陶粒覆盖对土壤水分、植物光合作用及生长状况的影响

谭雪红, 郭小平,赵廷宁

(1. 徐州工程学院，江苏 221008；2. 北京林业大学水土保持学院，北京 100083)

陶粒覆盖对土壤水分、植物光合作用及生长状况的影响

谭雪红1,2, 郭小平2,*,赵廷宁2

(1. 徐州工程学院，江苏 221008；2. 北京林业大学水土保持学院，北京 100083)

以河北省廊涿高速公路中央隔离种植槽为研究地点，探讨陶粒覆盖对土壤水分、植物光合作用及生长状况的影响，结果表明：(1)陶粒覆盖有效地提高了土壤含水量，减弱了不同土层、不同月份之间的差距，两层覆盖(M2)效果要好于一层覆盖(M1)。从10—60 cm土层，陶粒覆盖对土壤含水量的影响逐渐降低，裸露地面的土壤含水量和陶粒覆盖下的土壤含水量的差距逐渐减弱。越是干旱季节，陶粒覆盖保水效果越明显；(2)陶粒覆盖对月季、大叶黄杨的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)均产生了影响。两植物一天当中任何测量时刻的Pn均为M2gt;M1gt;MD(裸地)。陶粒覆盖也提高了月季、大叶黄杨的Tr日均值，使其日变化峰值出现时间发生变化。陶粒覆盖对WUE影响要远远小于对Pn、Tr的影响，相互之间差异均不显著。由于大叶黄杨的抗旱性较差，陶粒覆盖对大叶黄杨光合特性的影响大于对月季的影响。(3)陶粒覆盖大大提高了紫叶小檗、侧柏、小叶黄杨、大叶黄杨、月季5种植物的成活率，增加了植物的地径、株高增长量，M2的效果均好于M1。

陶粒；地表覆盖；土壤含水量；光合作用；植物生长；廊涿高速公路

地表覆盖是指在地面覆以某种材料的一种土壤管理方法，该方法具有保温、节水、促进植物生长、改善土壤生态环境等作用，是近年来得到推广的一种具有很高经济效益的植物种植方法[1- 5]。通过地表覆盖抑制了土壤的无效蒸发，充分利用了当地土壤水资源和降水资源，这对于我国干旱地区提高林木成活率及作物产量具有重要意义[6- 7]。近年来,国外对各种覆盖材料的水、热效应及对农作物增产等进行了大量研究[8- 10],同时对地表覆盖在园林绿化中的运用也有相关报道[11- 12]。我国关于地表覆盖在农业生产中运用研究较多，覆盖物多以农作物秸秆和地膜为主[13- 18]，而对其他覆盖材料的研究甚少[19- 21]。园林绿化中覆盖材料的运用不但具有一定的生态效益，而且还具有一定的景观效益[22- 23]。

廊涿高速公路中央隔离带水泥槽两侧宽约40 cm，内槽宽约50 cm，槽内填土高60—80 cm。中央隔离带两侧汽车高速行驶，水泥槽夏季高温等导致了绿化带中土壤蒸发量增大，进一步加剧了土壤的无效蒸发，对土壤水分来说更是“雪上加霜”，大大影响了隔离带植物的正常生长。陶粒在城市园林绿化中已有所应用，但在公路中央隔离带的利用未见报道。鉴于高速公路中央隔离带的特殊性及实践的可行性，本文就廊涿高速公路中央隔离带陶粒覆盖对土壤含水量及植物光合作用、生长状况的影响进行探讨，以便为廊涿高速公路中央隔离带地表覆盖的实践提供可行性参考。

1 研究区概况

廊涿高速公路位于华北平原北部的河北省界内，路线全长58.4 km2，于2008年7月22日建成通车。该公路穿越地区属暖温带大陆性季风气候。多年平均降水量为500—600 mm，而且该区降水量年内分配不均，春旱秋涝，全年降水量80%集中在6—9月份。降水量年际变化也较大，少雨年份大部分地区降水量不足400 mm，多雨年份大部分地区降水量多于800 mm。该区水面蒸发量900—2000 mm，蒸发量随气温升高而增加，降雨与蒸发时空分布的不均匀，对本区水资源的分布有直接影响。

