踐踏對草墊式人造-天然混合草坪質(zhì)量的影響

張桐瑞，李富翠，韓烈保，陳雨峰，宋桂龍，張亞楠，陳佳寶，唐斌，竇瑋豪

（北京林業(yè)大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院，北京100083）

混合草坪是指由天然草坪和草墊或草絲構(gòu)成的草坪，它結(jié)合了天然草坪和人造草坪的優(yōu)點(diǎn)，使運(yùn)動(dòng)場表面更加穩(wěn)定，耐踐踏。根據(jù)加固方式不同，可分為水平加固和垂直加固，即草墊式混合草坪和植絲式混合草坪［1-2］。其中草墊式混合草坪以天然草坪坪床為基礎(chǔ)，先鋪設(shè)草墊層再進(jìn)行種植，草坪草的根系穿過草墊上經(jīng)緯線之間的空隙向下生長，或纏繞在草墊底部［3-4］，吸取水分和養(yǎng)分維持草坪草生長。

踐踏是影響運(yùn)動(dòng)場草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的重要脅迫之一。踐踏對草坪的傷害包括草皮磨損、土壤緊實(shí)、土壤橫向迫移及草皮削起和遺留凹槽等［5］。研究表明，踐踏脅迫會使草坪草的坪觀質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的下降，過度踐踏會導(dǎo)致草坪生物量降低，生長速率減慢，影響草坪草的生長，還會增加坪床土壤緊實(shí)度，影響土壤水分入滲［6-10］。

目前國內(nèi)對混合草坪的研究較少，主要集中在混合草坪的坪觀質(zhì)量、穩(wěn)定性以及運(yùn)動(dòng)質(zhì)量［1-4］。作為運(yùn)動(dòng)場地，草坪的耐踐踏性是衡量草坪質(zhì)量的重要指標(biāo)，國內(nèi)有關(guān)踐踏對混合草坪質(zhì)量影響的研究多集中在植絲式混合草坪。對植絲式混合草坪的研究表明，坪觀質(zhì)量、地上和地下生物量與踐踏強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，且植絲對草坪草的冠層和根系起到保護(hù)和支持作用。同時(shí)植絲式混合草坪顯著降低了踐踏對草坪草生理響應(yīng)的影響，促進(jìn)了草坪草的恢復(fù)［11-12］。但有關(guān)踐踏對草墊式混合草坪質(zhì)量影響的研究少見報(bào)道。僅有滿達(dá)等［13］初步構(gòu)建了混合草坪的模型，以及張桐瑞等［14］通過盆栽試驗(yàn)對草墊式混合草坪坪觀質(zhì)量、根系生長以及坪床穩(wěn)定性的研究。對于草墊式混合草坪的綜合評價(jià)，尤其是涉及實(shí)用性方面的研究尚無報(bào)道。

本試驗(yàn)在前人研究的基礎(chǔ)上，以無踐踏處理為對照，研究輕度、中度和重度踐踏條件下，以多年生黑麥草（Lolium perenne）為研究材料，在田間建植不同的草墊式混合草坪，并從草坪的坪觀質(zhì)量、草坪草生長特性以及運(yùn)動(dòng)質(zhì)量等方面進(jìn)行研究，為草墊式混合草坪的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用多年生黑麥草品種‘名仕’，購自北京正道生態(tài)有限公司，發(fā)芽率為85%。本試驗(yàn)使用的各草墊產(chǎn)品為市面上常用產(chǎn)品，具體規(guī)格如表1所示。

