钻孔容积限制对萝藦生长及生物量分配的影响研究

李毛 徐建秀 程飞 仝文慧 穆双健

【摘 要】我国工业发展带来经济的高度发展，也带来了一系列不可避免的环境破坏，例如矿山开发过后当地的边坡裸露，容易引发塌方、水土流失幷造成视觉污染等问题。为了实现对边坡生态修复提供理论依据的目的，本研究以萝藦为材料，采用温室种植模拟，并采取对照实验，研究钻孔植藤修复中钻孔容积对萝藦生殖生长及生物量分配的影响。结果显示：①在根域限制下，萝藦的根部发育受限，致使叶绿素等成分生成不足，光合作用减弱和生物量积累不够，地上部和地下部植株重量都有减小。②萝藦根部生长受限时地上部生长会受到限制，株高，叶片数，叶面积和植株总质量等指标都会减小。

【关键词】钻孔容积；萝藦；生物量分配；废弃边坡

一、引言

随着经济发展，矿产资源的开发和利用，留下了严重的环境问题如大量的裸露边坡。废弃边坡的存在，不仅造成环境污染与破坏，还有一定的安全隐患。因此，进行边坡植被重建，不仅可以保护环境，避免沙尘和视觉污染；而且对减少安全隐患，保护人员及财产安全具有重要意义。

矿山边坡是随着采矿工程的延深而逐渐形成[1]。矿山边坡坡角都在 400～500 之间，甚至更大，高陡的岩质边坡的稳定性在日积月累爆破震动下深受影响不够稳定。除此之外，岩质边坡缺乏土壤和水分，植被难以恢复。针对矿山边坡生态修复工程，有的学者采用覆土植被的方式进行修复[3]，但土壤不易留存，浅根草本植物恢复不够稳定，水分难以留存，旱季植物易枯萎。王慧敏等进行了藤立方技术在矿山边坡修复中的应用研究，为保证岩质边坡的持续绿化，同时结合边坡支护技术，采用 “专用种植基质+优选藤本植物+框架锚杆格构梁坡面生态袋防护堆码施工工艺+植生岩生植物”等组成的复合植被护坡系统[2]，但操作复杂费时费力。

本研究以萝藦作为实验材料，它是边坡修复的优选植物，萝藦属多年生草质缠绕藤本植物，分布于东北、华北、华东和甘肃、陕西、贵州、河南和湖北等省区。模式标本采自日本，朝鲜和俄罗斯亦有分布。常生长于林边荒地、山脚、河边、路旁灌木丛中。可全草入药：果可治劳伤、虚弱、腰腿疼痛、缺奶、白带、咳嗽等；根可治跌打、蛇咬、疔疮、瘰疬、阳萎；茎叶可治小儿疳积、疔肿；种毛可止血；乳汁可除瘊子，茎皮纤维坚韧，还可造人造棉。嫩果可以食用，味甜，有汁。项目以萝藦作为边坡生态修复绿化的植物，不仅能实现边坡绿化的目的，解决边坡裸露问题，还能通过萝藦创造经济效益，因此研究萝藦在不同容积下生殖发育具有重要意义。

二、材料与方法

（一）实验材料

2017年秋从土源取土后震荡筛选并在实验室将合格土质与腐植土1：1配置营养土，把萝藦种子筛选并预处理，种植在培養容器中培养至适合移植的程度，以长势良好的萝藦植株作为试验材料。

（二）实验方法

实验选择三种不同容积的盆栽进行对照实验。选择株高、长势一致的幼苗移植至三种不同规格的亚克力板容器中，带土移植避免破坏根系，三种处理分别为CK：100mm*150mm、TM：50mm*150mm、TS：45mm*80mm。以CK作为对照组，在相同的光照、水分以及肥料等培养条件下，分别在14天、31天、52天和61天时收集并记录株高、叶片数、叶绿素和叶面积等数据。

（三）测定指标

株高测量通过刻度尺直接测量的方法，测量植株土面以上植株高度；直接计数并记录不同培养时期的叶片数；叶绿素通过CCM-200 plus叶绿素测定仪测得；叶面积采用活体叶面积测定仪测量叶面积大小。

