CN104365366A - 一种促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，所用材料是马桑、合萌、三圆叶猪屎豆、卷柏和大灰藓。步骤：（1）收集卷柏、大灰藓和马桑嫩茎叶，采收合萌和三圆叶猪屎豆种子；（2）制作马桑蔸和插条，用大灰藓包裹马桑蔸和插条；（3）在锰矿尾渣堆积区选建实验样地，打造种植坑；（4）在种植坑中栽植马桑蔸和插条，用马桑嫩茎叶和土壤覆盖，土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，移植卷柏。采用本技术促进马桑在锰矿尾渣堆积区定居生长，重建马桑占优势的植被，利用马桑根固氮和茎叶压青能改良土壤，其发达的根系能固持水土和阻控锰矿渣堆积区重金属的迁移。本技术取材方便，简单易行，无生态风险。
Description
技术领域
本发明涉及污染退化区生态恢复领域，特别是涉及一种促进马桑(Coriaria sinica)在锰矿尾渣堆积区生长的方法。
背景技术
矿山尾渣堆积区环境条件恶劣：土壤贫瘠，重金属含量高，基质持水力弱，基质中有益微生物极少，地表温度夏季过高或冬季过低等多重胁迫因子的存在。因此造成植被缺乏，水土流失严重，重金属随雨水和扬尘迁移扩散，对周边环境和人类健康带来严重威胁。对矿山退化生态系统进行生态恢复和阻控重金属迁移十分必要。矿山地区生态恢复的首要任务是恢复与重建植被。大多数乡土树种适应性差，在矿山退化生态系统中重新定居异常困难，需采用辅助技术促进其生长，如添加外源物等辅助措施改良土壤，利用耐逆性强的植物改良小生境和构建“安全微岛”，促进乡土树种在“安全微岛”中生长，加速植被恢复。
发明内容
本发明的目的是提供一种促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法。
本发明的技术方案：一种促进马桑(Coriaria sinica)在锰矿尾渣堆积区生长的方法，包括以下步骤：
（1）收集卷柏、大灰藓和马桑嫩茎叶；
（2）采收合萌和三圆叶猪屎豆种子；
（3）制作马桑蔸；
（4）制作马桑插条；
（5）在锰矿尾渣堆积区选建实验样地，打造种植坑；
（6）在种植坑中栽植用大灰藓包裹的马桑蔸和插条，用马桑嫩茎叶和土壤覆盖，撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，覆盖土壤后，移植卷柏；
（7）马桑蔸和插条萌发出枝条后，采割马桑嫩茎叶；在种植坑邻近挖造浅沟，将马桑嫩茎叶填埋在浅沟中，覆盖土壤，土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，以此促进马桑根向邻近土壤伸展和萌生新枝条。
作为优选，所述步骤（3）制作马桑蔸方式为：选择马桑成年树，将枝条全部砍掉，挖出整蔸，分成小蔸。
作为优选，所述步骤（4）制作马桑插条方式为：选择一年生的母指粗的枝条做插条，插条长0.3-0.5m，下端削成半契形，上端平截。
作为优选，所述步骤（5）在样地打造种植坑，种植坑规格为：坑长120-200cm、宽30-50cm、深30cm；种植坑平行排列，间距为250cm。
作为优选，所述步骤（6）在种植坑中栽植马桑蔸和插条方式为：在每个种植坑的中部插栽马桑蔸1个，沿种植坑长轴方向在马桑蔸两侧插栽马桑插条2-4根，每个插栽点1根；每个种植坑用40-60kg马桑嫩茎叶覆盖马桑蔸和插条，再覆盖土壤，并让马桑蔸和插条上端露出地面5-10cm。
作为优选，制作马桑蔸时，将每个整蔸分成3-4个小蔸，每个小蔸要带一些有附生根瘤的侧根。
作为优选，在种植坑中栽植马桑蔸和插条时，马桑蔸与插条、插条与插条的间距都为20cm。
原理是：马桑属马桑科多年生的非豆科固氮落叶灌木，具有较强的固氮功能，适应性强，耐干旱贫瘠土壤，高达6m，深根性，主根深达2m以上，侧根发达，附生有固氮根瘤。利用马桑根固氮和枝叶压青能改良土壤，恢复其肥力。马桑发达的根系能有效固土和控制沙土流失。
