爬山虎在露天矿山植被恢复中的应用

于 帅，杜洪章，李万增

（河北省地质矿产勘查开发局第二地质大队（河北省矿山环境修复治理技术中心），河北 唐山 063000）

多年来，肆意的采矿活动对山体及依附在其上面的土壤、植被产生了毁灭性破坏，使动植物失去赖以生存的环境，致使其数量和多样性呈现直线下降的趋势，严重影响当地居民的生活环境和健康安全。露天矿山生态修复是生态恢复学的重要研究领域，其目的是将因采矿活动而被破坏的生态系统恢复到接近矿山开采前的自然状态，使其与周围环境相适应，实现人与自然和谐共生。

植被恢复是生态恢复的关键因素，对于土壤改良、动植物多样性的恢复以及整个生态系统的再平衡恢复具有重要意义。滦州市椅子山矿山综合治理试验区原始坡面的环境不利于植物生长，其干旱、缺水、土壤稀薄的特点缩小了复绿植物的可选择性。爬山虎适应性强，性喜阴湿，但不怕强光，耐寒、耐旱、耐贫瘠，一般土壤皆能生长。爬山虎常吸附于岩壁、墙垣和树上，是露天矿山的高陡边坡绿化首选植物。本研究针对该试验区内采用土袋锚挡、预制拼装、飘台等不同复绿技术种植的爬山虎，定期观测其生长指标，监测对应区域的土壤特性。观测分析结果可以明确爬山虎的生长特性及适宜土壤，为露天矿山植被恢复提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验场地及供试材料

试验场地位于滦州市椅子山矿山综合治理试验区。分别采用土袋锚挡（样地1）、预制拼装（样地2）、飘台（样地3）等复绿技术，栽植生长状况相近的爬山虎。每种复绿技术设4次重复，土袋锚挡与预制拼装的每个重复栽植20棵爬山虎，共种植80棵。飘台的每个重复栽植10棵爬山虎，共栽植40棵。

1.2 测定指标和方法

调查爬山虎植株幼苗生长指标，时间为2021年4—7月。前期每10 d调查1次，后期每20 d调查1次。种植区土壤取样分析时间分别是2020年8月和2021年6月。皮尺测定株高、叶片长度和叶片宽度，游标卡尺测定主茎基部直径，叶片数人工清点，叶绿素测定采用SPAD-502Plus叶绿素测定仪，叶面积测定采用活体叶面积测定仪。土壤pH测定采用电位法，孔隙度测定采用环刀法，有机质测定采用重铬酸钾-外加热法，全氮测定采用凯氏定氮仪，全磷测定采用NaOH熔融-钼锑抗比色法，碱解氮测定采用碱解扩散法，速效磷测定采用0.5 mol/L NaHCO浸提-钼锑抗比色法。

2 结果与分析

2.1 爬山虎生长指标

本研究主要结合土袋锚挡、预制拼装、飘台等复绿技术中爬山虎的长势进行分析，2021年4月开始定期观测植株成活数、叶绿素含量、叶片数、株高、主茎基部直径、叶片长度、叶片宽度与叶面积等指标，结果如表1所示。土袋锚挡、预制拼装、飘台中，爬山虎成活率分别为75.00%、76.25%、76.66%，说明3种技术都能保证植物的成活率。

表1 爬山虎各生长指标

3号地爬山虎的各项生长指标大幅低于1号地和2号地，原因为3号地（飘台技术）为原有土壤重新种植的爬山虎，其土壤肥力及生产力有所下降，从而导致爬山虎生长缓慢。1号地、2号地采用新配制土壤，土壤能稳、匀、足、适地供应和协调植物水分和养分的需要。1号地和2号地爬山虎叶绿素含量、叶片数、株高、叶片长度、叶片宽度和叶面积增长相差不明显，1号地长势略好于2号地。

爬山虎叶绿素含量的大小排序为1号地＞2号地＞3号地，月增长最大为4—5月，约增长10。爬山虎叶片数的大小排序为1号地＞2号地＞3号地，大部分植株在4月25日测量时叶片数较少，一般为3～4片，6月进入雨季，叶片集中生长，6—7月增长量最大，1号地叶片数增长量约为63.75。2号地增长量为54.29。株高从植株原有基部量至主径顶部，1号地株高增长137.13 cm，2号地株高增长143 cm，3号地株高增长78.4 cm，其株高增量的大小排序为2号地＞1号地＞3号地。1号地、2号地5月中旬植株开始在原有基础上生长，3号地株高6月开始生长，所有地块株高6—7月增长较快。主茎基部直径为从基部起第2节的值，1号地增量为4.76 mm，2号地增量为2.92 mm，3号地增量为2.42 mm。其增量的大小排序为1号地＞2号地＞3号地，月增长最大为5—6月。

爬山虎叶片长度、叶片宽度、叶面积总体变化趋势一致，即在6月底已基本成型，叶面积达到最大值。1号地、2号地爬山虎的叶片长度为10.07～10.69 cm，叶片宽度为6.49～7.79 cm，叶面积为41～47 cm，1号地、2号地的养分能够支撑叶片生长，差异不明显。叶片长度、叶片宽度、叶面积3号地长势明显劣于1号地和2号地。不同技术的绿化效果如图1所示。

