33種植物模擬飄臺V型槽邊坡修復越冬試驗
——以黃土高原地區為例

張小剛，秦緒明，白玉珍，閆 勵，呂佳進

(美麗華夏生態環境科技有限公司，北京 100176)

1 研究背景

飄臺V型槽是在高陡巖壁之上，將鋼筋鉆孔錨固在巖壁之上，鋼筋上鋪設木板，再用水泥混凝土將木板、鋼筋和巖壁澆筑在一起，最后與巖壁形成的具有一定夾角的燕槽狀平面。飄臺V型槽邊坡修復技術主要用在坡度≥70°的高陡裸露巖石邊坡中，并且是此類邊坡水土保持、快速復綠的有效方法之一[1]。西北黃土高原地區的高陡石質邊坡在應用飄臺V型槽修復技術進行生態修復時，V型槽內無土、缺水、少肥等現象比較嚴重，立地條件更為惡劣，且飄臺V型槽容積較小，基質中能容納的營養物質有限，因此為了達到修復的目的，不僅要考慮V型槽內種植基質的營養成分，以及是否保水、保肥、透氣和有良好的團粒結構，而且還要考慮修復植物的選擇，以滿足需要。

飄臺V型槽邊坡修復技術從2004年開始在廣州南沙、沈陽世博園等50多個采石、采礦場和深圳南坪路陡坡等不同類型和不同地域的邊坡修復中陸續應用，都達到了很好的效果，但在西北地區還處于起步階段，運用極少[2]。究其原因主要是西北地區普遍較為干旱，能供選擇的邊坡修復植物有限，而且冬季較為寒冷，再加上邊坡土層較薄，因此大多邊坡植物難以越冬，很容易凍死，導致修復失敗[3]。

此外，在科研領域對于各種樹木包括園林樹木抗寒研究的報道雖然很多，但大多數是關于低溫脅迫對樹木生理特性及指標影響的研究，還有多數是關于樹木抗寒措施的研究報道，而對于園林樹木尤其是邊坡修復苗木的越冬特性及其發生凍害程度的系統研究很少[4]。研究表明，多數植物的幼苗抗性較弱而成年苗木抗性較強，這就使得許多成年樹種可以在某地區正常生長、開花、結實，但其幼苗則可能在該地區受一些環境因子的影響而不能正常生長，特別是受冬天低溫冷凍影響而不能正常越冬。因此，對植物幼苗進行越冬研究具有重要的科學和生產實踐意義。

陜西韓城采石場高陡邊坡生態修復項目位于關中平原和黃土高原過渡地帶。一方面由于黃土高原地區降雨量不足和巖石風化使得土壤大多呈堿性、有機質含量不足，植被種類不夠豐富；另一方面，由于常年在此地采石、采礦導致灰巖邊坡極不穩定，坡度大于70°，屬于高陡邊坡[5]。面對項目地嚴重的環境惡化、水土流失、生物多樣性銳減等生態問題，為了保證一次修復，短時間見效果，達到長期修復的目的，項目決定采用飄臺種植槽法生態修復工藝，但選擇的植物能否在飄臺V型槽中順利越冬成為該工藝能否成功的關鍵[6]。為此，本試驗選擇園林植物及現場周圍常見的水土保持、護坡植物共33種，模擬飄臺V型槽種植進行越冬研究，以期為邊坡V型槽工程苗木選育提供實用參考。本研究主要是采用花盆盆栽種苗模擬邊坡飄臺種植槽進行試驗。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗時間及地點

模擬飄臺種植試驗于2018年10月至2019年5月進行。試驗地位于陜西韓城市玉屏山山腳下，土壤為沙壤，中性偏堿。韓城處于暖溫帶半干旱區域，屬大陸性季風氣候，四季分明，氣候溫和，光照充足，雨量較多，年均氣溫13.5 ℃，年均降水量559.7 mm，但雨量不均，多集中于7、8、9月份，無霜期208 d，年日照時數2 436 h，春夏季易發生干旱，夏季陣雨多、強度大，水土流失嚴重。在試驗觀察期間，韓城室外最低溫度-7 ℃，有保溫和無保溫措施溫差約為10 ℃。