该区地带性土壤为棕壤或褐土。公路沿边土壤成土母质多为永定河冲积-淤积母质类型，颗粒较粗，沙粘相间，土壤有机质含量低，缺磷少氮，钾也不丰富，且氮磷比例严重失调。砂土、砂壤、轻壤质腰砂、漏砂、底砂潮土面积较大，土壤漏水漏肥。

2 研究方法

2.1 试验材料

陶粒覆盖试验在廊涿高速公路固安县内固安东收费站附近的中央隔离带内进行。中央隔离带土壤为来自于永定河冲积的的淤积土，土壤容重为1.067 g/cm3，pH值为7.42，全氮含量为0.46 g/kg，速效磷含量为5.27 mg/kg，速效钾含量为98.69 mg/kg，土壤有机质为9.00 g/kg，土壤田间持水量为28.9%。

覆盖所用陶粒购买于北京建邦伟业公司，为低密度粉煤灰陶粒，粒径在5—20mm之间，自身的堆积密度小于1100 kg/m3，一般为300—900 kg/m3，具有质轻，耐腐蚀，抗冻和良好的隔绝性等多功能特点。植物材料月季(Rosachinensis)、大叶黄杨(Euonymusjaponicus)，紫叶小檗(Berberisthumbergiicv.atropurpurea)、小叶黄杨(Buxussinica)和侧柏(PlatycladusorientalisFranco)均来自北京附近苗圃基地，为高 (50±8) cm左右的带土球1年生灌木。

2.2 试验设计

于2009年4月26日进行中央隔离带地表覆盖和种植试验。设置3种试验地段，每种试验地段长125 m左右。第一实验段为土壤裸露段，作为对照，用MD表示；第二实验段用一层陶粒进行覆盖，覆盖厚度为2—3 cm，用M1表示；第三实验段用两层陶粒覆盖，覆盖厚度为5—6 cm，用M2表示。种植苗木的株间距为50 cm，连续种植，即每种植物50株在每一试验段连续种植在一起。种植时进行充分浇水，两星期内又进行2次浇水以保证苗木成活，此后不再浇水。拔除杂草，以防止给苗木生长带来不利影响。

2.3 指标测定

2.3.1 土壤含水量的测定

从2009年5月开始至2009年11月为止，每周取土样1次，测试野外地表覆盖试验3个试验段10、20、40、60 cm土层深处的土壤含水量，每个土样5次重复，从不同灌木种植处各取一土样，以防止不同植物对土壤水分吸收的不同而影响土壤含水量差异。用烘干法测定土壤含水量，比较3个试验段不同深度土壤含水量差异。

2.3.2 陶粒覆盖下植物光合作用的测定

2009年7月份上中旬试验段所在地几乎没有降雨，处于干旱状态，此阶段测定植物光合作用更有利于3试验段对比。因此于2009年7月10日(该日天气晴朗)，利用Li- 6400便携式光合作用测定仪对3试验段大叶黄杨和月季的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)等光合作用参数进行测定，并计算其水分利用效率(WUE)。测定时间从8: 00—18: 00，每2 h测定1次，每一试验段测试3株大叶黄杨和月季，在每株苗木的中上部选取2—3片健康成熟叶片，每个叶片连续记录5个稳定数据，取平均值。

2.3.3 植物存活率及生长状况的测定

于2009年5月10日对中央隔离带种植苗木的成活状况进行记录、用卷尺测量植物的株高、用游标卡尺测量植物的地径(分枝多的紫叶小檗、月季以地径最大分枝测量值为准)，11月30日对中央隔离带的5种植物进行了第二次成活状况、株高、地径的测量纪录，把2次测量结果对比分析。以前后2次测量值之差反应不同苗木、不同处理下幼苗生长季生长状况。

