基質(zhì)厚度對青綠苔草生長和草皮質(zhì)量的影響

范希峰， 武菊英， 滕文軍， 韓 朝， 溫海峰， 岳躍森， 滕 珂， 張 輝

(北京市農(nóng)林科學院， 國家都市農(nóng)業(yè)(北方)重點實驗室， 北京 100097)

近年來，我國城市園林綠地面積迅速增加，2018年達304.71萬公頃。草坪作為城市綠地的重要組成部分，在改善環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候方面發(fā)揮著重要作用[1-2]，市場空間巨大[3]。我國草坪業(yè)發(fā)展十分迅速，但我國草坪草種子一直由國外主導，90%以上依賴外進口，主要包括三葉草(Trifoliumambiguum)、高羊茅(Festucaarundinacea)、草地早熟禾(Poapratensis)、多年生黑麥草(Loliumperenne)等[4]，亟需開發(fā)我國鄉(xiāng)土草種。苔草是我國本土一類理想的冷季型草坪草，具有種類多、適應(yīng)性廣、抗逆性強等優(yōu)點[5-6]，如能科學開發(fā)利用，不僅可以增加我國草坪草種類，還可以緩解對外依賴的現(xiàn)狀[4,7]。

青綠苔草(Carexleucochlora)是我國園林綠地中主栽苔草草種之一，其中‘四季’青綠苔草(Carexleucochlora‘Siji’)于2010年經(jīng)國家林業(yè)局林木品種審定委員會審定(良種編號：國S-SV-CL-006-2010)，是北京市農(nóng)林科學院從我國野生青綠苔草資源中馴化選育的國審新品種。青綠苔草屬莎草科(Cyperaceae)苔草屬(CarexL.)，為多年生草本，草叢常年保持20～25 cm高度[8]，優(yōu)雅柔美，是一種優(yōu)良的草坪地被植物[9-10]。青綠苔草溫度適應(yīng)性強，在—26℃的條件下能安全越冬，在35℃以上的持續(xù)高溫下亦能正常生長[11]；青綠苔草耐旱性強[12]，節(jié)水優(yōu)勢明顯，在北京地區(qū)不采取人工灌溉，通過雨養(yǎng)即可維持正常生長，補充灌溉110.9～191.7 mm即可達到最佳生長狀態(tài)和景觀效果[9]。當前，青綠苔草在園林綠地中主要通過直播、混播[13]、容器苗[10]等方式建植，這3種方式存在出苗慢、幼株生長緩慢[14]、成坪慢、前期養(yǎng)護(除草、灌溉)成本高等問題，限制了苔草大面積推廣應(yīng)用。如果能夠像生產(chǎn)冷季型草皮一樣生產(chǎn)苔草草皮，在園林綠地中直接鋪植，將會解決以上問題，從而推動苔草草坪發(fā)展。

傳統(tǒng)草皮是在耕作土壤上生產(chǎn)，在草皮收獲時需要將表土層和草皮一起帶走，每生產(chǎn)一茬大約需要挖取耕層土壤2～3 cm，長時間生產(chǎn)耕層土壤遭到破壞，形成洼地、土壤肥力下降[15]，目前仍然是冷季型草坪的主要生產(chǎn)方式。有研究曾嘗試在耕作土壤上采用傳統(tǒng)方式生產(chǎn)苔草草皮，但由于單一苔草草皮起卷難度大、容易破碎，建議與一年生黑麥草、匍匐翦股穎混播生產(chǎn)混播草皮[13]。本研究也嘗試傳統(tǒng)方法生產(chǎn)苔草草皮，但由于苔草根系較深，起草皮時土壤厚度低于6 cm很難成活，進一步增加厚度會造成起卷困難、重量太高的問題。無土草皮是在人工配制的基質(zhì)上建植草皮的方法[16-17]，不破壞土壤、生長周期短、重量較輕、易于運輸搬運，是草皮生產(chǎn)的新趨勢[4]。無土草皮生產(chǎn)需要鋪設(shè)隔離層，根系在隔離層上生長形成根系網(wǎng)絡(luò)，可以將苔草根系深、起卷難度大的問題變成優(yōu)勢。因此，苔草無土草皮生產(chǎn)的可行性值得研究。本文以青綠苔草為研究對象，通過盆栽試驗探討基質(zhì)厚度對其生長和草皮外觀質(zhì)量的影響，為青綠苔草無土草皮生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料‘四季’青綠苔草(良種編號：國S-SV-CL-006-2010)種子于2017年采集于北京市昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)北京市農(nóng)林科學院實驗基地，千粒重為0.65 g，發(fā)芽率為85%。

