保水劑協(xié)同外源物添加對(duì)礦區(qū)復(fù)墾地植物生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分的影響

孫茁恒 王東麗 趙曉亮 謝偉 郭建軍

摘要為探究有效提高黃土區(qū)礦區(qū)復(fù)墾地的改良措施，設(shè)置未添加物與牛糞、雞糞、綠肥、菌劑4種添加物及其對(duì)應(yīng)添加保水劑10個(gè)處理，采用大田試驗(yàn)，通過(guò)研究不同處理下植物生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分特征，旨在探明保水劑添加是否能夠協(xié)同外源添加物對(duì)礦區(qū)復(fù)墾產(chǎn)生積極影響。結(jié)果表明：大部分外源添加物協(xié)同保水劑處理后可不同程度地促進(jìn)黃芪的生長(zhǎng)，保水劑協(xié)同牛糞和雞糞施用均可促進(jìn)黃芪株高和生物量的增加，而微生物菌劑施用下則相反；保水劑協(xié)同雞糞和綠肥可增大二級(jí)根的根徑。保水劑協(xié)同有機(jī)肥可增加土壤有機(jī)質(zhì)與氮含量，而協(xié)同微生物菌劑處理不利于增加土壤有機(jī)質(zhì)與氮含量；保水劑配施牛糞和雞糞降低了土壤全磷含量，保水劑協(xié)同綠肥與微生物菌劑可提升土壤全磷含量，對(duì)速效磷的影響與全磷相反。綜合評(píng)價(jià)分析可知，保水劑協(xié)同綠肥與菌劑對(duì)黃芪生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較好，而且保水劑協(xié)同菌劑對(duì)土壤養(yǎng)分的改良作用也較好。未添加保水劑，黃芪大部分生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤全磷、速效磷呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；添加保水劑處理下，黃芪大部分生長(zhǎng)指標(biāo)僅與土壤全磷呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。綜上所述，保水劑協(xié)同菌劑對(duì)黃芪生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分改善均具有較好的促進(jìn)作用，但改良后土壤肥力水平仍較低，建議在實(shí)際生產(chǎn)中還應(yīng)加大外源添加物的用量。

關(guān)鍵詞 排土場(chǎng)；保水劑；土地復(fù)墾；冗余分析；露天煤礦

中圖分類號(hào) X171? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2024）03-0065-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.03.016

Effects of Water-Retaining Agent Combined with Exogenous Substances on Plant Growth and Soil Nutrients in Reclaimed Land of Mining Area

Abstract In order to explore the effective measures to improve the reclaimed land in the loess area， this study set four additives， namely， cow dung， chicken manure， green manure and microbial inoculum， and 10 treatments with water-retaining agent. Field experiments were conducted to study the characteristics of plant growth and soil nutrients under different treatments， in order to find out whether the addition of water-retaining agent can cooperate with exogenous additives to have a positive impact on the reclamation in the mining area. The results showed that：? Most exogenous additives combined with water-retaining agent can promote the growth of Astragalus mongholicus in different degrees， and water-retaining agent combined with cow dung and chicken manure can promote the increase of plant height and biomass of A.membranaceus， but the opposite is true under the application of microbial agents; Water-retaining agent combined with chicken manure and green manure can increase the root diameter of two-level roots. Water-retaining agent combined with organic fertilizer can increase soil organic matter and nitrogen content， while microbial agent treatment is not conducive to increase soil organic matter and nitrogen content; The application of water-retaining agent combined with cow manure and chicken manure decreased the total phosphorus content in soil， and the water-retaining agent combined with green manure and microbial inoculants could increase the total phosphorus content in soil， which had the opposite effect on available phosphorus. Comprehensive evaluation and analysis showed that water-retaining agent cooperated with green manure and microbial inoculum can promote the growth of A.membranaceus， and water-retaining agent cooperated with microbial inoculum can also improve soil nutrients. Without water-retaining agent， most growth indexes of A.membranaceus were negatively correlated with soil total phosphorus and available phosphorus; Under the treatment of adding water-retaining agent， most growth indexes of A.membranaceus were only negatively correlated with soil total phosphorus. To sum up， water-retaining agent and microbial inoculum can promote the growth of A.membranaceus and improve soil nutrients， but the soil fertility level after improvement is still low， so it is suggested that the amount of exogenous additives should be increased in actual production.