3 结果分析

3.1 陶粒覆盖对土壤含水量的影响

陶粒覆盖能有效减少土壤水分蒸发，保持土壤水分，从5—11月，不同月份，不同土层的土壤含水量均出现M2gt;M1gt;MD(表1)。

3.1.1 不同土层水分变化规律

10 cm土层，就7个月的平均土壤含水量而言， M1为18.37%，M2为20.10%，相对于MD分别增加30.40%、50.93%；MD和M1差异显著(Plt;0.05)；MD和M2差异极显著(Plt;0.01)，M1和M2之间也达到了差异显著水平。不同月份由于其降水量不同，陶粒覆盖相对于MD增幅不同，相对干旱的5月、7月陶粒覆盖保水作用显著，5月份MD土壤含水量为6.52%， M1为12.42%， M2为15.75%，土壤含水量分别增加90.46%和141.56%；7月份 M1、M2相对于MD分别增加72.87%、108.80%。而降雨量较大的8月，陶粒覆盖对土壤含水量的增加并不显著，M1增加6.69%，M2增加10.88%。由此可见10 cm土层陶粒覆盖的保水效果明显，特别是在降水量少、蒸散量大的季节，M2的效果明显好于M1。由表1还可以看出MD不同月份之间土壤含水量差异较大，而陶粒覆盖不同月份之间的土壤含水量差异相对较小。这说明陶粒覆盖能够减缓土壤含水量月变化。土壤裸露(MD)情况下，7个月之间的变异系数为42.43%， M1下为23.05%， M2下为17.26%，M2情况下月份之间的差异小于M1，其减缓土壤含水量月变化的效果更明显。

表1 陶粒覆盖下土壤含水量/%

MD: 裸地，M1: 一层陶粒覆盖，M2: 两层陶粒覆盖

20、40、60 cm土层土壤含水量变化规律和10 cm土层相似，但随着土层的加深，陶粒覆盖对土壤含水量的影响有减小趋势。20 cm土层陶粒覆盖的土壤含水量的增幅小于10 cm土层的增幅，陶粒覆盖的保水效果仍较明显，MD不同月份之间土壤含水量变异系数为38.76%，M1为21.24%，M2为15.89%。40 cm土层，7个月的平均土壤含水量，MD和M1差异不显著，和M2差异显著，M1和M2之间差异不显著，这说明随着土层的进一步加深，陶粒覆盖和对照之间的差异进一步缩小；40 cm土层陶粒覆盖的保水效果仍较明显，5月、7月M2的增幅仍在60%以上。60 cm土层，已经接近廊涿高速公路中央隔离带种植槽的底部，由于种植槽的封闭及不渗透性，在降雨量大的季节可能会出现底部积水现象。60 cm土层陶粒覆盖的保水效果已经不甚明显，但在5月、7月两层覆盖的增幅仍在40%以上，M2土壤含水量月份之间的差异要小于M1，其减缓土壤含水量变化的效果较一层覆盖明显。

3.1.2 土壤含水量均值的月变化规律

图2 陶粒覆盖下不同月份10—60 cm土层土壤含水量(均值)Fig.2 Changes in average of soil content from 10cm to 60cm soil depth in different month for ceramsite mulch

图2为3种处理下10、20、40、60 cm土层条件下土壤含水量均值在5—11月的变化情况。可以看出，3种处理下，其土壤含水量均有先升高后降低的趋势，这是由其降水量、蒸散量及土壤含水量的吸收下渗等条件决定的，7、8两月降雨量较多，但7月份主要集中在下旬，上、中旬处于严重干旱状态，导致了7月份土壤含水量偏低而8月份土壤含水量较高。任何月份，土壤含水量均值的排列顺序均为：M2gt;M1gt;MD。3条曲线在8月份最为紧密，而5、6、7月3个排列较为松散。这说明越是干旱季节，陶粒保水效果越明显。从其3条曲线的变化趋势可以看出，M2曲线的变化最为平缓，M1次之， MD相对较大。MD土壤含水量最高月份的值相对于土壤含水量最低月份值的变率为53%，M1为27%，M2为19%。这也说明了陶粒覆盖能够减缓土壤含水量月份之间变化，为植物生长提供有利条件，这从不同土层7个月之间的变异系数得到证实。

