不同基質(zhì)中4種電網(wǎng)塔基地被植物種子發(fā)芽與幼苗生長(zhǎng)研究

林雪燕，侯 健，金睿哲，林俊蘭，鄢舒卉，薛秋華*

(1. 福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建 福州 350002；2. 福建農(nóng)林大學(xué)國(guó)際學(xué)院，福建 福州 350002)

我國(guó)電網(wǎng)覆蓋范圍廣，修建電網(wǎng)過(guò)程中對(duì)原地域生態(tài)有所破壞，增加青山露白，造成水土流失，甚至導(dǎo)致塌方、滑坡。對(duì)電網(wǎng)電塔塔基及周邊進(jìn)行復(fù)綠，能較好提升景觀效果，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，這也是我國(guó)生態(tài)環(huán)境部的要求。植被能加固邊坡、減少邊坡水土沖刷，具有一定的護(hù)坡功能，電網(wǎng)塔基的綠化在涵養(yǎng)水源的同時(shí)可提高綠地覆蓋率、美化環(huán)境，具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益[1]。

本研究選擇多年生、抗性強(qiáng)、適應(yīng)性好、適合荒野種植的寬葉雀稗(Paspalum wettsteinii)、百喜草(P. notatum)、狗牙根(Cynodon dactylon)、豬屎豆(Crotalaria pallida) 等4種植物為試材，以沙土、園土、紅壤、建筑廢棄土、碎石塊等電網(wǎng)基座下山地常見(jiàn)類型土壤作為栽培基質(zhì)，研究4種植物在不同基質(zhì)中的種子發(fā)芽、幼苗生長(zhǎng)狀況，以期為電網(wǎng)電塔塔基及周邊復(fù)綠提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 溫濕條件

實(shí)驗(yàn)在福建農(nóng)林大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓露天天臺(tái)進(jìn)行，氣溫14.8～36.6 ℃，平均氣溫23.4 ℃；空氣相對(duì)濕度22.5%～96.5%，平均濕度72.5%。

1.2 材料

1.2.1 植物材料

寬葉雀稗、百喜草、狗牙根和豬屎豆的種子均來(lái)自福州景暉生態(tài)科技有限公司，千粒重如表1所示。挑選大小一致、顆粒飽滿的種子進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 4種草種千粒重Table 1 Thousand kernel weight of four weed species

1.2.2 栽培基質(zhì)

試驗(yàn)基質(zhì)為沙土、園土、紅壤、建筑廢棄土和碎石塊，其基本理化性質(zhì)如表2。

表2 5種基質(zhì)理化性質(zhì)Table 2 Physical and chemical properties of five substrates used in the experiment

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)單因素完全隨機(jī)區(qū)組盆栽試驗(yàn)。每種植物設(shè)置5個(gè)基質(zhì)處理，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)播種種子50粒。于2021年4月1日播種(盆上徑20 cm、下徑12 cm、高14 cm)，播種后澆透水，露天栽培粗放管理，2個(gè)月后測(cè)量其性狀指標(biāo)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 發(fā)芽情況統(tǒng)計(jì)

記錄初始發(fā)芽時(shí)間，記載發(fā)芽數(shù)。

發(fā)芽率(%)＝(正常發(fā)芽種子粒數(shù)/參試種子總粒數(shù))×100%。

1.4.2 苗期表觀特征

蓋度采用目測(cè)法，制作面積為1 m2木架，用細(xì)繩將木架平均分100個(gè)1 dm2小格，目測(cè)計(jì)數(shù)植物所占有的面積比例，用百分?jǐn)?shù)表示植物蓋度。顏色采用目測(cè)法，較少量綠色為1～3分，葉片較為枯黃、有土壤裸露為 4～5分，黃綠色至較深綠色為 5～7分，深綠至墨綠為7～9分，邀請(qǐng)3位園林專業(yè)研究生進(jìn)行打分，取平均值消除主觀因素。株高用卷尺測(cè)量，為基質(zhì)面至植物頂端的垂直距離，每處理測(cè)量3次，取平均值[2]。