Key words Dump;Water retention agent;Land reclamation;Redundancy analysis（RDA）;Opencut coal mine

露天煤礦開采雖促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，但導(dǎo)致地表景觀破壞、生態(tài)環(huán)境受損、土壤結(jié)構(gòu)損壞、生物多樣性下降等問(wèn)題［1-2］。隨著我國(guó)資源向生態(tài)脆弱、經(jīng)濟(jì)發(fā)展較低的中西部逐步發(fā)展，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)與經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的協(xié)調(diào)發(fā)展備受關(guān)注。一直以來(lái)，我國(guó)礦區(qū)土壤復(fù)墾的重點(diǎn)工作側(cè)重于生態(tài)修復(fù)效果及其維持，對(duì)于修復(fù)利用及可持續(xù)發(fā)展尚未引起足夠的重視，基于地域優(yōu)勢(shì)探索經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

內(nèi)蒙古地區(qū)地帶性植被以草原物種為主，包含豐富的本土化中蒙草藥資源，礦區(qū)開采占據(jù)或破壞大量中蒙草藥賴以生存的土地資源，排土場(chǎng)復(fù)墾土地可為其培植提供潛在的土地資源及“采煤后時(shí)代”的新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，為該區(qū)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供保障。然而內(nèi)蒙古礦區(qū)多處于黃土區(qū)，排土場(chǎng)以生黃土覆蓋為主，改善其水肥條件是關(guān)鍵。有機(jī)肥施用一直被認(rèn)為是土壤改良的最佳方式［3］，菌劑在土壤改良中的積極作用也備受關(guān)注［4］。然而，研究表明有機(jī)肥與菌劑發(fā)揮其積極作用的前提在于水分條件的保障［5］，而內(nèi)蒙古中西部降水少、光照強(qiáng)、干旱及風(fēng)害頻繁，要實(shí)現(xiàn)生態(tài)的良性循環(huán)，提高水分利用率，減少肥力散失是根本。

為提高半干旱區(qū)土壤保水保肥能力，多種土壤的科學(xué)施肥及化學(xué)節(jié)水應(yīng)用研究逐漸開展，白美等［6］研究表明，抗旱劑處理對(duì)提高冬小麥花后生育期內(nèi)耕層土壤水分含量、冬小麥的旗葉水勢(shì)以及葉片水分利用效率的效果明顯。辛小桂等［7］總結(jié)了稀土、泥炭、沸石、黃腐酸等化學(xué)節(jié)水材料或制劑在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的特性、作用機(jī)理，得出不同節(jié)水制劑或材料對(duì)提高土壤含水量效果顯著。隨著高分子吸水性材料的發(fā)展，由于其高效吸水保水、抗旱節(jié)水等特性，使其近年來(lái)在干旱區(qū)農(nóng)林業(yè)中得到廣泛應(yīng)用［8］。作為眾多化學(xué)節(jié)水材料之中的一種，保水劑具有極為優(yōu)越的吸水性，每克保水劑可在數(shù)十秒時(shí)間內(nèi)吸收自身重量上百倍甚至更多的水分［9］。當(dāng)土壤缺水時(shí)，其所吸持的有效水分可由滲透壓作用及時(shí)釋放以維持土壤水分條件和供作物吸收利用，同時(shí)在保水劑施入土壤后吸水膨脹，又能發(fā)揮將離散的土壤顆粒聚集成團(tuán)，增加土壤孔隙度，降低土壤容重等作用［10］。然而，有關(guān)保水劑的研究多關(guān)注在其如何促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)以及提高造林成活率方面［11-12］，而將其與有機(jī)肥、菌劑等協(xié)同作用的機(jī)理方面卻研究較少。

因此，該研究以鄂爾多斯武家塔復(fù)墾兩年苜蓿地為試驗(yàn)地，選取區(qū)域優(yōu)勢(shì)中蒙草藥黃芪作為復(fù)墾經(jīng)濟(jì)栽培種，設(shè)置菌劑、有機(jī)肥、綠肥等不同外源改良措施，結(jié)合保水劑的配施，通過(guò)測(cè)定不同處理下黃芪生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分特征，探究保水劑協(xié)同外源添加物改善礦區(qū)復(fù)墾效應(yīng)，為礦區(qū)排土場(chǎng)復(fù)墾地土壤改良與經(jīng)濟(jì)植物栽培提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考，進(jìn)而確保區(qū)域礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

