卷材营养对护坡植物生长特性的影响

曾雪梅　李绍才　孙海龙

摘要：以植物卷材为试验材料，把不同施肥梯度和水分梯度作为变量因子，探究在不同水肥配比下，紫穗槐的形态指标变化趋势，研究水肥对紫穗槐生长的影响，为植物护坡材料的水肥设计提供有效的理论依据。结果表明，不同保水剂处理下，紫穗槐的株高、分枝数、根茎大小、叶片数量、冠幅均与施肥量的用量有关，当施肥浓度为F4（N=12432 8 g/m2，P=9.016 g/m2，K=24.0 g/m2）时，紫穗槐的株高、分枝数、冠幅、叶片数量均达到最大值，而当加大施肥量时，4项形态指标均下降；施肥量固定，紫穗槐的株高、分枝数、冠幅均在保水剂浓度为18 kg/m2时达到最大值，当追加保水剂用量，3项指标逐渐下降至平稳。

关键词：边坡；卷材；施肥量；形态指标

中图分类号： S157文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）15-0275-04

随着经济的飞速发展，基础建设能力大大加强，同时我们所居住的环境遭到了前所未有的破坏，无论是铁路、公路还是海洋的建设，都或多或少将原有的自然生态平衡打破了。从开始呼吁保护环境到现在修复被破坏的环境成了当今社会最大的热点之一，边坡修复也是环境修复的一种。边坡绿化作为一种较为新型的修复裸露边坡手段，结合了工程护坡的传统工艺。随着全球倡导维护人居环境以来，建设者们的生态修复意识增强，绿化边坡已成为了主流边坡修复方式。植被护坡技术是指用活的植物与工程措施相结合，以防止岩石坡面风化剥落的技术与手段[1]，植物卷材作为一种新型的植物护坡技术，同时也是一种植被护坡。植物卷材能够使用在任何边坡上，只需要将卷材应用于边坡上，随着植物的生长即可与边坡合二為一，形成一个良好的生态圈。目前边坡植被护坡的研究主要集中在新型生态材料、生态种植基质及护坡施工方法，以及有关边坡土壤的不同雨量、坡度、施肥模式等对土壤中养分流失的影响。对于基于边坡修复中养分与水分共同作用的研究较少。

在植物护坡技术中，基质中的养分循环研究对于岩石植被重建与恢复工程尤为重要[2]。本试验研究不同梯度的施肥量和保水剂与紫穗槐的生长特性的关系，分析在不同保水剂梯度，不同施肥量作用下的紫穗槐的株高、分枝数、叶形、根茎大小、叶片数量、冠幅大小等生长特性指标的差异，以求通过植物的长势数据来找到最佳保水剂与施肥量的配比，为植物卷材基质的的水肥设计提供数据支持，同时为边坡修复工程事业提供技术手段。

1材料与方法

1.1试验基地概况

试验基地位于四川省彭州市东北部的升平镇，位于103°93′E，30°98′N，属于四川盆地亚热带湿润气候，降水量多，气候温和，基地试验期间降水量1 146.5 mm左右，累积日照约 1 000 h。该试验从2013年8月至2014年9月，每月进行1次降水后径流采集分析试验，同时记录处理样品数据。

1.2试验设计

试验采用的试验器材主要为63°的中空塑钢板组合，其中水泥板形成2个100 cm×70 cm相对的框槽，再将加工的植物平铺卷材安装至水泥板试件槽，浇水直至饱和状态（图1）。

试验采用5个施肥（F）梯度和5个保水剂（W）梯度组合处理，一共25组处理（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）与保水剂投入量F3（18 kg/m2）为标准配方，其余试件按等比例投入（即施肥量为0.5、0.7、1.0、1.2、1.5倍F3，保水剂用量为0.5、07、1.0、12、1.5倍W3）。相互交叉投入坡面试件卷材中，以紫穗槐为材料，试验期间每组处理选取20株植物标记，共500株植物进行每月1次植物生长指标观测。于2014年4月15[CM（24*2/3]日，每组梯度采摘20张成熟紫穗槐叶，进行生理指标测量。

1.3试验基质

植物卷材主要包括生长基质、水分阻控层、种子萌发堆、温度调节层和辐射反射层（图2）。植物卷材厚度5 cm，容重1.2 g/cm3，基质主要由草炭、紫色土、保水剂、速效肥、缓释肥等按一定的比例混合而成。紫色土采自四川省遂宁广德寺，有机质含量56.66 g/kg、全氮含量64.41 mg/kg、全磷含量164 g/kg、全钾含量19.546 g/kg、全钙含量128.14 g/kg、全镁含量13.631 g/kg。保水剂为四川省成都市亿鑫化工有限公司生产的AQUASORB保水剂，型号为3005KM，粒径0.3～1 mm。

