白文祖,劉照輝,白小明,丁 睿,吳旭鵬,何 艷,李君風(fēng),漆 琦
(1.草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅蘭州730020;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,甘肅蘭州730070;3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院,湖北武漢430070;4.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,江蘇南京210095)
隨著人們對(duì)高品質(zhì)生活的追求,對(duì)綠化、運(yùn)動(dòng)休閑草坪的質(zhì)量要求也逐漸提高,不但要求草坪外觀美麗、色澤均一、圖案新奇,而且還需具有柔軟、彈性好、綠期長(zhǎng)、管理粗放等特點(diǎn)。而在特定生境條件下,草坪草種的選擇和混播配比是決定草坪坪用質(zhì)量及壽命的關(guān)鍵因素之一[1],另外,鑒于工程施工方對(duì)成坪速度的要求,快速成坪已成為一種趨勢(shì)。因此,研究混播草坪成坪初期的最佳草種配比尤為重要。
目前,關(guān)于冷型草坪草混播適宜配比已有相關(guān)研究。建立草地早熟禾(Poa pratensis)、高羊茅(Festuca elata)和多年生黑麥草(Lolium perenne)的混播草坪時(shí),通常多年生黑麥草的最佳播量配比為20%,草地早熟禾為70%[2]?;觳ゲ萜嚎梢杂行岣叱善核俣群头乐闺s草入侵[3]。以草地早熟禾作為建群種,以紫羊茅(F.rubra)和多年生黑麥草混播的草坪,最優(yōu)配比是草地早熟禾62%、紫羊茅20%、多年生黑麥草18%[4],以這一混播組合建植草坪的成坪初期,坪用綜合性狀最好,草坪綜合質(zhì)量最好[5]。在北方特別是青海地區(qū),草地早熟禾、紫羊茅和多年生黑麥草是建植草坪常用的冷型草坪草,由于該混播組合具有耐寒、抗旱性較強(qiáng)、再生力強(qiáng)、耐踐踏、綠期長(zhǎng),被廣泛應(yīng)用于混播建植綠地草坪、觀賞草坪和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪[6-7]。因此,研究紫羊茅、草地早熟禾和多年生黑麥草的混播對(duì)北方地區(qū)的觀賞和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪的建植有指導(dǎo)性作用。
試驗(yàn)于2012年4-10月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院草坪試驗(yàn)基地進(jìn)行。該區(qū)位于 36°05'N,103°41'E,海拔1 535 m,地處內(nèi)陸,大陸性季風(fēng)氣候明顯,降水少,日照多,氣候干燥,晝夜溫差大。年均溫9.1℃,年日照時(shí)數(shù)2 600 h,無霜期146 d,降水量250~350 mm,并集中分布在6-9月。
試驗(yàn)地土壤為沙壤土,pH為 7.4,有機(jī)質(zhì)1.04%,速效氮 38.6 mg· kg-2,速效鉀 43.2 mg·kg-2,速效磷 11.3 mg·kg-2。
供試草種從甘肅百綠草業(yè)發(fā)展有限公司購(gòu)入,產(chǎn)自美國(guó)。草地早熟禾品種為巴潤(rùn)(Baron),紫羊茅品種為百琪(Barqie),多年生黑麥草品種為首相(Premier)。3種草的發(fā)芽率均在96%以上,純凈度在98%以上,含水量在14%以下,符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)樣地采用隨機(jī)區(qū)組排列設(shè)計(jì)?;觳ヅ浔炔莘N保持多年生黑麥草比例20%不變,草地早熟禾和紫羊茅的比例在0~80%變化,每10個(gè)百分點(diǎn)一個(gè)梯度,共9個(gè)處理組合,各處理組合設(shè)計(jì)見表1。小區(qū)面積1.0 m ×2.0 m,小區(qū)隔離行寬0.2 m,每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。
