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保水劑對煤矸石基質(zhì)上高羊茅生長及營養(yǎng)吸收的影響

2013-12-08 12:40趙陟峰王冬梅趙廷寧
生態(tài)學(xué)報 2013年16期
關(guān)鍵詞:高羊茅生長率保水劑

趙陟峰, 王冬梅,趙廷寧

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院,北京 100083)

保水劑對煤矸石基質(zhì)上高羊茅生長及營養(yǎng)吸收的影響

趙陟峰, 王冬梅*,趙廷寧

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院,北京 100083)

為探索保水劑對煤矸石廢棄地上高羊茅生長及營養(yǎng)特征的影響,按煤矸石與土壤質(zhì)量比設(shè)3種基質(zhì)梯度,每種基質(zhì)分別添加3種質(zhì)量的保水劑,設(shè)對照(CK),共10種處理。觀測和分析不同處理下高羊茅的生長高度、生物量、營養(yǎng)特征及SPAD值(相對葉綠素含量),結(jié)果顯示:保水劑主要影響高羊茅地上部分的生物量,而煤矸石與土壤的質(zhì)量比主要影響地下部分的生物量;煤矸石與土壤質(zhì)量比相同條件下,添加1 g/kg的保水劑即可促進(jìn)高羊茅的生長,添加2 g/kg保水劑能使高羊茅盡快適應(yīng)基質(zhì)環(huán)境,使其日均生長率在出苗后第2周達(dá)到峰值。煤矸石基質(zhì)中添加保水劑能促使高羊茅將煤矸石基質(zhì)中的營養(yǎng)元素從植株地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移,供植株生長需要,基質(zhì)中添加1 g/kg保水劑時高羊茅對磷的吸收效果最好。此外,添加保水劑能使葉片的SPAD值增加。綜合比較不同處理下高羊茅的株高、生物量、營養(yǎng)特征及葉片的SPAD值認(rèn)為,處理6(煤矸石與土壤質(zhì)量比為750∶250、基質(zhì)中添加2 g保水劑)與處理8(煤矸石與土壤質(zhì)量比為500∶500、基質(zhì)中添加1 g保水劑)是適合煤矸石廢棄地上高羊茅生長的較好配比。

保水劑; 煤矸石基質(zhì); 生物量; 營養(yǎng)特征; SPAD值

煤矸石是煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣[1],產(chǎn)生量一般占原煤的10%—20%[2]。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計,我國累計堆放的煤矸石總量約為45億t,年排出量約為3億t。巨量煤矸石自然堆放,既浪費資源,又占壓大量土地,還會導(dǎo)致社會問題和環(huán)境問題。煤矸石廢棄地作為一種特殊的采礦廢棄地類型,物理結(jié)構(gòu)不良、高溫、高地?zé)?、持水保肥能力極差[3- 4],直接在煤矸石山上進(jìn)行植物栽植很難成活,即使成活也難以養(yǎng)護(hù)管理,因此煤矸石山的植被恢復(fù)工程必須進(jìn)行基質(zhì)改良,通過基質(zhì)改良最終使得煤矸石山能夠滿足植物生長的需要[5]。保水劑(SAP)是一類高分子吸水樹脂,屬高分子聚合物。其吸持和釋放水分的脹縮性,可使周圍土壤變疏松,從而在一定程度上改善土壤結(jié)構(gòu);保水劑吸存大量水,具有一定的保溫作用,減少了土壤環(huán)境溫度的變化。保水劑的施用還能減緩?fù)寥泪尫潘乃俣萚6],在很大程度上抑制水分蒸發(fā),具有抗旱保墑[7]、改良土壤、水土保持[8]等多項功能。自20世紀(jì)80年代初美國農(nóng)業(yè)部北部研究中心最先開發(fā)應(yīng)用以來,保水劑因其特殊的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)和吸水性能,在農(nóng)田抗旱保水[9]、作物保苗增產(chǎn)[10- 13]等方面取得了良好的效果。目前,在部分煤矸石山廢棄地植被建設(shè)中也已采用保水劑[14],并取得了一定的成果。但保水劑用量過低,起不到應(yīng)有的作用;而用量過高時,又嚴(yán)重影響土壤通透性,造成根系呼吸困難甚至導(dǎo)致根系腐爛[15]。本研究在煤矸石碎屑中添加不同比例的土壤,得到不同的基質(zhì),并在基質(zhì)中添加不同質(zhì)量的保水劑。通過觀測不同基質(zhì)和添加不同保水劑條件下高羊茅的生長狀況和養(yǎng)分含量等,分析不同處理對煤矸石基質(zhì)改良和對高羊茅生長的影響,以期找出煤矸石廢棄地植被恢復(fù)中添加保水劑的合理用量,為保水劑在煤矸石廢棄地植被恢復(fù)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試草種為高羊茅(FestucaarundinaceaL.),高羊茅是禾本科羊茅屬多年生草本植物。一般養(yǎng)護(hù)管理較粗放,是常見冷季型栽植草皮草中抗熱、耐旱性最強(qiáng)的草種[16],因而被廣泛應(yīng)用于植被護(hù)坡、園林綠化、水土保持等諸多領(lǐng)域。保水劑是由北京漢力淼新技術(shù)有限公司提供的聚丙烯酰胺-丙烯酸型高吸水性樹脂。供試煤矸石取自北京市門頭溝區(qū)上辛房,煤矸石碎屑最大粒徑為3 cm,粒徑小于0.2 cm的占總體積比的45.50%。煤矸石的pH值為8.82,全氮含量0.17%,有機(jī)質(zhì)含量15.92%,速效磷含量3.53 mg/kg,速效鉀含量78.29 mg/kg。供試土壤取自北京林業(yè)大學(xué)苗圃地30—40 cm厚的土層,土壤類型為褐土,pH值8.05,全氮含量0.15%,有機(jī)質(zhì)含量1.31%,速效磷含量48.68 mg/kg,速效鉀含量195.11 mg/kg。實驗以裝土1 kg的塑料花盆為培養(yǎng)容器,在北林科技溫室中進(jìn)行。

