新型草坪模擬踐踏器的研制及暖季型草坪草耐踐踏性評價(jià)

劉天增，王旭盛，張巨明

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東省草業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642)

踐踏是所有草坪草面臨的一種非生物脅迫。輕度踐踏可以促進(jìn)草坪草分蘗并減緩生長速度，提升草坪質(zhì)量，增加草坪實(shí)用性[1]。過度踐踏則會造成草坪草莖葉和根莖組織磨損，草坪葉色、蓋度和密度下降。受損的草坪草容易受到病菌的侵染和其他逆境的脅迫，使抗性本已下降的草坪同時(shí)受到多種逆境脅迫，導(dǎo)致恢復(fù)速度緩慢，嚴(yán)重影響草坪的生長和美觀[2-3]。另外，過度踐踏還可導(dǎo)致土壤緊實(shí)、通氣和透水性降低，使土壤表層根系增多，深層根系生長減少，進(jìn)而減少對養(yǎng)分和水分的吸收，破壞了正常的生理代謝活動，引起草坪草生理代謝紊亂[4-5]。因此，耐踐踏性是評價(jià)運(yùn)動場草坪質(zhì)量高低的一個(gè)重要指標(biāo)。

目前，在我國南方地區(qū)大多數(shù)運(yùn)動場草坪賽事頻繁、使用強(qiáng)度大，經(jīng)常處于過度踐踏狀態(tài)。篩選耐踐踏性強(qiáng)的草種建植場地，并研究其耐踐踏機(jī)制是當(dāng)前急需開展的工作。在以往草坪耐踐踏性的研究中，用人工踐踏和模擬踐踏器兩種方法進(jìn)行踐踏處理。雖然人工踐踏更貼近實(shí)際，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可變因素多，隨機(jī)性大。采用模擬踐踏器既能研究草坪草在踐踏狀態(tài)下的變化特征，又能節(jié)省人力和物力，是理想的踐踏處理方式?？v觀前人的研究，過去幾十年研究人員研制出了各種類型的草坪模擬踐踏器，推動了耐踐踏的相關(guān)研究[6-9]。有的踐踏器適用于田間試驗(yàn)，也有的適用于室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，這些踐踏器都有各自的優(yōu)點(diǎn)。盡管前人研制的模擬踐踏器種類不少，但都有一定的局限性，一個(gè)共同缺點(diǎn)是產(chǎn)生的踐踏強(qiáng)度一樣，而實(shí)際情況中運(yùn)動員在運(yùn)動時(shí)的運(yùn)動狀態(tài)是隨機(jī)的，對草坪的踐踏強(qiáng)度也是變化的。鑒于此，為了更完整、便捷和科學(xué)地模擬不同運(yùn)動狀態(tài)對草坪的踐踏，根據(jù)足球運(yùn)動員不同運(yùn)動狀態(tài)對地面造成的壓強(qiáng)不同，本研究設(shè)計(jì)并研制了新型的草坪模擬踐踏器，使草坪受力情況趨近真實(shí)水平，確保踐踏處理更加真實(shí)。

研究草坪耐踐踏性時(shí)經(jīng)常采用表觀質(zhì)量形狀，包括草坪顏色、密度、蓋度、生物量、均一性等指標(biāo)。以往研究表明，雖然過度踐踏會降低草坪表觀質(zhì)量，分蘗數(shù)和生物量減少，但不同草種間的耐踐踏性差異較大[10-12]。自身遺傳特性以及莖葉形態(tài)結(jié)構(gòu)和解剖結(jié)構(gòu)上的不同是導(dǎo)致草坪草耐踐踏性差異的關(guān)鍵因素[13]。國內(nèi)外大量研究表明，耐踐踏性強(qiáng)的草種都有共同之處，如角質(zhì)層更厚、更發(fā)達(dá)，機(jī)械組織排列更緊密，維管束和泡狀細(xì)胞數(shù)量多，木質(zhì)素含量高等特點(diǎn)[14-16]。