在湖南省花垣县某锰矿污染区调查发现，其尾矿渣堆积区锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量分别13783.9、83.5、497.6、15.9、503.3、124.9mg.kg-1。马桑在锰矿尾渣堆积区难以自然定居生长。通过盆栽实验发现，将马桑栽培在添加锰矿尾渣的土壤中时，其根部锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为4656.2、298.0、718.1、38.4、640.5和108.4mg.kg-1，茎部锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为607.3、100.2、80.2、1.5、203.8和142.3mg.kg-1，叶片锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为933.1、48.9、38.4、0.9、53.7和30.1mg.kg-1。
合萌是一种半灌木状的豆科植物，高达1m，秋季成熟果荚带种子断裂成小节而脱落到地面，第二年春季发芽出苗。合萌适应性强，在锰矿尾渣堆积区能正常生长，茎叶可作绿肥。生长于锰矿尾渣上的合萌根部锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为1089.1、103.8、20.8、1.3、89.0和125.1mg.kg-1，茎部锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为269.0、32.1、12.7、0.8、13.7和33.3mg.kg-1，叶片锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为338.5、54.3、9.0、0.3、8.7和16.9mg.kg-1。
三圆叶猪屎豆是一种半灌木状的豆科植物，高达1m，种子繁殖，能在锰矿尾渣污染土壤上正常生长，茎叶可作绿肥。生长于锰矿尾渣上的三圆叶猪屎豆根部锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为2304.1、67.3、38.4、1.2、77.8和29.8mg.kg-1，茎部锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为120.8、50.4、10.8、0.7、41.0和18.1mg.kg-1，叶片锰、铜、铅、镉、锌、镍的平均含量各为45.0、8.1、2.2、0.2、21.7和15.2mg.kg-1。
卷柏属蕨类卷柏科多年生直立草本，高5-15cm，主茎直立，通常单一（少有分枝），顶端丛生小枝，耐旱性极强，常生于干旱岩石缝中，即使是炎热的夏季，在滚烫的裸露岩石上，卷柏依然能存活。
大灰藓属苔藓类灰藓科植物，茎长5-12cm，较柔软，常交织成大片生长，喜酸性砂质土。
将合萌和三圆叶猪屎豆共同栽培在在锰矿尾渣堆积区，能改良其恶劣条件：植物根系吸收固持重金属，降低重金属生物有效性，弱化污染土壤的生物毒性，增加土壤有机质，促进微生物生长；能通过生物固氮，增加基质的氮含量；卷柏和大灰藓有较强的吸水和持水能力，有助于涵养水源和固持水土。通过这些植物的改良作用，可将锰矿尾渣堆积区改良成“安全微岛”，然后将乡土树种马桑栽种在“安全微岛”中；采用这些措施有利于马桑存活，促进其根系生长和不断萌发新枝条。
本发明的有益效果：
（1）合萌和三圆叶猪屎豆是豆科植物，能在锰矿尾渣堆积区正常生长，通过生物固氮，增加基质的氮含量，两者的茎叶可作绿肥。
（2）合萌和三圆叶猪屎豆都是半灌木状植物，根部能吸收固持大量锰、铜、铅、镉、锌、镍，减少土壤水溶性重金属含量，削弱污染土壤的生物毒性，有助于马桑和土壤微生物的生长。
（3）马桑耐干旱贫瘠，具固氮的根瘤，能通过生物固氮增加土壤氮含量；其嫩叶富含氮、磷、钾，是良好的绿肥，利用其嫩茎叶压青能改良土壤，恢复肥力；马桑发达的根系能有效固土和控制沙土流失。
（4）马桑蔸的侧根附生有根瘤，将带侧根的马桑蔸与马桑插条栽培在同一个种植坑中，有利于插条新生根快速形成根瘤，根系生长更好，马桑林的形成更快，改良土壤效果更佳。
（5）马桑根部能吸收固持大量锰、铜、铅、镉、锌、镍，可以阻控这些重金属迁移和扩散。
（6）卷柏耐旱性极强，有较强的吸水力和保水力，有利于涵养水源和促进马桑生长。
（7）大灰藓有较强的吸水力和持水力，有助于涵养水源，大灰藓死亡分解可以提高土壤肥力，这些都有助于马桑生长。
（8）采用本技术可促进马桑定居生长，并不断向邻近地方延展生长，重建马桑占优势的植被。