（四）数据分析

在Excel表格中分别对株高，叶片数，叶绿素等数据进行整理，得出在根域限制下株高，叶片数，叶绿素等因素的变化，并以Excel和origin作对比图。

三、结果与分析

（一）不同根域限制对萝藦株高的影响

经过两月的观察、测量和记录发现，随着培养时间增加，植株总体呈不断生长的态势，在31天之前，增长缓慢，株高对比大致相同，从31天开始，CK生长速度变得极为迅速，到52天时，增长速度开始放缓。以CK作为对照，随着植物逐渐生长成熟，TM、TS与CK的株高的差距逐渐增加，根域限制影响显著，对照差异明显。

（二）不同根域限制对萝藦叶片数的影响

观察可知，在培养时间增加植物生长过程中，三种处理中植物叶片数都是不断增加的态势，以CK作为对照情况下，随着植物趋于成熟，根域限制对叶片数影响越来越大。TS处理下，31d后叶片数增长极为缓慢趋于停滞。

（三）不同根域限制对萝藦叶绿素的影响

总体来看，随着培养时间增加一直培育到52d，叶绿素含量是呈随生长增加的态势，然后在52d后一方面叶绿素生成停滞甚至略有减少；另一方面表现出根须限制下叶绿素生成受限的态势，随根域限制增大，叶绿素俞少。

（四）不同根域限制对萝藦叶面积的影响

最后，在植物生长成熟，株高，叶片数，叶绿素等数据观测记录完毕，摘取多片叶片测量叶面积大小，可以观察得出，随着容积规格变小，根域限制增大，叶面积明显随之变小，叶面积受根域限制影响显著。

（五）不同根域限制对生物量分配的影响

选取三种规格植株进行重量测量，观察发现，随钻孔容积限制增加，植物总体重量、地上部分重量和地下部分重量都有所减少，根域限制下，地下根部发育受限影响地上部分植株发育，导致生物量积累不足，最后整体植株重量也随根域限制程度越小。

四、讨论

随着根域限制程度的增大，株高、叶绿素、叶片数、叶面积和生物量积累的指标大小有明显降低。根域限制下植物根系生长受到限制，影响到地上部分的生长及叶绿素等主要成分的合成，植物叶片发育不够良好，从而降低了萝藦的净光合速率导致生物量积累不足。

根域限制下，植物根部生长受限使绿叶素生成不足，植物生物量积累不够也导致分配生物量无法满足根部生殖发育，造成恶性循环。TS容积规格下，植物的株高、叶片数和叶面积明显小于对照组CK的数值，株高受抑制50%左右，叶片数和叶面积也受抑制60%-70%，可见受根域限制程度很大显著影响了植株的生殖生长发育。TM情况下，植物的三项特征由数值可见已经达到了CK的2/3以上，受根域限制影响较TS要小。还祥生（2017）在北京门头沟地区采用钻孔种植方法进行岩质边坡生态修复，采用150mm孔径种植藤本植物并做单孔双孔对比试验，结果发现：钻孔种植穴内种植的藤本植物成活率及保存率较高，单钻孔种植工程综合造价低，在岩质边坡生态修复中具有一定的价格优势。本项目则以单孔钻孔容积差别做对比试验，在实验中得出较小的钻孔容积，满足萝藦生殖发育并减少工程造价，侯慧芝等（2007）表明根系有冗余，潘静娴等则证明冗余根系在钻孔内不利于边坡稳定性，较小的钻孔容积能尽量避免根系的冗余以减小对边坡稳定性的影响。

五、结论

在根域限制下，萝藦的根部发育受限，致使叶绿素等成分生成不足，光合作用减弱和生物量积累不够，受到限制的根部发育不够良好也影响地上部萝藦株高，叶片数，叶面积等指标无法发育到正常水平。

在边坡生态修复中，考虑到边坡稳定性和施工成本等因素，适度的根域限制对植物生殖生长影响不大，反而降低施工成本，减小对边坡稳定性的影响，较正常无根域限制的孔径更优。

【参考文献】

[1] 石泉. 浅谈矿山边坡稳定性特点_影响因素及其强化技术策略_石泉[J]. 地质·勘察·测绘.2017-12.

[2] 王慧敏，苏强，黄弘. “藤立方”技术在矿山边坡生态修复中的应用研究_王慧敏[J]. 低碳技术， 2017.