暖季型草坪草廣泛分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)。在主要的暖季型草坪草中，我國共有7個(gè)屬12種，是暖季型草坪草資源最豐富的國家[17]。目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的暖季型草坪草有狗牙根屬(Cynodon)、雀稗屬(Paspalum)、結(jié)縷草屬(Zoysia)和蜈蚣草屬(Eremochloa)等。本研究采用自制的模擬踐踏器，對國內(nèi)應(yīng)用最廣的暖季型草坪草狗牙根屬、雀稗屬、結(jié)縷草屬和蜈蚣草屬的20份草坪草材料在大田條件下進(jìn)行模擬踐踏試驗(yàn)，探究不同草種間耐踐踏性的差異，為合理利用草坪草提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 新型草坪模擬踐踏器

為研究我國華南地區(qū)常見暖季型草坪草的耐踐踏性，本研究研制了一種新型草坪模擬踐踏器。踐踏器主要有滾筒、鋼板、鞋釘、軸承和框架5個(gè)部分組成，均為鋼質(zhì)。且鋼板和鞋釘均可拆卸，便于更換。滾筒側(cè)面開有閥門，可注水增重。滾筒外部有框架連接微耕機(jī)。滾筒直徑21 cm，長100 cm,厚1.2 cm，滾筒重80 kg，加滿水100～120 kg。滾筒中間有一軸承，軸承直徑5 cm，長104 cm。在滾筒表面布置長100 cm，寬3 cm，厚1.2 cm可拆卸的鋼板，并在鋼板上裝鞋釘來模擬運(yùn)動員踐踏的效果，開絲深度為0.5 cm。鞋釘是上底面直徑0.5 cm，下底面直徑1.0 cm，高1.4 cm的圓柱體。在滾筒側(cè)面各有一塊圓形鋼板，用來連接軸承和框架。圓形鋼板直徑10 cm，厚1.2 cm，中心開有直徑5 cm的孔用于固定軸承，旁邊開有4個(gè)直徑2 cm的孔，用螺絲固定圓形鋼板和框架。

目前市面上專業(yè)足球鞋鞋底共有11個(gè)塑膠質(zhì)或鋼質(zhì)的鞋釘，前腳掌7個(gè)，腳跟4個(gè)。運(yùn)動員的運(yùn)動狀態(tài)不同，與地面的接觸面積不同，對地面造成的壓強(qiáng)也不同。當(dāng)運(yùn)動員在站立時(shí)，有22個(gè)鞋釘著地，此時(shí)對地面壓強(qiáng)最小。走動或跑動時(shí)，運(yùn)動員前腳掌發(fā)力，此時(shí)有11或7個(gè)鞋釘著地。運(yùn)動員在一場球賽中的運(yùn)動狀態(tài)主要分為3個(gè)階段：站立和走動約占48%，慢速、低速和中速跑約占45%，高速跑和沖刺跑約占7%。根據(jù)不同運(yùn)動狀態(tài)所占比例設(shè)計(jì)鋼板數(shù)量，為了模擬不同運(yùn)動狀態(tài)對地面的壓強(qiáng)，鋼板上鞋釘?shù)臄?shù)量也不同。即草坪踐踏器中，滾筒表面共有14塊鋼板，兩塊鋼板間的夾角約為25.7°，7塊鋼板每塊上面有17個(gè)鞋釘，6塊鋼板每塊上面有6個(gè)鞋釘，1塊鋼板上面有3個(gè)鞋釘。不同鞋釘數(shù)量的鋼板等距相間排列(圖1)。

圖1 新型草坪模擬踐踏器

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東省廣州市華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城試驗(yàn)基地，地處亞熱帶，海拔40 m，無坡度。土壤為壤土，有機(jī)質(zhì)、速效N、P、K含量分別為1.65%、12.25 mg·kg-1、49.08 mg·kg-1、251.30 mg·kg-1，土壤pH 6.61，全年降水量 2081 mm，年均溫22.4 ℃，最熱月均溫 28.8 ℃，最冷月均溫14.6 ℃，極端最高溫度38.2 ℃，極端最低溫度1.5 ℃，無霜期346 d，年積溫(≥0 ℃)7875.4 ℃，年有效積溫(≥10 ℃)7146.4 ℃。春季短促少雨，夏季高溫多雨，日照長，秋季高溫少雨，冬季短暫，低溫少雨，無雪，霜期短?？傮w來說，該地氣候和土壤條件能滿足暖季型草坪草的正常生長。