表1 試驗(yàn)處理組合設(shè)計(jì)Table 1 Combination design of experiment treatment%
建坪前在試驗(yàn)地揀草根和石塊,施羊糞1 kg·m-2為底肥,人工翻挖兩遍,鏟平、耙細(xì)、鎮(zhèn)壓,再耙細(xì)、再鎮(zhèn)壓,最后淺播磷酸二銨0.150 kg·m-2作為種肥,播深0.03 m,耙平。
試驗(yàn)于2012年4月中旬播種,草地早熟禾的單播量為0.015 kg·m-2,多年生黑麥草的單播量為0.04 kg·m-2,紫羊茅的單播量為 0.02 kg·m-2。以各草種單播量為參考,實(shí)際播種量以各草種單播量乘以其在混播中的百分比。用手工撒種交叉撒播,分3次撒種,之后用耙子從不同方向各耙1次,使種子覆土,蓋上無紡布。
播種后根據(jù)土壤的濕度進(jìn)行灌水,灌水采用地埋式噴頭噴灌。待播種后45 d所有幼苗出齊后人工拔除雜草,若拔草過早,會(huì)因?yàn)槿藶椴忍ず统輹r(shí)土壤松動(dòng)而影響種子發(fā)芽和出苗。草坪長(zhǎng)到9 cm按照1/3原則進(jìn)行第1次修剪成坪,按常規(guī)管理進(jìn)行灌水[8]。
密度用實(shí)測(cè)法測(cè)定,樣方面積0.1 m×0.1 m。每個(gè)小區(qū)按照“對(duì)角線法”選取5點(diǎn),在每點(diǎn)放置樣方框,將地上植株剪下,分別計(jì)數(shù)3種草坪草的枝條數(shù),用株·cm-2表示。
質(zhì)地是測(cè)量葉片最寬處的寬度,每個(gè)小區(qū)按對(duì)角線選5個(gè)點(diǎn),每點(diǎn)隨機(jī)選取100個(gè)葉片分別測(cè)其寬度,并計(jì)算平均值。
顏色用葉綠素儀測(cè)定葉片葉綠素相對(duì)值的平均值,每小區(qū)選取5點(diǎn),每點(diǎn)剪適量葉片。
均一性參照劉及東等[9]提出的方法測(cè)定,即用草坪密度變異系數(shù)(CVD)、顏色變異系數(shù)(CVC)和質(zhì)地變異系數(shù)(CVT)來計(jì)算均勻度,公式為:
地上植物量,用剪刀剪取枝葉收集,在70℃下烘至質(zhì)量恒定,用電子天平稱量。成坪后,每次修剪處理前,每個(gè)小區(qū)按對(duì)角線選 5個(gè)點(diǎn),每點(diǎn)取0.1 m ×0.1 m 樣方內(nèi)草屑稱量,用 kg·m-2表示。
地下植物量,分層洗根后帶回實(shí)驗(yàn)室在70℃下烘至質(zhì)量恒定,用電子天平稱量。每小區(qū)按照“對(duì)角線法”選取5點(diǎn),每點(diǎn)用土鉆分層取土3鉆,分別取0-10、10-20、20-30 cm 3層土樣,用 kg·m-2表示。
以上指標(biāo)除地下植物量在2012年10月測(cè)定1次外,其他均為2012年8-10月每月測(cè)定1次。
草坪質(zhì)量是草坪優(yōu)劣程度的一種評(píng)價(jià),它由草坪的內(nèi)在特性和外部特征所構(gòu)成。草坪因其用途不同,其質(zhì)量?jī)?yōu)劣要求也不同,草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)及其重要性也各異。單純用某一指標(biāo)來評(píng)價(jià)草坪質(zhì)量是不切實(shí)際的,應(yīng)綜合考慮反映草坪整體質(zhì)量的所有指標(biāo)以及各自的權(quán)重[10]。