栽培種選取經(jīng)濟(jì)價(jià)值較好的蒙古黃芪（Astragalus mongholicus），豆科黃芪屬植物，多年生草本，根系發(fā)達(dá)。蒙古黃芪因其適生性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，在內(nèi)蒙古廣泛種植［13］，其在內(nèi)蒙古境內(nèi)生態(tài)因子相似系數(shù)＞95%的生態(tài)適宜區(qū)達(dá)43個(gè)縣區(qū)，面積為94 460.30 km2［14］。

有機(jī)肥源選擇牛糞、雞糞、綠肥等，由于其作為固體廢棄物在地處農(nóng)牧交錯(cuò)帶的研究區(qū)內(nèi)產(chǎn)量豐富，將其作為有機(jī)肥源，不僅可提升土壤肥力，還可實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化再利用。

微生物菌劑選用了復(fù)合木霉菌，復(fù)合木霉菌具有保護(hù)和促生雙重功效，以超寄生與抗生方式破壞并分解病原菌菌體，可有效提高植物成活率，促進(jìn)其健壯生長(zhǎng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在排土場(chǎng)選取種植苜蓿兩年后的地塊作為試驗(yàn)區(qū)，在試驗(yàn)區(qū)布設(shè)30個(gè)面積為3 m×3 m的試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)間保留1 m的緩沖帶。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置10個(gè)不同處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。

在對(duì)基底土壤施加了復(fù)合肥的基礎(chǔ)上，針對(duì)施肥對(duì)象黃芪，采用溝施方式，拉取深度10～20 cm的施肥溝，設(shè)計(jì)牛糞（CD）、雞糞（CM）、綠肥（GM）、菌劑（MI）單施及與保水劑（Ab）混施等處理。不同處理的具體用量如表1所示，其中有機(jī)肥用量設(shè)計(jì)依據(jù)當(dāng)年經(jīng)濟(jì)投入相近的原則估算。

1.3 植物生長(zhǎng)調(diào)查與測(cè)定

于植物生長(zhǎng)季末，在不同試驗(yàn)小區(qū)各選取3個(gè)1 m×1 m的樣方，在每個(gè)樣方中選取6株代表性植株，測(cè)定其株高、根長(zhǎng)、地徑和根徑，并統(tǒng)計(jì)其芽數(shù)、不同級(jí)根數(shù)，并采用烘干法測(cè)定其地上生物量與地下生物量。

1.4 土壤樣品采集與測(cè)定

于植物生長(zhǎng)季后，進(jìn)行土壤樣品采集。在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)，隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，在每個(gè)樣點(diǎn)附近采取多點(diǎn)混合采集法采集，一般設(shè)置6個(gè)點(diǎn)。采集土樣時(shí)需先用工具將其植被枯枝落葉層去掉，采集0～20 cm土層土樣，每個(gè)采集點(diǎn)對(duì)應(yīng)土層的土樣混合為1個(gè)樣品，再將土樣帶回到實(shí)驗(yàn)室。土樣經(jīng)實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，挑去植物殘?bào)w和石塊等雜物，過(guò)0.15 mm孔徑篩后裝瓶備用，用于測(cè)定土壤養(yǎng)分。

有機(jī)碳采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定；全磷和速效磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定；全氮采用凱氏定氮法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2018和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用Origin 2021進(jìn)行制圖。不同處理間的差異性及顯著性采用ANOVA方差分析和LSD多重比較法進(jìn)行分析。采用Canoco 5.0軟件進(jìn)行冗余分析（RDA），探討保水劑協(xié)同外源添加物對(duì)植物生長(zhǎng)及養(yǎng)分的影響機(jī)理。