3.1.3 土壤含水量均值随土层深度的变化规律

图3 陶粒覆盖下5—11月不同土层深度土壤含水量(均值)Fig3 Changes in average of soil content from May to November under different soil depth for ceramsite mulch

图3为3种条件下5—11月土壤含水量均值随土层深度的变化规律，可以看出，随着土层的加深，3种处理下土壤含水量均出现逐渐升高的趋势，任何土层深度下，其土壤含水量的排序均为M2gt;M1gt;MD。随着土层的加深，3条曲线逐渐靠拢，这说明陶粒覆盖对土壤含水量的影响逐渐降低。M2曲线的变化最为平缓， M1次之，裸地MD变化相对较大。MD条件下，60 cm土层相对于10 cm土层，其土壤含水量变化率为42.85%，而M1为22.16%，M2为21.69%，这也说明了陶粒覆盖能够减缓土层之间土壤含水量的变化，为其植物生长提供长期平衡、缓和的适宜环境。M1和M2曲线排列相对紧密，而和裸地MD之间的差距较大，这从其数据的方差分析也可以看出，一层覆盖和两层覆盖之间除了在10 cm土层下达到显著差异，其余各土层它们之间的差异都不显著。

3.2 陶粒覆盖对植物光合作用的影响

3.2.1 测定日陶粒覆盖下的土壤含水量

光合作用是一个复杂的生理生态过程，它受环境因子(外部因素)和植物因子(内部因素)的影响。本文以2010年7月10日所测数据分析陶粒覆盖对月季、大叶黄杨的Pn、Tr和WUE等指标的影响。上午9时对3种处理下的10、20、40、60 cm处的土壤含水量进行了测定，测量数据见表2。可以看出，2010年7月10日这天廊涿高速公路中央隔离带土壤均处于干旱状态，月季、大叶黄杨所植区不同土层的土壤含水量差异不大。特别是MD情况下，土壤处于严重缺水状态，而M1和M2也处于一定的缺水状态。

表2 光合作用测定日陶粒覆盖下月季、大叶黄杨所植区不同土层的土壤含水量/%

MD: 裸地，M1: 一层陶粒覆盖，M2: 两层陶粒覆盖

3.2.2 陶粒覆盖对月季光合作用的影响

由图4可以看出，月季净光合速率(Pn)日变化在M2下呈“单峰型”，10:00达到最高峰(14.463 μmol·m-2·s-1)。M1下Pn日变化呈“双峰型”，12:00出现“午休”现象，峰值出现在10:00(10.716 μmol·m-2·s-1)和14:00(8.688 μmol·m-2·s-1)。MD下Pn日变化呈“双峰型”，在14:00出现“午休”现象，峰值出现在12:00(5.619 μmol·m-2·s-1)和16:00(2.057 μmol·m-2·s-1)。虽然不同处理下其峰值出现交替，但M2的曲线一直处于最上面，任何时刻M2的测量值均大于M1和MD，特别是和MD相比差异更大，M2减弱了月季光合作用的“午休”现象，增加了对午间光能的利用。M1也明显提高了月季的Pn。MD下Pn日均值为3.427 μmol·m-2·s-1，M2下为9.662 μmol·m-2·s-1，M1为7.309 μmol·m-2·s-1；可见陶粒覆盖通过对土壤水分、温度及其植物生长环境的影响，从而提高月季对CO2的日同化量，促进月季生长。方差分析显示MD和M1差异不显著，和M2之间的差异达到显著水平，M1和M2之间差异不显著。