1.2 實驗設(shè)計

本實驗采用盆栽法進(jìn)行。實驗按煤矸石與土壤質(zhì)量比設(shè)3種基質(zhì)梯度,分別是A1(1000∶0)、A2(750∶250)、A3(500∶500);同種基質(zhì)條件下分別添加3種不同質(zhì)量的保水劑,分別為B1(不添加)、B2(添加1 g)、B3(添加2 g);設(shè)對照(CK)試驗做對比,對照處理中煤矸石與土壤質(zhì)量比為0∶1000,不添加保水劑(表1)。本實驗共10種處理,每種處理設(shè)3個重復(fù),生長期試驗共9周。播種的前一天將高羊茅種子用10%H2O2浸泡10 min進(jìn)行表面消毒,然后用蒸餾水沖洗干凈置于濕潤的濾紙上,在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱催芽,種子露白即可播種,播后用基質(zhì)覆蓋,覆蓋厚度1—2 cm。為了保證植物生長期間不受缺N、K營養(yǎng)的脅迫,播種前以溶液的形式向培養(yǎng)基質(zhì)中添加適量的底肥(在種植植物前將NH4NO3、KH2PO4和K2SO4按N 100 mg/kg,P 30 mg/kg,K 15 mg/kg的用量均勻混入土壤中),加入肥料后混合均勻,平衡1周。

表1 試驗分組

1.3 指標(biāo)測定

苗高測定 不同處理盆缽內(nèi)各選幼苗5株,用鋼卷尺定期測定苗高并計算日均生長率、凈生長高度等。從出苗第2周開始觀測生長高度,作為背景值。其中:日均生長率(cm/d)=幼苗凈生長高度/處理日數(shù);凈生長高度(cm)=后一次測量幼苗絕對生長高度-前一次測量幼苗絕對生長高度。

生物量的測定 采用烘干法。實驗測定結(jié)束后,將獲取的植物從根頸處截斷,分成地上部分和地下部分,稱量鮮重,然后放在烘箱中烘至恒重,用分析天平稱量,分別計算地下和地上生物量。

SPAD值(相對葉綠素含量)的測定 SPAD值也稱綠色度,是一個相對葉綠素含量讀數(shù)。SPAD-502葉綠素儀可在幾秒鐘內(nèi)測量植物葉片單位面積葉片當(dāng)前葉綠素的相對含量,即SPAD 值。選擇天氣晴朗的時間,利用SPAD- 502型便攜式葉綠素儀測定高羊茅葉片的SPAD值,每個葉片重復(fù)測定3次,記載并計算其平均值[17]。

植株中營養(yǎng)元素的測定 植株中養(yǎng)分測定指標(biāo)包括硝態(tài)氮、磷元素、鉀元素,采用常規(guī)分析法測定用[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft-Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和圖表的制作,LSD多重比較法分析各處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下高羊茅的生長高度與生物量