2 結(jié)果與分析

2.1 保水劑協(xié)同外源添加物對(duì)黃芪生長(zhǎng)的影響

2.1.1 株高。

植物株高是植物生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)力情況在一定程度上較為直觀的表達(dá)。由圖1可知，與無(wú)添加物處理相比，各處理對(duì)黃芪株高生長(zhǎng)均有不同程度的促進(jìn)作用，其中單獨(dú)添加保水劑后的處理對(duì)比效果最為顯著（P<0.05），平均株高增加24 cm。在保水劑協(xié)同處理下，黃芪株高在CD、CM與GM處理下都較無(wú)保水劑施加時(shí)高，而在MI處理下則反之?？梢?jiàn)，保水劑施用有利于黃芪株高生長(zhǎng)，而且與有機(jī)肥可協(xié)同促進(jìn)黃芪株高的生長(zhǎng)，而不利于微生物菌劑對(duì)黃芪株高生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。

2.1.2 生物量。

黃芪的生物量采用干重來(lái)表征。由圖2可知，與無(wú)添加物處理相比，不同外源添加物處理下黃芪地上、地下生物量均有所提升?？傮w上施加CD配施保水劑處理效果最為顯著，該處理下黃芪地上、地下生物量平均增長(zhǎng)幅度超過(guò)27.0 g/m2。未添加保水劑處理中，MI處理促進(jìn)生物量效果最顯著，地上生物量較無(wú)添加物處理平均增加了11.6 g/m2，地下生物量較無(wú)添加物處理平均增加了15.2 g/m2，GM次之。配施保水劑條件下，CD與CM對(duì)黃芪地上、地下生物量具有促進(jìn)作用，GM與MI則不利于黃芪生物量的增加，但效果并不顯著?？梢?jiàn)保水劑施用有利于黃芪地上和地下生物量的累積，但與GM與MI協(xié)同施用時(shí)會(huì)稍限制生物量的增長(zhǎng)。

2.1.3 根系生長(zhǎng)。

根系對(duì)植物生長(zhǎng)起支撐作用和運(yùn)輸養(yǎng)料和水分的作用，其長(zhǎng)度在一定程度上能夠反映植物對(duì)養(yǎng)分的吸收能力與生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)［15］。由圖3可知，黃芪一級(jí)和二級(jí)根長(zhǎng)在不同處理下均高于無(wú)添加物處理，其中單獨(dú)添加保水劑與GM配施保水劑最能有效增長(zhǎng)一級(jí)根的根長(zhǎng)，平均增加根長(zhǎng)均超過(guò)4 cm，二級(jí)根則單獨(dú)添加MI與CD配施保水劑的處理下根長(zhǎng)增加最多，分別增加了10.7和10.9 cm，整體來(lái)看，單獨(dú)添加保水劑和GM配施保水劑2個(gè)處理，可同時(shí)增加一級(jí)根與二級(jí)根的長(zhǎng)度。

由圖3可以看出，在根徑長(zhǎng)度上，各處理對(duì)比無(wú)添加物處理，也有不同程度的積極作用，其中單施加保水劑對(duì)黃芪一級(jí)根根徑影響最大，平均提升了5.5 mm，CM配施保水劑對(duì)黃芪二級(jí)根影響最大，平均增加1.8 mm。整體上單施保水劑和保水劑配施CM可同時(shí)增加黃芪的一級(jí)、二級(jí)根根徑。通過(guò)對(duì)比黃芪一級(jí)根根長(zhǎng)與一級(jí)根徑，可以看出，每個(gè)處理下根長(zhǎng)與根徑呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，根長(zhǎng)越長(zhǎng)時(shí)，根徑越細(xì)，反之，根長(zhǎng)較短時(shí)，根徑也更粗壯，在二級(jí)根長(zhǎng)與二級(jí)根徑中也呈現(xiàn)出類似規(guī)律。黃芪地徑主要分布在4～6 mm，各處理之間差異較小，但無(wú)添加物處理總體地徑低于其他處理，CK、CM、GM在配施保水劑后表現(xiàn)出增粗的趨勢(shì)。黃芪的二級(jí)根數(shù)量主要分布在3～6個(gè)，各處理之間與無(wú)添加物處理無(wú)顯著差異，除無(wú)添加物處理外，整體上各處理添加保水劑后會(huì)降低二級(jí)根的根數(shù)，而無(wú)添加物處理在添加保水劑后，二級(jí)根數(shù)量增加較多。