表1 網(wǎng)墊產(chǎn)品參數(shù)Table 1 Carpet information

1.2 草坪建植與管理

試驗(yàn)在北京林業(yè)大學(xué)草坪研究所昌平試驗(yàn)基地進(jìn)行。坪床結(jié)構(gòu)參考國際足聯(lián)（FIFA）天然草坪足球場管理指南中Basic pipe drainage 結(jié)構(gòu)建造［15］，根系層采用沙土鋪設(shè)，鋪設(shè)厚度為30 cm，粒徑分析見表2。于2020年9月進(jìn)行播種，日常草坪養(yǎng)護(hù)的修剪高度為2.5～3.0 cm，平均每周修剪一次，根據(jù)生長速度調(diào)整修剪頻率。草屑運(yùn)出場外進(jìn)行處理。噴灌采用預(yù)埋的自動(dòng)噴灌系統(tǒng)，每日1～2 次，每次1～2 h，噴灌遵循“見干見濕”的原則。草坪出現(xiàn)雜草時(shí)人工拔除。種植期間施用氮磷鉀復(fù)合肥，產(chǎn)品通用名稱為復(fù)混肥料（硫酸鉀型），N∶P∶K=15∶15∶15，每兩周施用一次，每次施用量為15 g·m-2，購買自楓彩緩釋肥料（江蘇）有限公司。進(jìn)入草坪病害發(fā)生期前，施用草坪專用的廣譜殺菌劑。

表2 粒徑分析表Table 2 Analysis of particle size

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主處理為草墊類型，分別為無草墊對照組（CK）、草墊處理組一（A）和草墊處理組二（C）；副處理為踐踏強(qiáng)度，分別為無踐踏（W）、輕度踐踏（L）、中度踐踏（M）和重度踐踏（H）共4 個(gè)踐踏強(qiáng)度，主、副處理均為隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)區(qū)組設(shè)置見圖1。每個(gè)小區(qū)面積為0.6 m ×1.0 m，不同小區(qū)之間設(shè)有20 cm 的保護(hù)行。本試驗(yàn)所使用的模擬踐踏器根據(jù)Kowalewski 等［9］研發(fā)的模擬踐踏器改造制成。踐踏頻率根據(jù)研究中對足球比賽各區(qū)域的觀察和統(tǒng)計(jì)［16-18］，同時(shí)結(jié)合實(shí)際，綜合計(jì)算分析得出跑動(dòng)中運(yùn)動(dòng)員對地面的平均壓強(qiáng)［19］。模擬踐踏依照專業(yè)足球運(yùn)動(dòng)員在實(shí)際比賽中跑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)和平均鞋釘數(shù)，依據(jù)相關(guān)模擬踐踏器的文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，與國外的相似模擬踐踏器效果相同［20］。在此試驗(yàn)中，輕度踐踏（L）模擬每周1 場職業(yè)足球比賽；中度踐踏（M）模擬每周2 場職業(yè)足球比賽；重度踐踏（H）模擬每周4 場職業(yè)足球比賽［21-22］；于成坪后第1、2、3 和4 周進(jìn)行踐踏處理，共踐踏4 周。

圖1 小區(qū)設(shè)計(jì)Fig.1 Design of plot

1.4 樣品采集與測定

1.4.1 草坪坪觀質(zhì)量的測量 草坪色澤、蓋度和坪觀質(zhì)量評分分析分別于踐踏1、2、3、4 周后進(jìn)行測定。其中草坪色澤使用TCM500 草坪色彩分析儀（SpectrumTM，北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司）進(jìn)行測評；草坪坪觀質(zhì)量評分分析采用九分法對草坪密度、顏色、質(zhì)地、均一性進(jìn)行打分［23］。草坪蓋度采用網(wǎng)格法進(jìn)行測定［11］。

1.4.2 生長特性的測定 分別于踐踏1、2、3、4 周后進(jìn)行取樣，每個(gè)處理重復(fù)取樣3 次。采用直剪環(huán)刀（內(nèi)徑61.8 mm，高度100 mm）進(jìn)行取樣。對環(huán)刀內(nèi)的草坪草根系進(jìn)行清洗，用清水將沙子全部沖洗干凈，用鑷子將墊子全部分解，將根系全部取出。地上、地下生物量采用烘干法測定，將植株地上部分和地下部分鮮樣在烘箱105 ℃條件下放置2 h 殺青，之后在85 ℃條件下烘干至恒重。草坪損傷程度參照美國National Turfgrass Evaluation Program 評分系統(tǒng)的方法進(jìn)行［24］，從0 到1 表示。無損傷表示小區(qū)草坪損傷面積為0，輕度損傷表示草坪損傷面積占小區(qū)面積的10%～30%（0.1～0.3），中度損傷表示草坪損傷面積占小區(qū)面積的40%～60%（0.4～0.6），嚴(yán)重?fù)p傷表示草坪損傷面積占小區(qū)面積的70%～90%（0.7～0.9），1 表示小區(qū)內(nèi)草坪全部死亡。根系形態(tài)的取樣和測定于踐踏4 周后進(jìn)行，取樣方法同生物量。根系掃描儀購自愛普生（中國）有限公司，型號為Epson Scan V700，用其對草坪草根系進(jìn)行掃描，獲取根系掃描圖像，并存入計(jì)算機(jī)，之后采用根系分析系統(tǒng)軟件Win-RHIZO PRO 2013（Regent Instruments Inc.，Canada）進(jìn)行分析，獲得根長、根表面積、根體積。

