白舒冰 邢小藝 關(guān)雯雨 董 麗

（花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家花卉工程技術(shù)研究中心，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室，園林環(huán)境教育部工程研究中心，林木花卉遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，北京 100083）

金屬礦山的露天開采破壞了地表的植被層，改變了原有的地貌和景觀，并且在挖掘、運(yùn)輸和傾倒等作業(yè)過程中，原有的土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了巨大的變化，這些因采礦而被破壞，未經(jīng)處理就無法使用的土地稱之為礦山廢棄地，因采礦作業(yè)受到干擾的土壤稱為礦區(qū)土壤。不同地點(diǎn)的礦區(qū)土壤其質(zhì)量和性質(zhì)各不相同，例如，采礦區(qū)域由于表層土壤的剝離和重型機(jī)械的作業(yè)，露出地表的土壤通常是未風(fēng)化完全的心土且土壤壓實(shí)嚴(yán)重；排土場存放采礦剝離出的石塊和表土，因此礫石比例高，質(zhì)地粗糙；尾礦庫則是堆積尾礦砂的地方。因此，礦區(qū)土壤存在較大的異質(zhì)性和復(fù)雜性，而土壤的質(zhì)量很大程度上決定了礦山復(fù)墾和植物修復(fù)的方向。

目前對(duì)礦區(qū)土壤進(jìn)行植物修復(fù)的研究主要集中在植物對(duì)某種重金屬的凈化作用中，不同礦山廢棄地的受污染的重金屬類型和污染程度不同，因此修復(fù)植物的選擇也不同。例如香根草（）對(duì)酸性貧瘠土壤和重金屬具有很強(qiáng)的抗性，適合尾礦修復(fù)。另外一些研究也表明，一些對(duì)重金屬有較強(qiáng)抗性但沒有富集能力的植物，仍然可以作為礦山廢棄地修復(fù)的植物種類，例如節(jié)節(jié)草（）、狗牙根（）、白茅（）等植物可以作為砷、銻、鋅、鎘等重金屬污染的礦山廢棄地修復(fù)的物種。然而并不是所有金屬礦區(qū)的限制因子都是重金屬污染。通過對(duì)比北京周邊的金鐵礦區(qū)周邊廢棄地、流域等地的重金屬污染程度，可以得出：總體上表層土壤大部分點(diǎn)位較清潔，個(gè)別點(diǎn)位存在某重金屬的污染。因此，對(duì)一些金屬礦山來說，主要問題不是重金屬污染，土壤物理性質(zhì)的薄弱是限制植物修復(fù)的主要因子，也是礦山生態(tài)修復(fù)需要聚焦的目標(biāo)所在。

在篩選用于廢棄地恢復(fù)的植物種類時(shí)，需從植物本身的生物學(xué)特性、抗逆性、經(jīng)濟(jì)性、觀賞價(jià)值等方面綜合評(píng)估。景天屬（）植物是園林綠化中常見的宿根植物，在自然的巖石生境中也有分布，還可用于巖石園的營建，且繁殖栽培容易，在耐旱、耐寒、耐鹽堿、耐重金屬等方面具有較好的特性?；谝陨咸卣?，本研究假設(shè)景天屬植物可作為礦山廢棄地修復(fù)的植物材料。因此，本研究的目標(biāo)是：①評(píng)估首云鐵礦不同類型廢棄地土壤對(duì)景天屬植物存活和生長的影響；②確定土壤基質(zhì)影響景天屬植物生長的關(guān)鍵因子；③通過上述結(jié)果對(duì)景天屬植物用于礦山修復(fù)提出相關(guān)建議。

1 試驗(yàn)地概況

北京的鐵礦開采集中在密云境內(nèi)，針對(duì)廢棄地類型的完整性、可達(dá)程度以及現(xiàn)在是否關(guān)停等因素，選擇北京市范圍內(nèi)規(guī)模最大、最具代表性的首云鐵礦作為試驗(yàn)地。首云鐵礦位于北京市密云區(qū)巨各莊鎮(zhèn)，40°19′43″～40°27′31″N，116°52′18″～117°04′57″E，海拔為45～1 730 m，屬溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，年降水量為620～700 mm，年平均氣溫11.3 ℃，全年無霜期在176 d 左右。極端最低氣溫-27.3 ℃，極端最高氣溫40 ℃。考慮到鐵礦的土地利用類型、立地條件和可達(dá)性，將采土樣地設(shè)置在采礦區(qū)、排土場和尾礦庫，這3 類不同的廢棄地可以代表不同立地下的生態(tài)修復(fù)類別。采礦區(qū)、排土場、尾礦庫3 種類型的廢棄地占地約2 km，土壤貧瘠，不適宜植物生長。