1.3 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取狗牙根屬、雀稗屬、結(jié)縷草屬和蜈蚣草屬共20份暖季型草坪草材料(表1)，于2017年7月18日進(jìn)行種植。普通型狗牙根(Cynodondactylon)按照40 g·m-2進(jìn)行人工播種，播種后覆0.5 cm厚的沙，并用滾筒滾壓。播種后立即澆透水，出苗前每天保持土壤濕潤直至種子出苗，其他草種用營養(yǎng)體移栽。移栽前對小區(qū)進(jìn)行松地、平整，以條播的方式進(jìn)行移栽。成坪后正常管理，每月修剪2次，修剪高度為4 cm，每周噴灌2～3次，及時(shí)清除雜草。

1.4 踐踏處理

用自主研制的草坪踐踏器進(jìn)行踐踏處理，2018年2月26日開始踐踏處理后，每周踐踏2次，共進(jìn)行4周,2018年3月26踐踏處理結(jié)束，每次踐踏6次往返，達(dá)到相似條件下的中等踐踏強(qiáng)度。試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)因素為踐踏強(qiáng)度，分為踐踏與不踐踏，副區(qū)因素為草坪草，共20種暖季型草坪草。踐踏處理重復(fù)3次，共80個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)1.5 m×1.5 m，小區(qū)之間留0.5 m保護(hù)行，整個(gè)樣地四周各留出1 m空地。踐踏處理結(jié)束后觀測數(shù)據(jù)并取樣測定耐踐踏指標(biāo)。

表1 供試草坪草品種

1.5 草坪耐踐踏評價(jià)指標(biāo)[11]

1)蓋度：用自制的50 cm×50 cm方格網(wǎng)進(jìn)行目測，方格內(nèi)共100個(gè)點(diǎn)，目測草坪所占點(diǎn)數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示。

2)密度：用直徑5 cm的取樣器鉆取10 cm深的草柱，3個(gè)重復(fù)，帶回實(shí)驗(yàn)室人工統(tǒng)計(jì)其分蘗數(shù)量。

3)顏色：采用目測法，根據(jù)草坪顏色的深淺和枯黃程度采用9分制評分方式進(jìn)行打分。顏色深綠9分，枯黃1分，綠色6分。

4)生物量：用直徑5 cm的取樣器取10 cm深的草皮柱，帶回實(shí)驗(yàn)室。將草皮柱地上莖葉和地下根系分開，沖洗干凈后放入80 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重。

5)草坪綜合質(zhì)量：采用目測法，根據(jù)草坪顏色、密度、蓋度、病蟲害、雜草數(shù)量等方面進(jìn)行綜合評分，1分最低，9分最高。

1.6 草坪草葉片機(jī)械組織測定

經(jīng)過踐踏處理后，根據(jù)草坪草的表觀質(zhì)量和生物量，每屬選擇一個(gè)耐踐踏性最強(qiáng)的品種和一個(gè)耐踐踏性最弱的品種，共8個(gè)品種測定葉片纖維素和木質(zhì)素含量[18-19]。

葉片解剖結(jié)構(gòu)：取相同部位的草葉片，切成0.5 cm的小段，用FAA(formalin, acetic acid and alcohol)固定7 d，石蠟切片，用番紅固綠對染。在奧林巴斯BX43生物顯微鏡下觀察角質(zhì)層、維管束、泡狀細(xì)胞等結(jié)構(gòu)并拍照。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和圖表繪制, 用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析和主成分分析，采用Duncan’s法在P<0.05水平下進(jìn)行多重比較，用主成分提取法提取主成分特征值和主成分因子載荷。