2.2 保水劑協(xié)同外源添加物對(duì)黃芪種植土養(yǎng)分的影響

如表2所示，保水劑協(xié)同不同外源添加物對(duì)黃芪土壤養(yǎng)分的影響各異。保水劑協(xié)同不同外源添加物對(duì)黃芪土壤有機(jī)碳、全氮和堿解氮含量的影響具有一致性，即保水劑協(xié)同牛糞、雞糞和綠肥添加后均可增加土壤有機(jī)碳、全氮和堿解氮的含量，而保水劑協(xié)同微生物菌劑添加后則反之。其中單施保水劑、保水劑協(xié)同雞糞添加處理對(duì)土壤有機(jī)碳和全氮含量的促進(jìn)作用最明顯，較未添加處理分別提高了2.49、2.26 g/kg和200.40、202.70 mg/kg；而菌劑處理下，配施保水劑后土壤有機(jī)碳和全氮含量分別降低了0.15 g/kg和9.30 mg/kg。可見(jiàn)，保水劑協(xié)同有機(jī)肥可增加土壤有機(jī)質(zhì)與氮含量，而不利于微生物菌劑處理增加土壤有機(jī)質(zhì)與氮含量。保水劑協(xié)同牛糞和雞糞降低了土壤全磷含量，而保水劑協(xié)同綠肥與微生物菌劑提升了土壤全磷含量；相反，保水劑協(xié)同牛糞、雞糞綠肥與微生物菌劑均提升了土壤速效磷含量。

根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將不同處理下黃芪種植土養(yǎng)分進(jìn)行分級(jí)，結(jié)果如表3所示，可知項(xiàng)目區(qū)排土場(chǎng)土壤養(yǎng)分總體含量貧瘠，除速效磷外，有機(jī)碳、全磷、全氮、堿解氮均處于較低水平。

對(duì)黃芪種植土養(yǎng)分進(jìn)行相關(guān)性分析（表4），發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳與土壤堿解氮、速效磷、土壤全氮具有極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），土壤全氮與堿解氮、速效磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），土壤速效磷與堿解氮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。

2.3 綜合評(píng)價(jià)

2.3.1 植物生長(zhǎng)的綜合評(píng)價(jià)。

采用隸屬函數(shù)法對(duì)植物的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算求值，結(jié)合主成分分析法得到了不同施肥處理下植物生長(zhǎng)特征的隸屬函數(shù)的加權(quán)平均值，進(jìn)而對(duì)不同施肥模式下植物生長(zhǎng)特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。如表5所示，不同處理下生長(zhǎng)特征的綜合排名依次為GM+Ab>MI>MI+Ab>CD>CM+Ab>CK>CM>Ab>GM>CD+Ab，表明不同處理下綠肥配施保水劑對(duì)植物生長(zhǎng)特征的促進(jìn)作用最強(qiáng)，單施菌劑次之。

2.3.2 土壤養(yǎng)分的綜合評(píng)價(jià)。

采用隸屬函數(shù)法對(duì)黃芪土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算求值，結(jié)合主成分分析法得到了不同施肥模式下土壤養(yǎng)分指標(biāo)的隸屬函數(shù)的加權(quán)平均值，進(jìn)而對(duì)不同處理下黃芪土壤養(yǎng)分特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。如表6所示，不同處理下黃芪土壤養(yǎng)分特征綜合排名依次為GM>MI+Ab>CD>CM+Ab>Ab>MI>CD+Ab>GM+Ab>CM>CK?？梢?jiàn)，相較于無(wú)添加物處理，不同處理均對(duì)土壤養(yǎng)分具有促進(jìn)作用，其中單施綠肥對(duì)土壤養(yǎng)分的綜合提升效果最佳，菌劑配施保水劑次之。

2.4 保水劑配施下植物生長(zhǎng)與養(yǎng)分指標(biāo)RDA分析

由圖4可知，不添加保水劑時(shí)，RDA1和RDA2分別解釋了變量的22.80%和6.65%，總解釋變量為29.45%，說(shuō)明土壤養(yǎng)分特征一定程度上影響了黃芪的生長(zhǎng)。其中大部分生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤全氮、堿解氮、有機(jī)碳之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，堿解氮與大部分生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性大于全氮和有機(jī)碳；而株高、二級(jí)根徑與土壤全磷、速效磷之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，全磷與株高等指標(biāo)的負(fù)相關(guān)關(guān)系大于速效磷。