1.2 試驗方法

試驗于2018年4—6月在北京市農(nóng)林科學院人工氣候室內(nèi)進行，溫度設(shè)定為恒溫25℃，光照時間12 h。試驗在育苗盤內(nèi)進行，內(nèi)徑長36 cm、寬27 cm、高13 cm，盆底均勻打9個直徑2 mm的小孔，先在底部鋪一層300目尼龍網(wǎng)，再鋪設(shè)不同厚度的基質(zhì)，設(shè)1 cm，2 cm，3 cm，6 cm，10 cm共5個處理，每處理種植8盆，基質(zhì)類型為普通商品草炭土，將基質(zhì)鋪平澆透水達到設(shè)定厚度，把青綠苔草種子均勻撒在基質(zhì)表面，播種量為20 g·m-2，在種子上撒一層蛭石，覆蓋種子即可，約1 mm左右。每天噴水保持基質(zhì)濕潤，期間不施肥、不修剪。

1.3 測定指標與方法

播種后第7 d出苗，出苗后53 d取樣，從8盆中選取具有代表性的4盆測定相關(guān)指標，先通過測量或打分[4]的方法測定草坪高度、重量、色澤、密度等指標，再取樣測量生物量、根系等指標。具體方法如下：

1.3.1草坪高度 每盆測量30株取平均數(shù)，用直尺測量精確到mm。

1.3.2草坪色澤 采用目測9分制打分法，由5人觀測打分，取平均值。7～9分表示深綠到墨綠；5～7分表示淺綠到深綠；3～5分表示較多綠色；1～3分表示較多枯葉，少量綠色；1分表示休眠或枯黃[4]。

1.3.3草坪密度 采用實測方法，用自制10 cm×10 cm的鐵絲框，每盆隨機取3個重復，計數(shù)苔草株數(shù)，然后換算成單位面積的株數(shù)。

1.3.4草坪蓋度 采用目測9分制打分法，由5人觀測打分，取平均值。蓋度為100%～97.5%，記8～9分；97.5%～95%，記6～7分；95%～90%，記4～5分；90%～85%記2～3分；85%～75%記1分；不足75%記0分[4]。

1.3.5草坪均一性 采用目測9分制打分法，由5人觀測打分，取平均值。9分表示完全均勻一致，6分表示均勻一致，1分表示差異很大[4]。

1.3.6草皮重量 將整塊草皮從盆中取出，用百分之一的天平稱取基質(zhì)和苔草重量之和，折算成單位草皮重量。

1.3.7生物量 每盆取10 cm×10 cm的草塊3塊，用自來水沖洗分離出苔草植株，分為地上和地下兩部分，用濾紙吸干水分，用千分之一天平稱取地鮮重，放入烘箱中105℃殺青15 min，75℃烘干24 h后稱取干重。

1.3.8根系指標 每盆取10 cm×10 cm草塊3塊，用自來水沖洗分離出苔草植株，將根系剪下，用EPSON(EXPRESSION 10000 XL)透視掃描儀在300 dpi的精度下對根系進行掃描，采用WinRHIZO軟件分析掃描圖像。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，數(shù)值用平均值±標準誤的方法表示，用SPSS 19.0軟件的one-way ANOVA進行處理，采用Duncan新復極差法進行方差分析。

2 結(jié)果分析

2.1 基質(zhì)厚度對青綠苔草生物量和根冠比的影響

表1結(jié)果表明，基質(zhì)厚度顯著影響青綠苔草生物量和根冠比?；|(zhì)厚度從1 cm增加到10 cm，青綠苔草地上干重從79.87 g·m-2增加到238.43 g·m-2，增加了2.99倍，10 cm的處理顯著高于其他處理(P<0.05)，6 cm處理顯著高于2 cm和1 cm的處理(P<0.05)，6 cm和3 cm處理間無顯著差異；地下干重從30.90 g·m-2增加到168.37 g·m-2，增加了5.45倍，10 cm的處理顯著高于其他處理(P<0.05)，6 cm處理顯著高于2 cm和1 cm的處理(P<0.05)，3 cm處理顯著高于2 cm和1 cm的處理(P<0.05)，3 cm和6 cm處理間無顯著差異；根冠比從0.37增加到0.71，1 cm處理的根冠比顯著低于其他處理(P<0.05)，10 cm處理顯著高于1 cm和2 cm處理，2 cm，3 cm，6 cm處理間無顯著差異(表1)。