2.1.1 不同處理對高羊茅生長高度的影響

圖1是不同處理下高羊茅生長高度的變化曲線,由圖可知,各處理下高羊茅生長高度的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,即前3周生長迅速,生長高度變化較快,此后生長速度變慢,高生長曲線較平緩。不同處理比較,當(dāng)基質(zhì)中煤矸石與土壤質(zhì)量比不同時,土壤所占的比例越大,高羊茅的生長高度越高;即3種基質(zhì)梯度下高羊茅的生長高度為,A3(煤矸石與土壤質(zhì)量比500∶500)gt;A2(煤矸石與土壤質(zhì)量比750:250)gt;A1(煤矸石與土壤質(zhì)量比1000∶0)。基質(zhì)中添加保水劑后持水能力增強(qiáng),植株可利用的水分增多,而水分充足有利于植株吸收養(yǎng)分,從而促進(jìn)植株生長[19]。煤矸石與土壤質(zhì)量比相同條件下,基質(zhì)中添加保水劑處理的高羊茅的生長高度大于基質(zhì)中未添加保水劑的生長高度,但基質(zhì)中添加1g保水劑(B2)時高羊茅的生長高度大于基質(zhì)中添加2g保水劑(B3)的生長高度??梢?,基質(zhì)中添加適量的保水劑即可促進(jìn)高羊茅的生長。處理6(A2B3)的最高生長高度可達(dá)28.74 cm,比對照提高10.32%,處理8(A3B2)最高生長高度也比對照提高9.64%。

2.1.2 不同處理下高羊茅生長率的變化

以出苗后首次觀測的生長高度作為背景值,計算不同處理下高羊茅的日均生長率。高羊茅日均生長率的變化如圖2所示,各處理下高羊茅的日均生長率均為出苗初期較大,日均生長率在出苗2—3周時達(dá)到最大,此后生長率逐漸下降趨于平穩(wěn)。各處理中最大日均生長率可達(dá)0.83 cm/d(處理6),處理3、6和9的日均生長率在出苗后第2周達(dá)到峰值,而其余處理日均生長率峰值延遲1周出現(xiàn),這是基質(zhì)中添加2 g/kg保水劑對基質(zhì)結(jié)構(gòu)改良的結(jié)果,可見按照2 g/kg的比例在煤矸石基質(zhì)中添加保水劑可以使高羊茅盡快適應(yīng)基質(zhì)環(huán)境。高羊茅出苗第3周以后生長率下降是因為,經(jīng)過前3周的生長,基質(zhì)中的底肥已大多被植株吸收利用,基質(zhì)中養(yǎng)分含量逐漸降低,植株生長率下降。各處理下高羊茅的日均生長率在出苗后第6周出現(xiàn)小高峰(圖2),這是保水劑將吸附的水分和養(yǎng)分緩慢釋放出來,供植物生長需要的結(jié)果。

圖1 高羊茅生長高度變化曲線Fig.1 Height growth curve of Festuca arundinacea L.

圖2 高羊茅日均生長率Fig.2 Average daily growth rate of Festuca arundinacea L.

2.1.3 不同處理對高羊茅生物量的影響

不同處理下高羊茅植株單株的地上部分鮮重、地下部分鮮重、地上部分干重和地下部分干重如下表(表2)。高羊茅單株地上部分鮮重在0.404—0.533 g/株之間,地下部分鮮重在0.222—0.282 g/株之間?;|(zhì)中添加保水劑促進(jìn)了植株生長,使植株的鮮重、干重增加[20],本實驗各處理下高羊茅單株總鮮重排序為處理8(A3B2)gt;處理9(A3B3)gt;處理6(A2B3)gt;處理5(A2B2)gt;對照(CK)gt;處理7(A3B1)gt;處理4(A2B1)gt;處理3(A1B3)gt;處理2(A1B2)gt;處理1(A1B1)。煤矸石與土壤質(zhì)量比相同條件下,高羊茅單株地上部分干重和單株總干重均為添加2 g保水劑(B3)gt;添加1g保水劑(B2)gt;不添加保水劑(B1),而高羊茅單株地下部分干重表現(xiàn)為基質(zhì)中土壤所占的比例越大,高羊茅單株地下部分干重越小。可見保水劑對高羊茅生物量的影響主要體現(xiàn)在地上部分,而高羊茅地下部分生物量主要受基質(zhì)中煤矸石與土壤質(zhì)量比的影響。

