模拟坡度对须苞石竹种子萌发和幼苗大小的影响

戴攀峰，贺梦月，王爱波

（1 河南科技大学农学院，河南洛阳 471000；2 河南大学生命科学学院，河南开封 475004）

近年来，我国基础设施建设飞速发展，这些基础设施建设往往需要开挖大量的边坡，而裸露边坡若无植被覆盖，极易出现水土流失、滑坡、泥石流等生态环境问题，给人们的生活、交通和安全等带来一定程度危害。因此，固土护坡越来越受到重视。使用传统的工程护坡方式，其抗冲刷能力强，但经济性、景观效果均较差，使其应用受到一定限制[1]。使用植物材料进行护坡，既能达到固土护坡的目的，又能克服传统工程护坡等方式的缺点，可有效协调边坡工程建设与生态环境保护的关系，有效改善植物生长区周边小气候，降低地表风速，从而起到减轻风对坡面侵蚀和美化环境的作用，其对坡体的稳固能力随植物生长而逐渐提高，且这种方式成本相对低廉。国内外大量研究结果表明，植物的存在对有效防止坡面水土流失、浅层滑坡，降低边坡土体龟裂程度，减少边坡表层土体流失，增加边坡表层土体稳定性等方面起着重要作用[2]。因此，利用植物材料进行固土护坡成为了研究热点。

以须苞石竹为研究材料，通过设置0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°和70°8 个模拟坡梯度，研究在不同的模拟坡度下，须苞石竹种子萌发率、种子萌发指数、幼苗株高、幼苗地径、幼苗鲜重和幼苗干重的差异，揭示须苞石竹种子萌发和幼苗生长阶段可适应的坡度范围和最适宜的坡度梯度，为须苞石竹进行坡面绿化提供参考和指导，并为坡度对植物种子萌发和幼苗生长影响的研究积累理论资料。

1 供试材料

2 试验方法

2.1 模拟护坡的组成和土壤条件

采用黑色加固24 穴穴盘为模拟坡面，每个穴盘中装入粒径为0.35mm 的砂壤土0.6kg，将土平均装在每个穴中，土表与穴盘上表面距离0.5cm 左右，须苞石竹种子播种约0.3cm 深，每穴播1 粒种子，播后覆盖一层珍珠岩，此时的基质表面与穴盘上表面持平，再在穴盘上表面固定一层30 目的白色纱布，以防止因坡度过大导致基质滑落。最后，将穴盘一端加高固定，设置成与水平面成0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°和70°的坡度梯度，每个坡度梯度重复10 次，共80 个穴盘。待到种子萌发出土后在纱布对应的出芽位置剪1个十字小洞，保证幼苗可以向上伸出。试验在四面漏风的玻璃遮雨棚内进行，培养期间日最低气温8℃，日最高气温28℃，日均温18℃，光照条件每天9～12.5h 自然光照，试验周期为2 个月。

2.2 灌溉方法

上午9:00，用小型喷雾器装水进行喷淋。喷淋强度均为50mL/h。每2d 喷淋1 次，每次喷淋30min。

2.3 测定项目和方法

2.3.1 种子萌发率。须苞石竹种子播种以后，每天观察1 次，记录须苞石竹种子萌发的数量，并根据公式计算种子萌发率。种子萌发率（%）=萌发种子数量／供试种子数量×100。

2.3.2 种子萌发指数。种子萌发指数Gi=ΣGt/Dt，其中Gt 为不同时间(t，d)萌发的种子数量，Dt 为相应的萌发试验时间[3]。依此公式计算出来的值越大，说明种子萌发速率越大。

2.3.3 植株大小。2 个月试验结束后，观察记录须苞石竹幼苗叶片数量，以直尺测量须苞石竹幼苗的株高和地径，并做记录。

2.3.4 生物量。试验结束后，将须苞石竹的幼苗从穴盘中取出，用水清洗，并用蒸馏水吸干表面水分，之后用万分之一电子天平称量幼苗的鲜重；将须苞石竹的幼苗置于烘箱，50℃恒温烘干8h，之后再用万分之一电子天平称量幼苗干重。

2.4 数据分析

所有数据均以平均值+标准误表示，用SPSS20.0进行统计分析[3-5]。所有数据用单因素方差分析（ANOVA），经检验不符合正态分布和方差齐次性的数据进行log 或sqrt 转换，转换后仍不符合的数据用非参数检验（Kruskal-Wallis non-parametric test），采用Tukey's HSD 检验处理间多重比较的差异显著性（P＜0.05）。

3 结果与分析

3.1 不同坡度对须苞石竹种子萌发率的影响

由图1 可知，坡度梯度对须苞石竹种子萌发率的影响差异不显著（P=0.058），随坡度升高，种子萌发率呈现轻微的先升后降的趋势，具体表现为：20°＞10°＞0°＞30°＞40°＞50°＞60°＞70°，0°、20°和40°、70°间差异显著，0°、30°与70°间差异显著。须苞石竹种子萌发率最高的坡度为20°。

图1 不同坡度梯度下须苞石竹的种子萌发率

3.2 不同坡度梯度对须苞石竹种子萌发指数的影响

由图2 可知，坡度梯度对须苞石竹种子萌发指数的影响差异不显著（P=0.055），随坡度升高，种子萌发指数呈现轻微的先升后降的趋势，具体表现为：10°＞20°＞30°＞40°＞0°显著＞50°＞60°＞70°显著。10°、30°与0°间差异显著，10°、30°与40°、70°间差异显著，0°与50°、70°间差异显著，须苞石竹种子萌发指数最高的坡度是10°。