1.4.3 運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的測定 運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的測定分別于踐踏1、2、3、4 周后進(jìn)行，每個(gè)處理重復(fù)測定3 次。反彈率的測定采用足球反彈法。測定用球應(yīng)符合FIFA 比賽標(biāo)準(zhǔn)要求，打氣至氣壓為0.7 kg·cm-2，使球從2 m 高處自由下落，記取第一次反彈時(shí)的高度值。計(jì)算公式如下：

反彈率＝反彈高度/下落高度×100%

扭動(dòng)摩擦采用扭動(dòng)摩擦測定儀（TRTD-TSST ，中國），參照國際足聯(lián)（FIFA）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的儀器測定［15］。頭部損傷系數(shù)（the head injury criterion，HIC）采用HS2005 沖擊強(qiáng)度測試儀（Uniaxe-Ⅱ，上海）測定，購買自上海浩順科技有限公司。HIC 是運(yùn)動(dòng)場表面減震性能的主要決定因素，可作為頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)的量度，HIC 得分為1000表示人類耐受的“安全”限制，超過該限制，可能會導(dǎo)致致命的頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)［25］。坪床土壤緊實(shí)度采用TJSD-750Ⅱ型土壤緊實(shí)度儀測定［26］，購買自浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司，測定深度為地下5 cm。表面硬度使用083 型Clegg 土壤沖擊儀進(jìn)行測定［27］（SD instrument，UK）。測錘為圓柱形，質(zhì)量為2.25 kg，直徑50 mm，在30 mm 的導(dǎo)管中下落，記錄草坪硬度計(jì)所示數(shù)值，單位為Gm。

1.5 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)采用Excel 2019 整理，分析軟件為SPSS 18.0。顯著性水平設(shè)定為α=0.05，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用最小顯著差異法（LSD）檢驗(yàn)不同數(shù)據(jù)組間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 草坪坪觀質(zhì)量

2.1.1 色澤 隨著踐踏強(qiáng)度的增加，草坪草的色澤大致呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢（圖2）。踐踏對不同處理之間的影響不同，對無草墊對照組的影響大于有草墊處理組。在重度踐踏條件下，有草墊草坪草色澤均高于無草墊對照組，且踐踏1、2 和4 周后均表現(xiàn)出顯著差異。隨著踐踏時(shí)間的增加，草坪草色澤呈現(xiàn)降低的趨勢。踐踏2 周后，在中度和重度踐踏條件下，A、C 試驗(yàn)組均在不同程度上高于對照組。在中度踐踏下，各處理間色澤表現(xiàn)為C＞A＞CK，A、C 試驗(yàn)組分別比對照組顯著提高了15.4%和19.5%（P＜0.05），在重度踐踏條件下，表現(xiàn)為A＞C＞CK，其中A 試驗(yàn)組比對照組提高了32.2%，且差異顯著（P＜0.05）。在踐踏4 周后的重度踐踏條件下，A、C 試驗(yàn)組分別比對照組色澤顯著提高了45.5%和39.0%（P＜0.05）。

圖2 踐踏處理對草墊式混合草坪色澤的影響Fig.2 Effect of trampling stress on color of carpet hybrid turf