2.2 不同處理對高羊茅植株營養(yǎng)特征的影響

2.2.1 不同處理下高羊茅植株的氮含量

N是蛋白質(zhì)、核酸、磷脂的主要成分,而這三者又是原生質(zhì)、細(xì)胞核和生物膜的重要組成部分[21],還是酶的主要成分之一,它們在生命活動中占有特殊作用。圖3是不同處理下高羊茅植株地上和地下部分的N含量。從圖3可看出處理1—6高羊茅植株地上部分的N含量高于地下部分,處理7、8、9及對照高羊茅植株地上部分的N含量低于地下部分,這說明當(dāng)基質(zhì)中土壤比例較低時,保水劑能促使高羊茅將煤矸石基質(zhì)中的N吸收、運輸、儲存到植株的地上部分,供植株生長需要。這是因為保水劑通過創(chuàng)建和穩(wěn)定基質(zhì)中的水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)來吸附和保持養(yǎng)分元素、抑制營養(yǎng)元素的流失[22],這些被吸附的氮養(yǎng)分離子在一定的條件下可以緩慢釋放出來供作物使用[23],提高養(yǎng)分的利用率。除對照外,處理1—9高羊茅植株地下部分的N含量呈現(xiàn)出依次增高的規(guī)律,這說明當(dāng)基質(zhì)中土壤比例較高時,高羊茅會首先將N蓄積在植株的地下部分,等生長需要時再將N營養(yǎng)從植株地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移,體現(xiàn)了高羊茅對N的富集作用。各處理下高羊茅植株(地上部分和地下部分)中N含量從高到低依次為:處理9(A3B3)gt;處理6(A2B3)gt;處理5(A2B2)gt;處理8(A3B2)gt;對照(CK)gt;處理4(A2B1)gt;處理7(A3B1)gt;處理3(A1B3)gt;處理2(A1B2)gt;處理1(A1B1)。

表2 不同處理下高羊茅單株的生物量

圖3 植株氮含量Fig.3 Plant nitrogen content

圖4 植株磷含量Fig.4 Plant phosphorus content

2.2.2 不同處理下高羊茅植株的磷含量

P元素作為植物生長必不可少的大量元素,在能量轉(zhuǎn)換、呼吸作用和光合作用中都起關(guān)鍵性作用。磷主要以有機(jī)磷如核酸、磷脂、植素等的形態(tài)存在于植物組織中[24],本實驗不同處理下高羊茅植株地上部分和地下部分的P含量見圖4,由圖可知羊茅植株地上部分的P含量在80.95—167.05 mg/kg范圍內(nèi)變化,地下部分的P含量在31.04—78.51 mg/kg之間。除對照外,當(dāng)煤矸石與土壤質(zhì)量比相同條件時,基質(zhì)中添加保水劑處理的高羊茅植株地上部分和地下部分的P含量均大于基質(zhì)中未添加保水劑的P含量,可見,基質(zhì)中添加保水劑能促進(jìn)高羊茅對P的吸收。因為保水劑可以看作高分子電解質(zhì)組成的離子和水的構(gòu)成物,它的網(wǎng)孔可以機(jī)械的吸收養(yǎng)分離子、分子及微粒,它的分子表面或斷鏈處羧基的負(fù)電荷也可以吸附基質(zhì)中的養(yǎng)分分子[25],供植物生長需要。但基質(zhì)中添加1 g保水劑(B2)時高羊茅植株的P含量高于基質(zhì)中添加2 g保水劑(B3)的P含量,即B2(添加1 g保水劑)gt;B3(添加2 g保水劑)gt;B1(不添加保水劑)。這說明添加1 g/kg的保水劑時對基質(zhì)中P養(yǎng)分的吸附和解吸能力最佳,此時高羊茅對P的吸收效果最好。

2.2.3 不同處理下高羊茅植株的鉀含量

圖5 植株鉀含量Fig.5 Plant potassium content

K是植物體內(nèi)多種酶的活化劑,在植物碳水化合物代謝、呼吸作用及蛋白質(zhì)代謝中起重要作用[26]。施加保水劑可以起到保肥和緩解肥效的雙重作用,圖5是不同處理下高羊茅植株地上部分和地下部分的K含量,K在高羊茅地上和地下部分的含量差異很大,其中對照處理的高羊茅地上部分K含量是地下部分的6.9倍;而處理1—9中,高羊茅地上部分K含量是地下部分的8.3倍—9.8倍??梢姡┘颖K畡┯欣酶哐蛎⒚喉肥|(zhì)中的K吸收固定并緩慢釋放轉(zhuǎn)移到植株的地上部分,供生長需要。添加保水劑基質(zhì)中不僅存在土壤的化學(xué)固定和晶穴固定作用,而且同時存在保水劑的吸收固定和晶穴固定作用、保水劑與土壤膠粒的包閉作用等各種固定作用,使基質(zhì)的保肥和供肥能力都得到了提高[27],從而提高了植物對養(yǎng)分的利用率。不同處理下高羊茅植株地上部分和地下部分K含量排序均為處理6(A2B3)gt;處理8(A3B2)gt;處理4(A2B1)gt;處理7(A3B1)gt;處理9(A3B3)gt;處理5(A2B2)gt;處理3(A1B3)gt;處理2(A1B2)gt;處理1(A1B1)gt;對照(CK)。