1.4.3 單株鮮重與干重

鮮重為植株從基質(zhì)中取出洗凈吸干水分后稱重；干重為烘箱105 ℃殺青30 min后在80 ℃下烘干至恒重稱重[3]。分別計(jì)算不同基質(zhì)中每種植物單株的鮮重、干重、地上干重和根系干重。

根冠比=單株根系干重/單株地上干重。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用灰色關(guān)聯(lián)度分析進(jìn)行多項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)[4]。使用SPSS20.0軟件的One-way ANOVA作單因素方差分析，并用Duncan法進(jìn)行多重比較，差異顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 初始發(fā)芽時(shí)間和發(fā)芽率

播種第5 天，園土處理的寬葉雀稗、狗牙根和紅壤處理的寬葉雀稗最早發(fā)芽；沙土處理的寬葉雀稗、狗牙根，碎石塊處理的狗牙根發(fā)芽時(shí)間為播種后第8天；紅壤處理的狗牙根、建筑廢棄土處理的寬葉雀稗在第9天發(fā)芽；建筑廢棄土處理下的狗牙根在第 10天發(fā)芽；碎石塊處理的寬葉雀稗在第 11天發(fā)芽。5種基質(zhì)處理的百喜草初始發(fā)芽時(shí)間都晚于寬葉雀稗和狗牙根，集中在播種后第15天至 25天之間；豬屎豆在觀測(cè)期內(nèi)未見(jiàn)發(fā)芽，故不參與后續(xù)數(shù)據(jù)分析(表3)。

表3 不同基質(zhì)下4種草種初始發(fā)芽時(shí)間Table 3 Initial germination times of 4 grass seeds sowed in different substrates

同種植物在不同基質(zhì)下的發(fā)芽率存在差異。寬葉雀稗在沙土處理下的發(fā)芽率最高，為52.00%，與園土、碎石塊處理的發(fā)芽率差異顯著，與紅壤、建筑廢棄土處理差異不顯著；百喜草在沙土處理下的發(fā)芽率最高，為34.00%，與建筑廢棄土處理差異顯著，與其他處理差異不顯著；狗牙根在沙土處理下的發(fā)芽率最高，為44.67%，與其他處理均具有顯著差異。沙土為3種植物最適萌發(fā)基質(zhì)(圖1)。

圖1 不同基質(zhì)下3種地被植物種子發(fā)芽率Fig. 1 Germination rate of three species of ground cover plants under different substrates

2.2 苗期表觀特征

不同基質(zhì)中寬葉雀稗的性狀指標(biāo)均以紅壤處理的表現(xiàn)最佳，其中顏色分值有 9.133分，蓋度最大為12.667%，株高最高達(dá)41.667 cm，顏色、蓋度與其他處理差異顯著，株高與園土處理差異不顯著，與其他處理差異顯著(表4)。百喜草在不同基質(zhì)處理中的性狀指標(biāo)數(shù)值均以園土處理的最大，顏色最高分值為7.167分，蓋度最大為10.000%，株高最高為25.000 cm；園土處理的顏色分值與其他處理均有顯著差異，蓋度、株高均與紅壤處理無(wú)顯著差異，與其他處理差異顯著(表4)。狗牙根的顏色、蓋度在園土處理中最大，分別是 6.000分、15.333%，紅壤處理的株高最高，有37 cm；園土處理的顏色、蓋度與其他處理均呈顯著差異；園土處理的株高與紅壤處理不具顯著差異，與其他處理差異顯著(表4、圖2)。

表4 不同基質(zhì)下植物的性狀指標(biāo)Table 4 Characters of different plants under different substrates

圖2 不同基質(zhì)處理下3種植物形態(tài)Fig. 2 Morphology of three plants under different substrates

2.3 單株鮮重與干重

寬葉雀稗單株鮮重、地上干重、根系干重、總干重均以園土處理的最大，園土處理的單株鮮重與紅壤處理差異不顯著，與其他處理差異顯著；園土處理的單株地上干重、根系干重、總干重與其他處理差異顯著；沙土處理的寬葉雀稗根冠比最大為1.730，與其他處理差異顯著。園土處理的百喜草單株鮮重、地上干重、根系干重、總干重均為最大，均與其他處理差異顯著；5個(gè)處理之間的根冠比差異不顯著。不同基質(zhì)處理的狗牙根5個(gè)質(zhì)量指標(biāo)均以園土處理的最大，園土處理的單株鮮重、地上干重和總干重與紅壤處理差異不顯著，與其他處理差異顯著；根系干重與其他處理均具顯著差異，園土處理的根冠比與沙土處理的差異不顯著，與其他處理差異顯著(表5)。