2 材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

德國景天（‘Immergrunchen’）和胭脂紅景天（‘Coccineum’）均為國外引進(jìn)品種。其中，德國景天為中型景天，根系類型為直根系，株高15～25 cm，莖直立性較差。葉互生、成簇生狀，群體株型較整齊；胭脂紅景天為矮型景天，根系類型為須根系，株高15～20 cm，莖匍匐，近地面部分的節(jié)容易生根，全株深紫紅色；兩種景天種類不一，均在園林應(yīng)用中表現(xiàn)出較好的特性，故本試驗(yàn)選擇這兩種不同類型的景天，研究其對(duì)礦山廢棄土壤的生態(tài)適應(yīng)性。

2 種景天于2019 年7 月初在北京林業(yè)大學(xué)三頃園通過扦插繁殖獲得。試供土壤采自北京首云鐵礦的采礦區(qū)、排土場和尾礦庫這三類典型廢棄地（見表1），采用“S”型取樣法在各廢棄地采集0～20 cm 的表層土壤，得到采礦區(qū)土壤、排土場土壤和尾礦砂各1 m左右，對(duì)照土壤采自三頃園，以（園土）∶（草炭）∶（蛭石）=（2∶1∶1）進(jìn)行混合。

表1 采土樣地基本情況Table 1 Basic condition of sampling sites

2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)周期從2019 年7 月到2020 年10 月。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：土壤設(shè)置采礦區(qū)土壤、排土場土壤、尾礦砂和對(duì)照土壤共4 個(gè)處理。2 種景天屬植物扦插一個(gè)月后，于2019 年8 月中旬選擇生長基本一致的植物裸根移栽到裝有約40 kg 試驗(yàn)土壤的方形塑料框中（60 cm×50 cm×30 cm），每個(gè)處理組合重復(fù)4 次。種植模式為每個(gè)框內(nèi)種植4 行，每行5 叢，3 株為一叢，共60 株。期間進(jìn)行補(bǔ)水和除草管理，為模擬自然界礦區(qū)缺水的環(huán)境，以14 d 作為一個(gè)補(bǔ)水周期，每次補(bǔ)水均以該處理下土壤的最大持水量進(jìn)行補(bǔ)給。于2019年9月中旬和2020年9 月中旬對(duì)2 種植物在不同處理中的存活率分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，于2020 年10 月第二個(gè)生長季結(jié)束時(shí)對(duì)2種植物進(jìn)行破壞性采樣，對(duì)植物的生長狀況進(jìn)行觀察測量。

2.3測定方法

用環(huán)刀法測定不同土壤的容重、總孔隙度、持水孔隙度和通氣孔隙度；土壤含水量用烘干法測定；土壤pH 以1∶2.5 的土水比測定；速效N 含量采用凱氏定氮法測定；全P 采用硫酸-高氯酸鉬銻抗比色法，速效K 含量采用氫氧化鈉熔融法測定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀高溫外加熱法；重金屬Pb、Cd 含量用微波消解儀消解，消解后的樣品采用ICP-AES儀器進(jìn)行測定。

成活率的統(tǒng)計(jì)以每個(gè)種植框內(nèi)在統(tǒng)計(jì)之日現(xiàn)存的植株個(gè)數(shù)/60 株來計(jì)算。生長指標(biāo)通過完整挖取的植物整株分地上部分和地下根系分別進(jìn)行測定。其中，地上部分的測試指標(biāo)有莖長、地徑、分蘗數(shù)量、葉面積、單葉鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量；地下根系的測量指標(biāo)有總根長、根系總表面積、根系總體積、根平均直徑、根干質(zhì)量。景天的葉面積大小用葉面積掃描儀測定，地上部生物量、根干質(zhì)量用烘干法測定。植物根系用掃描儀掃描成圖像，再用Rhizo 2020軟件測算各根系指標(biāo)。