2.1.2 蓋度 隨著踐踏強(qiáng)度的增加，草坪草蓋度呈現(xiàn)下降的趨勢（圖3），且隨著踐踏強(qiáng)度的增加，A、C 試驗(yàn)組的表現(xiàn)優(yōu)于對照組的程度越高。以踐踏3 周后為例，無草墊對照組在重度踐踏下的蓋度僅為20，比無踐踏下對照組的93 下降了78.5%，而A、C 試驗(yàn)組則分別下降了45.3%和43.0%。踐踏1 周后，A、C 試驗(yàn)組在輕度、中度和重度條件下均顯著高于對照組，其中C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了37.3%、74.5%和150.0%；踐踏2、3 周后，A、C 試驗(yàn)組在中度和重度踐踏條件下均高于對照組，且差異顯著（P＜0.05）；踐踏4 周后，試驗(yàn)組在3 個(gè)踐踏強(qiáng)度下均顯著高于對照組（P＜0.05），以A 試驗(yàn)組為例，在輕度、中度和重度踐踏條件下，草坪蓋度分別比對照組顯著提高了37.3%、60.4%和136.4%（P＜0.05）。

圖3 踐踏處理對草墊式混合草坪蓋度的影響Fig.3 Effect of trampling stress on coverage of carpet hybrid turf

2.1.3 坪觀質(zhì)量評分分析 隨著踐踏強(qiáng)度的增加，草坪的坪觀質(zhì)量評分分析呈現(xiàn)下降的趨勢（圖4）。在無踐踏處理下，各處理之間無顯著差異（P＞0.05）；隨著踐踏強(qiáng)度的增加，各處理之間開始表現(xiàn)出差異。踐踏1 周后，各處理僅在重度踐踏條件下表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05），其中A、C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了44.7% 和39.5%；踐踏2 周后，在輕度踐踏和重度踐踏下A、C 試驗(yàn)組均顯著高于無草墊對照組（P＜0.05）；踐踏4 周后，試驗(yàn)組和對照組在3 個(gè)踐踏條件下均表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05），其中在重度踐踏條件下，A、C 試驗(yàn)組的坪觀質(zhì)量均比對照組提高了207.7%。隨著踐踏時(shí)間的增加，草墊處理組的坪觀質(zhì)量優(yōu)于無草墊對照組。踐踏2 周后，A、C 試驗(yàn)組在重度踐踏下的表現(xiàn)均比無踐踏下降了35.0%，而對照組下降了58.4%；踐踏3 周后，A、C 試驗(yàn)組在重度踐踏下的表現(xiàn)分別比無踐踏下降了36.0%和49.3%，對照組下降了67.5%。

圖4 踐踏處理對草墊式混合草坪坪觀質(zhì)量評分分析的影響Fig.4 Effect of trampling stress on performance quality score analysis of carpet hybrid turf

2.2 生長特性

2.2.1 地上生物量 在無踐踏條件下，不同處理間地上生物量無顯著差異，隨著踐踏強(qiáng)度的增加，草坪草地上生物量大致呈現(xiàn)下降的趨勢（圖5）。踐踏1 周后，有草墊試驗(yàn)組在重度踐踏條件下顯著高于無草墊對照組（P＜0.05），A、C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了133.1%和164.2%；踐踏4 周后，有草墊試驗(yàn)組在中度和重度踐踏條件下均顯著高于無草墊對照組（P＜0.05），其中在中度踐踏條件下，A、C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了126.5%和83.1%，在重度踐踏條件下，A、C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了333.3%和197.4%。踐踏2 周后，A、C 試驗(yàn)組隨著踐踏強(qiáng)度的增加未表現(xiàn)出顯著差異（P＞0.05），而對照組在中度和重度踐踏下分別比對照組顯著降低了53.6%和71.7%（P＜0.05）。

圖5 踐踏處理對草墊式混合草坪地上生物量的影響Fig.5 Effect of trampling stress on aboveground biomass of carpet hybrid turf