1.4紫穗槐形态指标测定

用直尺测定紫穗槐的株高、叶面积（长×宽×2/3）、冠幅；用游标卡尺测量根茎粗度；叶片数量、分枝数人工统计。

1.5数据处理

利用Microsoft Excel和Matlab R2010b软件对数据进行整理与分析。

2结果与分析

2.1卷材水肥对植物株高的影响

植物的株高一定程度上表明植物的生长状况，不同处理紫穗槐株高如图3所示。F1至F4处理下随着施肥量的增加，紫穗槐株高逐步升高（图3-a），F5处理又略有降低。当是施肥浓度固定，5个保水剂量处理下株高如图3-b所示。W3各处理植株株高最高，W3F4处理最高，为15.4 cm。 F2处理植株高度最低，最高高度仅为8.05 cm，最低为6.8 cm。

2.2卷材水肥对植物分枝数的影响

植物的分枝数越多，说明植物的长势越良好，也越加繁茂。由图4-a可见，当保水剂用量一定时，随着施肥量的增加，分枝数增多，分枝数最多为W5F4处理，分枝数达到了3.5枝。而该保水剂浓度下，W5F1对应的分枝数为1.7枝，所有处理中W1F1处理分枝数最少。而如图4-b，当施肥量一定时，不同保水剂量所表现的变化又有一定的区别，表现为W1至W3，随着保水剂用量加大，分枝数逐步升高，W4处理下又略有下降，而W5处理下又有所增加。endprint

2.3卷材水肥对植物叶片大小的影响

由图5-a可知，当保水剂浓度一定时，不同施肥量叶片大小有较大差异，随着施肥量的增加，表现为先降低后升高再降低的趋势，F2处理下叶面积最小，该浓度下最大叶面积仅有056 cm2，W1F2处理叶片最小，为0.34 cm2。F3处理下叶面积增大达最大，该浓度下最大叶面积1.4 cm2，最小叶面积为0.71 cm2。当施肥量一定时，W1至W3处理下，叶片面积变化不大，随着保水剂用量进一步增大，叶面积越来越小（图5-b）。

2.4卷材水肥对植物根茎粗度的影响

图6-a所示，当保水剂浓度一定时，随着施肥浓度的增大，根茎粗度表现为先下降再升高又下降的趋势。F2处理下根茎粗度明显较F1处理降低，F3处理下根茎粗度明显增加，达到最粗，最大值为1.1 mm，F5又快速下降。 施肥浓度一定的[CM（25]条件下，当保水剂量越多时，根茎越小，W5处理根茎粗度最低，其中W5F2粗度最低（图6-b）。

2.5卷材水肥对植物叶片数量的影响

图7-a所示，当保水剂用量一定，F1至F3处理，随着施用浓度的增加，叶片数增加，随着施肥浓度进一步增加，叶片数逐步降低。当施肥浓度一定时，保水剂浓度越大，植物叶片越多。W1至W4保水剂浓度下的植物叶片数量相差不大，在8.4～14.9片之间，W5处理下叶片数量相对较高，在14.4～18.5张（图7-b）。

2.6 卷材水肥对植物冠幅大小的影响

如图8-a所示，施肥量从F1增加到F2，植物的冠幅急速降低，达最小。F2到F4处理下，随着施肥浓度的升高，植物的冠幅逐渐变大，其中W3F4处理的植物的冠幅最大，达10.8 cm，W5处理下冠幅又较F4处理有所降低。当施肥浓度一定，在W1至W3处理下，随着保水剂用量的增加，冠幅逐步增加，而后随着保水剂用量的增加，冠幅又逐步降低（图8-b）。

2.7卷材水肥含量與植物生长特性相关性探究

施肥量与保水剂共同作用于植物的回归方程及其相关系数见表2。由表2可知，当保水剂浓度为W5时，叶片数量及分枝数长势较好，W3F4组合的株高、叶面积、根茎粗度及冠幅最理想，其相关系数分别为0.792、0.979、0.634、0.730，系数值均较高，表明W3F4该基质配方对于植物生长有利。

