灌溉對(duì)匍匐翦股穎草坪蒸散量、外觀質(zhì)量及地下植物量的影響

王躍棟,劉自學(xué),任云宇

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,甘肅蘭州 730070;2.北京克勞沃集團(tuán),北京 100029)

匍匐翦股穎(Agrostis stoloni f era)為禾本科翦股穎屬多年生草本植物。近年來(lái),冷季型匍匐翦股穎被廣泛應(yīng)用于高爾夫球場(chǎng)果嶺和發(fā)球區(qū)、草地網(wǎng)球場(chǎng)、保齡球場(chǎng)和庭院、公園等養(yǎng)護(hù)水平較高的綠地。20世紀(jì)90年代以來(lái),以節(jié)水為目的草坪蒸散研究越來(lái)越受到人們的重視。國(guó)外很早就開(kāi)始草坪蒸散量的研究,在研究及實(shí)際應(yīng)用中,主要用來(lái)衡量草坪的需水量[1-5],還有許多人研究了不同種或品種草坪草所對(duì)應(yīng)的草坪蒸散量的特性。韓建國(guó),潘全山等[6,7]在室內(nèi)條件下研究了播量和修剪留茬高度對(duì)草地早熟禾蒸散量的影響;張新民等[8]研究了灌水條件對(duì)冷季型草坪草蒸散量的影響;同時(shí),國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者作了水分對(duì)冷季型草坪草蒸散量及草坪蒸散需水特性方面的相關(guān)研究和報(bào)道[4-11]。試驗(yàn)通過(guò)灌溉對(duì)匍匐翦股穎草坪草蒸散特性、外觀質(zhì)量及其對(duì)地下植物量的影響,為草坪草合理灌溉提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)自然條件與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)中心雙橋科研與生產(chǎn)基地進(jìn)行 ,地理位置 E 39°34′,N 116°28′,平均海拔50 m,為典型的暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候,夏季高溫多雨,冬季寒冷干燥,平均氣溫8～12℃,全年無(wú)霜期190～200 d,≥10℃年積溫4 200℃;年降水量600 mm,75%集中在夏季。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦、開(kāi)闊、光照通風(fēng)條件良好。2008年7月至10月進(jìn)行水分試驗(yàn),試驗(yàn)區(qū)土壤理化性狀見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取裂區(qū)設(shè)計(jì),以灌溉量作為主區(qū),不同品種作為副區(qū)。灌溉量的4個(gè)水平分別為土壤田間持水量的100%～80%、80%～60%、60%～40%、40%以下,代表符號(hào)分別為 I1、I0.8、I0.6、I0.4;3個(gè)匍匐翦股穎品種分別為賓 A-4[Penn A-4]、賓 A-1[Penn A-1]、帕特[Putter],代表符號(hào) B1、B2、B3;灌溉水平中 I1作為對(duì)照,每一區(qū)組共有12個(gè)處理(4個(gè)灌水×3個(gè)品種),重復(fù)3次,共36個(gè)小區(qū),當(dāng)每個(gè)小區(qū)土壤水分含量接近或低于水分處理的下限時(shí)開(kāi)始灌水。小區(qū)灌水量計(jì)算:

式中:r-土壤容重;h-土層厚度(mm),試驗(yàn)灌水深度為30 cm;θf(wàn)為土壤含水量[14,18]。小區(qū)面積2 m×2 m,為了消除小區(qū)之間的水分移動(dòng),對(duì)小區(qū)作防滲透處理。3種匍匐翦股穎草坪草的播量及養(yǎng)護(hù)管理水平相同。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of soil in experimental plots

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 草坪蒸散量的測(cè)定 試驗(yàn)于2008年7～10月進(jìn)行,草坪蒸散量采用蒸散儀法測(cè)定。采用稱重法測(cè)算蒸滲儀的水分變化,兩次稱重?cái)?shù)值之差即為該段時(shí)間的蒸散量。蒸散儀為圓柱形塑料桶,口徑19 cm,深30 cm。蒸散儀中的填充土壤來(lái)自于試驗(yàn)地放置蒸散儀處,蒸散儀中土壤水分處理與田間土壤水分處理一致。試驗(yàn)期間將蒸散儀移到田間修剪,并移至試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)放置蒸滲儀的位置上,使各草坪蒸散測(cè)定環(huán)境更接近于田間實(shí)際情況。測(cè)定前修剪并澆水,當(dāng)蒸滲儀底下小圓孔開(kāi)始向外滲水時(shí)停止?jié)菜?讓其排水5 h后稱重并記錄。當(dāng)蒸散儀中的土壤水分含量低于設(shè)定的水分下限時(shí)開(kāi)始灌水。草坪蒸散量2～3 d為一測(cè)量周期,下午17:00～18:00進(jìn)行。蒸散量采用下式計(jì)算:

式中:ET為時(shí)段內(nèi)草坪蒸散量,W1為前一階段蒸散儀重量,W2為測(cè)定當(dāng)日蒸散儀重量,M為蒸散儀內(nèi)徑面積。

若有降水時(shí)加上當(dāng)日降水量(P)。

稱重采用實(shí)驗(yàn)室專用電子天平,最大稱量值為15 kg,分度值為0.5 g。試驗(yàn)期間氣象參數(shù)統(tǒng)計(jì)(表2)。

1.3.2 草坪外觀質(zhì)量 采用國(guó)際通用的NT EP法測(cè)評(píng),1～9分法評(píng)定草坪質(zhì)量,9分為致密、墨綠、纖細(xì),1分表示草坪已經(jīng)死亡。草坪外觀質(zhì)量每20 d測(cè)定1次,測(cè)定受水分影響較大的項(xiàng)目,如顏色、均一性、質(zhì)地和密度。在評(píng)分各要素總合成總分時(shí),通常按標(biāo)準(zhǔn)給不同的項(xiàng)目分配權(quán)重:顏色為0.2,密度為0.3,質(zhì)地為0.2,均勻性為0.2[12]。草坪外觀質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

1.3.3 草坪地下植物量的測(cè)定 用鉆孔直徑為7 cm的土鉆取樣,分層取樣,第一層取0～50 mm,第二層取50 mm～300 mm,然后用水洗比重法清出雜質(zhì),包上2層紗布用自來(lái)水沖洗并去除砂粒、石子、腐殖質(zhì)等殘留物,將洗凈的根在75℃的烘箱中烘24 h,稱干重,重復(fù)3次,取其平均值,以單位面積干物質(zhì)量表示。

表2 試驗(yàn)期間氣象參數(shù)Table 2 Meteorological parameters in experimental period

表3 草坪外觀質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 The criterions of turfgrass apparent quality evaluation

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用DPS3.01與Excel軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水對(duì)3個(gè)品種草坪蒸散量的影響

在4種灌溉水平下,不同品種的草坪蒸散量不同(圖1),但差異不明顯,說(shuō)明品種特性對(duì)匍匐翦股穎的蒸散量影響不顯著(P＜0.05)。同一灌溉水平下,B1的草坪蒸散量最大,其次為B3,8、9月份草坪蒸散量達(dá)到最大,10月份品種間的草坪蒸散量幾乎相等;由圖2可知,不同灌溉處理間草坪蒸散量差異顯著,10月 I1、I0.8、I0.6分別與I0.4條件下草坪蒸散量差異不顯著(P＜0.05),I1灌溉水平的草坪蒸散量顯著大于I0.6和I0.4,I1處理的草坪蒸散量與I0.8處理的差異不顯著。隨著灌溉量的增加,草坪的蒸散量顯著增加。3種匍匐翦股穎草坪的蒸散耗水主要集中在8、9月份(圖3)。由于7、8月份高溫悶熱天氣使草坪的蒸騰拉力加強(qiáng),蒸散出現(xiàn)高峰。隨著降水和天氣的變化,10月份不同灌溉水平下的草坪蒸散量幾乎相等,差異不顯著(P＜0.05)。研究結(jié)果表明,灌溉與品種對(duì)草坪的蒸散量產(chǎn)生一定的影響,但灌溉對(duì)草坪的蒸散量的影響效果明顯。

圖1 不同品種間的草坪蒸散量Fig.1 ET differences among cultivars

圖2 灌溉水平條件對(duì)草坪蒸散量影響Fig.2 ET under 4 irrigation levels

圖3 試驗(yàn)期間不同灌溉水平下草坪外觀質(zhì)量評(píng)分Fig.3 Apparent quality under different irrigation levels in experimental period

2.2 灌水對(duì)3個(gè)品種草坪外觀質(zhì)量的影響

從表4看出,在同一灌溉水平下,B1品種的草坪外觀質(zhì)量最好,其次是B3,相互之間差異不顯著;在同一品種不同灌溉水平下,匍匐翦股穎草坪外觀質(zhì)量除I1和I0.8水平差異不顯著外,其他水平間差異均顯著。

2.3 灌水對(duì)3個(gè)品種草坪地下植物量的影響

隨著氣溫的逐漸升高,7、8月份草坪的外觀質(zhì)量在降低。9、10月草坪進(jìn)入恢復(fù)期,草坪外觀質(zhì)量明顯回升。9、10月由于氣溫回落,夏季悶熱高溫天氣結(jié)束,草坪進(jìn)入第2個(gè)生長(zhǎng)期,草坪蒸散量降低,3個(gè)品種草坪外觀質(zhì)量明顯回升。灌水能顯著提高草坪的外觀質(zhì)量,在I0.6的灌溉水平下3種草坪草都表現(xiàn)良好。I0.4灌溉水平下由于草坪水分虧缺,影響了草坪的外觀質(zhì)量(圖4)。