（9）本技术取材方便，简单易行，无生态风险。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作详细描述。
实施例1
2012年10月到2014年10月在湖南省花垣县某锰矿尾渣堆积区进行实验。
材料：马桑(Coriaria sinica)、合萌(Aeschynomene indica)、三圆叶猪屎豆(Crotalaria mucronata)、卷柏(Selaginella tamariscina)、大灰藓(Hypnum plumaeforme)。
具体步骤如下：
（1）收集卷柏和大灰藓。
（2）采集合萌和三圆叶猪屎豆种子。
（3）收集马桑嫩茎叶。
（4）马桑蔸和插条的制作：2012年冬季大寒节前后，选择蔸大、长势旺的马桑成年树，从离地面10-20cm的部位将枝条全部砍掉，将整蔸挖出，挖时注意保留蔸上的侧根及其根瘤，分成4个小蔸，每个小蔸要带一些有附生根瘤的侧根；选择一年生的母指粗的枝条做插条，插条长0.3m，下端削成半契形，上端平截。
（5）在锰矿尾渣堆积区选建实验样地，整理后打造种植坑，坑长120cm、宽30cm、深30cm；种植坑平行排列，间距为250cm。用大灰藓包裹马桑蔸和插条。在每个种植坑的中部插栽马桑蔸1个，沿种植坑长轴方向在马桑蔸两侧与其相距20cm、40cm处，各插栽插条1根，每个种植坑共栽插条4根。每个种植坑先用40kg马桑嫩茎叶覆盖马桑蔸和插条，再用土壤覆盖，让马桑蔸和插条上端露出地面5cm；将土壤捶紧。
（6）2013年3月，在种植坑土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，种子上覆盖土壤；在土壤上移植卷柏。
（7）2013年8月，调查样地，马桑蔸与插条都萌生出了许多新枝条，每个马桑蔸萌生主枝5-12枝，平均长25.6cm；每根插条萌生主枝4-7枝，平均长21.4cm。
（8）从马桑蔸和插条萌生的枝条上采割嫩茎叶；在种植坑邻近挖造浅沟，将采割的马桑嫩茎叶填埋浅沟中，并覆盖土壤，土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，借助这两种植物种子萌发长苗和马桑嫩茎叶改良土壤，以此促进马桑根不断向邻近地方伸展和长出新枝条。
（9）2014年10月，调查样地，马桑蔸与插条都萌生出了更多枝条，每个马桑蔸萌生主枝12-19枝，平均长29.0cm；每根插条萌生主枝9-14枝，平均长23.6cm。马桑根延伸到种植坑邻近的浅沟中，还萌生出7-13枝新枝。经分析发现，未种植物的锰矿尾渣堆积区污染土壤（对照土壤）的有机质和总氮的平均含量各为1.12和0.13g/kg，栽种马桑等植物的实验样地土壤的有机质和总氮平均含量各为3.93和0.58g/kg，显著高于对照土壤。与对照土壤相比，栽种马桑等植物的实验样地土壤的水溶性重金属含量显著下降(见表1)。
表1 土壤水溶性重金属含量(mg/kg)
| 锰 | 铜 | 铅 | 镉 | 锌 | 镍 | |
| 对照土壤 | 168.3±9.3a | 1.7±0.2a | 3.5±0.2a | 0.05±0.004a | 7.3±0.5a | 6.7±0.5a |
| 种植物土壤 | 88.1±8.2b | 1.3±0.1b | 1.7±0.2b | 0.03±0.002b | 4.1±0.3b | 4.0±0.2b |
注：不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著（p＜0.05）
实施例2
2012年10月到2014年10月在湖南省花垣县某锰矿尾渣堆积区进行实验。
材料：马桑(Coriaria sinica)、合萌(Aeschynomene indica)、三圆叶猪屎豆(Crotalaria mucronata)、卷柏(Selaginella tamariscina)、大灰藓(Hypnum plumaeforme)。
具体步骤如下：
（1）收集卷柏和大灰藓。
（2）采集合萌和三圆叶猪屎豆种子。
（3）收集马桑嫩茎叶。
（4）马桑蔸和插条的制作：2012年冬季大寒节前后，选择蔸大、长势旺的马桑成年树，从离地面10-20cm的部位将枝条全部砍掉，将整蔸挖出，挖时注意保留蔸上的侧根及其根瘤，分成3个小蔸，每个小蔸要带一些有附生根瘤的侧根；选择一年生的母指粗的枝条做插条，插条长0.4m，下端削成半契形，上端平截。