綜上，我們可以得知，對(duì)于生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)一般納稅人而言，其“營改增”前后稅負(fù)變化主要取決于其購進(jìn)項(xiàng)目的多少，且購進(jìn)固定資產(chǎn)比購進(jìn)服務(wù)對(duì)稅負(fù)下降的影響更大；稅率為6%的一般納稅人“營改增”對(duì)其稅負(fù)的影響程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于稅率為11%的一般納稅人，“營改增”后稅負(fù)下降可能性大大高于稅率為11%的一般納稅人。在此不再贅述。

2.4數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)的處理和分析在Excel 2010 和SPSS 26.0中進(jìn)行，用方差分析（ANOVA）比較景天屬植物各項(xiàng)生長指標(biāo)之間的差異，用LSD法（=0.05）對(duì)不同處理之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較，用Pearson 法對(duì)土壤理化指標(biāo)和植物生長指標(biāo)做相關(guān)性分析，用CANOCO 5.0對(duì)景天屬植物的生長狀況與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析（CCA）以及相關(guān)圖的繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1不同類型廢棄鐵礦土壤理化性質(zhì)

如表2 所示，3 種廢棄地土壤的容重從大到小順序?yàn)槲驳V砂、采礦區(qū)土壤、排土場土壤，且不同土壤之間差異顯著，分別為對(duì)照土壤的1.85、1.45、1.36 倍?？偪紫抖劝磸拇蟮叫∫来闻判?yàn)榕磐翀鐾寥?、采礦區(qū)土壤、尾礦砂，分別為對(duì)照土壤的86.31%、75.14%、73.74%，持水孔隙度的由大到小順序?yàn)榕磐翀鐾寥?、采礦區(qū)土壤、尾礦砂，分別為對(duì)照土壤的82.22%、73.86%、67.17%。同樣，不同土壤的通氣孔隙度也存在顯著差異，由大到小順序依次為尾礦砂、排土場土壤、采礦區(qū)土壤，分別為對(duì)照土壤的1.48倍、1.33倍、89.65%。

表2 試供土壤的理化性質(zhì)Table 2 Physicochemical properties of tested soils

不同土壤14 d內(nèi)的含水量的變化情況見圖1，其中，第1天的土壤含水量為不同土壤的最大持水量，其由大到小順序?yàn)榕磐翀鐾寥?、采礦區(qū)土壤、尾礦砂，分別為對(duì)照土壤的48.82%、47.31%、33.33%。隨著時(shí)間的推移，不同土壤的含水量均呈現(xiàn)下降的趨勢。

圖1 不同土壤14 d內(nèi)的含水量的變化情況Fig.1 Changes of water content in different soils within 14 d

4 種土壤的pH 均呈弱酸性，且3 種廢棄土壤之間不存在顯著差異。分析不同廢棄土壤的養(yǎng)分特征，3種廢棄土壤的有機(jī)質(zhì)和速效N 含量均顯著低于對(duì)照土壤，其含量順序由大到小依次為尾礦砂、排土場土壤、采礦區(qū)土壤；采礦區(qū)土壤、排土場土壤的全P 含量顯著高于對(duì)照土壤，尾礦砂的全P含量顯著低于對(duì)照土壤；采礦區(qū)土壤的速效K含量和對(duì)照土壤無顯著差異，而排土場土壤和尾礦砂速效K含量顯著小于對(duì)照土壤，且排土場土壤含量顯著高于尾礦砂。重金屬元素Cd和Pb在4種試供土壤中含量均極低或沒有，低于北京市重金屬污染的背景值，對(duì)植物生長幾乎沒有毒害作用。

3.2不同類型廢棄鐵礦土壤對(duì)2種景天成活率的影響

2 種景天在4 種土壤上的成活率如圖2 所示，隨著時(shí)間的延長，除對(duì)照土壤外，所有處理組的總存活率均有所下降。對(duì)德國景天來說，處理采礦區(qū)土壤、排土場土壤、尾礦砂第一年的總存活率分別為93.75%、100%、100%，降至第二年的64.50%、73.50%、45.00%，對(duì)胭脂紅景天來說，處理采礦區(qū)土壤、排土場土壤、尾礦砂第一年的總存活率均為100%，分別降至第二年的40.75%、88.00%、33.25%。綜上所述，德國景天和胭脂紅景天在第二個(gè)生長季的成活率均為排土場土壤最高，采礦區(qū)土壤次之，尾礦砂最低。且胭脂紅景天在排土場土壤的成活表現(xiàn)要優(yōu)于德國景天，而德國景天在采礦區(qū)土壤的成活表現(xiàn)優(yōu)于胭脂紅景天，二者在尾礦砂上的成活狀況均表現(xiàn)較差。