2 結(jié)果與分析

2.1 踐踏對草坪表觀質(zhì)量的影響

踐踏處理前同屬的材料在綜合質(zhì)量評分上無顯著差異(P>0.05)。踐踏處理后，狗牙根屬中Tifgreen草坪綜合質(zhì)量評分顯著高于其他品種(P<0.05)，其他狗牙根品種間無顯著差異(P>0.05)，普通狗牙根草坪綜合質(zhì)量評分最低(表2)。雀稗屬中SeaIsle 草坪綜合質(zhì)量評分顯著高于其他3個(gè)品種(P<0.05)，Salam草坪綜合質(zhì)量評分最低。結(jié)縷草屬中大穗結(jié)縷草、中華結(jié)縷草、廣綠結(jié)縷草和蘭引Ⅲ號結(jié)縷草綜合質(zhì)量評分顯著高于其他3個(gè)品種(P<0.05)，細(xì)葉結(jié)縷草和溝葉結(jié)縷草綜合質(zhì)量評分差異不顯著(P>0.05)。蘭引Ⅲ號結(jié)縷草綜合質(zhì)量評分最高，青島結(jié)縷草綜合質(zhì)量評分最低。蜈蚣草屬中華南假儉草綜合質(zhì)量評分最高，三水假儉草和I-34 假儉草蓋度最低且兩者無顯著差異(P>0.05)。從草坪綜合質(zhì)量評分出發(fā)綜合考慮20個(gè)草種，結(jié)縷草屬綜合質(zhì)量評分相對較高，蜈蚣草屬和雀稗屬次之，狗牙根屬最低。

踐踏處理后狗牙根屬中Tifgreen蓋度顯著高于其他品種(P<0.05)，其他不同品種間無顯著差異(P>0.05)。普通狗牙根蓋度最低，較Tifgreen狗牙根蓋度下降9.6%(圖2)。雀稗屬中SeaIsle 和Platinum蓋度較高，且與Superme和Salam差異顯著(P<0.05)，Salam蓋度最低。結(jié)縷草屬中大穗結(jié)縷草、中華結(jié)縷草、廣綠結(jié)縷草和蘭引Ⅲ號結(jié)縷草蓋度顯著高于其他3個(gè)品種(P<0.05)，細(xì)葉結(jié)縷草和溝葉結(jié)縷草蓋度差異不顯著(P>0.05)。其中，蘭引Ⅲ號結(jié)縷草蓋度最高，青島結(jié)縷草蓋度最低，兩者相差21.2%。蜈蚣草屬中華南假儉草蓋度最高，三水假儉草和I-34 假儉草蓋度較低且無顯著差異(P>0.05)。從草坪蓋度出發(fā)綜合考慮20個(gè)草種，結(jié)縷草屬蓋度相對較高，蜈蚣草屬和雀稗屬次之，狗牙根屬最低。

表2 踐踏處理前后各參試品種的草坪綜合質(zhì)量評分

注：不同小寫字母表示同屬材料間在0.05水平差異顯著。

Note: Different small letters under genus indicate significant differences at theP<0.05 level.

踐踏處理后狗牙根屬、雀稗屬不同品種間草坪密度均無顯著差異(P>0.05)。狗牙根屬中Tifgreen密度最大，普通狗牙根密度最小(圖3)。雀稗屬中SeaIsle密度最大，Salam密度最小。結(jié)縷草屬中細(xì)葉結(jié)縷草和溝葉結(jié)縷草的密度顯著高于其他品種(P<0.05)。中華結(jié)縷草、廣綠結(jié)縷草、蘭引Ⅲ號結(jié)縷草和大穗結(jié)縷草密度相近，無顯著差異(P>0.05)。溝葉結(jié)縷草密度最大，青島結(jié)縷草密度最小，兩者相差60.3%。蜈蚣草屬中，華南假儉草密度顯著高于三水假儉草和I-34假儉草。三水假儉草密度最低，較華南假儉草低20.7%。從草坪密度出發(fā)綜合考慮20個(gè)草種，結(jié)縷草屬密度相對較高，狗牙根屬和雀稗屬次之，蜈蚣草屬最低。

