矿产资源的露天开采形成了大量裸露边坡,其缺水、少土以及稳定性差等问题,一直都是露天矿山植被重建的难点。钻孔植藤（爬山虎）技术不仅可以有效解决上述问题,同时还在长期效果保持方面具有更大优势。但孔内复杂的水-气环境以及孔外坡面高温环境对爬山虎的存活及健康生长造成诸多不利影响。目前已有研究对爬山虎在高温、干旱等单一扰动条件下的生理响应进行了初步探讨,但在孔植爬山虎定植初期有关其对水-热-气交叉条件响应机制还不清楚。因此,基于露天矿边坡钻孔植藤模式,研究其水-热-气交叉条件对孔植爬山虎生理特征影响,有助于揭示孔植爬山虎响应露天矿边坡水-热-气交叉条件的关键机制,对于指导露天矿边坡植被重建的具有重要意义。主要研究内容和结论如下:1)孔植爬山虎对水分条件的生理响应研究。基于孔植爬山虎根系分布函数,改进了钻孔模式下土壤水分迁移模型。该模型可以有效预测钻孔模式下土壤水分含量变化,同时对100%和120%田间持水量（Saturated field capacity,简称SFC）灌水上限条件下土壤水分含量变化的模拟也具有较好精度。进而研究了孔植爬山虎对不同水分条件的生理响应特征。结果表明,干旱胁迫和涝渍胁迫均导致了两种爬山虎叶绿素含量和光合能力的下降。重度干旱胁迫3天后孔植爬山虎的耐旱能力下降,而水涝胁迫5天后孔植爬山虎耐涝能力开始下降。爬山虎敏感生理指标与其在水分胁迫下耐受分值的回归结果表明,最大光化学量子产量（Fv/Fm）、可调控光能耗散(（37）NPQ)、游离脯氨酸（Pro）和可溶性蛋白（Sp）可用作区分爬山虎对不同水分胁迫耐受能力的关键指标。2)孔植爬山虎对土壤气体条件的生理及生长状况响应研究。通过向不同水分条件（60%SFC、80%SFC和100%SFC）进行补气（每天通气1次,以不通气为对照）,研究了孔内土壤环境及孔植爬山虎生理及生长状况变化。结果表明,向土壤中补气可以有效改善孔内土壤氧气状况以及透气性,其中60%SFC处理经补气后土壤氧含量最高。向土壤补气可以促进孔植爬山虎根系形态生长、根系活力升高,同时有利于净光合速率（Pn）升高、光捕获能力（叶绿素含量和叶面积）增加,最终促进两爬山虎主茎长度增长以及干物质积累。向80%SFC条件下进行补气对孔植爬山虎生长具有较优的补偿效果。3)孔植爬山虎对空气高温的生理响应研究。以25℃为对照,分别研究持续午间高温（35℃、40℃和45℃）对孔植爬山虎光合作用、抗氧化防御系统和渗透调节物质等生理特性影响和短时40℃高温对爬山虎叶片中参与耐热及光系统II修复相关蛋白的影响。结果表明:高温胁迫导致了爬山虎叶绿素含量和光合能力的下降。孔植爬山虎在40℃高温下表现出较好的高温耐受能力。三叶爬山虎和五叶爬山虎的耐热能力分别在45℃胁迫的第5天和第3天开始下降。爬山虎敏感生理指标与其在高温条件下耐受分值的回归结果表明,类胡萝卜素/总叶绿素（Car/Chl（a+b））、Fv/Fm、丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）可用作区分爬山虎对不同高温胁迫耐受能力的关键指标。3种Hsp70家族蛋白（Hsp70-6、Hsp83A、Hsp70）在增强爬山虎耐热性方面发挥重要作用。在恢复期,爬山虎通过上调DEGP1、FTSH1和FTSH5等蛋白表达,来加速光系统II中D1蛋白周转,从而实现光系统II的自我修复。4)孔植爬山虎对水-热-气交叉条件的生理响应及评价研究。研究了水-热-气交叉条件对孔植爬山虎光合作用、叶片超微结构、活性氧代谢、渗透调节物质等生理特性及叶片高光谱参数的影响。结果表明:高温干旱交叉胁迫加快了孔植爬山虎叶绿素含量降低和光合能力的下降,细胞器结构的破坏。通气有效缓解高温涝渍交叉条件下前述生理特征的下降。孔植爬山虎敏感生理参数与敏感光谱指数的相关分析表明,850～950nm是与孔植爬山虎叶绿素含量极显著相关的敏感波段,并且在780nm附近有最大负相关（p＞0.05）。利用NDVI1、MCARI和m RVI705构建的多元逐步回归模型y（28）-.121-.462x1（10）.315x2（10）.264x3（R~2=0.752）,模拟精度显著高于基于其他光谱指数的单变量线性回归模型。5)钻孔植藤（爬山虎）技术在露天矿边坡植被重建中的实际应用表明,孔植爬山虎对近40℃高温环境表现出较好的适应能力,在经历高温夏季后,其成活率能够保持76%,可以考虑将该技术广泛应用到露天矿边坡的植被重建。综上所述,本研究初步探明了孔植爬山虎对露天矿边坡水-热-气交叉条件的响应特征,鉴定了其适应露天矿边坡水-热-气环境的关键生理通路,构建了基于高光谱参数的生理估算模型,为露天矿边坡植被重建中孔植爬山虎的健康评估提供参考。图53幅;表23个;参158篇。