表4 4種灌溉水平下3種匍匐翦股穎草坪外觀質(zhì)量評(píng)分Table 4 The Visual Quality Estimate of three Creeping Bentgrass cultivars in four irrigation levels

灌溉量不同,匍匐翦股穎草坪的地下植物量不同。在I0.6與I0.4灌溉水平下,3種匍匐翦股穎草坪的地下植物量有很大程度的降低,而I0.8則有所增加,I1、I0.8、I0.6分別與I0.4之間的差異非常明顯,差異顯著,但 I1與I0.8之間的差異不顯著,I0.8與I0.6之間的差異顯著,這可能是由于適度干旱有利于草坪根系的生長(zhǎng);同一灌溉水平下,3種匍匐翦股穎草坪的地下植物量先降低后增加,月份之間的變化差異顯著,如圖5,a、b、c、d所示,9月份地下植物量有所降低,這是由于7～8月間高溫高濕天氣并存,病害流行嚴(yán)重影響草坪草的生長(zhǎng),地下植物量下降。9月份草坪根系處于恢復(fù)期,根系生物量在逐漸恢復(fù),10～11月匍匐翦股穎草坪的根系進(jìn)入第2次生長(zhǎng)階段,地下植物量逐漸增加,3種草坪草地下植物量之間的差異不顯著。

圖4 不同品種匍匐翦股穎草坪地下植物量Fig.4 Underground Biomass of different irrigation levels in different cultivars

圖5 不同水分條件下匍匐翦股穎草坪地下植物量變化趨勢(shì)Fig.5 Underground Biomass of Agrostisstolonif era L.in different irrigation levels

3 結(jié)論與討論

(1)試驗(yàn)結(jié)果表明,蒸散量在總體上隨著時(shí)間的推移而逐漸下降。客觀上是土壤蒸發(fā)和草坪草對(duì)各種環(huán)境因子生態(tài)適應(yīng)的必然結(jié)果[8,9]。土壤水分是影響草坪草蒸散量的主要因素之一,研究表明,品種特性對(duì)匍匐翦股穎的蒸散量影響不顯著,灌溉處理對(duì)草坪蒸散量的影響差異顯著,I1與I0.8的差異不顯著,但與I0.6、I0.4存在顯著差異,I0.6與I0.4間的差異不顯著。當(dāng)土壤含水量接近田間持水量的60%時(shí),草坪草出現(xiàn)缺水癥狀。因此,在灌溉實(shí)踐中,可以通過(guò)調(diào)控土壤含水量來(lái)調(diào)節(jié)草坪草的蒸散量,可以根據(jù)草坪土壤含水量下限指標(biāo)來(lái)制定草坪草的節(jié)水灌溉制度。

(2)灌溉量不同,草坪外觀質(zhì)量亦不同。品種間的質(zhì)量總分沒(méi)有顯著差異,但灌溉水平間的質(zhì)量總分差異顯著(P＜0.05)。試驗(yàn)期間,外觀質(zhì)量表現(xiàn)較好的為I1和I0.8,I0.6灌水條件下B2品種和I0.4灌溉條件下 3個(gè)品種的草坪外觀質(zhì)均未達(dá)到6.5以上,由于草坪水分虧缺,草坪正常生長(zhǎng)發(fā)育受阻,嚴(yán)重影響了草坪質(zhì)量。草坪質(zhì)量不同主要因?yàn)椴萜旱牟煌蛐秃铜h(huán)境相互作用的結(jié)果[8]。水分條件顯著影響草坪質(zhì)量,水分虧缺植物會(huì)產(chǎn)生一系列有利于生長(zhǎng)和生存的變化,從而影響其外觀表現(xiàn)。在節(jié)水灌溉方面,可以根據(jù)不同土壤含水量對(duì)草坪質(zhì)量影響程度為衡量指標(biāo),制定合理的草坪草節(jié)水灌溉制度。

(3)灌溉量不同,匍匐翦股穎草坪地下植物量也不同,隨著灌溉量的增加,地下植物量也在逐漸增加。I1,I0.8與I0.6,I0.4之間的差異非常明顯,差異顯著(P＜0.05)。I1與I0.8之間的匍匐翦股穎草坪地下植物量沒(méi)有明顯差異。在I0.8灌溉水平下,匍匐翦股穎草坪的地下植物量比充分灌溉條件下的地下植物量有所增加,這是由于適度干旱更有利于草坪根系的生長(zhǎng)發(fā)育。

(4)研究發(fā)現(xiàn),3個(gè)品種的匍匐翦股穎中,Putter在4種灌溉條件下的草坪總質(zhì)量表現(xiàn)良好、地下植物量也相對(duì)較高,最有利于節(jié)水綠化。結(jié)合不同水分條件下的蒸散量、草坪質(zhì)量和地下植物量變化情況得出,土壤水量含量在田間持水量以60%以上時(shí),有利于匍匐翦股穎的節(jié)水綠化。

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