植物一方面从土壤中吸收水分，另一方面又向大气中蒸发水分。植物叶片的蒸腾速率(Tr)与土壤水分等条件密切相关[24]。地表覆盖通过对其作用，从而对月季Tr也产生明显的影响。M1和M2下月季的Tr均大于MD。随着太阳辐射的增强，M2下的Tr迅速增加，从10:00到18:00，3种处理Tr的排序一直为：M2gt;M1gt;MD。月季在M2下的Tr日变化表现为“单峰型”；M1和MD下表现为“双峰型”，这和Pn日变化规律相似。MD下Tr日均值为1.307 mmol·m-2·s-1，M1下为2.437 mmol·m-2·s-1，M2下为3.295 mmol·m-2·s-1；可见陶粒覆盖对月季的Tr也产生了极大影响，方差分析显示MD和M1差异显著，和M2之间的差异达到极显著水平，但M1和M2之间差异不显著。

陶粒覆盖通过对Pn及Tr的影响，对WUE也产生一定影响。M2下的WUE日变化从8:00开始出现了最高值(4.586 mmol/mol)，之后便逐渐下降，18:00达到一天中的最低值(1.113 mmol/mol)，这是由于M2下月季的Pn从10:00开始大幅度下降，而Tr虽然从12:00也开始，但趋势和缓，下降幅度较小，从而导致了月季下午的WUE较小，出现直线型下降趋势，14:00以后，M2下月季的WUE小于MD和M1。月季在M1下的WUE日变化表现为“双峰型”。MD下的WUE日变化和M1相似，也表现为“双峰型”，并且峰值出现时间一致，但MD下的日变化幅度较大(图4)。M2下月季WUE日均值为2.829 mmol/mol，M1下为2.827 mmol/mol，MD下为2.628 mmol/mol，虽然出现了M2gt;M1gt;MD，但相互之间差异都不显著，这说明了陶粒覆盖虽然对WUE日变化幅度有一定影响，但总的来看，影响不大。

图4 陶粒覆盖下月季主要光合作用参数日变化Fig.4 Diurnal change of the main photosynthetic parameters of Rosa chinensis Jacq for ceramsite mulch

3.2.3 陶粒覆盖对大叶黄杨光合作用的影响

由图5可以看出，大叶黄杨Pn日变化在M2下呈“单峰型”，M1下呈“双峰型”， MD下Pn日变化不明显，一天中均处于较低状态，这是由于MD下的土壤含水量较低，大叶黄杨处于严重缺水状态，水分成为限制其光合作用的主要因子，使其内部器官受到伤害。虽然不同处理下其峰值出现交替，但M2的曲线一直处于最上面，任何时刻的测量值Pn的排序均为：M2gt;M1gt;MD。M2和MD差异更大，8:00， M2测量值与MD测量值相差4.544 μmol·m-2·s-1，M2下土壤含水量得到增加，大大提高了大叶黄杨的光合作用，特别是在干旱季节，大叶黄杨抗旱性较差，裸地MD使其光合作用严重受损，效果就更明显。M1也明显提高了大叶黄杨的Pn。MD下Pn日均值为0.74μ mol·m-2·s-1，M2下为3.88 μmol·m-2·s-1，M1下为1.725 μmol·m-2·s-1；，可见陶粒覆盖也大大地提高了大叶黄杨的Pn，特别是M2下Pn的相对增长率远大于月季的相对增长率。方差分析显示MD和M1差异不显著，和M2之间的差异达到极显著水平，M1和M2之间差异显著，方差分析显示陶粒覆盖对大叶黄杨Pn的影响要大于月季。

陶粒覆盖对大叶黄杨的Tr也产生明显影响。8:00，3种处理下的Tr的排序为：M2(0.879 mmol·m-2·s-1)gt;M1(0.435 mmol·m-2·s-1)gt;MD (0.158 mmol·m-2·s-1)(图5)，随着太阳辐射的增强，M2下的Tr迅速增加，而M1和MD曲线逐渐靠拢。说明了M2对大叶黄杨的Tr影响明显。大叶黄杨在M2下Tr日变化表现为“单峰型”；M1和MD下表现为“双峰型”，但MD下出现上午峰值提前，下午峰值滞后现象，这是由于MD下土壤含水量极低，太阳辐射强烈使大叶黄杨出现萎焉。MD下大叶黄杨Tr日均值为0.418 mmol·m-2·s-1，M2下为1.148 mmol·m-2·s-1，M1下为0.58 mmol·m-2·s-1；可见M2对大叶黄杨的Tr产生极大影响。方差分析显示MD和M1差异不显著，和M2之间的差异达到极显著水平，M1和M2之间差异显著。