表5 不同基質(zhì)下3種植物單株鮮重與干重Table 5 Fresh weight and biomass of per plants under different substrates

續(xù)表

2.4 基質(zhì)與植物萌發(fā)及生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)分析

用灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)法對(duì)5種基質(zhì)和3種植物進(jìn)行綜合評(píng)分，關(guān)聯(lián)度(δ)越高，綜合評(píng)價(jià)越好。寬葉雀稗在五種基質(zhì)處理下的關(guān)聯(lián)度排序?yàn)?δ紅壤>δ園土>δ沙土>δ碎石塊>δ建筑廢棄土；百喜草、狗牙根的基質(zhì)關(guān)聯(lián)度排序均為 δ園土>δ紅壤>δ沙土>δ碎石塊>δ建筑廢棄土(表6)。

表6 不同基質(zhì)與3種植物的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度Table 6 Correlation coefficient and correlation degree of three plants under different substrates

綜合評(píng)分較高的植物可作為電塔基座下的首選綠化植物。沙土處理、建筑廢棄土、碎石塊處理的3種植物的關(guān)聯(lián)度排序均為 δ寬葉雀稗>δ狗牙根>δ百喜草；園土處理下的為 δ狗牙根>δ寬葉雀稗>δ百喜草；紅壤處理下為δ寬葉雀稗>δ狗牙根>δ百喜草。從加權(quán)關(guān)聯(lián)度可看出三種植物的綜合排序?yàn)?δ寬葉雀稗>δ狗牙根>δ百喜草(表6)。

3 討論與結(jié)論

寬葉雀稗和百喜草為多年生草本植物，耐貧瘠、抗寒抗旱、適應(yīng)性強(qiáng)[5—6]，具備較好的抗病蟲害及耐淹、保持水土能力[7—8]；狗牙根能吸收土壤中有毒物質(zhì)，根系發(fā)達(dá)、長(zhǎng)勢(shì)快且耐旱，生命力頑強(qiáng)[9—10]；豬屎豆根瘤發(fā)達(dá)、耐旱耐鹽堿，可做綠肥[11]。電網(wǎng)基座的土壤條件差，故選擇此4種廣泛應(yīng)用于邊坡綠化的植物作為研究對(duì)象，并選用電網(wǎng)基座下常見(jiàn)的土壤類型探討不同植物適宜的土壤基質(zhì)及幼苗生長(zhǎng)的最佳土壤環(huán)境。

光、溫、水、土壤 pH等是限制植物種子萌發(fā)的主要環(huán)境因素。寬葉雀稗、狗牙根在園土中發(fā)芽初始時(shí)間最早，是因園土的保水性較好，較為充足的水分促進(jìn)種子萌發(fā)，這與王玉等[12]對(duì)木麻黃(Casuarina equisetifolia)種子萌發(fā)的研究一致。紅壤處理的寬葉雀稗發(fā)芽時(shí)間最早，或因其種子具有耐酸性[13]。百喜草種子萌發(fā)速度慢、發(fā)芽率較低，是因?yàn)榘傧膊莸陌l(fā)芽過(guò)程需要35 ℃、48 h的溫度、水分引發(fā)[14]，此次試驗(yàn)初期自然環(huán)境溫度較低，抑制百喜草種子萌動(dòng)，至后期天氣溫度上升，引發(fā)百喜草種子萌發(fā)。鄭嘉誠(chéng)等[15]研究表明，由于沙土pH值適中、透氣性和保溫性較好，最適合沙棘(Hippophae rhamnoidessubsp.gyantsensis)種子萌發(fā)，本試驗(yàn)3種植物均在沙土中發(fā)芽率最高。豬屎豆種子種皮致密、透水性差，播種2個(gè)月后未見(jiàn)發(fā)芽。