（5）在锰矿尾渣堆积区选建实验样地，整理打造种植坑，坑长160cm、宽40cm、深30cm；种植坑平行排列，间距为250cm。用大灰藓包裹马桑蔸和插条。在每个种植坑的中部插栽马桑蔸1个，沿种植坑长轴方向在马桑蔸两侧与其相距20cm、40cm和60cm处，各插栽插条1根，每个种植坑共栽插条6根。每个种植坑先用50kg马桑嫩茎叶覆盖马桑蔸和插条，再用土壤覆盖，让马桑蔸和插条上端露出地面7cm；将土壤捶紧。
（6）2013年3月，在种植坑的土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，种子上覆盖土壤；在土壤上移植卷柏。
（7）2013年8月，调查样地，马桑蔸与插条都萌生出了许多新枝条，每个马桑蔸萌生主枝6-11枝，平均长26.9cm；每根插条萌生主枝6-10枝，平均长24.7cm。
（8）从马桑蔸和插条萌生的枝条上采割马桑嫩茎叶；在种植坑邻近挖造浅沟，将采割的马桑嫩茎叶填埋浅沟中，并覆盖土壤，土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，借助这两种植物种子萌发长苗和马桑嫩茎叶改良土壤，以此促进马桑根不断向邻近地方伸展和长出新枝条。
（9）2014年10月，调查样地，马桑蔸与插条都萌生出了更多枝条，每个马桑蔸萌生主枝13-17枝，平均长31.8cm；每根插条萌生主枝11-17枝，平均长27.9cm。马桑根延伸到种植坑邻近的种植浅沟中，还萌生出12-16枝新枝。经分析发现，未种植物的锰矿尾渣堆积区污染土壤（对照土壤）的有机质和总氮的平均含量各为1.12和0.13g/kg，栽种马桑等植物的实验样地土壤的有机质和总氮平均含量各为4.02和0.66g/kg，显著高于对照土壤；与对照土壤相比，栽种马桑等植物的实验样地土壤的水溶性重金属含量显著下降(见表2)。
表2 土壤水溶性重金属含量(mg/kg)
| 锰 | 铜 | 铅 | 镉 | 锌 | 镍 | |
| 对照土壤 | 168.3±9.3a | 1.7±0.2a | 3.5±0.2a | 0.05±0.004a | 7.3±0.5a | 6.7±0.5a |
| 种植物土壤 | 83.7±6.1b | 1.2±0.2b | 2.4±0.3b | 0.02±0.002b | 3.0±0.2b | 5.2±0.4b |
注：不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著（p＜0.05）
实施例3
2012年10月到2014年10月在湖南省花垣县某锰矿尾渣堆积区进行实验。
材料：马桑(Coriaria sinica)、合萌(Aeschynomene indica)、三圆叶猪屎豆(Crotalaria mucronata)、卷柏(Selaginella tamariscina)、大灰藓(Hypnum plumaeforme)。
具体步骤如下：
（1）收集卷柏和大灰藓。
（2）采集合萌和三圆叶猪屎豆种子。
（3）收集马桑嫩茎叶。
（4）马桑蔸和插条的制作：2012年冬季大寒节前后，选择蔸大、长势旺的马桑成年树，从离地面10-20cm的部位将枝条全部砍掉，将整蔸挖出，挖时注意保留蔸上的侧根及其根瘤，分成3个小蔸用于移植，每个小蔸要带一些有附生根瘤的侧根；选择一年生的母指粗的枝条做插条，插条长0.5m，下端削成半契形，上端平截。
（5）在锰矿尾渣堆积区选建实验样地，整理打造种植坑，坑长200cm、宽50cm、深30cm；种植坑平行排列，间距为250cm。用大灰藓包裹马桑蔸和插条。在每个种植坑的中部插栽马桑蔸1个，沿种植坑长轴方向在马桑蔸两侧与其相距20cm、40cm、60cm和80cm处，各插栽插条1根，每个种植坑共栽插条8根。每个种植坑先用60kg马桑嫩茎叶覆盖马桑蔸和插条，再用土壤覆盖，让马桑蔸和插条上端露出地面10cm；将土壤捶紧。
（6）2013年3月，在样地的种植坑土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，种子上覆盖土壤；在土壤上移植卷柏。
（7）2013年8月，调查样地，马桑蔸与插条都萌生出了许多新枝条，每个马桑蔸萌生主枝8-13枝，平均长33.3cm；每根插条萌生主枝7-14枝，平均长24.0cm。