陶粒覆盖对大叶黄杨的WUE也产生一定影响。M2、M1和MD下的WUE日变化为“双峰型”，其峰值出现时间有一定差异。3种处理下大叶黄杨的WUE日变化均较大，这说明在干旱季节里，大叶黄杨的WUE波动不均，变化不稳定。MD下日均值为2.129 mmol/mol，M2下大叶黄杨为3.678 mmol/mol，M1下为3.049 mmol/mol，但相互之间差异都不显著，这和对月季的WUE差异分析相似。

图5 陶粒覆盖下大叶黄杨主要光合作用参数日变化Fig.5 Diurnal change of the main photosynthetic parameters of Euonymus japonicus L for ceramsite mulch

3.3 陶粒覆盖对植物生长状况的影响

3.3.1 陶粒覆盖对植物成活率的影响

由表3可以看出，所有植物在MD下的存活率都较低，特别是紫叶小檗和大叶黄杨，其成活率分别为6.67%和3.33%，而抗旱性较强的小叶黄杨的存活率也仅为40%，这可能是由于小叶黄杨对裸地周围环境抗性较差所引起的，陶粒覆盖对土壤及周围环境的影响是综合的、复杂的。MD下侧柏的成活率最高(80%)，5种植物的平均成活率为24%。M1下各植物的成活率大幅度提高，小叶黄杨的成活率达到了100%，5种植物的平均成活率为71.32%。M2下侧柏和小叶黄杨的成活率均为100%，5种植物的平均成活率为82.66%。

MD下5种植物成活率的变异系数最大，为104.82%，M2下的变异系数最小(20.45%)，M1下5种植物间的变异系数为28.17%，这说明陶粒覆盖可以提高各种植物成活率，缩小由于植物本身特性的差异所引起成活率的差别，M2的效果要好于M1。方差分析显示， M1、M2和MD均达到极显著差异，但M1和M2之间差异不显著。5种植物MD、M1、M2三者之间的变异系数最大的是大叶黄杨，变异系数为82.49%，最小的为侧柏(12.22%)，这说明陶粒覆盖对抗旱性较差的植物的成活率影响更为明显。

表3 陶粒覆盖下的5种植物的成活率/%

MD: 裸地，M1: 一层陶粒覆盖，M2: 两层陶粒覆盖

3.3.2 陶粒覆盖对植物生长速率的影响

由表4可以看出，MD下侧柏地径增加了0.28 cm，增长量最大，而紫叶小檗地径增长量最小(0.02 cm)，侧柏抗性较强，在困难的环境下也能较好生长。从3种处理下植物地径增长情况来看，所有植物的增长量均为M2gt;M1gt;MD，只是增长量上有所差异： M1和MD之间，大叶黄杨的差异最大，为0.26 cm，侧柏最小(0.02 cm)。M2和MD之间，仍然为大叶黄杨差别最大，为0.4 cm，而紫叶小檗相差最小(0.1 cm)。方差分析显示：MD和M2差异显著，和M1差异不显著，M2和M1之间差异不显著。3种处理下5种植物之间变异系数MD最大(115.46%)，其次为M2(48.54%)、最小的是M1(47.43%)，M2、M1下变异系数相差不大，可能是由于植物成长条件比较适宜，不同植物均得到较快生长，然而不同植物本身的生理特性决定他们生长速率的不同所导致。