保水劑協(xié)同處理下，RDA1和RDA2分別解釋了變量的21.53%和6.99%，總解釋變量為28.52%，說(shuō)明添加保水劑后，土壤養(yǎng)分特征依然一定程度影響黃芪的生長(zhǎng)，其中大部分指標(biāo)與土壤全氮、堿解氮、有機(jī)碳之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，與全磷呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，全氮與株高的相關(guān)性大于有機(jī)碳與株高，堿解氮與地徑的相關(guān)性大于有機(jī)碳與地徑，株高、芽數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)與全磷之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而株高與速效磷之間相關(guān)性較低。

3 討論

該研究通過(guò)對(duì)比株高、根徑、生物量等黃芪生長(zhǎng)指標(biāo)，可以看出，配施保水劑后不同施肥處理對(duì)黃芪的生長(zhǎng)各有差異。在配施保水劑后，除菌劑外，各處理均對(duì)黃芪株高生長(zhǎng)具有更好的促進(jìn)作用。黃芪的地上、地下生物量在配施保水劑后表現(xiàn)了更好的生物量積累，黃偉等［16］研究表明，施用保水劑后馬鈴薯產(chǎn)量顯著增加，與該研究結(jié)果較一致。而GM和MI處理下，配施保水劑后生物量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，表明GM與MI協(xié)同保水劑會(huì)對(duì)植物生物量積累呈現(xiàn)一定的抑制作用。

根系生長(zhǎng)一定程度上能夠反映植物對(duì)養(yǎng)分的吸收能力與對(duì)不良生境的抗性，對(duì)于以根為收獲物的經(jīng)濟(jì)植物，根系生長(zhǎng)狀況直接決定經(jīng)濟(jì)效益［15］。研究表明，單施保水劑可以同時(shí)增加黃芪的根長(zhǎng)和根徑，曹昀等［17］通過(guò)在2種水分條件下（足量供水和限制供水）對(duì)狗牙根施加保水劑，發(fā)現(xiàn)添加保水劑可以明顯增加根系長(zhǎng)度，與該研究結(jié)果一致。然而，保水劑配施不同外源添加物對(duì)植物根系的影響各異。CD、CM配施保水劑處理后降低了一級(jí)根根長(zhǎng)，GM、MI配施保水劑處理后增加了一級(jí)根根長(zhǎng)，根徑則表現(xiàn)出相反的規(guī)律；二級(jí)根的根長(zhǎng)與根徑也呈現(xiàn)類似規(guī)律，表明黃芪在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，根長(zhǎng)生長(zhǎng)與根徑生長(zhǎng)相互制衡。

與無(wú)添加物處理相比，各處理均能不同程度增加黃芪地徑，配施保水劑后，單施保水劑、CM、GM配施保水劑要優(yōu)于未添加保水劑處理，CD、MI處理下配施保水劑后黃芪地徑小于未添加保水劑的處理。對(duì)于二級(jí)根數(shù)，除單施保水劑外，CD、CM、GM、MI配施保水劑后，黃芪二級(jí)根數(shù)量均有所減少。CM、GM處理添加保水劑后，更容易使黃芪減少自身二級(jí)根數(shù)的增加，而集中促進(jìn)其根徑的橫向發(fā)育。田圣志等［18］提出，商品藥材多以長(zhǎng)和粗者為佳，但通過(guò)對(duì)比不同產(chǎn)地的黃芪，發(fā)現(xiàn)黃芪側(cè)根中毛蕊異黃酮和芒柄花素含量高于主根。植物的生長(zhǎng)受環(huán)境、氣候、土壤以及產(chǎn)地品種等影響因素較多，如何更充分有效利用黃芪藥用資源還有待進(jìn)一步研究。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，黃芪作為商品藥材，CM、GM配施保水劑后，有利于提高黃芪品相，達(dá)到更高經(jīng)濟(jì)價(jià)值；而從藥性角度出發(fā)，單施保水劑更有利于側(cè)根的生長(zhǎng)，在種植黃芪時(shí)，可根據(jù)種植需求，調(diào)整施肥方式。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)黃芪生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可以看出綠肥配施保水劑處理，在各處理下綜合表現(xiàn)最佳。