（8）从马桑蔸和插条萌生的枝条上采割马桑嫩茎叶；在种植坑邻近挖造浅沟，将采割的马桑嫩茎叶填埋浅沟中，并覆盖土壤，土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，借助这两种植物种子萌发长苗和马桑嫩茎叶改良土壤，以此促进马桑根不断向邻近地方伸展和长出新枝条。
（9）2014年10月，调查样地，马桑蔸与插条都萌生出了更多枝条，每个马桑蔸萌生主枝16-20枝，平均长31.1cm；每根插条萌生主枝15-18枝，平均长22.9cm。马桑根延伸到种植坑邻近的浅沟中，还萌生出12-18枝新枝。经分析发现，未种植物的锰矿尾渣堆积区污染土壤（对照土壤）的有机质和总氮的平均含量各为1.12和0.13g/kg，栽种马桑等植物的实验样地土壤的有机质和总氮平均含量各为4.57和0.73g/kg，显著高于对照土壤。与对照土壤相比，栽种马桑等植物的实验样地土壤的水溶性重金属含量显著下降(见表3)。
表3 土壤水溶性重金属含量(mg/kg)
| 锰 | 铜 | 铅 | 镉 | 锌 | 镍 | |
| 对照土壤 | 168.3±9.3a | 1.7±0.2a | 3.5±0.2a | 0.05±0.004a | 7.3±0.5a | 6.7±0.5a |
| 种植物土壤 | 77.1±5.7b | 1.2±0.08b | 1.9±0.2b | 0.02±0.002b | 4.6±0.1b | 4.9±0.4b |
注：不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著（p＜0.05）。
Claims (7)
1.一种促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）收集卷柏、大灰藓和马桑嫩茎叶；
（2）采收合萌和三圆叶猪屎豆种子；
（3）制作马桑蔸；
（4）制作马桑插条；
（5）在锰矿尾渣堆积区选建实验样地，打造种植坑；
（6）在种植坑中栽植用大灰藓包裹的马桑蔸和插条，用马桑嫩茎叶和土壤覆盖，撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，覆盖土壤后，移植卷柏；
（7）马桑蔸和插条萌发出枝条后，采割马桑嫩茎叶；在种植坑邻近挖造浅沟，将马桑嫩茎叶填埋在浅沟中，覆盖土壤，土壤上撒播合萌和三圆叶猪屎豆种子，以此促进马桑根向邻近土壤伸展和萌生新枝条。
2.根据权利要求1所述的促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，其特征在于：所述步骤（3）制作马桑蔸方式为：选择马桑成年树，将枝条全部砍掉，挖出整蔸，分成小蔸。
3.根据权利要求1所述的促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，其特征在于：所述步骤（4）制作马桑插条方式为：选择一年生的母指粗的枝条做插条，插条长0.3-0.5m，下端削成半契形，上端平截。
4.根据权利要求1所述的促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，其特征在于：所述步骤（5）在样地打造种植坑，种植坑规格为：坑长120-200cm、宽30-50cm、深30cm；种植坑平行排列，间距为250cm。
5.根据权利要求1所述的促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，其特征在于：所述步骤（6）在种植坑中栽植马桑蔸和插条方式为：在每个种植坑的中部插栽马桑蔸1个，沿种植坑长轴方向在马桑蔸两侧插栽马桑插条2-4根，每个插栽点1根；每个种植坑用40-60kg马桑嫩茎叶覆盖马桑蔸和插条，再覆盖土壤，并让马桑蔸和插条上端露出地面5-10cm。
6.根据权利要求2所述的促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，其特征在于：制作马桑蔸时，将每个整蔸分成3-4个小蔸，每个小蔸要带一些有附生根瘤的侧根。
7.根据权利要求5所述的促进马桑在锰矿尾渣堆积区生长的方法，其特征在于：在种植坑中栽植马桑蔸和插条时，马桑蔸与插条、插条与插条的间距都为20cm。
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