图1 不同技术的绿化效果

2.2 土壤指标变化

土壤为植物生长提供必要的物质基础，影响植物生长发育。秦文展对露天矿土壤质量变化进行研究，随着复垦年限增大，土壤质量逐渐得到改善。为研究爬山虎对土壤特性的改良作用，2020年8月对飘台原始土壤和初始配比土壤取样，2021年6月观测结束时分别对3个爬山虎种植地块进行取样分析。分别测定土壤的pH、孔隙度、有机质、全氮、全磷、碱解氮和有效磷，结果如表2所示。

通过土壤特性对比可知，pH为6.5～7.5的土壤为中性土，pH为7.5～8.5的土壤为碱性土，pH大于8.5的土壤为强碱性土。在2020年8月测量初期，pH的大小排序为飘前＞CK＞A＞B＞C＞D，其中飘前为原有土壤，此处植物已种植3年，土壤已呈现弱碱性，CK、A、B、C、D五个配比为中性土。2021年6月试验结束时，pH的大小排序为飘后＞飘A＞飘B＞飘C、土A＞土B＞土C＞土D、预CK＞预A＞预B＞预C，pH排序与测量前一致，其整体变化趋势一致，pH均呈上升趋势，飘前上升较少，A、B、C、D上升较多，说明土壤随种植年限增加而碱化，随着种植年限的增加，其盐碱化加剧程度减慢。

孔隙度是指孔隙占土壤总体积的体积分数，影响土壤的储水性能、透气功能与植被的成长速率。土壤的最佳孔隙度为60%。由表2可知，种植爬山虎前孔隙度平均为40%左右，种植后各方案土样的孔隙度均增大，孔隙度增量的大小排序为预制拼装＞土袋锚挡＞飘台，预A和预B的土壤孔隙度最大，分别为62%和60%，土壤通透性良好。

衡量土壤肥力的重要因素为土壤有机质，其可增加土壤的蓬松度，同时是氮、磷、钾等营养物质的主要来源。矿山废弃地常采用植物种植方法来改良土壤理化性质，增加土壤有机质含量，由表2可知，爬山虎种植后，各方案土样的有机质含量均增加，土C和预B的土壤有机质增量最大，增量分别为4.74%和8.92%。

表2 爬山虎土壤指标

试验期间，对照组CK和试验组A、B、C、D中，全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量随有机肥比例的增加而增加，供氮、供磷水平的提高能增加爬山虎的生物量和生长速度。2021年未对土地进行施肥，而植物生长吸收了土壤中原有养分，因而导致2021年样地的全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量均有所下降。2021年观测结束时，土B和预B的土壤全氮含量降低较多，减量分别为1 068 mg/kg和1 130 mg/kg，全氮含量降低最少的为飘后，其降低值为453 mg/kg；全磷含量降低较多的为土C和预B，降低量分别为67.91 mg/kg和66.17 mg/kg，全磷含量降低较少的为飘后和预CK，降低量分别为9.04 mg/kg和22.55 mg/kg；碱解氮含量降低较多的为飘B和预C，降低量分别为72.2 mg/kg和67.8 mg/kg，含量降低较少的为飘后和预CK，降低量分别为31.6 mg/kg和32.2 mg/kg；有效磷含量及降低幅度低于全氮、全磷、碱解氮，全磷的恢复是一个极其缓慢的过程。

3 结论

本研究分析了土袋锚挡、预制拼装、飘台等技术种植的爬山虎生长指标，得出爬山虎6—7月生长量最大，土袋锚挡中长势最好，生长指标叶绿素含量（61.23）、叶片数（67.63）、株高（137.13 cm）均增大显著。对应区域的土壤指标监测表明，pH均轻微升高，对比土袋锚挡、预制拼装、飘台等技术，飘台中爬山虎长势最弱，说明pH大于8已影响爬山虎长势，pH为7～8时爬山虎长势良好，说明中性偏弱碱环境均能生长。种植后，各方案土样的孔隙度、有机质均呈上升趋势，说明种植爬山虎可以提高矿山废弃地土壤有机质含量，改善土壤肥力与通透性。生长期为4—7月，爬山虎的生长吸收了土壤中原有养分，因而导致2021年样地的全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量均有所下降。种植后B处理全氮、全磷、碱解氮含量平均降低量最多，分别为1 034.13 mg/kg、62.9 mg/kg、58.8 mg/kg。全氮、全磷、碱解氮含量平均降低量最少的是飘前，分别为453 mg/kg、9.04 mg/kg、31.6 mg/kg。试验中飘前为原有土壤，其供氮、供磷水平及降低幅度明显低于试验配比土壤。B处理（园土、保水剂、有机肥的比例100∶0.3∶1.2）已满足爬山虎前期生长的需求。以上对爬山虎生长指标和土壤指标的研究为更全面掌握爬山虎的生长特性及现场种植管理提供了依据，为其在露天矿山生态修复中的应用奠定了基础。