覆盖措施对干旱矿区梭梭幼苗生长的影响

《Agronomy》：Effects of Mulching Measures on Growth of Haloxylon ammodendron Seedlings in an Arid Mining Area

　　

为探索干旱区废弃矿区植被恢复的适宜地表覆盖措施，本研究调查了不同地表覆盖方式对干旱矿区梭梭（Haloxylon ammodendron）恢复的保水效果。结果表明：（1）不同覆盖措施下梭梭的成活率排序为：煤矸石覆盖（coal gangue mulching）＞对照＞细沙覆盖（fine sand mulching）＞液态薄膜覆盖（liquid film mulching）＞农用塑料薄膜覆盖（agricultural plastic film mulching）。（2）不同覆盖措施对梭梭株高生长有显著影响（p = 0.001）（p < 0.05）。农用塑料薄膜组的株高和冠幅年增量最大（分别为36.50 cm和33.49 cm），其中农用塑料薄膜和细沙具有更优的持水能力。（3）总体而言，每种覆盖措施各有明显优缺点。农用塑料薄膜覆盖的促生长效果最佳，但存在土壤污染和成本高的问题。煤矸石覆盖既能实现固废回收利用，同时能取得较好恢复效果，是当地矿区植被恢复的优先选项。这些发现为干旱区废弃矿区的植被恢复提供了技术参考和实践支持。

论文解读

干旱半干旱区矿产资源开发引起土壤退化、植被覆盖度下降和生物多样性丧失，矿区排土场因降水稀少且季节性集中，易发生地表径流和水土流失，生态恢复难度极大。梭梭（Haloxylon ammodendron）是藜科超旱生小乔木，广泛分布于亚洲干旱荒漠区，常用于防风固沙，是西北干旱区优良造林树种。然而，其自然种子更新受土壤水分、种子萌发特性、降水事件及草本竞争等限制，在受扰环境中适应性极差。地表覆盖可改善土壤水热状况、抑制蒸发、提高水分利用效率，已被证实在农业和生态恢复中有效。目前，有关梭梭人工种植技术研究多集中于沙地、壤土和砾质沙漠等受损生态系统，针对干旱矿区排土场在覆土基质上采用何种地表覆盖措施促进梭梭灌丛恢复的研究尚属空白。为此，科研人员在新疆天山北麓废弃煤矿排土场开展随机区组田间试验，比较不同覆盖措施对梭梭幼苗生长和土壤水分的影响，旨在筛选适宜干旱矿区废弃地植被恢复的覆盖方式，为生态恢复提供技术支撑。该研究发表于《Agronomy》。

研究人员采用的主要技术方法包括：在新疆生产建设兵团第十二师104团煤矿废弃排土场（42°5′35″ N, 81°55′50″ E）选取试验样地，覆盖50 cm山棕钙土作为种植基质，并进行蓄水沟和浅沟微地形改造。采用随机区组设计，设置煤矸石覆盖、农用塑料薄膜覆盖、液态薄膜覆盖、细沙覆盖和空白对照5种处理，每处理3个重复小区，每小区30株梭梭裸根苗，共450株。定植后仅依赖自然降水，不进行人工灌溉。监测指标包括幼苗成活率、株高、冠幅以及0–60 cm分层土壤含水量（烘干法），利用单因素方差分析（ANOVA）和最小显著差数法（LSD）进行差异检验，并用变异系数（Cv）评估土壤水分变异程度。

在“不同覆盖措施下梭梭的生长状况”方面，通过对比各处理成活率，煤矸石覆盖组成活率最高，农用塑料薄膜覆盖组最低，但方差分析显示各处理间成活率差异不显著（p = 0.087）。农用塑料薄膜覆盖组的株高和冠幅年增量最大，分别为36.50 cm和33.49 cm，显著高于其他处理；空白对照和液态薄膜覆盖组生长指标较低。所有处理在2023年7–8月生长最快，表明农用塑料薄膜覆盖对促进梭梭幼苗株高和冠幅扩展效果最为突出。

在“不同覆盖处理下土壤水分动态”方面，2023年6–9月各处理0–60 cm土层平均含水量为9.06%–11.82%，农用塑料薄膜和细沙覆盖处理含水量较高，且各土层水分变异系数介于0.10–0.15，均呈中等变异性。2024年6月各处理含水量为5.50%–9.35%，随深度增加而上升；空白对照在40 cm以下含水量低于其他处理，说明覆盖措施促进了水分向深层入渗。

在“不同覆盖措施下梭梭生长差异分析”方面，单因素方差分析显示覆盖措施对梭梭幼苗成活率无显著影响（p = 0.087），但对株高生长有显著影响（p = 0.001）。LSD多重比较表明，空白对照与其他处理在株高上均无显著差异，而煤矸石覆盖与农用塑料薄膜覆盖、液态薄膜覆盖间存在显著差异。这说明覆盖方式主要影响梭梭地上部生长，而非存活率。

讨论部分指出，农用塑料薄膜覆盖虽能显著促进梭梭生长，但易在浅沟内造成根部积水，因梭梭不耐涝而导致成活率下降；其增温保墒作用有助于有机质分解，可能增加CO₂排放，但保水效应又能减少N₂O排放，从而改善幼苗生物量和根冠比。煤矸石覆盖在提高成活率和固废利用方面具有双重优势，但长期生态效应仍需研究。空白对照在无覆盖条件下，成活率仍高于80%，达到干旱区灌木造林标准，且成本最低，在基质条件不太差的地区具有参考价值。

研究结论可概括为：在干旱区废弃煤矿排土场，在仅有山棕钙土且厚度有限的基质条件下，采用煤矸石覆盖、农用塑料薄膜覆盖、液态薄膜覆盖和细沙覆盖等措施，可抑制土壤蒸发、保持水分，对植被恢复具有重要作用。各覆盖措施各有优劣，其中煤矸石覆盖兼具固废利用和促进梭梭成活的效果，是当地优先考虑的方案。无覆盖处理在特殊困难立地条件下也能满足造林标准，且成本最低，可作为土壤基质尚可地区的重要参考措施。