2.2.2 地下生物量 地下生物量在各個(gè)踐踏強(qiáng)度下有草墊處理組和無草墊對照組的表現(xiàn)有所不同（圖6）。踐踏1 周后，A、C 試驗(yàn)組在不同踐踏強(qiáng)度下的表現(xiàn)均為輕度踐踏＞無踐踏＞中度踐踏＞重度踐踏，而對照組表現(xiàn)則隨著踐踏強(qiáng)度的增加而降低，在中度和重度踐踏條件下分別比對照組顯著降低了61.4%和79.2%（P＜0.05）。在各個(gè)踐踏處理時(shí)間內(nèi)的重度踐踏下，A、C 試驗(yàn)組均顯著高于無草墊對照組（P＜0.05）。其中踐踏2 周后A、C試驗(yàn)組分別比對照組顯著提高了206.4%和143.2%（P＜0.05）；踐踏3 周后，A、C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了283.8%和430.7%；踐踏4 周后，分別比對照組顯著提高了141.4%和196.1%（P＜0.05）。

圖6 踐踏處理對草墊式混合草坪地下生物量的影響Fig.6 Effect of trampling stress on underground biomass of carpet hybrid turf

2.2.3 根系形態(tài)參數(shù) 由圖7可知，各處理的根系形態(tài)指標(biāo)均隨著踐踏強(qiáng)度的增加而減少，在輕度、中度和重度踐踏條件下，有草墊試驗(yàn)組的總根長、總根表面積和總根體積均高于無草墊對照組，但A、C 處理組在各個(gè)踐踏條件下無顯著差異（P＞0.05）。A、C 試驗(yàn)組的總根長在輕度踐踏強(qiáng)度下比對照組提高了105.3%和87.7%，中度踐踏條件下比對照組提高了239.1%和266.1%，重度踐踏下分別比對照組提高了152.6%和94.7%，總根表面積和總根體積也有不同程度的提高，整體變化趨勢與總根長一致。

圖7 踐踏處理對草墊式混合草坪根系形態(tài)參數(shù)的影響Fig.7 Effect of trampling stress on root morphological parameters of carpet hybrid turf

2.3 運(yùn)動(dòng)質(zhì)量

2.3.1 表面硬度 隨著踐踏強(qiáng)度的增加，各處理混合草坪的表面硬度呈現(xiàn)增加的趨勢（圖8）。且在各個(gè)踐踏強(qiáng)度下，3 個(gè)處理組之間的表面硬度表現(xiàn)為C＞A＞CK，在不同處理間表現(xiàn)出不同水平的差異。且隨著踐踏時(shí)間的增加，草坪的表面硬度大致呈現(xiàn)增加的趨勢。在踐踏3 周后各處理間差異顯著（P＜0.05）。在無踐踏、輕度踐踏、中度踐踏和重度踐踏條件下，C 處理組分別比對照組提高了32.1%、25.8%、30.1%和38.1%，且差異顯著（P＜0.05）；A 處理組分別比對照組提高了17.6%、25.3%、24.3%和30.7%，其中在輕度、中度和重度踐踏條件下達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）。

圖8 踐踏處理對草墊式混合草坪表面硬度的影響Fig.8 Effect of trampling stress on hardness of carpet hybrid turf

2.3.2 反彈率 由圖9可知，經(jīng)過相同的踐踏時(shí)間后，各處理間的反彈率隨著踐踏強(qiáng)度的增加而增加。在踐踏1 周后的無踐踏條件下，各處理之間的表現(xiàn)為C＞A＞CK，其中A、C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了15.2%和20.3%，且在C 試驗(yàn)組和CK 對照組之間差異顯著（P＜0.05）。踐踏2 周后，對照組在各踐踏強(qiáng)度下均顯著高于無踐踏組（P＜0.05），A 試驗(yàn)組在中度和重度條件下顯著高于對照組（P＜0.05），而C 試驗(yàn)組僅在重度踐踏下表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。踐踏3 周后，A、C 試驗(yàn)組在各踐踏條件下無顯著差異（P＞0.05），而對照組在重度踐踏下的反彈率比對照組顯著提高了12.7%（P＜0.05）。

圖9 踐踏處理對草墊式混合草坪反彈率的影響Fig.9 Effect of trampling stress on rebound rate of carpet hybrid turf

