多花木藍在礦山水土流失區生長狀況分析

王愛貞

（福建省大田縣林業局，福建大田366100）

大田縣礦產資源豐富，礦產面積達2 萬hm2多，其中露天開采面積約1333.33 hm2[1]。礦山露天開采和堆放礦山開采廢棄物，林地的植被和土壤表土層幾乎破壞殆盡，生態環境破壞十分嚴重[1]。在建設“美麗中國” 的大背景下，生態恢復已經成為林業建設的當務之急。由于礦山廢棄地多干旱瘠薄，土壤理化性質劣變，植被恢復困難，需要選擇適應性強，可持續，具有建群種屬性，能夠起到構建植物群落框架的植物。為此，大田縣林業局開展了礦山修復植物種類篩選試驗研究。多花木藍（Indigofera amblyantha Craib） 別名為馬黃消，為中旱生草本、半灌木、灌木，主要分布于廣東、廣西、福建等地，具有抗旱、耐寒、耐瘠薄等特性，是優良的水土保持植物[2]。多花木藍在移栽技術、抗寒性綜合評價、引種馴化等方面有一些研究報道[3-6]，但對其在礦山水土流失區生長狀況試驗報道甚少。本試驗通過對礦山廢棄地多花木藍生長狀況的分析，為礦山廢棄地植被恢復提供可參考的理論依據和可借鑒的林業生產實際經驗。

1 試驗地自然概況

大田縣地處戴云山山脈西麓中部山區，屬于中亞熱帶大陸性兼有海洋性季風氣候，年均氣溫17.5 ℃，年均降水量1570 mm，氣候溫和，雨量充沛。試驗地位于大田縣銀頂格礦區（東經117°48′13″ ~ 117°49′13″、北緯25°48′03″ ~ 25°49′36″）。該區域地勢自西南向東北傾斜，構成以中、低山為主體的地貌類型。母巖為燕山早期第三階段第四次侵入花崗巖，富含鐵礦，自1958 年開采至今，地表破壞嚴重，植被稀少，礦山廢棄物堆放較多，總體屬于水土流失嚴重區域。

2 試驗方法

在銀頂格礦區選擇具有代表性三種地類。即：（1） 礦產廢棄物堆放區（R 處理）；（2） 地表土剝離心土區（S 處理）；（3） 植被破壞較少的原生土區（T 處理）。三種地類各建立三塊面積為10 m × 10 m 的標準地。各標準地采用魚鱗坑整地，按照株行距50 cm × 50 cm，品字形排列，穴規格30 cm × 20 cm × 20 cm （R 處理從外部引入客土集中于穴內）。于2017 年春季，用75 ℃熱水浸泡15 min 的多花木藍種子（供試種子來源于福建省農業科學研究院） 直播于穴內（每穴播種3 粒，待出芽率統計后，保留生長健壯1 株）。播種后30 d 調查出芽率和穴保存率，每個處理調查30 個穴× 3 次重復。2020 年秋末，葉片未落葉前，對多花木藍的株高、地徑和冠幅進行調查，每個處理調查30 株，3 次重復。用目測法測定多花木藍蓋度。根據平均高和地徑選擇標準株（因環境差異比較大，株高、地徑允許在±5%范圍）。采用撩壕干掘法測定根系的分布狀況，土柱法測定根系密度。在離標準株20 cm 處，采用內徑10 cm 根樁，分層（每層10 cm） 取樣（深至40 cm） 測定粗根（d＞0.2 cm） 和細根（d＜0.2 cm） 分布密度以及根瘤分布與數量。利用Excel 和DPS9.05 對數據進行方差分析和多重比較。

3 結果與分析

3.1 成活情況及蓋度

植物種植成活是生態恢復的基礎。從表1 可知，不同處理多花木藍出苗率在72.3% ~ 80.2%之間，出苗率較高。R 處理多花木藍種子出苗率達到72.3%，與S 處理、T 處理相比種子出苗率低5.3% ~ 7.9%，但出苗率經數字轉化后方差分析，三種處理兩兩間未達到顯著差異，表明多花木藍在惡劣的生長環境中仍有較高的出苗率，說明多花木藍適應性較高，抗逆性較強。在保證成活率的基礎上，每穴保留1 株生長健壯的植株。穴保存率（有出苗的穴的數量與總穴數之比），三種處理在93.5% ~ 97.3%之間。R 處理與S 處理、T 處理比，穴保存率下降2.3% ~ 3.8%。R 處理生長環境較惡劣，在植物群落未郁閉前，地表層溫度較高，水分供給困難等現實問題，降低了植株保存率。但經數字轉化后的差異顯著性檢驗，不同處理穴保存率各處理間未達到顯著差異，表明多花木藍具有較強適應性，是礦山水土流失區生態恢復較好的先鋒植物之一。

