱时便缓释给植物根系，其吸水重复性好。

1.5 粘合剂

为了避免雨、风、雪等因素对种植基质造成侵蚀、冲刷，在种植基质中加入一定的粘合剂，以促使基质与修复面粘结和基质硬化。粘合剂能提高土壤的粘滞力和水分的渗透力，改善土壤的亲水性，有利于植物种子萌发和根系生长。

1.6 土壤菌剂与pH缓冲剂

土壤菌剂中含有大量的微生物，其主要菌种为我们的专利菌（卵形孢球托霉NL-15、巨大芽孢杆菌NL-7、苏云金芽孢杆菌NL-11和嗜热一氧化碳链霉菌NL-1等的混合菌剂）［11-14］，加入适量的磷酸调节基质pH值。基质中的有机物经过土壤菌分解后，转化成有机酸和无机营养成分。无机营养成分可以被植物吸收，而有机酸能对修复面的矿物颗粒进行分解，加速其侵蚀成土的过程，同时它还能供植物营养。

2 施工方法

2.1 施工地概况

施工地位于南京市幕府山的尾矿废弃地，属北亚热带季风气候区，四季分明，雨水充沛，光照充足，年平均温度为15.7 ℃，最高气温43 ℃，最低气温-16.9 ℃，年平均降雨117 d，降雨量1 106.5 mm，最大平均湿度81%，无霜期237 d。母岩为石灰岩等。植被以构树（Broussonetia papyrifera）为森林群落优势种群，伴生树种有刺槐（Robinia pseudoacacia）、桑树（Morus alba）、白榆（Ulmus pumila）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）等，草本植物以狗牙根（Cynodon dactylon）、葎草（Humulus scandens）等为主。

2.2 边坡修整

清除表面杂物，平整修复面，见图1。

图1 尾矿修复过程

2.3 锚杆、挂网

坡面上打孔，将机编网开卷铺挂在坡面上，用锚钉固定。

2.4 喷混

材料按比例（见表1）搅拌均匀后喷射到修复面上，平均厚度10 cm。分两次进行，先喷射不含种子的混合料厚度7～8 cm，再连续喷射含有种子的混合料（种子配比见表2）厚度2～3 cm。种子位于基质表层2～3 cm，有利于种子出苗。

表1 基质材料配比

表2 绿化植物配比

2.5 覆盖

选择夏季施工。由于夏季雨水较多，在喷射后需覆盖无纺布以防止雨水冲刷。

2.6 养护

喷射后如未下雨，则需每天浇水保持土壤湿润。一般7 d左右发芽，两个月后覆盖率达90 %以上，可逐渐减少浇水次数。

3 效果分析

经过3年多的跟踪观察，施工后一周，草本植物出苗，2～3个月草本植物覆满坡面，形成了以狗牙根+高羊茅（Festuca arundinacea）为主的植物群落，紫穗槐、葎草开始零星生长。1年后，基质稳定，形成了以狗牙根+三叶草（Trifolium repens）+高羊茅为主的植物群落。到了第3年，修复后的矿山废弃地演替为以紫穗槐+狗牙根+葎草为主的稳定的植物群落，乡土草本植物完全取代了其他引种草本植物，成为修复的优势草本植物，这一点，值得在选择修复植物种类时推广应用。3年的观察结果显示，修复面稳定。可见，在土壤菌的作用下，修复面形成的一个人工稳定的土壤层，适合植物生长。

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［12］张金池，王广林，庄家尧，等.一种石灰岩高效侵蚀细菌巨大芽孢杆菌NL-7及其应用［P］. ZL201310018569.6.

［13］张金池，王广林，王丽，等.一种石灰岩高效侵蚀放线菌嗜热一氧化碳链霉菌NL-1及其应用［P］. ZL201310018611.4.

［14］张金池，王广林，张波，等.一种石灰岩高效侵蚀细菌苏云金芽孢杆菌NL-11及其应用［P］. ZL201310018758.3.

（责任编辑：杨婷婷）

A Rapid Greening Method Based on Microorganism Soil Techniques for Difficult Sites in Warm and Humid Areas

WANG Guanglin1，2，HUANG Linlin2，ZHANG Ming2，GUO Xiaoping2，XU Ye2
（1.College of Biology and Pharmaceutical Engineering，West Anhui University，Liu’an 237012，Anhui，China；2.Institute of Public Security，Cloud Computing Center，Chinese Academy of Sciences）

Traffic and mine construction projects and other construction have 1eft 1arge numbers of difficu1t sites inc1uding bare s1opes and 1ead to eco1ogica1 environment deterioration. These difficu1t sites have 1ong been big cha11enges for eco1ogica1 restoration. Ⅰn this paper a case study was made on phytoremediation for tai1ing waste1and s1opes in Mount Mufu in Nanjing City and an introduction was made to a rapid greening method suitab1e for difficu1t sites in warm and humid areas. The key points of the method were e1aborated from aspects inc1uding materia1s se1ection， construction methods， a11ocation of p1ant species and restoration effects in order to provide a mode1 for phytoremediation in simi1ar environment.

Difficu1t sites； Phytoremediation； Soi1 microorganisms； Ⅰndigenous p1ants

S731.6

A

2095-0152（2016）03-0007-03

2016-04-05

2016-04-18

安徽省教育厅自然科学研究重点项目（编号：KJ2016A744）。

王广林（1970-），男，博士，从事生物技术等研究。E-mail：wanggl@casc.ac.cn

简介：徐晔（1964-），男，博士，从事公共安全科学等研究。E-mail：xuye@@casc.ac.cn