2.2 基質(zhì)厚度對青綠苔草根系生長的影響

表2結(jié)果表明，隨基質(zhì)厚度增加，青綠苔草的總根長、根表面積、根體積等均顯著增加，而平均直徑顯著降低?；|(zhì)厚度從1 cm增加到10 cm，總根長和根表面積分別增加了2.26倍和1.90倍，基質(zhì)厚度為10 cm處理顯著高于其他處理(P<0.05)，2 cm,3 cm和6 cm處理間差異不顯著；根體積增加了1.58倍，基質(zhì)厚度為1 cm處理顯著低于6 cm和10 cm兩個處理(P<0.05)，10 cm處理顯著高于1 cm，2 cm和3 cm的處理(P<0.05)，1 cm，2 cm和3 cm處理間無顯著差異，6 cm和10 cm處理間也無顯著差異；根系平均直徑從3.20 mm降至2.64 mm，基質(zhì)厚度為1 cm的處理顯著高于10 cm處理(P<0.05)，其他處理間無顯著差異，這主要是因為基質(zhì)厚度越大根系越發(fā)達，毛細根在根系中所占的比例就越多，致使根平均直徑下降。

表1 不同基質(zhì)厚度處理青綠苔草的生物量和根冠比

表2 不同基質(zhì)厚度處理青綠苔草的根系形態(tài)

2.3 基質(zhì)厚度對青綠苔草無土草皮坪外觀質(zhì)量和草皮重量的影響

表3結(jié)果表明，基質(zhì)厚度顯著影響青綠苔草草皮外觀質(zhì)量和重量，草皮高度、蓋度、色澤和重量均隨基質(zhì)厚度增加而顯著增加(P<0.05)，草皮密度呈逐漸增加的趨勢但各處理間無顯著差異，草皮均一性呈先升高后降低的趨勢?；|(zhì)厚度從1 cm增加到10 cm，草皮高度從5.48 cm增加到7.78 cm，基質(zhì)厚度大于3 cm時各處理間無顯著差異，但均顯著高于1 cm和2 cm處理(P<0.05)；均一性先增高后降低，基質(zhì)厚度為3 cm時均一性最優(yōu)為8.0分，1 cm處理最差只有4.5分且顯著低于其他處理(P<0.05)，其他處理間無顯著差異；密度從8 033株·m-2增加到8 567株·m-2，各處理間無顯著差異；蓋度分值從6.5分增加到9.0分，1 cm和2 cm處理顯著低于6 cm和10 cm處理(P<0.05)，3 cm與2 cm，6 cm和10 cm處理無顯著差異；色澤分值從4.3分增加到8.7分，1 cm和2 cm處理顯著低于其他處理，且二者間亦達顯著水平(P<0.05)，3 cm，6 cm和10 cm處理間無顯著差異；草皮重量從7.45 kg·m-2增加到29.95 kg·m-2，各處理間均達到差異顯著水平(P<0.05)。

表3 不同基質(zhì)厚度處理青綠苔草草坪外觀質(zhì)量和重量

3 討論

3.1 青綠苔草生長對基質(zhì)厚度變化的響應(yīng)

基質(zhì)是植物生長的載體。基質(zhì)厚度顯著影響無土草皮的密度、質(zhì)地、蓋度、均一性、運動質(zhì)量等指標，在一定范圍內(nèi)隨基質(zhì)厚度增加草皮生長狀況越好，但考慮起卷難易程度、草皮重量和成本等因素，并不是基質(zhì)越厚越好，而是在保證植物生長良好的前提下盡量降低基質(zhì)厚度[18-19]。有研究表明，隨基質(zhì)厚度降低，八寶景天的株高、地上生物量、地下生物量，根冠比等均顯著降低[20]；狗牙根地上生物量降低，而地下生物量增加，根冠比增加[21]；高羊茅混合草坪(狗牙根∶高羊茅∶白三葉=2∶6∶2)的地上、地下生物量均顯著降低，但根冠比增加[22]，這說明當基質(zhì)厚度減小致使植物可獲取的資源減少時，不同植物生長對基質(zhì)厚度變化的響應(yīng)不同。本研究中，隨基質(zhì)厚度降低，青綠苔草地下、地上部生物量和根冠比均顯著降低，與八寶景天[20]結(jié)果相似，與狗牙根[22]和高羊茅混合草坪不同[21-22]。