图2 不同坡度梯度下须苞石竹的种子萌发指数

3.3 不同坡度梯度对须苞石竹幼苗株高的影响

由图3 可知，坡度梯度对须苞石竹幼苗株高的影响差异显著（P=0.034），随坡度升高，幼苗株高呈现轻微的先升和明显的后降趋势，具体表现为：20°＞30°＞10°＞0°＞40°显著＞50°显著＞60°显著＞70°。须苞石竹幼苗株高最高的坡度是20°。

图3 不同坡度梯度下须苞石竹的幼苗株高

3.4 不同坡度梯度对须苞石竹幼苗地径的影响

由图4 可知，坡度梯度对须苞石竹幼苗地径的影响差异显著（P=0.016），随坡度升高，幼苗地径呈现明显的先升后降的趋势，具体表现为：20°＞10°＞30°显著＞0°＞40°显著＞50°显著＞60°显著＞70°。须苞石竹幼苗地径在20°的坡度下显著最高。

图4 不同坡度梯度下须苞石竹的幼苗地径

3.5 不同坡度梯度对须苞石竹幼苗鲜重的影响

由图5 可知，坡度梯度对须苞石竹幼苗鲜重的影响差异显著（P=0.027），随坡度升高，幼苗鲜重呈现轻微的先升和明显的后降趋势，具体表现为：20°＞10°＞30°＞0°＞40°显著＞50°显著＞60°显著＞70°。须苞石竹幼苗鲜重最大的坡度是20°。

图5 不同坡度梯度下须苞石竹的幼苗鲜重

3.6 不同坡度梯度对须苞石竹幼苗干重的影响

由图6 可知，坡度梯度对须苞石竹幼苗干重的影响差异显著（P=0.041），随坡度升高，须苞石竹幼苗干重呈现轻微的先升和明显的后降趋势，具体表现为：20°显著＞10°＞30°＞0°＞40°显著＞50°显著＞60°显著＞70°。须苞石竹幼苗干重在20°的坡度下显著最高。

图6 不同坡度梯度下须苞石竹的幼苗干重

4 结论与讨论

不同坡度梯度对须苞石竹种子萌发率和种子萌发指数的影响差异不显著，但对须苞石竹的幼苗株高、地径、鲜重和干重的影响差异显著。须苞石竹种子萌发率、种子萌发指数、幼苗株高、幼苗地径、幼苗鲜重和幼苗干重均随坡度升高呈先升后降的趋势。须苞石竹种子萌发率、幼苗株高、幼苗地径、幼苗鲜重和幼苗干重均在20°的坡度下显著最高或较高；尽管须苞石竹种子萌发指数坡度在10°下最高，在20°下次之，但两者之间差异不显著。因此，20°的坡度最适于须苞石竹种子萌发和幼苗生长。除个别情况外，须苞石竹各项指标在10°坡度下次高，在30°坡度下第三，在0°坡度下第四，在40°～70°之间，须苞石竹尽管种子萌发率和萌发指数有所下降但下降幅度不太大，意味着其可以在此坡度范围内较好萌发，但其株高、地径、鲜重和干重等幼苗生长指标显著下降，意味着其幼苗在该坡度范围内生长不佳。因此，坡度在40°～70°之间不利于须苞石竹幼苗生长。

相关研究结果显示，石竹幼苗最忌水涝，需要栽植在排水条件较好的地块，有坡度的地形可以形成更适宜石竹生长的小气候[6]。试验结果显示，须苞石竹幼苗的种子萌发和幼苗生长随坡度升高呈现先升后降的趋势。坡度在20°左右，最有利于须苞石竹种子萌发和幼苗生长，但坡度超过40°以后，随着坡度增大，种子萌发和幼苗生长呈显著下降趋势，说明幼苗生长受到了不合适坡度的胁迫作用。

在坡面水的流速与坡度和坡长成正相关，水流速度越快、径流量越大，坡面被冲刷掉的土壤量也越大[7]。坡度大小影响地表径流和排水状况，直接改变了土壤的含水量和土壤的厚度，15°～20°为边坡的一个“侵蚀临界坡度”，高于此值则会造成侵蚀量倍增[8]。所以，一般在10°～20°的缓坡和30°～40°的中坡排水优良，土壤肥沃，须苞石竹幼苗在这样的护坡上生长相对较好。而在50°及以上的陡坡上，水流冲刷量大，土壤流失严重，土层变薄[8]，受重力作用影响明显，导致须苞石竹幼苗长势较差。另外，随坡度增大，土壤pH 值逐渐升高，并间接影响了植物体内金属元素的积累[9]。坡度大时，坡面冲刷效应较强，易带走土壤表层的金属离子，造成须苞石竹幼苗的缺素症，影响有机物的合成和积累，从而影响须苞石竹幼苗大小和生物量。

据对同一坡度下不同须苞石竹幼苗的观察发现，20°以后，护坡坡度梯度越高，同一穴盘内须苞石竹幼苗大小越参差不齐，上下层差异明显。研究表明，边坡土壤水分含量表现为坡下高于坡上，并且随着坡度的增大，坡上和坡下土壤含水量的差值越大；土壤中矿物质营养的流失，从上而下表现为稀薄到富集，从而导致肥力不均，当边坡坡度为20°时达到“养分流失临界坡度”临界点[9]。另外，坡度越大，坡面须苞石竹幼苗整体受光不均匀性增大，坡上须苞石竹幼苗接受紫外线光和蓝色光多，导致生长被抑制，造成植株矮小。因此，坡度超过20°后，须苞石竹在同一坡度下的幼苗大小参差不齐，上下层差异明显。

综上，须苞石竹在0°～30°的坡度范围内可以进行护坡绿化，坡度在20°时，须苞石竹的护坡绿化效果最佳；而当坡度大于40°时，不适宜利用须苞石竹进行护坡绿化。