圖2 不同類型廢棄土壤對(duì)2種景天成活率的影響A.德國景天；B.胭脂紅景天Fig.2 Effects of different types of abandoned soil on survival rates of two Sedum speciesA.S.hybridum‘Immergrunchen’；B.S.spurium‘Coccineum’

圖3 不同類型廢棄土壤對(duì)德國景天生長的影響Fig.3 Effects of different abandoned soils on natural growth of S.hybridum‘Immergrunchen’

3.3不同類型廢棄鐵礦土壤對(duì)2種景天生長狀況的影響

如表3所示，經(jīng)過2個(gè)生長季后，2種景天在不同廢棄土壤的生長狀況均表現(xiàn)出較大的差異。對(duì)德國景天來說，3種廢棄地土壤處理的所有生長指標(biāo)均顯著低于對(duì)照土壤。分蘗數(shù)量和地上干質(zhì)量從大到小排序均為采礦區(qū)土壤、排土場土壤、尾礦砂，其中，三者的分蘗數(shù)量依次為對(duì)照土壤的81.35%、55.93%、48.31%，地上干質(zhì)量分別為對(duì)照土壤的56.97%、34.96%、22.87%。而葉面積由大到小的順序依次為采礦區(qū)土壤、尾礦砂、排土場土壤，依次為對(duì)照土壤的84.51%、81.52%、65.58%。相反，尾礦砂處理的莖長指標(biāo)卻顯著大于采礦區(qū)土壤和排土場土壤。由此可見，影響尾礦砂處理地上生物量的主要因素可能是由于葉面積較小和分蘗數(shù)量較少，且德國景天地上部分生長適應(yīng)性由強(qiáng)到弱依次為采礦區(qū)土壤、排土場土壤、尾礦砂。

圖4 不同類型廢棄土壤對(duì)胭脂紅景天生長的影響Fig.4 Effects of different abandoned soils on natural growth of S.spurium‘Coccineum’

表3 不同類型廢棄鐵礦土壤對(duì)2種景天屬植物地上部生長的影響Table 3 Effects of different types of wasteland soils on aboveground growth of two Sedum species

對(duì)于胭脂紅景天來說，葉面積、分蘗數(shù)量和地上干質(zhì)量從大到小的順序均為排土場土壤、采礦區(qū)土壤、尾礦砂，且不同處理之間差異顯著。三者的葉面積依次為對(duì)照的58.16%、36.88%、26.71%，分蘗數(shù)量依次為對(duì)照土壤的72.45%、45.92%、29.59%，地上干質(zhì)量分別為對(duì)照土壤的65.23%、58.31%、26.90%。而莖長由大到小的順序?yàn)榕磐翀鐾寥?、尾礦砂、采礦區(qū)土壤，依次為對(duì)照土壤的97.88%、79.21%、72.85%。由此可見，胭脂紅地上部分生長狀況由優(yōu)到劣排序依次為排土場土壤、采礦區(qū)土壤、尾礦砂。

不同廢棄土壤對(duì)景天屬植物地下根系生長的影響見表4。對(duì)德國景天來說，3 種廢棄土壤處理下的根長由大到小的順序依次是排土場土壤、采礦區(qū)土壤、尾礦砂，分別為對(duì)照土壤的77.30%、70.91%、43.64%。3 種廢棄土壤處理之間的根平均直徑?jīng)]有顯著差異，但都顯著低于對(duì)照土壤。根干質(zhì)量由大到小的順序依次為采礦區(qū)土壤、尾礦砂、排土場土壤，分別為對(duì)照土壤的60.05%、39.17%、29.02%。而根冠比以尾礦砂最大，采礦區(qū)土壤次之，排土場土壤最小，分別為對(duì)照土壤的1.71、1.05、84.15%。由此可見，德國景天地下根系在不同廢棄鐵礦土壤的生長適應(yīng)性為采礦區(qū)土壤中較好，在排土場土壤和尾礦砂中均較差。

表4 不同類型廢棄鐵礦土壤對(duì)地下根系生長的影響Table 4 Effects of different types of wasteland soils on underground root growth of two Sedum species