踐踏處理后狗牙根屬中Tifgreen草坪顏色得分顯著高于其他品種(P<0.05)，其他不同品種間無顯著差異(P>0.05)。普通狗牙根草坪顏色得分最低，較Tifgreen狗牙根下降1.1分(圖4)。雀稗屬中SeaIsle和Platinum草坪顏色得分較高，且與Superme和Salam差異顯著(P<0.05)。Salam草坪顏色得分最低，較SeaIsle下降1.0分。結(jié)縷草屬中大穗結(jié)縷草、中華結(jié)縷草、廣綠結(jié)縷草和蘭引Ⅲ號結(jié)縷草顏色得分顯著高于其他品種(P<0.05)。細(xì)葉結(jié)縷草和溝葉結(jié)縷草顏色得分無顯著差異(P>0.05)。青島結(jié)縷草顏色得分最低，與蘭引Ⅲ號結(jié)縷草相差2.34分。蜈蚣草屬中，不同品種間草坪顏色得分無顯著差異(P>0.05)，但華南假儉草最高，三水假儉草最低。從草坪葉色得分出發(fā)綜合考慮20個(gè)草種，蜈蚣草屬草坪顏色得分較高，結(jié)縷草屬和雀稗屬次之，狗牙根屬最低。

圖2 踐踏處理后各參試品種的草坪蓋度

圖3 踐踏處理后各參試品種的草坪密度

圖4 踐踏處理后各參試品種的葉色得分

2.2 踐踏對草坪生長的影響

為了進(jìn)一步分析不同參試材料的耐踐踏性，踐踏處理后測定地上和地下生物量。在地上生物量方面，狗牙根屬中Tifgreen、Tifsport、Tifeagle和南京狗牙根顯著高于Tifway狗牙根和普通狗牙根(P<0.05)，Tifeagle最大，普通狗牙根最小，兩者相差51.1%。雀稗屬中，SeaIsle地上生物量最大，其他品種間無顯著差異(P>0.05)。結(jié)縷草屬中，中華結(jié)縷草生物量最大，其次是大穗結(jié)縷草和廣綠結(jié)縷草。細(xì)葉結(jié)縷草、蘭引Ⅲ號結(jié)縷草、溝葉結(jié)縷草和青島結(jié)縷草生物量較小，且品種間無顯著差異(P>0.05)。蜈蚣草屬中，I-34假儉草生物量最大，華南假儉草最小，兩者相差47.8%(圖5)。

圖5 踐踏處理后各參試品種的地上生物量變化

在地下生物量方面，狗牙根屬中不同品種間無顯著差異(P>0.05)。雀稗屬中Superme生物量最高，其他品種間無顯著差異(P>0.05)。結(jié)縷草屬中，大穗結(jié)縷草、中華結(jié)縷草和蘭引Ⅲ號結(jié)縷草生物量顯著高于其他品種(P<0.05)，其次是廣綠結(jié)縷草，細(xì)葉結(jié)縷草、溝葉結(jié)縷草和青島結(jié)縷草較小。蜈蚣草屬中3個(gè)品種間生物量均有顯著差異(P<0.05)，華南假儉草最大，I-34假儉草最小(圖6)。

圖6 踐踏處理后各參試品種的地下生物量變化

2.3 耐踐踏與葉片生理和解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系

踐踏處理前，同一屬的材料草坪蓋度、密度和顏色均無明顯差別。經(jīng)過踐踏處理后，從狗牙根屬、雀稗屬、結(jié)縷草屬和蜈蚣草屬材料中分別篩選出表觀質(zhì)量較好的品種和較差的品種(表3)。與踐踏處理前相比，踐踏處理后Tifgreen，SeaIsle，蘭引Ⅲ號結(jié)縷草和華南假儉草表觀質(zhì)量指標(biāo)下降更少，表現(xiàn)出良好的耐踐踏性。相反，普通狗牙根，Salam，青島結(jié)縷草和三水假儉草表觀質(zhì)量指標(biāo)下降更多，耐踐踏性較差。