2.2 試驗材料

試驗用到33種種苗，包括膠東衛矛、大葉黃楊、小葉黃楊、水蠟、紫藤、紅瑞木、女貞、小葉女貞、紅葉石楠、木槿10種常見的園林苗木，紫穗槐、黃刺玫、鈍葉薔薇、繡線菊、連翹、構樹、荊條、酸棗、馬棘、五葉地錦、迎春花、茅莓、杠柳、短尾鐵線蓮、枸杞、沙棘、烏頭葉蛇葡葡、鵝絨藤18種當地常見鄉土植物，蜀葵、佛甲草、馬藺、甘菊、秋英5種多年生草本植物，具體見表1。

表1 越冬試驗苗木信息

試驗其他材料包括：花盆(660個)、土壤基質、電子天平、pH試紙、卷尺、標簽紙、插簽、保水劑、土壤調節劑、有機肥、地溫計等。

2.3 飄臺種植槽基質組分說明

飄臺V型槽中植物的成活率、長勢和后期復綠效果都與基質有關。根據經驗、相關資料，結合現場實際情況，我們對飄臺V型槽內的種植基質進行了改良[1]，其各組分配比見表2。

表2 模擬飄臺V型槽試驗土壤基質組分

2.4 試驗方法

為了保持試驗數據的實用性和可借鑒性，本試驗主要采用花盆盆栽種苗模擬邊坡飄臺種植槽進行試驗。本試驗花盆中的土壤基質配方和韓城項目飄臺V型槽中種植土壤配方完全一致，只保留是否有保溫措施一個變量，來探究溫度變化對本試驗苗木越冬的影響。根據需要，試驗將每種苗木分為2個處理組，每組各10盆。第1組，采用園土，加入保水劑、土壤調節劑及有機肥，擱置在項目地搭設的透明大棚內；第2組，采用同樣的土壤基質配方，但擱置在項目地搭設的透明大棚外。

將苗木種植在花盆中之后需要進行緩苗處理，一般情況下栽種完成之后需要緩苗1個月左右。栽好之后由于天氣轉冷，所有苗木統一在大棚中緩苗，緩苗期間統一放置、統一管理，每隔3天澆1次水。栽植滿1個月苗木生長穩定后，進行對比試驗，將第1組苗木仍放置在大棚中，第2組苗木搬到大棚外，定期統一養護管理，定期測量記錄大棚內外溫度變化情況。進入寒冬后對苗木進行冬灌處理，2019年清明之后觀察苗木越冬發生凍害情況，綜合評估不同苗木在模擬飄臺種植槽生長的抗寒性。

2.5 苗木凍害指數的計算

為比較苗木發生凍害的程度，首先把苗木凍害程度分級，然后以凍害指數(F)大小來比較不同樹種苗木發生凍害的程度[4]。凍害級別分作5級：0級，苗木無任何凍害表現，萌芽和生長均正常；1級，只有苗木頂芽和頂梢凍死，下部側芽正常萌發生長；2級，苗木莖干1/2左右凍死，下部側芽萌發也受到不同程度影響；3級，地上部分全部凍死，從地表根頸處重新萌發新枝；4級，苗木地上和地下部分全部凍死，再無新芽萌發[7]。

苗木凍害指數計算公式為

F=[∑IPi/(4×100%)]×100

(1)

式中：F為凍害指數；I為凍害級別，分別為0,1,2,3,4；Pi為各凍害級別中受凍苗木所占百分比；4×100%為凍害最高級別(第4級)與發生凍害苗木最高比例(100%)的乘積[7]。