對(duì)胭脂紅景天來說，各廢棄土壤處理與對(duì)照土壤相比受影響較小。其中，根平均直徑和根干質(zhì)量由大到小的順序?yàn)榕磐翀鐾寥?、尾礦砂、采礦區(qū)土壤，且排土場土壤和尾礦砂與對(duì)照土壤相比無顯著差異，但顯著高于采礦區(qū)土壤。而根長由大到小的順序則是排土場土壤、采礦區(qū)土壤、尾礦砂，且均顯著低于對(duì)照土壤，分別為對(duì)照土壤的81.55%、70.72%、52.85%。根冠比由大到小的順序?yàn)槲驳V砂、排土場土壤、采礦區(qū)土壤，均顯著大于對(duì)照土壤，分別為對(duì)照土壤的2.90、1.37、1.28 倍。由此可見，胭脂紅景天地下根系在不同廢棄鐵礦土壤的生長適應(yīng)性由強(qiáng)到弱依次為排土場土壤、尾礦砂、采礦區(qū)土壤。

3.4景天生長指標(biāo)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性

Pearson 相關(guān)性分析表明（見表5），存活率、分蘗數(shù)量、地上干質(zhì)量、生物量、根長與容重存在顯著的負(fù)相關(guān)；莖長、地上干質(zhì)量、分蘗數(shù)量、生物量、根長、根平均直徑、根體積與土壤總孔隙度存在顯著的正相關(guān)；存活率、莖長、分蘗數(shù)量、單葉鮮質(zhì)量、生物量、根平均直徑、根體積與持水孔隙度呈顯著正相關(guān)；存活率、分蘗數(shù)量、生物量與通氣孔隙度呈顯著正相關(guān)；存活率、分蘗數(shù)量、單葉鮮質(zhì)量、生物量、根平均直徑、根體積、根干質(zhì)量與土壤含水量呈顯著正相關(guān)；分蘗數(shù)量、單葉鮮質(zhì)量、生物量、總根長、根表面積、根體積、根干質(zhì)量與pH 呈顯著負(fù)相關(guān)；存活率、莖長、分蘗數(shù)量、單葉鮮質(zhì)量、生物量、根平均直徑、根體積、根干質(zhì)量與土壤的養(yǎng)分指標(biāo)（有機(jī)質(zhì)、速效N、全P）呈顯著正相關(guān)。

表5 景天生長指標(biāo)與土壤理化性質(zhì)的Pearson相關(guān)性Table 5 Pearson correlation soil physical and chemical properties and the growth indexes of Sedums

3.5景天生長指標(biāo)對(duì)土壤理化性質(zhì)的CCA分析

將景天的生長指標(biāo)與礦區(qū)土壤因子進(jìn)行CCA分析。由表6可知，第1排序軸和第2排序軸中，景天生長因子和土壤因子的相關(guān)性分別為0.586 1和0.642 7，在前2 個(gè)排序軸中，生長因子和土壤因子的變化累計(jì)分別在81.02%和93.96%。綜合表7可知，前兩個(gè)排序軸對(duì)景天生長和土壤理化性質(zhì)關(guān)系解釋的累計(jì)解釋率為34.2%，包含通氣孔隙度、pH、容重、土壤含水量、總孔隙度和持水孔隙度，其對(duì)景天生長的解釋率分別為12.4%、4.6%、2.9%、8.6%、5.0%、0.7%。其中，對(duì)CCA 排序軸起顯著作用的因子分別有通氣孔隙度（=0.012）和土壤含水量（=0.036），而pH、總孔隙度和持水孔隙度未達(dá)到顯著水平。因此，影響廢棄地景天生長的主要土壤因子為土壤含水量和通氣孔隙度。

表6 景天生長因子與土壤因子的CCA 排序圖特征值及相關(guān)性Table 6 The characteristic value and correlation of CCA ordination diagram of Sedum growth and soil factor

表7 景天生長因子與土壤因子CCA 排序軸的解釋率、貢獻(xiàn)率及其顯著性檢驗(yàn)Table 7 The explains，contribution and significance test of CCA ordination axes of Sedum growth factor and soil factor

由圖5可知，大多數(shù)景天的生長指標(biāo)與土壤容重和通氣孔隙度呈負(fù)相關(guān)，而根系總長度與通氣孔隙度呈正相關(guān)。生物量、單葉鮮質(zhì)量、根體積、根長、葉面積、根平均直徑、莖長、根長、分蘗數(shù)量與土壤含水量、持水孔隙度和總孔隙度呈正相關(guān)，這與相關(guān)分析的結(jié)果高度一致（見表5）。莖長在圖中遠(yuǎn)離矢量箭頭連線，且與土壤性質(zhì)之間的夾角約等于90°，說明莖長受土壤性質(zhì)影響相對(duì)較弱。土壤含水量、持水孔隙度和總孔隙度與葉面積的夾角最小，說明對(duì)葉面積的影響作用最大。