選取以上8個(gè)品種材料測定其葉片纖維素和木質(zhì)素含量，并做石蠟切片觀察其解剖結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，只有結(jié)縷草屬2個(gè)材料的纖維素含量差異顯著(P<0.05)，其他屬材料無顯著差異(P>0.05)。木質(zhì)素含量測定結(jié)果表明，各屬材料間差異均不顯著(P>0.05)(圖7)。

表3 踐踏處理后不同品種草坪表觀質(zhì)量下降百分比

圖7 踐踏處理后各參試品種的纖維素和木質(zhì)素含量

踐踏處理后篩選出的8個(gè)草種均屬于C4植物，維管束鞘由單層較大的薄壁細(xì)胞組成，在維管束鞘外連著一圈葉肉細(xì)胞。狗牙根屬中Tifgreen木質(zhì)化程度高于普通狗牙根，而普通狗牙根的纖維素細(xì)胞壁含量較高，角質(zhì)層兩者均不明顯，泡狀細(xì)胞也無差異。雀稗屬中2個(gè)草種均無角質(zhì)層，SeaIsle有少量木質(zhì)化維管束的存在，Salam海濱雀稗幾乎沒有木質(zhì)化，泡狀細(xì)胞和纖維素細(xì)胞壁兩者均無明顯差別。結(jié)縷草屬中蘭引Ⅲ號和青島結(jié)縷草均有厚且連續(xù)的角質(zhì)層，泡狀細(xì)胞和維管束木質(zhì)化無明顯差別，蘭引Ⅲ號結(jié)縷草的纖維素細(xì)胞壁含量要大于青島結(jié)縷草。蜈蚣草屬中華南假儉草的角質(zhì)層較三水假儉草厚且連續(xù)，維管束木質(zhì)化程度和纖維素細(xì)胞壁含量也較高。單從解剖結(jié)構(gòu)上來看，結(jié)縷草屬耐踐踏性最強(qiáng)，其次是蜈蚣草屬，雀稗屬最差。通過對比表觀質(zhì)量和生理指標(biāo)的結(jié)果，從解剖結(jié)構(gòu)上可以發(fā)現(xiàn)角質(zhì)層越厚，泡狀細(xì)胞數(shù)量多且排列緊密，木質(zhì)化程度越高，纖維素細(xì)胞壁含量越多，則草坪草的耐踐踏性越強(qiáng)(表4)。

2.4 耐踐踏性綜合評價(jià)

對草坪蓋度(X1)、草坪密度(X2)、草坪顏色(X3)、地上生物量(X4)、地下生物量(X5)、葉木質(zhì)素(X6)、葉纖維素(X7)等7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到主成分所對應(yīng)的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率(表5)。選取前3個(gè)特征根大于1的主成分，累積方差貢獻(xiàn)率為91%，基本可以反映全部指標(biāo)信息。提取的3個(gè)主成分的因子載荷矩陣如表5所示。第1主成分中草坪蓋度、顏色和地下生物量載荷較高，即第1主成分主要反映這3個(gè)指標(biāo)信息，稱之為表觀指標(biāo)。第2主成分中草坪密度和地上生物量載荷較高，說明第2主成分主要反映這2個(gè)指標(biāo)信息，稱之為分蘗指標(biāo)。第3主成分中葉纖維素和葉木質(zhì)素載荷較高，說明第3主成分主要反映這2個(gè)指標(biāo)的信息，稱之為生理指標(biāo)。綜合分析，3個(gè)主成分中第1主成分所占比重較大，即草坪蓋度、顏色和地下生物量可作為測量耐踐踏性的首選指標(biāo)。

表4 不同品種解剖結(jié)構(gòu)的差異

“-”表示未檢測出Means not detected.