2.3 不同處理下高羊茅葉片的SPAD值

葉綠素與綠色植物的生長狀況密切相關(guān),它是光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì),也是植物生長特性、生理變化和營養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)。SPAD值是一個相對葉綠素含量讀數(shù)(讀數(shù)范圍0—99.9),與葉綠素含量有顯著的正相關(guān)性[28],研究表明,葉片的SPAD值越大,其實際葉綠素含量越高。SPAD的高低及變化規(guī)律能夠反映植物生理活性變化和植物的生長狀況[29- 30]。保水劑通過提高植物的水分利用效率來影響葉片的光合參數(shù),從而使葉片的SPAD值增加,本實驗各處理下高羊茅葉片的SPAD值范圍為39.733—49.633(表3),不同處理下高羊茅葉片的SPAD值從高到低分別為處理6(A2B3)gt;處理8(A3B2)gt;處理4(A2B1)gt;處理7(A3B1)gt;處理9(A3B3)gt;處理5(A2B2)gt;對照(CK)gt;處理2(A1B2)gt;處理3(A1B3)gt;處理1(A1B1),與高羊茅植株的株高排序一致??梢?,處理6(煤矸石與土壤質(zhì)量比為750∶250、基質(zhì)中添加2 g保水劑)與處理8(煤矸石與土壤質(zhì)量比為500∶500、基質(zhì)中添加1 g保水劑)是適合煤矸石基質(zhì)上高羊茅生長的較好配比。

表3 各處理下高羊茅葉片的SPAD值(相對葉綠素含量)

3 結(jié)論

煤矸石基質(zhì)中添加保水劑可促進(jìn)植株生長,增加生物量。煤矸石與土壤質(zhì)量比相同條件下,添加1 g/kg的保水劑即可達(dá)到促進(jìn)高羊茅生長的效果;添加2 g/kg的保水劑可以使高羊茅盡快適應(yīng)基質(zhì)環(huán)境,使其在出苗后第2周的日均生長率達(dá)到峰值。保水劑對高羊茅生物量的影響主要體現(xiàn)在地上部分,而基質(zhì)中煤矸石與土壤的質(zhì)量比主要影響高羊茅地下部分的生物量。

煤矸石基質(zhì)中添加保水劑能夠吸附基質(zhì)中的養(yǎng)分離子并緩慢釋放供植物生長利用。當(dāng)基質(zhì)中土壤比例較低時,添加保水劑能促使高羊茅將煤矸石基質(zhì)中的N、P、K從植株地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移,供植株生長需要?;|(zhì)中添加1 g/kg的保水劑時高羊茅對磷的吸收效果最好。此外,添加保水劑提高植物的水分利用效率,使葉片的SPAD值增加,進(jìn)而影響植物的光合作用,。

綜合比較不同處理對高羊茅生長和營養(yǎng)吸收的影響,認(rèn)為處理6(煤矸石與土壤質(zhì)量比為750∶250、基質(zhì)中添加2g保水劑)與處理8(煤矸石與土壤質(zhì)量比為500∶500、基質(zhì)中添加1g保水劑)是適合煤矸石廢棄地上高羊茅生長的較好配比。

[1] Zhang F C. Coal gangue and its comprehensive utilization. China Environmental Protection Industry, 2004, 10(1): 14- 15.

[2] Hu Z Q. Coal gangue Mountain Reclamation. Beijing: Coal Industry Press, 2006.

[3] Wei Z Y, Hu Z Q, Bai Z K. The loose-heaped-ground method of soil reconstruction on the stack piles of open-pit coal mine. Journal of China Coal Society, 2001, 26(1): 18- 21.

[4] Wang B, Zhao G D, Su T C, Li G, Bai X L. A Study on vegetation restoration technique in extreme difficult Sites. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(1): 151- 154, 180- 180.

[5] Cheng G L, Chen Y C. The hazards of coal refuse piles and their ecological reconstruction. Coal Geology and Exploration, 2009, 37(4): 54- 56.

[6] Mu J, Li Z B, Li P, Hu L, Cheng S D. A study on vegetation restoration technology of abandoned dreg site of hydropower station in the dry-hot valley areas. Journal of Basic Science and Engineering, 2010, 18(2): 245- 252.