2.3.3 扭動(dòng)摩擦 在各個(gè)踐踏強(qiáng)度下，不同處理的混合草坪間扭動(dòng)摩擦整體呈現(xiàn)出A、C 處理組高于CK 對照組的趨勢；同一踐踏時(shí)間內(nèi)，無草墊對照組隨著踐踏強(qiáng)度的增加而降低（圖10）。踐踏1 周后，A 試驗(yàn)組在無踐踏、輕度和重度踐踏3 個(gè)踐踏條件下均顯著高于對照組（P＜0.05），分別比對照組提高了34.5%、28.7%和26.0%；C 試驗(yàn)組在無踐踏、輕度和中度踐踏3 個(gè)踐踏條件下均顯著高于對照組（P＜0.05），分別比對照組提高了29.2%、41.5% 和42.6%。踐踏2 周后，各處理組在中度踐踏條件下表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05），A 試驗(yàn)組比對照組顯著提高了34.1%（P＜0.05）。踐踏3 周后，C 試驗(yàn)組在中度和重度踐踏條件下均顯著高于對照組（P＜0.05），在重度踐踏條件下A、C 試驗(yàn)組分別比對照組顯著提高了36.2%和33.0%（P＜0.05）；踐踏4 周后，各處理在無踐踏、輕度和中度踐踏條件下扭動(dòng)摩擦的差異不顯著（P＞0.05），在重度踐踏條件下表現(xiàn)為C＞A＞CK，其中A、C 試驗(yàn)組分別比對照組提高了36.9% 和54.0%，且差異顯著（P＜0.05）。

圖10 踐踏處理對草墊式混合草坪扭動(dòng)摩擦的影響Fig.10 Effect of trampling stress on rotational resistance of carpet hybrid turf

2.3.4 頭部損傷系數(shù) 隨著踐踏強(qiáng)度的增加，各處理的草坪頭部損傷系數(shù)均有增加的趨勢（圖11）。且在各個(gè)踐踏強(qiáng)度下，A、C 試驗(yàn)組的HIC 均高于對照組，但A、C 試驗(yàn)組之間無顯著差異（P＞0.05）。踐踏1 周后，各處理在4 個(gè)踐踏強(qiáng)度的表現(xiàn)均為C＞A＞CK，其中在輕度和重度踐踏條件下，C 試驗(yàn)組HIC 均顯著高于對照組（P＜0.05），分別比對照組提高了34.9%和57.6%；踐踏2 周后，C 試驗(yàn)組在輕度和中度踐踏條件下分別比CK 對照組提高了38.4%和24.4%，且達(dá)到顯著差異（P＜0.05）；踐踏3 周后，C 試驗(yàn)組在無踐踏和重度踐踏條件下分別比CK 對照組顯著提高了26.2%和27.2%（P＜0.05）；踐踏4 周后，C 試驗(yàn)組在無踐踏、中度和重度踐踏條件下均顯著高于對照組（P＜0.05），分別比對照組提高了51.7%、30.1%和51.6%，且在重度踐踏下，A 試驗(yàn)組比對照組HIC 提高了53.2%，也達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）。

圖11 踐踏處理對草墊式混合草坪頭部損傷系數(shù)的影響Fig.11 Effect of trampling stress on HIC of carpet hybrid turf

2.3.5 土壤緊實(shí)度 在各個(gè)踐踏條件下，A、C 試驗(yàn)組土壤緊實(shí)度均高于CK 對照組（圖12）。在踐踏1 周后，A、C 試驗(yàn)組的坪床土壤緊實(shí)度在4 個(gè)踐踏強(qiáng)度下均顯著高于對照組（P＜0.05），其中C 試驗(yàn)組在無踐踏、輕度、中度和重度踐踏條件下分別比對照組提高了149.3%、106.8%、100.3%和58.8%。踐踏2 周后，輕度踐踏條件下，各處理間表現(xiàn)為C＞A＞CK，且CK 與C 處理間差異顯著（P＜0.05）；在中度和重度踐踏條件下，C 試驗(yàn)組的坪床土壤緊實(shí)度分別比對照組提高了25.6%和31.2%。踐踏3 周后，在4 個(gè)踐踏條件下的各處理表現(xiàn)均為C＞A＞CK，其中C 試驗(yàn)組在各個(gè)踐踏強(qiáng)度下均顯著高于A 試驗(yàn)組和對照組（P＜0.05），A 試驗(yàn)組在無踐踏條件下比對照組提高了144.4%，且差異顯著（P＜0.05）。踐踏4 周后，C 試驗(yàn)組在各個(gè)踐踏強(qiáng)度均顯著高于對照組（P＜0.05），A 試驗(yàn)組在輕度和重度踐踏條件下分別比對照組顯著提高了189.4%和120.1%（P＜0.05）。在無踐踏條件下，C 試驗(yàn)組比A 試驗(yàn)組顯著提高了103.9%（P＜0.05），其余踐踏條件下無顯著差異（P＞0.05）。