3 討論與結(jié)論

目前，在草坪耐踐踏性研究中使用多種多樣的模擬踐踏器，大多數(shù)踐踏器都以圓形單滾筒或雙滾筒為主體，通過調(diào)整滾筒的直徑和重量，在滾筒表面布置橡膠帶或鞋釘來模擬踐踏[20-21]。雖然直接使用滾筒進(jìn)行踐踏處理的方法比較簡便，但滾筒與草坪的接觸面積恒定，對草坪造成的壓強(qiáng)較小，不適合對運(yùn)動場草坪的模擬踐踏處理。使用兩個(gè)表面裝有鞋釘?shù)睆讲煌臐L筒進(jìn)行模擬踐踏，對草坪造成的壓強(qiáng)比單滾筒更大，雙筒滾動距離與運(yùn)動員奔跑時(shí)對草坪的撕拉距離相當(dāng)，能模擬運(yùn)動員對草坪垂直和水平方向的踐踏，但對草坪的壓強(qiáng)單一，無變化[6]。使用橢圓形滾筒并安裝足球鞋釘進(jìn)行草坪踐踏處理，能模擬足球運(yùn)動員奔跑過程中的重心起伏狀況。當(dāng)水平拉力較小時(shí)滾筒在草坪表面滑動，當(dāng)拉力較大時(shí)滾筒對草坪有向下砸的作用，很難計(jì)算踐踏器對草坪的真實(shí)壓強(qiáng)，而且拉力大小會影響踐踏器對草坪的踐踏效果[22]。還有學(xué)者根據(jù)足球比賽中大禁區(qū)的平均踐踏強(qiáng)度研制出一種便攜式草坪踐踏器，使草坪同時(shí)受到垂直的壓力和水平的作用力，對草坪造成的壓強(qiáng)比較全面[23]。該踐踏器體積小、勞動強(qiáng)度不大，操作方便，但使用范圍有限，只能在室內(nèi)盆栽試驗(yàn)中使用，不適合野外大田試驗(yàn)。足球運(yùn)動員在球場上不同的運(yùn)動狀態(tài)會對草坪造成不同方向的壓力，產(chǎn)生大小不一的壓強(qiáng)。為了更全面、便捷地模擬這種效果，在前人研究的基礎(chǔ)上自行研制出一款新型草坪模擬踐踏器，彌補(bǔ)以往研究的不足和空白。該踐踏器在滾筒表面根據(jù)運(yùn)動員不同運(yùn)動狀態(tài)的比例布置多塊鋼板，鋼板上有數(shù)量不等的鞋釘，可對地面造成2.29、7.28和14.4 MPa的壓強(qiáng)，當(dāng)有多排鞋釘著地時(shí)，會對地面造成1.77和2.04 MPa的壓強(qiáng)，能模擬運(yùn)動員不同運(yùn)動狀態(tài)對地面造成的壓強(qiáng)。踐踏器由微耕機(jī)作動力牽引，前進(jìn)過程中對草坪既有垂直向下的力，又有水平方向的摩擦力，進(jìn)行踐踏處理時(shí)只需控制微耕機(jī)方向和速度，省時(shí)省力。由于鞋釘數(shù)量不同，對地面的壓強(qiáng)也一直在變化，能真實(shí)地模擬運(yùn)動員對草坪的踐踏效果。

表5 草坪耐踐踏性主成分分析

草坪蓋度、密度、顏色和生物量是評價(jià)草坪耐踐踏性的重要表觀質(zhì)量指標(biāo)。踐踏處理后，草坪草莖葉組織受到損傷，分蘗能力降低，植株葉片會變窄變卷曲，株型變小。若生長恢復(fù)時(shí)間不夠則直立莖的生長量顯著減少，進(jìn)而草坪密度和蓋度降低、顏色變淺[24-25]。本研究表明，踐踏處理后所有材料的表觀質(zhì)量均降低，且下降越多耐踐踏性越差，與前人的研究結(jié)果一致。狗牙根屬和雀稗屬的生物量與耐踐踏性正相關(guān)，即草坪耐踐踏性越強(qiáng)，踐踏后生物量下降越少。然而蘭引Ⅲ號結(jié)縷草和華南假儉草在同屬草種中耐踐踏性最強(qiáng)，但其地上生物量卻相對較低，可能與葉片含水量有關(guān)。當(dāng)葉片含水量較高時(shí)，其生物量干重則相對較低，而且一定水平的葉片含水量能增強(qiáng)細(xì)胞的機(jī)械性能，從而提升草坪草的耐踐踏性[26]。也有研究表明，輕度踐踏能促進(jìn)草坪草的分蘗，從而增加地上生物量[27]。本研究發(fā)現(xiàn)，踐踏后草坪地上生物量減少，原因是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的踐踏強(qiáng)度較大，已達(dá)到中等強(qiáng)度，并未促進(jìn)草坪草分蘗，增加生物量。