表4 2009年5—10月陶粒覆盖下的植物地径增长量/cm

MD: 裸地，M1: 一层陶粒覆盖，M2: 两层陶粒覆盖

由表5可以看出，MD情况下，月季的株高增加了13 cm，增长量最大，而紫叶小檗株高增长量最小。从3种处理下植物的株高增长情况来看，所有植物的增长量均为M2gt;M1gt;MD。M1和MD之间，侧柏的差异最大，为14.6 cm，其次是月季，相差6.33 cm，而紫叶小檗相差最小，为1.47 cm。M2和MD之间，仍然为侧柏差别最大(16.9 cm)。M2下紫叶小檗增长量大幅度提高，和MD相差6.17 cm。小叶黄杨在3种处理下增长量均较小。方差分析显示：MD和M2差异显著，和M1差异不显著，M2和M1之间差异不显著，这和对地径的差异分析结果相似。3种处理下5种植物之间变异系数MD最大(111.38%)，其次为M1(88.77%)、最小的是M2(78.20%)，陶粒覆盖缩小了植物间株高增长率的变异系数。

表5 2009年5—11月陶粒覆盖下五种植物株高的增长量(cm)

MD: 裸地，M1: 一层陶粒覆盖，M2: 两层陶粒覆盖

4 结论与讨论

廊涿高速公路地处我国北方，降雨较少，蒸发量大，如何进行土壤保湿，减少土壤蒸发，保持土壤水分，为植物生长营造一个稳定的、良好的生长条件是公路绿化首先要考虑的因素。

陶粒作为一种地表覆盖物质能够有效提高土壤含水量，减弱不同土层，不同月份之间的变幅，为植物生长提供一个较为稳定的生长环境，这和其他覆盖物质具有一致的效果[25- 26]。刘巧玲的研究发现陶粒覆盖的保水效果要好于片石、木格、树皮和沙石[22]。本文研究表明：不同月份，不同土层的土壤含水量均表现为M2gt;M1gt;MD。从10 cm到60 cm土层，陶粒覆盖对土壤含水量的影响逐渐降低，裸地和陶粒覆盖下土壤含水量的差距逐渐减弱。越是干旱季节，陶粒覆盖保水效果越明显。

地表覆盖通过对土壤水分及微域生态系统环境的调节，间接影响植物的光合作用，进而影响到植物生长状况。研究地表覆盖下植物光合生理特性是揭示其对生存环境适应性机制的有效途径，以便从植物生理角度为试验区域选择适宜的地表覆盖模式[27- 28]。陶粒覆盖通过对廊涿高速公路中央隔离带土壤水热环境及其他环境的调节，尤其是增加了种植槽内的土壤含水量，必将对植物的光合作用产生一定的影响。研究表明：陶粒覆盖对月季、大叶黄杨的Pn、Tr、WUE均产生了影响，特别是两层覆盖，大大提高了两植物的Pn日均值。陶粒覆盖也提高了月季、大叶黄杨的Tr日均值，使其日变化峰值出现时间发生变化。由于大叶黄杨的抗旱性较差，陶粒覆盖对大叶黄杨的影响大于对月季的影响，这说明越是干旱的环境，越是抗旱性弱的植物，其陶粒覆盖发挥的效益越明显。两植物的WUE分析表明陶粒覆盖虽然对WUE日变化幅度有一定影响，日均值排序也为M2gt;M1gt;MD，但相互之间差异均不显著，对WUE影响要远远小于对Pn、Tr的影响。

陶粒覆盖能够提高植物的存活率、使植物保持较好的生长势头，特别是对抗旱性较差的植物，其保苗、保持成长的效果更好。紫叶小檗、侧柏、小叶黄杨、大叶黄杨、月季五种植物的平均成活率、胸径、株高增长量均为：M2gt;M1gt;MD，但同时也可以看出，不同植物的增长量并不完全一致，这和不同植物的生长特性及对周围环境的适应性有关。

陶粒最为一种新型的地表覆盖材料，具有质轻价廉等优点，虽然在园林绿化的地表覆盖中有一定的运用，但还没有得到普及，而把陶粒运用到高速公路中央隔离带绿化地表覆盖，在我国尚为首次。通过本文研究可知陶粒覆盖两层的保水效果和调节光合作用及植物生长的效果均要好于一层覆盖，但过厚的陶粒覆盖必然会使土壤透气性变差，从而影响植物的正常生长。月季的Pn、Tr日均值在M1和M2之间差异不显著，大叶黄杨的Pn、Tr日均值在M1和M2之间差异显著，而研究的5种植物的平均存活率、地径增长量、株高增长量在M1和M2之间差异均不显著。这说明对于大多数植物来说，一层覆盖即可达到预期效果，而对于抗旱性较差的植物或者较干旱地区，其陶粒覆盖可适当增加，但不建议超过两层的陶粒覆盖。