[7] Chen B Y, Guan N, Huang X R, Ge J P. Effects of super absorbent polymers on water eco-physiological characteristics of parthenocissus tricuspidata and populus langfangensis seedlings underwater stress. Journal of Northeast Forestry University, 2007, 35(4): 7- 11.

[8] Mu J, Li Z B, Li P, Yu G Q, Zhang X X. Applied effect of water retaining agent upon vegetation restoration of abandoned dreg site of hydropower station in the dry-hot valley areas. Journal of Xi′an University of Technology, 2009, 25(2): 151- 155.

[9] Zhuang W H, Wu P T, Feng H, Xu F L, Li B F, Ning R C. Effects of super absorbent polyer of sodium polyacrylate used in soil on the growth and yield of winter wheat. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008, 24(5): 37- 41.

[10] Feng Y Z, Yang P L, Zhong X C, Li P, Ma X W, Zhou B, Yang T. Study on the effects of multifunctional water absorbant on Xinhai 16 long-fibre cotton. Xinjiang Agricultural Sciences, 2007, 44(3): 322- 325.

[11] Yang Y H, Wu P T, Wu J C, Zhao X N, Huang Z B, He F. Response of photosynthetic parameters of winter wheat before and after Re-watering to different rates of water-retaining agent. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2011, 42(7): 116- 123.

[12] Li Y, Wang B T. Influence of superabsorbent polymers on sandy soil physical properties and corn growth. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2012, 43(1): 76- 82.

[13] Yue Z W, Wang B T, Wang H L, Yang H. Application of nutrient and super absorbent polymer compound and effect of fertilizer slow-release. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(8): 56- 62.

[14] Li Y G, Jiang G M. Ecological restoration of mining wasteland in both China and abroad: an over review. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(1): 95- 100.

[15] Wang C M, Sun H, Chen J Z, Chen K M. Effects of absorbent polymers on soil moisture conservation for reforestation in dry valleys. Chinese Journal of Applied Environmental Biology, 2001, 7(3): 197- 200.

[16] Yu G J, Lin Q T, Ke Q M, Wu F R, Lin W X. Progress and prospects of tall fescue turfgrass. Pratacultural Science, 2005, 22(7): 77- 82.

[17] Minolta Camera Co. Ltd. Manual for chlorophyll meter SPAD- 502. Japan: Osaka, 1989.

[18] Bao S D. Soil and Agricultural Chemistry Analysis. 3rd ed. Beijing: China Agricultural Press, 2000: 14- 38.

[19] Zhuang W H, Feng H, Wu P T. Development of super absorbent polymer and its application in agriculture. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2007, 23(6): 265- 270.

[20] Yun X F, Wu P T, Feng H. Role of polyacrylamide on soil structure and increasing yield. Research of Soil and Water Conservation, 2002, 9(2): 55- 58.

[21] Wang Z. Plant Physiology. Beijing: China Agriculture Press, 2010.

[22] Dong Y, Guo S H, Zhan Y L. Polyacrylamide effects on soil amendments. Polymer Bulletin, 2004, (5): 83- 87.

[23] He X S, He Y S, Zou S W. Super absorbent polymers as controlled release carriers of nutrient in fertilizers. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2008, (4): 5- 9.

[24] Ma X Q, Liang X. Research advances in mechanism of high phosphorus use efficiency of plants. Chinese Journal of Applied Ecology, 2004, 15(4): 712- 716.

[25] Long M J, Zhang H W, Xie F, Zeng F S. Studies on polymeric soil structure amendments Ⅱ effect of polymeric soil amendments on the adsorpation of fertilizer on soil. Soils and Fertilizers, 2000, (5): 13- 18.

[26] Shen F K, Wei Z, Wang L, Yin Y Q, Pan W L, Gu M H. Effects of plant growth regulator on absorption, circulation and contents of potassium in flue-cured tobacco. Agricultural Science and Technology, 2011, 12(12): 1877- 1880.

[27] He X S, Liao Z W, Huang P Z, Ge R S, Li H B, Zhao J H. Interactions of hydrogels with fertilizers and outlook on slow/controlled-release water-storing fertilizers research. Chinese Journal of Soil Science, 2006, 37(4): 799- 804.

[28] Pinkard E A, Patel V, Mohammed C. Chlorophyll and nitrogen determination for plantation-grownEucalyptusnitensand E.globulususing a non-destructive meter Forest Ecology and Management, 2006, 223(1): 211- 217.