從公式(1)可以看出，F值的波動范圍為0～100。當所有苗木(100%)的凍害級別全為0級(最低級)，即所有苗木沒有受到任何凍害影響時，∑IPi=0×100%，則[∑IPi/(4×100%)]=0，F值為0，最??；當所有苗木(100%)的凍害級別都是4級(最高級)，即所有苗木全部被凍死時，∑IPi=4×100%，則[∑IPi/(4×100%)]=1，F值為100，最大[8]。

3 試驗結果與討論

3.1 試驗結果

大棚內溫度保持在10 ℃左右，最低也不會低于0 ℃，大棚內的苗木等同于有保溫措施的苗木；韓城冬季大棚外溫度基本上在0 ℃以下，最低可達-10 ℃。所以，大棚內外平均溫差在10 ℃左右。根據苗木的凍害等級評價標準，在清明過后分別觀測評估兩組處理的苗木凍害等級，并根據公式(1)計算出苗木凍害指數。苗木凍害等級評估結果及凍害指數計算結果見表3。

從表3可以看到，兩組處理凍害指數有明顯區別。我們將兩組處理的凍害指數點繪成圖，見圖1。

表3 苗木凍害等級及凍害指數

3.2 討 論

從本試驗的研究目的和研究方法可知，大棚外的苗木即為模擬在飄臺V型槽中生長的苗木，大棚內的苗木作為對照組，大棚內整體溫度比大棚外高10°左右，也就是說研究對象和對照組在其他因素不變的情況下只改變溫度進行研究。從圖1來看，整體上33種苗木在大棚內的凍害指數低于或等于大棚外的凍害指數。由此可知，在北方寒冷的冬季，綠化苗木在有條件保溫的情況應盡量采取保溫措施，這樣可以有效降低苗木的凍害指數[9-11]。同時也得出，北方冬季在采用飄臺V型槽進行邊坡生態修復時，為了讓邊坡植被免受凍害威脅，有條件的可采取保溫措施[12-13]。

圖1 苗木凍害指數

膠東衛矛、大葉黃楊、小葉黃楊、水蠟、紫藤、紅瑞木、女貞、小葉女貞、紅葉石楠、木槿為常見的園林苗木，人為因素干擾明顯，冬季受溫度影響比較大。從圖1可知，在大棚內和大棚外凍害指數變化明顯，且相對來說，大棚內苗木比大棚外苗木的凍害指數較小。

紫穗槐、黃刺玫、鈍葉薔薇、繡線菊、連翹、構樹、酸棗、馬棘、五葉地錦、迎春花、茅莓、杠柳、枸杞、沙棘、烏頭葉蛇葡萄、荊條、短尾鐵線蓮、鵝絨藤為當地常見鄉土植物，且大多數生長在干旱山坡、荒地等，大多數耐干旱、耐寒冷、耐鹽堿，是邊坡修復的首選植被。從圖1中也能看出，除荊條、短尾鐵線蓮、鵝絨藤在大棚內外凍害指數都較高(可能由于試驗誤差)外，其他植物在大棚內外的凍害指數都很低，說明它們冬季在大棚外很容易越冬，易于成活，這也是盡量選用鄉土植物作為生態修復植被的原因所在。

蜀葵、佛甲草、馬藺、甘菊、秋英為多年生草本植物，從圖1中可看出除蜀葵和佛甲草在大棚內外凍害指數都較低外，其他三種草本在大棚內外的凍害指數都很高，可能由于移栽時傷了根部或者生理原因導致。

4 結 論

(1)在西北黃土高原地區，有保溫措施的苗木更容易在飄臺V型槽中越冬。

(2)在韓城項目中，大多數園林苗木在飄臺V型槽中不容易越冬，盡量不要用作生態修復植被。

(3)幾種當地常見的灌木和藤本植物在飄臺V型槽中更容易越冬，因此在韓城項目中可作為邊坡生態修復首選的植物。

(4)幾種當地常見的多年生草本植物雖然適應性強，但由于其他原因在飄臺V型槽中也可能無法順利越冬，因此在邊坡生態修復中也盡量不要選。