圖12 踐踏處理對草墊式混合草坪土壤緊實(shí)度的影響Fig.12 Effect of trampling stress on soil compaction of carpet hybrid turf

2.3.6 損傷程度 在同一踐踏時(shí)間下，草坪損傷程度隨著踐踏強(qiáng)度的增加而增加（圖13）。在各個(gè)踐踏強(qiáng)度下，A、C 處理組草坪損傷程度均低于無草墊對照組。踐踏3 周后，各個(gè)踐踏強(qiáng)度下各處理損傷程度表現(xiàn)為CK＞A＞C，其中C 試驗(yàn)組在輕度、中度和重度踐踏條件下分別比對照組顯著降低了67.6%、56.9%和47.1%（P＜0.05），A 試驗(yàn)組分別比對照組顯著降低了51.3%、35.4%和41.2%（P＜0.05）；踐踏4 周后，A 試驗(yàn)組的損傷程度均顯著低于無草墊對照組（P＜0.05），在輕度、中度和重度踐踏條件下分別比對照組降低了62.9%、49.1%和39.0%；C 試驗(yàn)組分別比對照組降低了57.1%、45.5% 和39.0%，且在中度和重度踐踏下達(dá)到顯著差異（P＜0.05）。

圖13 踐踏處理對草墊式混合草坪損傷程度的影響Fig.13 Effect of trampling stress on injury degree of carpet hybrid turf

3 討論

3.1 草坪坪觀質(zhì)量

本試驗(yàn)從草坪草色澤、蓋度以及坪觀質(zhì)量評分分析對草坪的綜合表現(xiàn)進(jìn)行評價(jià)。踐踏脅迫會直接造成草坪草的物理損傷，包括對葉片、莖和根基部組織的擠壓、撕裂和磨損等。影響到葉片的光合作用和生理調(diào)控，導(dǎo)致草坪草活力下降，從而影響草坪的坪觀質(zhì)量。與此同時(shí)，草坪草組織受損后活力降低，更易受到其他脅迫的影響，從而加速草坪損傷和退化［11］。

本研究表明，隨著踐踏強(qiáng)度的增加和踐踏時(shí)間的增加，草坪的綜合表現(xiàn)呈現(xiàn)降低的趨勢，且在中度和重度踐踏條件下差異顯著。李慶等［8］對持續(xù)踐踏處理的高羊茅（Festuca arumdinacea）和結(jié)縷草（Zoysia japonica）混播草坪的研究結(jié)果表明，草坪均一度和蓋度在中度、重度踐踏脅迫下顯著下降，本試驗(yàn)結(jié)果與其一致，說明在中度和重度踐踏條件下，草坪草的生長會受到抑制，進(jìn)而影響草坪的坪觀質(zhì)量，混合草坪也不例外。奇鳳等［27］研究表明，當(dāng)踐踏脅迫程度較輕時(shí)，可以促進(jìn)草坪草分蘗，對草坪色澤、草坪質(zhì)量均有提高。但在本試驗(yàn)中，在輕度、中度和重度條件下，草坪草的坪觀質(zhì)量均隨著踐踏強(qiáng)度的增加而降低，可能是因?yàn)闅鉁剌^低，草坪草生長緩慢，自身修復(fù)功能有限，導(dǎo)致草坪草在各踐踏條件下的生長均不如無踐踏對照組。對比A、C 試驗(yàn)組和對照組可知，在輕度、中度和重度踐踏條件下，A、C 試驗(yàn)組的表現(xiàn)優(yōu)于對照組，在無踐踏條件下各處理之間無顯著差異，說明草墊對踐踏起到了緩沖作用。張桐瑞等［14］通過盆栽試驗(yàn)對不同草墊試驗(yàn)組的草坪草色澤、密度和均一度進(jìn)行了為期120 d 的動(dòng)態(tài)追蹤，結(jié)果表明，各草墊處理均降低了草坪的色澤和密度，生長至116 d 時(shí)，草墊處理組的密度分別比對照組降低了10%～20%，有背襯的草墊結(jié)構(gòu)（C 試驗(yàn)組）使混合草坪坪床更為均一，為草坪草的生長提供了更好的立地條件。但在本試驗(yàn)中，未進(jìn)行踐踏處理的各處理組綜合表現(xiàn)無顯著差異，可能是由于草墊在大田環(huán)境下更能提高坪床表面的均一性和穩(wěn)定性，在一定程度上促進(jìn)了草坪草的生長，使得有草墊試驗(yàn)組坪觀質(zhì)量與無草墊對照組差異不大。