3讨论

本研究在保水剂定量控制作用下，研究5个施肥量与植物生长指标的关系，研究结果表明，施肥量的多少与植物的株高、叶面积、根茎大小等均有紧密关系。吴文芳研究了施肥量的不同对青蒿株高的影响，结果表明，当青蒿处于生长期时，青蒿的株高、分枝数、根茎大小随着养分的增加多增大，而当养分量高于某一值时，会反作用于青蒿的各生长指标，抑制其发展[3]。杨建军对于红芪的株高生长研究中结果表明，氮磷钾的施加能够增长红芪生长初期的植株高度[4]。李永闲对于白杏生长指标的研究中结果表明，当施加最佳养分时，对于植物的枝条生长和叶面积等均具有促进作用[5]。而陆秀君等对氮磷钾肥对植物根冠部吸收养分研究中结果表明，植物的地上部分吸收养分能力强于地下部分，不同的施肥量对于根部的发展与地上部分不同[6]。这与紫穗槐的根茎大小与冠幅的研究有相似之处，本研究中当施肥量为F3和F4时，紫穗槐的株高、叶片数、叶大小及根茎粗度相对较高，而最高浓度F5处理下反而有所降低。

水分是植物生长的必需元素，不同的水分对植物的各生长指标影响不同。有研究表明，缺乏水分会抑制植物的冠幅、株高、叶面积和叶片数量[7-9]。而当水分限制到一定程度时，植物的冠幅受到影响，植物为了适应环境会导致叶片面积的降低，来保证自身具有获得足够的营养能力，同样能吸收足够的养分，获得营养的累积[10-11]。不同水分的投入量，对于植物的株高、根茎、分枝数也有不同程度的影响[12-14]。随着水分的增多，各植物蒸腾作用增加，单株植物的生物量均上涨[15]。本试验中，紫穗槐的株高、分枝数和冠幅的变化趋势相近，当施肥量一定时，保水剂用量在W3时，紫穗槐的株高、分枝数最高，而当保水剂浓度进一步升高，又抑制植株生长。紫穗槐的冠幅大小则在W4时达到最高值，在W5下，冠幅又有所降低。

参考文献：

[1]张俊云，周德培，李绍才. 岩石边坡生态护坡研究简介[J]. 水土保持通报，2000，20（4）：36-38.

[2]张俊云，周德培，李绍才. 厚层基材喷射护坡试验研究[J]. 水土保持通报，2001，21（4）：44-46.

[3]吴文芳. 氮、磷、钾对青蒿叶片营养生理特性影响的研究[D]. 重庆：西南大学，2012：62-66.

[4]杨建军. 坡缕石与氮磷钾肥料配施对红芪生长特征及有效成分含量的影响[D]. 兰州：兰州大学，2010：43-45.

[5]李永闲. 不同氮磷钾配比对轮台白杏生长发育及产量品质的影响[D]. 乌鲁木齐：新疆农业大学，2012：44-45.

[6]陆秀君，葛根塔娜，梅梅，等. N、P、K配比施肥对美国红枫幼苗生长及叶色变化的影响[J]. 中南林业科技大学学报，2015（5）：9-15.

[7]张秀茹. 不同水分和光照处理对紫穗槐幼苗生理生态特征的影响[D]. 济南：山东大学，2010：53-55.

[8]Ackerly D D，Bazzaz F A. Leaf dynamics，self-shading and carbon gain in seedlings of a tropical pioneer tree[J]. Oecologia，1995，101（3）：289-298.

[9]丁巧林，徐菊芳，余婷，等. 水位变动对2种水生植物生长及生物量分配的影响[J]. 河北林业科技，2014（1）：1-3.

[10]张璐. 不同灌溉量对臭柏等树种生长及耗水特性的影响[D]. 呼和浩特：内蒙古农业大学，2012：35-37.

[11]马玉心，满秀玲，崔大练. 紫穗槐种子萌发对水分胁迫的响应[J]. 种子，2009（2）：46-49.

[12]闫永庆，朱虹，刘兴亮，等. 盐胁迫对紫穗槐生长发育及生理特性的影响[J]. 东北农业大学学报，2008，39（12）：31-35.

[13]胡佳佳，周江. 低氮胁迫对五种岩石边坡生态修复植物的影响[J]. 北方园艺，2013（18）：67-70.

[14]兰虎林，尹金珠，彭国涛，等. 岩质边坡植被恢复研究[J]. 四川大学学报（自然科学版），2011，48（3）：713-719.

[15]Poole H A，Sheehan T J. Mineral nutrition of orchid Roots[J]. Orchid Biology，1982（2）：195-212.endprint