葉纖維素和木質(zhì)素是細(xì)胞壁的重要組成成分，含量越多，植株的韌性越強(qiáng)，耐踐踏性也越強(qiáng)。Shearman等[14]對比7種冷季型草坪草的葉片纖維素和木質(zhì)素含量發(fā)現(xiàn)，其與耐踐踏性顯著相關(guān)。狗牙根莖葉中木質(zhì)素和纖維素含量越多，耐踐踏性越強(qiáng)，而海濱雀稗的耐踐踏性則隨著葉片總細(xì)胞壁含量的增加而降低[15]。本研究中，蘭引Ⅲ號結(jié)縷草的葉纖維素和木質(zhì)素含量最高，耐踐踏性最強(qiáng)，與上述結(jié)果一致。從解剖學(xué)上看，草坪草的耐踐踏性與植物體內(nèi)機(jī)械組織的分布和表皮角質(zhì)層有密切關(guān)系[28]。觀測暖季型草坪草種細(xì)葉結(jié)縷草、海濱雀稗和狗牙根的葉解剖結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，細(xì)葉結(jié)縷草的機(jī)械組織發(fā)達(dá)，表皮細(xì)胞有發(fā)達(dá)的角質(zhì)層，耐踐踏性強(qiáng)于狗牙根和海濱雀稗[29]。冷季型草坪草種，草地早熟禾(Poapratensis)的角質(zhì)層厚度、機(jī)械組織和厚壁細(xì)胞數(shù)量均高于黑麥草(Loliumperenne)和紫羊茅(Festucarubra)，耐踐踏性最強(qiáng)[30]。本試驗(yàn)中，蘭引Ⅲ號結(jié)縷草和華南假儉草細(xì)胞排列得最為緊密，角質(zhì)層厚度最大，木質(zhì)化程度高，耐踐踏性最強(qiáng)。狗牙根屬和雀稗屬的草種角質(zhì)層薄或無角質(zhì)層，維管束木質(zhì)化程度較低，不耐踐踏。此結(jié)果與前人的研究結(jié)果相似，即在我國南方常用的暖季型草坪草中，結(jié)縷草屬的耐踐踏性相對較好，而雀稗屬的耐踐踏性較差，從解剖結(jié)構(gòu)方面解釋了品種耐踐踏性的差異[31]。

綜合比較表觀質(zhì)量、生物量、生理指標(biāo)和解剖結(jié)構(gòu)，踐踏處理后所有參試品種材料的耐踐踏性強(qiáng)弱依次為結(jié)縷草屬、蜈蚣草屬、雀稗屬、狗牙根屬。踐踏會造成狗牙根、海濱雀稗和假儉草分蘗減少，草坪蓋度、密度和顏色等指標(biāo)受到影響。假儉草葉片較寬，植株低矮，抗性較強(qiáng)。海濱雀稗的恢復(fù)能力弱，踐踏后植株一直處于倒伏狀態(tài)，葉片貼近地面，在視覺上會增加草坪的蓋度和顏色。狗牙根恢復(fù)性強(qiáng)，踐踏后植株處于直立狀態(tài)，視覺上會降低草坪蓋度和顏色。蘭引Ⅲ號結(jié)縷草耐踐踏性強(qiáng)，坪用價(jià)值高，適合建植使用頻率較高的運(yùn)動場地。值得指出的是，以上只是試驗(yàn)的初步結(jié)果。草坪草最終是否耐踐踏，除以上因素外，草坪草受踐踏損傷以后的恢復(fù)能力非常關(guān)鍵,而這將是本試驗(yàn)進(jìn)一步研究的重要內(nèi)容。