3.2 青綠苔草草皮外觀質(zhì)量對基質(zhì)厚度變化的響應(yīng)

基質(zhì)厚度顯著影響無土草皮的外觀質(zhì)量，在一定范圍內(nèi)基質(zhì)厚度越高草皮外觀質(zhì)量就會越好[19,23]。本研究中隨基質(zhì)厚度增加青綠苔草草皮外觀質(zhì)量趨于提高，與高羊茅和黑麥草混合草坪[19]、景天類植物[20,24]、長白楤木[23]、狗牙根[21]等結(jié)果一致，但當基質(zhì)厚度增加到3 cm以上時，青綠苔草的草皮均一性、密度、蓋度、色澤等指標在處理間無顯著差異，說明在該試驗條件下基質(zhì)厚度達到3 cm再增加厚度不會對草皮外觀質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。

3.3 青綠苔草無土草皮生產(chǎn)適宜基質(zhì)厚度

基質(zhì)厚度顯著影響草皮重量和起卷難度?；|(zhì)厚度過低，植物生長受阻，草皮容易破損；基質(zhì)厚度過高，起卷難度變大，草皮重量增大，生產(chǎn)成本和運輸成本隨之增加；適宜的基質(zhì)厚度，草皮強度較高、成坪天數(shù)較短、完整性較好[19,25]。綜合考慮各項指標，高羊茅和黑麥草無土草皮的適宜基質(zhì)厚度為5 cm[19]，黑麥草和早熟禾混合無土草皮的適宜基質(zhì)厚度為3 cm[25]，狗牙根根莖草皮適宜基質(zhì)厚度為0.5 cm[21]。本研究中，隨基質(zhì)厚度增加，青綠苔草的草皮重量顯著增加，草皮重量從7.45 kg·m-2增加到29.95 kg·m-2，致使起卷難度和運輸成本增高，綜合考慮各指標青綠苔草無土草皮的適宜基質(zhì)厚度為3 cm。

3.4 青綠苔草無土草皮生產(chǎn)的可行性

苔草屬植物根系發(fā)達，分蘗能力強，地下根莖可形成密集的根莖網(wǎng)絡(luò)，耐踐踏性強，通過直播、容器苗移栽的方式可以建成單一品種草坪或復合草坪[7,13,26-27]。青綠苔草與其他苔草相比具有種子不休眠[28]、發(fā)芽率高達80.0%～96.1%[13,29-30]、種子產(chǎn)量高(北京地區(qū)可達450 kg·hm-2以上)等優(yōu)勢，是苔草中最具無土草皮開發(fā)潛力的草種。本試驗以商品草炭土為基質(zhì)，播種60 d以后，不同基質(zhì)厚度處理均可形成無土草皮卷，鋪植后可成活，證實了生產(chǎn)青綠苔草草皮的可行性，但距離規(guī)?；a(chǎn)還有一定的距離。進行規(guī)?；a(chǎn)亟需要綜合考慮種子來源、種子價格、生產(chǎn)成本、運輸成本、管理成本等諸多因素，還需明確基質(zhì)類型、隔離層、灌溉、施肥等因素對苔草生長和草皮質(zhì)量的影響。本試驗以草炭土為基質(zhì)研究了不同厚度對青綠苔草生長和草皮質(zhì)量的影響，其他方面的研究還需要系統(tǒng)深入開展。

4 結(jié)論

利用草炭土作為基質(zhì)生產(chǎn)青綠苔草草皮是一種可行的方式?；|(zhì)厚度顯著影響青綠苔草生物量、根系、草皮外觀質(zhì)量和重量，在1 cm至10 cm范圍內(nèi)隨基質(zhì)厚度增加其生物量和根系指標均顯著增加，草皮外觀質(zhì)量指標均呈增加的趨勢，但基質(zhì)厚度高于3 cm時不再顯著增加，而草皮重量卻顯著增加。綜合考慮苔草生長狀況、草皮外觀質(zhì)量和運輸成本等指標，以草炭土為基質(zhì)生產(chǎn)青綠苔草草皮時適宜厚度以3 cm左右為宜。