本試驗(yàn)選取密度、質(zhì)地、顏色、均一性、地上植物量和地下植物量6個(gè)指標(biāo),參考孫吉雄[11]、劉建秀[12]、胥曉剛等[13]的草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及模糊數(shù)學(xué)的方法[14]在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究成果,按觀賞性草坪確定各指標(biāo)的權(quán)重,對(duì)草坪質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于本試驗(yàn)測(cè)定指標(biāo)略有不同,因此對(duì)權(quán)重的分配做簡(jiǎn)單調(diào)整。綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)密度、顏色、質(zhì)地、均一性、地上植物量和地下植物量的各權(quán)重分別為 0.25、0.25、0.15、0.15、0.1、0.1。對(duì)實(shí)測(cè)值運(yùn)用綜合模糊評(píng)價(jià)方法中的權(quán)重分配進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,得出各指標(biāo)的相對(duì)值。
在各指標(biāo)相對(duì)值的基礎(chǔ)上,先求出在不同處理下各指標(biāo)相對(duì)值的平均值,再分別用各指標(biāo)的平均值求其隸屬值,μ(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin),如某一指標(biāo)與草坪質(zhì)量為負(fù)相關(guān),可用反隸屬函數(shù)計(jì)算其隸屬函數(shù)值,μ(Xj)=(Xmax-Xj)/(Xmax-Xmin)。式中,μ(Xj)表示第j個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;Xj表示第j個(gè)指標(biāo)的平均值;Xmin表示第j個(gè)指標(biāo)中最小值;Xmax表示第j個(gè)指標(biāo)中最大值。
用下式計(jì)算各處理的綜合評(píng)價(jià)值D,D值越大表明草坪綜合質(zhì)量越高。
式中,Wj為草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)各指標(biāo)的權(quán)重,D為綜合評(píng)價(jià)值。
整個(gè)草坪群落中,黑麥草的混播比例不變,其密度也基本保持不變。其他兩種草的密度隨著其在混播組合中比例的變化而呈一致的變化趨勢(shì)(圖1)。從處理A到處理I,草地早熟禾的密度隨其混播比例增加而增大;紫羊茅的密度隨其混播比例下降而下降,相對(duì)草地早熟禾的變化,紫羊茅的變化較明顯?;觳ゲ萜旱目偯芏扰c紫羊茅在混播組合中的播量呈正比(表2),9種處理組合中,A組合中草坪的密度最大,達(dá) 2.09 株·cm-2,是 I組合 1.48株·cm-2的1.41 倍。
隨草地早熟禾混播比例的增加,草坪草的葉片越寬,草坪草的質(zhì)地越劣(表2)。其中I組合平均葉寬最寬,為1.97 mm,質(zhì)地最差;A組合平均葉寬最窄,為1.59 mm,質(zhì)地最優(yōu)。
圖1 不同播量比例組合混播對(duì)草坪密度的影響Fig.1 Influence of sowing rate on turf density
表2 草地早熟禾、多年生黑麥草和紫羊茅不同混播比例組合對(duì)草坪坪用性狀的影響Table 2 Influence of different sowing rates of kentucky blue grass,perennial ryegrass and red fescue on turf characteristic
草坪的顏色隨草地早熟禾混播比例的增加逐漸由深變淺,A組合顏色最深,I組合顏色最淺,且組合間存在顯著差異(P<0.05)。
草地早熟禾比例增加,均一性逐漸變差然后稍有改善,其中,A組合均一性最優(yōu),其次是D組合,F(xiàn)組合最差。
混播草坪的地上植物量與草地早熟禾在混播組合中的比例變化一致(表2),隨草地早熟禾混播比例的增加,地上植物量呈上升趨勢(shì),A組合地上植物量最少,為 0.451 kg·m-2,I組合最多,為 0.634 kg·m-2,明顯高于 A 組合(P >0.05),其他處理間差異也不顯著(P>0.05)。