圖5 植物生長指標(biāo)與土壤因子的CCA排序Fig.5 Two-dimensional CCA ordination for plant growth factor and soil factor

4 討論

4.1不同類型廢棄土壤對(duì)景天屬植物存活的影響

本研究中，不同類型廢棄土壤對(duì)2種景天的存活和生長產(chǎn)生了顯著的影響。其中，2種景天在排土場土壤上的存活表現(xiàn)最好，存活率為70%～90%，在尾礦砂中的存活表現(xiàn)最差，存活率為30%～50%。德國景天在采礦區(qū)土壤上的存活表現(xiàn)好于胭脂紅景天，胭脂紅景天在排土場土壤上的存活表現(xiàn)好于德國景天。并且2 種景天第一個(gè)生長季內(nèi)在不同廢棄土壤上的存活率均在90%以上，在第二個(gè)生長季內(nèi)，景天屬植物在不同廢棄土壤上的存活率均有不同程度的下降，與張華在北京市房山區(qū)黃院采石場對(duì)11種試供地被進(jìn)行篩選試驗(yàn)的結(jié)果相似，該結(jié)果表明在試驗(yàn)初期，八寶景天（）、垂盆草（）和光亮景天（‘Splendens’）成活率達(dá)90%以上，經(jīng)一年半生長期，這3 種景天的成活率下降到60%以上。同時(shí)與其他耐性植物如柳屬（）、楊屬（）植物在礦區(qū)土壤上的存活率也相似。本試驗(yàn)中尾礦砂對(duì)植物生存的影響最大，原因可能是尾礦砂的通氣孔隙度占總孔隙度比例大，保水力較差，并且由于土壤淋溶作用，保肥力也較差，導(dǎo)致土壤的水分和養(yǎng)分匱乏，造成景天在尾礦砂上的存活和生長情況均最差。因此在使用景天進(jìn)行礦山修復(fù)時(shí)盡可能帶土球移栽，以增加根際土壤的保水量，或者在用于尾礦砂的植物修復(fù)時(shí)，可先對(duì)尾礦砂進(jìn)行土壤改良。

4.2不同類型廢棄土壤對(duì)景天屬植物地上部生長的影響

在生長表現(xiàn)上，不同廢棄土壤對(duì)2種景天的地上部分的生長指標(biāo)產(chǎn)生了顯著的抑制作用。典范相關(guān)分析結(jié)果顯示，本試驗(yàn)中顯著影響景天生長的土壤因子是通氣孔隙度和土壤含水量。廢棄土壤物理性質(zhì)的不良影響了土壤的含水量，水分虧缺會(huì)降低土壤的水分，從而減少每株植物的葉片數(shù)和單個(gè)葉子的大小和葉子壽命。葉面積的擴(kuò)大取決于葉膨壓、溫度和生長所需的同化物質(zhì)的供應(yīng)，干旱引起的葉面積的減少歸因于通過光合作用的減少抑制了葉的膨脹，水分脅迫對(duì)植物一個(gè)常見的不利影響就是鮮重和干質(zhì)量等生物量的減少。

而2 種景天在廢棄土壤上生長也隨修復(fù)時(shí)間的推移受到不同程度的抑制，這與柳屬植物和豆科（Fabaceae）植物在銅尾礦，刺槐（）在排巖場等的生長情況相似。原因可能是由于礦區(qū)土壤性質(zhì)的破壞造成土壤持水量的不足，以至于在短暫的缺水情況下造成植物的水分脅迫。本研究中，廢棄土壤對(duì)2種景天地上生長抑制最顯著的是葉面積和分蘗數(shù)量。葉面積是反映生物量的積累的組成指標(biāo)之一，是對(duì)環(huán)境因子變化敏感的參數(shù)。較大的葉面積可為光合作用提供有效的表面，但脅迫條件不利于植物的生長和生存。葉面生長主要取決于細(xì)胞的伸展和增大，在缺水早期，抑制細(xì)胞的伸展和增大，減緩了葉面的生長，因此葉子面積較小，從而有效降低水分蒸發(fā)，這樣可以長期有效地應(yīng)對(duì)土壤中有限的水分供應(yīng)。水分脅迫導(dǎo)致植物枝條數(shù)目和生長速度下降，并進(jìn)一步限制了葉片數(shù)量和大小。目前，關(guān)于脅迫對(duì)莖的生長影響研究相比于葉而言較少，但在脅迫條件下，限制葉片生長的因素，也可能是影響莖生長的主要原因。葉面積和分蘗數(shù)的減少會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致植物鮮重和干質(zhì)量等生物量的減少。