植物葉片顏色是植物遺傳特性在適宜水土中吸收和利用光能的色澤反射；植物蓋度可截留降雨，減少土壤侵蝕，是植物在水平維度生長(zhǎng)狀況的重要特征指標(biāo)和量化指標(biāo)，蓋度值可用于同種或不同種植物之間的比較，蓋度值越大說(shuō)明植物生長(zhǎng)越快，越容易覆蓋裸露土地；株高是植物垂直結(jié)構(gòu)的特征指標(biāo)，三者結(jié)合可較好地反映植物的生長(zhǎng)狀況[16]。寬葉雀稗幼苗能適應(yīng)酸性土壤，克服養(yǎng)分貧瘠環(huán)境[13]，本研究中紅壤處理的寬葉雀稗的顏色值、蓋度值、株高值均為最高。狗牙根幼苗的蓋度值高于百喜草幼苗，顯然狗牙根的匍匐莖蔓延生長(zhǎng)能較快地增加覆蓋面積[17]。園土歷經(jīng)多年耕作，腐殖質(zhì)豐富、土壤肥力高、物理性能好，百喜草和狗牙根均在園土中生長(zhǎng)最快。

鮮重、干重和根冠比等指標(biāo)常用于篩選優(yōu)良水土保持植物時(shí)評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)[18—19]。園土生長(zhǎng)的3種植物單株鮮重和干重均最大，與喻榮崗等[20]研究結(jié)果相同。沙土處理的3種植物發(fā)芽率最高，種植初始階段沙土肥力與園土肥力相差不多，由于沙土的保肥效果較差，后期營(yíng)養(yǎng)成分不足以供應(yīng)植物生長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)較園土和紅壤處理的弱，故現(xiàn)實(shí)條件下沙土需混合其他基質(zhì)栽種植物。植物地上部分和地下部分存在相互依賴、制約平衡的關(guān)系[21]。在不同基質(zhì)處理下的單株地上干重或地下干重較大的植物，其根冠比并非最大，在沙土、碎石塊基質(zhì)上，3種植物可以提升根冠比來(lái)保持水土。3種植物在建筑廢棄土、碎石塊上也能發(fā)芽，有些植物的部分生長(zhǎng)指標(biāo)與紅壤或沙土處理的差異不顯著(P>0.05)，在修建電網(wǎng)后留下的建筑廢棄土、碎石塊或可就地取材、進(jìn)行改良作為邊坡植物的種植基質(zhì)。

灰色關(guān)聯(lián)度分析常用于植物多種性狀相對(duì)重要性的研究，方法簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確可靠[22—23]。對(duì)3種植物進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，綜合評(píng)價(jià)順序?yàn)棣膶捜~雀稗>δ狗牙根>δ百喜草。彭紹云等[23]對(duì)長(zhǎng)汀縣河田鎮(zhèn)紅壤試驗(yàn)小區(qū)的水土保持效應(yīng)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)百喜草的保水、保土效應(yīng)優(yōu)于寬葉雀稗。本試驗(yàn)中百喜草發(fā)芽慢導(dǎo)致幼苗生長(zhǎng)速度慢，但后期生長(zhǎng)可能較快[18,24]。在實(shí)際推廣應(yīng)用中，需因地制宜，在不同時(shí)期合理配植各種類型植物(喬-灌-草)，盡快恢復(fù)電塔周邊的植被環(huán)境，豐富電網(wǎng)建設(shè)后的生物多樣性。

本試驗(yàn)將寬葉雀稗、百喜草、狗牙根和豬屎豆分別種植于電網(wǎng)電塔塔基及周邊常見(jiàn)的基質(zhì)：沙土、園土、紅壤、建筑廢棄土和碎石塊，對(duì)4種植物的發(fā)芽和生長(zhǎng)狀況進(jìn)行研究。結(jié)果表明，沙土最適合寬葉雀稗、百喜草、狗牙根種子萌發(fā)；豬屎豆在這些基質(zhì)上不發(fā)芽；寬葉雀稗在紅壤處理下生長(zhǎng)最好，百喜草、狗牙根在園土上長(zhǎng)得最好；沙土、建筑廢棄土、碎石塊上最適合生長(zhǎng)的植物是寬葉雀稗。結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度分析，寬葉雀稗綜合評(píng)價(jià)最好。