地下植物量在土壤表層0-10 cm之間隨草地早熟禾混播比例的增加而增加(圖2),且生物量相對(duì)10-30 cm土層較高,I處理組合的地下植物量為0.156 kg·m-2,是 A 處理組合 0.110 kg·m-2的 1.45倍。在10-20和20-30 cm的根際層,從A處理組合到I處理組合,地下植物量基本保持不變,且地下植物量較低。
整個(gè)群落的地下植物量隨草地早熟禾混播比例的增加而增加,I組合最多,為0.219 kg·m-2,是 A組合0.115 kg·m-2的1.90 倍,且兩者間差異顯著(P<0.05)(表2),其他各組合間差異不顯著(P>0.05)。綜合表明,草地早熟禾和紫羊茅的不同混播比例對(duì)草坪草地下生物量影響較大,特別對(duì)地下淺根層(0-10 cm)生物量影響較大,而對(duì)深層(10-30 cm)地下生物量影響較小。
圖2 不同播量比例組合混播對(duì)草坪地下不同根層生物量的影響Fig.2 Influence of sowing rate on underground biomass of different root layers
由評(píng)價(jià)結(jié)果可知(表3),本試驗(yàn)9個(gè)處理組合中,A、B處理草坪的綜合質(zhì)量最優(yōu),C處理次之,I處理最差,草坪的綜合質(zhì)量?jī)?yōu)劣與草地早熟禾的混播播量呈負(fù)相關(guān),與紫羊茅的混播比例呈正相關(guān),9種處理組合草坪的綜合質(zhì)量從優(yōu)到劣依次為B>A>C>D>H>G>F>E>I,即當(dāng)草地早熟禾10%,紫羊茅70%,多年生黑麥草20%時(shí),草坪綜合質(zhì)量最優(yōu)。
表3 草地早熟禾、多年生黑麥草和紫羊茅不同播量比例組合標(biāo)準(zhǔn)化值及草坪質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 The standardization value of different sowing rates of Kentucky blue grass,perennial ryegrass and red fescue and turf quality comprehensive evaluation result
本研究旨為觀賞性草坪的建植提供理論依據(jù),因此,選用4項(xiàng)重要的外觀質(zhì)量指標(biāo)(即密度、顏色、質(zhì)地和均一性)和兩項(xiàng)重要的生態(tài)指標(biāo)(即地上草屑積累量和地下植物量)組成綜合評(píng)價(jià)指標(biāo),運(yùn)用綜合模糊評(píng)價(jià)方法。在權(quán)重分配方面,借鑒以往資料[11]。在指標(biāo)測(cè)定方面,采用實(shí)測(cè)法,將各項(xiàng)性狀指標(biāo)數(shù)量化,其評(píng)價(jià)結(jié)果誤差小,真實(shí)性較高。
就單項(xiàng)指標(biāo)而言,紫羊茅的比例越大,則混播草坪的密度越大,說明在草坪混播初期,草地早熟禾的種間競(jìng)爭(zhēng)性弱于其他兩種草,因此,在草坪初期應(yīng)增加紫羊茅的密度來提高草坪的密度;一般而言,葉片越窄,質(zhì)地越優(yōu)[15],相對(duì)草地早熟禾而言,紫羊茅的葉片較窄,則質(zhì)地較優(yōu),因此,紫羊茅的比例越大,質(zhì)地越優(yōu);隨紫羊茅播量的增加,草坪顏色越綠,由此表明,紫羊茅多的草坪顏色表現(xiàn)好;均一性是對(duì)草坪外觀的綜合評(píng)價(jià),草坪的均一性高,則草坪綜合外觀好,這就是觀賞性草坪要求達(dá)到的目標(biāo)。本試驗(yàn)中紫羊茅的比例變大,則草坪的均一性高;地上生物量能反映草坪草的生長(zhǎng)能力和生長(zhǎng)速度,地上生物量越多,則草坪草的光合作用旺盛,營(yíng)養(yǎng)積累量大,試驗(yàn)中地上植物量呈先減小后增大的趨勢(shì),說明草地早熟禾或紫羊茅的播量比例越大,草坪的再生能力越大;紫羊茅播量越大地下植物量越小。