采礦活動(dòng)改變了礦區(qū)的土壤環(huán)境，損毀了土壤有機(jī)碳物理保護(hù)層，造成土壤中大量的碳釋放到大氣中，進(jìn)而影響了土壤 C、N 循環(huán)，導(dǎo)致礦區(qū)生態(tài)環(huán)境日趨惡化。相應(yīng)的人工干預(yù)下，不同施肥模式對(duì)黃芪土壤養(yǎng)分指標(biāo)的影響各有差異。土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷、堿解氮等養(yǎng)分是影響植物生長(zhǎng)的重要指標(biāo)［19-22］，整體上，各處理配施保水劑后，土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷、堿解氮含量明顯較未添加保水劑含量高，說(shuō)明保水劑對(duì)土壤貯存有機(jī)碳、全氮、速效磷、堿解氮有促進(jìn)作用。但菌劑配施保水劑后，土壤中有機(jī)碳降低了0.15 g/kg，全氮降低了9.30 mg/kg，速效磷降低了0.10 mg/kg，堿解氮降低了3.00 mg/kg。表明相比較其他處理，保水劑協(xié)同菌劑處理更易促進(jìn)土壤中養(yǎng)分的消耗。土壤養(yǎng)分是植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，尤其是速效養(yǎng)分［23］，當(dāng)養(yǎng)分稀缺時(shí)，不利于植物生長(zhǎng)。從不同處理下項(xiàng)目區(qū)養(yǎng)分分級(jí)結(jié)果來(lái)看，需要繼續(xù)對(duì)該地區(qū)進(jìn)行土壤修復(fù)，提高土壤肥力。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)黃芪土壤養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可以看出單施綠肥處理，在各處理中對(duì)增加土壤養(yǎng)分表現(xiàn)最佳，配施保水劑的各處理中，菌劑配施保水劑對(duì)土壤養(yǎng)分指標(biāo)的貢獻(xiàn)最優(yōu)。然而，該研究中大部分處理后的土壤養(yǎng)分含量仍較低，肥力等級(jí)較低，主要由于土壤基底肥力瘠薄，外源物添加量有限，建議在實(shí)際生產(chǎn)中加大外源添加物的用量，從而更好地改良黃土區(qū)礦區(qū)廢棄地的土壤肥力質(zhì)量。

4 結(jié)論

在黃土區(qū)礦區(qū)排土場(chǎng)復(fù)墾地，不同施肥方式協(xié)同保水劑處理后，整體上可不同程度促進(jìn)黃芪的生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分的提升。其中保水劑協(xié)同牛糞和雞糞施用時(shí)，均更有益于黃芪株高和生物量的增加，菌劑配施保水劑后，對(duì)比單獨(dú)施用菌劑，表現(xiàn)出對(duì)黃芪部分生長(zhǎng)指標(biāo)稍有抑制作用，但整體上相較于無(wú)添加物處理仍有很多的積極影響。保水劑協(xié)同雞糞和綠肥后可增大黃芪的二級(jí)根的根徑。有機(jī)肥在保水劑協(xié)同施用時(shí)更易增加土壤有機(jī)質(zhì)與氮含量，而微生物菌劑在保水劑協(xié)同施用后，不利于土壤有機(jī)質(zhì)與氮含量增加。保水劑配施牛糞和雞糞降低了土壤全磷含量，保水劑協(xié)同綠肥與微生物菌劑可提升土壤全磷含量，其對(duì)速效磷的影響與全磷相反。綜合評(píng)價(jià)得出菌劑配施保水劑對(duì)黃芪生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分改善均具有較好的促進(jìn)作用，但改良后土壤肥力水平仍較低，建?議在實(shí)際生產(chǎn)中還應(yīng)加大外源添加物的用量，從而更好地改良內(nèi)蒙古礦區(qū)廢棄地的土壤肥力質(zhì)量。研究結(jié)果對(duì)研究區(qū)施肥方式的選擇與保水劑的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。

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