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Effectsofceramsitemulchingonsoilwatercontent,photosyntheticphysiologicalcharacteristicsandgrowthofplants

TAN Xuehong1, 2, GUO Xiaoping2,*, ZHAO Tingning2

1XuzhouInstituteofTechnology,Xuzhou,JiangsuProvince221008,China2SchoolofSoilandWaterConservation.BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China

In this study, we investigated the effects of a combination of surface coverage and planting as well as the effects of ceramsite mulching on soil water content and the photosynthetic physiological characteristics of plants located in the central isolation belt of Langzhuo Highway in Hebei Province. The results were as follows: (1) Ceramsite mulching increased the soil water content, reduced the soil water content disparity among soil depths and months, and provided a more stable environment for growth. In addition, two layers of ceramsite (M2) had better effects than did a single layer of ceramsite (M1). The overall order of soil water content in soil at different depths or during different months was as follows: two layers of ceramsite (M2)gt; a single layer of ceramsite (M1)gt; bare soil (MD). The effects of ceramsite mulching on soil water content decreased with soil depth from 10 to 60 cm, while the difference in soil water content between bare soil and areas subject to ceramsite mulching was gradually reduced at these depths. During greater drought months, the effects of ceramsite mulching on soil water were obvious. (2) Moreover, ceramsite mulching had an impact on the net photosynthesis (Pn), transpiration (Tr) and water use efficiency (WUE) ofEuonymusjaponicusandRosachinensis. Specifically, the order of net photosynthesis (Pn) of the two plants at any time of the measurement day was two layers of ceramsite (M2)gt; a single layer of ceramsite (M1) gt;bare soil (MD). Furthermore, the average net photosynthesis (Pn) of the two plants was greatly improved under two layers of ceramsite (M2). The average transpiration (Tr) of the two plants also improved, and the spike times changed in response to ceramsite mulching. Variations in the water use efficiency (WUE) among the two plants were affected by ceramsite mulching, with the order of diurnal averages being two layers of ceramsite (M2)gt;a single layer of ceramsite (M1)gt; bare soil (MD); however, the differences between each other were not significant. Moreover, the effects of ceramsite mulching on water use efficiency (WUE) were much lower than the effects on net photosynthesis (Pn) and transpiration (Tr). Because the drought-resistance ofEuonymusjaponicuswas worse than that ofRosachinensis, the effects of ceramsite mulching onEuonymusjaponicuswere greater than onRosachinensis. (3) Ceramsite mulching affected plant survival and growth through its effects on soil and the other conditions of plant growth. Specifically, ceramsite mulching greatly improved the survival rates ofEuonymusjaponicusL,PlatycladusorientalisFranco,RosachinensisJacq,Berberisthumbergiicv.atropurpureaandEuonymusjaponicusLand increased the growth of diameter at breast height and the height of all five of these plants. The order of survival rates, growth of diameter at breast height and height of the five plants were as follows: two layers of ceramsite (M2)gt;a single layer of ceramsite (M1)gt;bare soil (MD). M2 showed better results than M1, but there were no significant differences between two layers of ceramsite (M2) and a single layer of ceramsite (M1).

ceramsite; mulching technique; soil water content; photosynthesis; plant growth; Langzhuo Highway

江苏省高校自然科学研究项目(09KJD610005)；徐州市科技计划指导项目(XZZD1063)；国家住房与城乡建设部课题(2011k629)；河北省廊涿高速公路管理处项目

2013- 05- 07;

2013- 07- 18

*通讯作者Corresponding author.E-mail: guoxp@ bjfu. edu. cn

10.5846/stxb201305070973

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