綜合表明,當(dāng)混播草坪中紫羊茅的比例增大時(shí),各坪用性狀表現(xiàn)較優(yōu)。上述各指標(biāo)的評(píng)定都是草坪坪用性和建坪的重要指標(biāo),但是草坪的坪用性是上述指標(biāo)的綜合表現(xiàn),采用單一指標(biāo)不能完全說明草坪的綜合質(zhì)量,應(yīng)綜合各指標(biāo)的綜合表現(xiàn),因此選用草坪的綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法對(duì)草坪進(jìn)行評(píng)價(jià),其結(jié)果才能說明實(shí)際情況。
由草坪綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果可知,綜合評(píng)價(jià)值最高的是A和B處理,但由于A組合只有紫羊茅和多年生黑麥草,且多年生黑麥草在混播草坪中是伴生種,其可認(rèn)為是紫羊茅單播,單播草坪會(huì)受到雜草入侵等因素的影響,因此,混播最佳組合是B(0.724),最差組合是 I(0.341),9個(gè)處理中以草地早熟禾10%、紫羊茅為70%和多年生黑麥草20%表現(xiàn)為最佳。
相關(guān)資料推薦這3種草坪草混播的最佳配比組合是,草地早熟禾60%,紫羊茅20%,多年生黑麥草20%[16],由于本研究分析的是初期混播草坪及其種間競(jìng)爭(zhēng)性,因此本研究結(jié)果與相關(guān)資料推薦的草坪混播配比結(jié)果有少許出入。另外,對(duì)比遮陰和未遮陰兩種條件下這3種草的混播草坪生長(zhǎng)發(fā)現(xiàn),第1年紫羊茅的密度大于草地早熟禾的密度,且紫羊茅比例大的草坪綜合坪用性狀較好[17],本結(jié)果恰好與此相符。本試驗(yàn)雖未涉及遮陰這一變量,但結(jié)果可能受到試驗(yàn)地周圍高大的行道樹和樓房遮陰的影響。
通過對(duì)混播草坪成坪初期的各項(xiàng)指標(biāo)綜合分析,成坪初期草坪綜合質(zhì)量較好的混播草坪草種配比正好與成坪多年的草種配比相反,即紫羊茅比例大而草地早熟禾比例小。因此,對(duì)于要求成坪速度快的草坪可采用本研究最佳草種配比方法,如果草坪使用年限較長(zhǎng),可在后期補(bǔ)播適量草地早熟禾以增加草坪的使用年限。
混播草坪中,紫羊茅相對(duì)較耐寒、耐陰、耐貧瘠,在青海等北方地區(qū)生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)[18]。紫羊茅在蘭州地區(qū)受到高溫和干旱的限制,而在青海等高海拔地區(qū)具有良好的坪用性狀和較好的適應(yīng)能力,尤其在耐陰性和耐粗放管理水平上[19]。同時(shí)根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在青海等高海拔地區(qū)紫羊茅比例越大,混播草坪坪用性狀越好。因此,建議將本研究中3種草的配比結(jié)果推廣到海拔較高地區(qū)的紫羊茅混播草坪種植中。
根據(jù)試驗(yàn)中密度等指標(biāo)的表現(xiàn)優(yōu)劣分析得出,在混播草坪成坪初期紫羊茅的種間競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)于草地早熟禾。原因可能是草地早熟禾出苗較晚,也可能是苗期的草地早熟禾受到雜草的競(jìng)爭(zhēng)影響,初期種間競(jìng)爭(zhēng)性也與草種的配比有關(guān)[17]。
本研究?jī)H為建坪初期的結(jié)果,隨著草坪使用年限的延長(zhǎng),由于草坪群落中草種之間的競(jìng)爭(zhēng),草地早熟禾、多年生黑麥草和紫羊茅在草坪群落中的組成結(jié)構(gòu)將不斷發(fā)生演替變化,其最終的競(jìng)爭(zhēng)和互作效應(yīng)還需進(jìn)一步研究。
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