[29] Yamamoto A, Nakamura T, Adu-Gyamfi J J, Saigusa, M. Relationship between chlorophyll content in leaves of sorghum and pigeon pea determined by extraction method and by chlorophyll meter ( SPAD- 502). Journal of Plant Nutrition, 2002, 25(10): 2295- 2301.

[30] Abdelhamid M, Horiuchi T, Oba S. Evaluation of the SPAD value in faba bean (ViciafabaL.) leaves in relation to different fertilizer applications. Plant Production Science, 2003, 6(3): 185- 189.

參考文獻(xiàn):

[1] 張鳳辰. 煤矸石及其綜合利用. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2004, 10(1): 14- 15.

[2] 胡振琪. 煤矸石山復(fù)墾. 北京: 煤炭工業(yè)出版社, 2006.

[3] 魏忠義, 胡振琪, 白中科. 露天煤礦排土場平臺“堆狀地面”土壤重構(gòu)方法. 煤炭學(xué)報, 2001, 26(1): 18- 21.

[4] 王兵, 趙廣東, 蘇鐵成, 李剛, 白秀蘭. 極端困難立地植被綜合恢復(fù)技術(shù)研究. 水土保持學(xué)報, 2006, 20(1): 151- 154, 180- 180.

[5] 程功林, 陳永春. 煤矸石山的危害及植被生態(tài)重建途徑探討. 煤田地質(zhì)與勘探, 2009, 37(4): 54- 56.

[6] 穆軍, 李占斌, 李鵬, 胡琳, 程圣東. 干熱河谷水電站棄渣場植被恢復(fù)技術(shù)研究. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報, 2010, 18(2): 245- 252.

[7] 陳寶玉, 關(guān)楠, 黃選瑞, 葛劍平. 水分脅迫下保水劑對爬山虎和廊坊楊苗木水分生理生態(tài)特性的影響. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2007, 35(4): 7- 11.

[8] 穆軍, 李占斌, 李鵬, 于國強(qiáng), 張曉霞. 保水劑在干熱河谷水電站棄渣場植被恢復(fù)中的應(yīng)用效果研究. 西安理工大學(xué)學(xué)報, 2009, 25(2): 151- 155.

[9] 莊文化, 吳普特, 馮浩, 徐福利, 李百鳳, 寧榮昌. 土壤中施用聚丙烯酸鈉保水劑對冬小麥生長及產(chǎn)量影響. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2008, 24(5): 37- 41.

[10] 馮耀祖, 楊培林, 鐘新才, 李磐, 馬興旺, 周勃, 楊濤. 多功能保水劑在新海16號上的施用效果研究. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 44(3): 322- 325.

[11] 楊永輝, 吳普特, 武繼承, 趙西寧, 黃占斌, 何方. 復(fù)水前后冬小麥光合生理特征對保水劑用量的響應(yīng). 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報, 2011, 42(7): 116- 123.

[12] 李楊, 王百田. 高吸水性樹脂對沙質(zhì)土壤物理性質(zhì)和玉米生長的影響. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報, 2012, 43(1): 76- 82.

[13] 岳征文, 王百田, 王紅柳, 楊浩. 復(fù)合營養(yǎng)長效保肥保水劑應(yīng)用及其緩釋節(jié)肥效果. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2011, 27(8): 56- 62.

[14] 李永庚, 蔣高明. 礦山廢棄地生態(tài)重建研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)報, 2004, 24(1): 95- 100.

[15] 王春明, 孫輝, 陳建中, 陳克明. 保水劑在干旱河谷造林中的應(yīng)用研究. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報, 2001, 7(3): 197- 200.

[16] 余高鏡, 林奇田, 柯慶明, 吳福榮, 林文雄. 草坪型高羊茅的研究進(jìn)展與展望. 草業(yè)科學(xué), 2005, 22(7): 77- 82.

[18] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析 (第三版). 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000: 14- 38.

[19] 莊文化, 馮浩, 吳普特. 高分子保水劑農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究進(jìn)展. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2007, 23(6): 265- 270.

[20] 員學(xué)鋒, 吳普特, 馮浩. 聚丙烯酰胺 (PAM) 的改土及增產(chǎn)效應(yīng). 水土保持研究, 2002, 9(2): 55- 58.

[21] 王忠. 植物生理學(xué). 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2010.

[22] 董英, 郭紹輝, 詹亞力. 聚丙烯酰胺的土壤改良效應(yīng). 高分子通報, 2004, (5): 83- 87.

[23] 何緒生, 何養(yǎng)生, 鄒紹文. 保水劑作為肥料養(yǎng)分緩釋載體的應(yīng)用. 中國土壤與肥料, 2008, (4): 5- 9.