表1 不同處理多花木藍成活與植物生長測定結果

三種處理多花木藍蓋度雖然存在差異，但種植4 a 后，都形成了一定蓋度，蓋度在82.6% ~ 90.5%之間，初步形成了相對蔭蔽，保持一定濕度的生態環境，減緩了自然降雨對地表的沖刷、淋溶，水土流失得到初步遏制。經過4 a的生長發育，構建了多花木藍為優勢種的植物群落，生物多樣性增大，說明多花木藍在礦區水土流失區植物群落建成中，有著建群種屬性，是較好的生態恢復植物。

3.2 高徑生長

高徑生長是評價植物生長狀況和形態建成的重要指標。由表1 可知，三種處理株高從高到低依次為：T 處理＞S 處理＞R 處理，地徑從大到小也是T 處理＞S 處理＞R 處理。T 處理與R 處理比，株高、地徑分別增加67.5%和59.7%：T 處理與S 處理比，株高、地徑分別增加19.5%和25.3%；S 處理與R 處理比，株高、地徑分別增加40.2%和27.4%。從表1 可見，T 處理與R 處理株高間差異極顯著，地徑間差異也極顯著；T 處理與S處理株高間差異不顯著，地徑間差異達到顯著水平；S 處理與R 處理株高間差異達極顯著，地徑間差異顯著，表明T 處理無論株高、地徑均大于S 處理、R 處理。三種處理間高徑的差異反映了地類間土壤肥力間的差異，為了提高高徑生長量，發揮更大的生態功能，應該加強水肥管理，適當補充水分和追施營養物質。

3.3 根系與根瘤生長狀況

根系生長狀況是植物適應性和抗逆性的重要體現。由表2 可知，從根系分布空間分析，R 處理根系無論是主根的深度，還是水平側根的廣度，均大于S 處理和T 處理。T 處理與R 處理比，垂直分布深度增加18.5%，水平分布擴展增加25.3%。R 處理細根鮮質量在0 ~ 10 cm 土層占比高達39.7%，表明地下生長空間受到壓制，根系總體分布趨淺，但R 處理根系超過客土區，延伸至礦產廢棄物堆放區。這是多花木藍根系在生長環境水分和營養物質不足時，為了吸收水分和養分，根系向外擴張。從根瘤分布與數量分析，R 處理根瘤分布空間更廣，數量更多。R 處理側根結瘤率達到88.3%，而T 處理結瘤率為68.6%，S 處理結瘤率為74.7%。結瘤率依T 處理———S 處理——R 處理結瘤率遞增，而結瘤數量由多到少依序為R 處理（1.8 個·cm-1） ＞S 處理（1.4個·cm-1） ＞T 處理（1.3 個·cm-1），表明R 處理結瘤率較高，結瘤數量更多，且密集。

表2 不同處理多花木藍根系生長狀況

4 結論與討論

多花木藍在礦山水土流失區生長狀況良好。礦產廢棄物堆放區和地表土剝離心土區多花木藍種子直播出苗率達72.3%和77.6%，穴保存率93.5% ~ 95.3%，蓋度可達82.6%和87.3%，與植被破壞較少的原生土區種植的多花木藍差異不顯著，但株高、地徑均極顯著或顯著低于原生土區。礦產廢棄物堆放區多花木藍根系生長狀況良好，但空間分布低于植被破壞較少的原生土區，而結瘤率和根瘤數量顯著高于原生土區種植的多花木藍，表現出較高的適應性。

植物根系擔負著從土壤中吸收水分和營養物質，提供給植物生長發育過程中所需要的物質。在礦區水土流失區水分和營養物質都比較匱乏，促使根系向下、向遠處擴展，以求獲取更多的水分和營養物質。根瘤同樣具有吸收營養物質的功能，在生長環境養分不足，缺少氮、磷、鉀三大營養元素的狀態下，根瘤發生率和數量的增加，多花木藍根瘤數量增加是養分供應不足時的被動響應，吳濤等[7]的研究表明，AM 真菌的侵染可以顯著改善低磷土壤中宿主植物對磷營養的吸收。多花木藍既有明顯的主根，又有發達的水平側根，具有適應生長環境變化的生物機制，有著更高的抗逆性，在生長環境不利于植物生長時，就會出現傾向修復至正常狀態的彌補現象。

種子出苗率與其自身硬實率密切相關。多花木藍種子種皮堅硬，硬實率高，透水性低，未經預處理其發芽率較低。趙小社等研究[8]認為，多花木藍種子的硬實率高達85.7%，采取濃硫酸、熱水浸泡可以提高發芽率。因此無論是在礦產廢棄物堆放區，還是在地表土剝離心土區、植被較少破壞的原生土區，采用多花木藍種子直播，都需要進行種子預處理。多花木藍種子預處理是提高發芽率的關鍵技術，采用一穴播多枚種子是一種保險機制。