4.3不同類型廢棄土壤對(duì)景天屬植物地下根系生長的影響

本研究中各廢棄土壤對(duì)2 種景天屬植物地下根系生長的實(shí)驗(yàn)表明：不同廢棄土壤對(duì)景天屬植物的根系生長產(chǎn)生了顯著的抑制作用，對(duì)根系總體積、根平均直徑和根干質(zhì)量的抑制作用尤為明顯。植物根系是連接是生態(tài)系統(tǒng)地上與地下部分的中介，根系的空間分布決定了植物與土壤環(huán)境作用面積的大小，對(duì)植物地上部分的生長有重要的影響。景天屬植物根系構(gòu)型和生物量的變化是植物對(duì)礦山廢棄土壤不良理化性質(zhì)適應(yīng)的調(diào)節(jié)。

不同廢棄土壤顯著降低了2 種景天的根平均直徑。細(xì)根的增多，一方面可以增加植物對(duì)養(yǎng)分的吸收面積；另一方面，一定數(shù)量的細(xì)根根系生長可以形成通道，加大土體的通氣透水能力，改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于植物生長。德國景天屬于中型景天，根系主要為>2 mm 的粗根，胭脂紅景天屬于矮型景天，根系主要為<2 mm 的細(xì)根。德國景天的根系總體積和總表面積顯著大于胭脂紅景天，更有利于德國景天在緊實(shí)的采礦區(qū)土壤上吸收水分和養(yǎng)分。

植物根系不僅僅是養(yǎng)分吸收的器官，更是養(yǎng)分儲(chǔ)存的器官。根系在生長季儲(chǔ)存養(yǎng)分，為第二年植物的返青提供養(yǎng)分來源。礦山廢棄土壤生態(tài)系統(tǒng)中根系的構(gòu)型變化和分布是對(duì)環(huán)境適應(yīng)的綜合體現(xiàn)。通氣孔隙度和土壤含水量是影響植物生長的重要土壤因素。采礦區(qū)土壤緊實(shí)度的增加是阻礙胭脂紅景天細(xì)根往深層土壤擴(kuò)展的主要因素。土壤緊實(shí)度的增加與根系直徑的減少呈正相關(guān)性，說明采礦區(qū)土壤可能增加土壤緊實(shí)度減少透氣性而改變植物的根系構(gòu)型。

根據(jù)上述結(jié)果，在針對(duì)景天屬植物用于礦山修復(fù)時(shí)有以下建議：（1）在進(jìn)行對(duì)尾礦砂的實(shí)際修復(fù)時(shí)，移栽景天盡可能帶土球移栽，以增加根際土壤的保水量，（2）在用于尾礦砂的植物修復(fù)時(shí)，可先對(duì)尾礦砂進(jìn)行客土改良。（3）添加土壤改良劑也是增加土壤持水能力的一種策略。（4）管理策略可以在雨季安排栽植，并進(jìn)行合理密植，在春季植物返青時(shí)及時(shí)補(bǔ)充土壤水分等。

5 結(jié)論

與種植土相比，礦區(qū)土壤條件對(duì)2種景天的存活和生長產(chǎn)生了負(fù)面影響。通過比較2 種景天在不同廢棄地土壤中成活率及地上地下部的生長情況，得出德國景天對(duì)不同廢棄土壤的適應(yīng)性由大到小順序?yàn)椋翰傻V區(qū)土壤、排土場土壤、尾礦砂，胭脂紅景天適應(yīng)性由強(qiáng)到弱則為排土場土壤、采礦區(qū)土壤、尾礦砂，因此可將德國景天應(yīng)用于采礦區(qū)，胭脂紅景天應(yīng)用于排土場。通過將不同土壤指標(biāo)和植物指標(biāo)進(jìn)行CCA 分析，得出影響2 種景天生長的土壤因子有通氣孔隙度和土壤含水量。了解礦區(qū)土壤環(huán)境和植物存活生長情況可有助于采礦后植被恢復(fù)的管理。