[24] 馬祥慶, 梁霞. 植物高效利用磷機(jī)制的研究進(jìn)展. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2004, 15(4): 712- 716.

[25] 龍明杰, 張宏偉, 謝芳, 曾繁森. 高聚物土壤結(jié)構(gòu)改良劑的研究Ⅱ高聚物對土壤肥料的作用. 土壤肥料, 2000, (5): 13- 18.

[27] 何緒生, 廖宗文, 黃培釗, 葛仁山, 李洪波, 趙建華. 保水劑與肥料互作及保水緩/控釋肥料研究展望. 土壤通報, 2006, 37(4): 799- 804.

TheeffectofsuperabsorbentpolymeronthegrowthandnutritionabsorptionofFestucaarundinaceaL.onanimprovedganguematrix

ZHAO Zhifeng, WANG Dongmei*, ZHAO Tingning

CollegeofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China

Super absorbent polymers (SAPs) can absorb water up to a few hundred or even a few thousand times their own mass. Their special physical structure, unique chemical composition, and characteristics of high water absorption capacity allow super absorbent polymers to be widely used in agriculture, horticulture, forestry and other industries to relieve drought and reserve water for farmland, seedling protection, and crop yield improvement. However, the amount of super absorbent polymers applied is an important parameter to evaluate. Applying the incorrect amount can result in either no effect, or soil permeability may be compromised if excess amounts are used. This can cause plant roots to have difficulty breathing or to have root rot. To explore the influence of super absorbent polymers on the growth and nutritional characteristics ofFestucaarundinaceaL. on gangue waste, three matrix gradients were set up with different weight ratios of gangue/soil. The matrix of each gradient was added into the super absorbent polymer in three different qualities. Ten treatments in total, including CK, were set up in this paper. The height growth, biomass, nutritional characteristics and SPAD (Soil and Plant Analyzer Development) value ofFestucaarundinaceaL. under different treatments were observed. The effects of different treatments on the gangue matrix and onFestucaarundinaceaL. growth were analyzed to determine the reasonable dosage of super absorbent polymer to be added to the gangue wasteland for vegetation recovery. This provides a theoretical basis and technical support for this practical application. The results show that adding super absorbent polymers helps strengthen the gangue matrix′s ability to hold water, increasing the water available to the plants, which promotes plant growth and biomass increase. The super absorbent polymer mainly impacts aboveground biomass, while the underground biomass is mainly affected by the weight ratio of the gangue/soil; for treatments where the weight ratio of gangue/soil is the same, adding 1 g/kg super absorbent polymer acceleratesFestucaarundinaceaL. growth; adding 2 g/kg super absorbent polymer to the matrix helpsFestucaarundinaceaL. quickly adapt to the matrix environment and the daily average growth rate reaches peak value 2 weeks after the seedling emergence. Adding super absorbent polymer to a gangue matrix enhances the gangue′s ability to hold fertilizer and to supply nutrients to plants.FestucaarundinaceaL. can promote growth by transferring nutrients in the gangue matrix from underground plant parts to aerial parts. Phosphorus absorption was most efficient when 1 g/kg super absorbent polymer was added. Super absorbent polymers affect photosynthesis parameters of blade leaves by imposing impact on plant water use efficiency. Therefore, adding super absorbent polymers can increase the SPAD value of the blade leaf. From comprehensive comparisons of plant height, biomass, nutrition characteristics and leaf SPAD values ofFestucaarundinaceaL. under different treatments, treatment No. 6 (weight ratio of gangue/soil is 750∶250, with 2 g super absorbent polymer) and treatment No. 8 (weight ratio of gangue/soil is 500∶500, with 1 g super absorbent polymer) were the optimal conditions found to helpFestucaarundinaceaL. grow on gangue waste.

super absorbent polymer; gangue matrix; biomass;nutritional characteristics;SPAD value

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項項目(200904030);國家自然科學(xué)基金項目(30872075)

2012- 11- 26;

2013- 05- 29

*通訊作者Corresponding author.E-mail: dmwang@126.com

10.5846/stxb201211261673

趙陟峰,王冬梅,趙廷寧.保水劑對煤矸石基質(zhì)上高羊茅生長及營養(yǎng)吸收的影響.生態(tài)學(xué)報,2013,33(16):5101- 5108.

Zhao Z F, Wang D M, Zhao T N.The effect of super absorbent polymer on the growth and nutrition absorption ofFestucaarundinaceaL. on an improved gangue matrix.Acta Ecologica Sinica,2013,33(16):5101- 5108.

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