3.2 生長特性

本試驗(yàn)從草坪地上生物量、地下生物量和根系形態(tài)參數(shù)（總根長、總根表面積和總根體積）對混合草坪進(jìn)行生長特性方面的評價(jià)。在本試驗(yàn)中，同一草墊處理間草坪草的地上和地下生物量大致表現(xiàn)出隨踐踏強(qiáng)度的增加而降低的變化趨勢。在踐踏1 周后的輕度踐踏處理下，草坪的地上、地下生物量均在一定程度上高于無踐踏處理，說明在輕度踐踏強(qiáng)度下，踐踏對草坪草的生長起到了促進(jìn)作用，其中對地下部分的促進(jìn)作用更為明顯。可能是由于輕度踐踏加快了草坪草的更新，其中地下根系用于吸收養(yǎng)分和水分，使草坪草生長更快。隨著踐踏強(qiáng)度的增加，A、C 試驗(yàn)組的地上和地下生物量漸漸高于對照組，其中在重度踐踏下，A、C 試驗(yàn)組的地下生物量均顯著高于對照組。周麗甜［12］建植了不同植絲密度的混合草坪，在混合草坪上進(jìn)行踐踏處理，結(jié)果表明，各個(gè)植絲密度下草坪草的地上和地下生物量均隨著踐踏強(qiáng)度的增加而減少，輕度踐踏促進(jìn)草坪草的生長，本試驗(yàn)的結(jié)果與其一致。

根系的生長受土壤理化性質(zhì)的影響，也影響著土壤的物理特性［28］。本研究主要從總根長、總根表面積和根體積3 個(gè)形態(tài)參數(shù)指標(biāo)探討不同踐踏條件下草墊對草坪草根系生長的影響。其中，根系總根長影響著根系與纖維處理后的纏繞力度，根系表面積可以衡量根系吸收養(yǎng)分和水分的能力，根體積則能夠間接影響草坪草根系對坪床土壤的加固效果［29］，進(jìn)而影響坪床的穩(wěn)定性。在本試驗(yàn)中，3 個(gè)根系形態(tài)指標(biāo)呈現(xiàn)相似的變化趨勢。隨著踐踏強(qiáng)度的增加，總根長、總根表面積和總根體積均有所減少，其中A、C 試驗(yàn)組的根系形態(tài)減小程度小于無草墊對照組，說明草墊在一定程度上減緩了各根系參數(shù)降低的趨勢，草墊對踐踏脅迫起到了一定的緩沖作用。

3.3 運(yùn)動(dòng)質(zhì)量

本試驗(yàn)主要從表面硬度、反彈率、扭動(dòng)摩擦、頭部損傷系數(shù)、土壤緊實(shí)度和草坪損傷程度對混合草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。在本試驗(yàn)中，影響草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量各指標(biāo)的因素包含兩方面，一是草坪草的生長情況，草坪草的茂盛程度直接影響了草坪的表面硬度；二是坪床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于草墊的加入，坪床結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，間接影響了草坪的表面硬度。踐踏對草坪草造成物理損傷的同時(shí)，也對坪床造成影響，增加了土壤緊實(shí)度，導(dǎo)致表面硬度增加，同時(shí)對草坪草的損傷減小了草坪的緩沖能力，增加了運(yùn)動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

其中，草坪表面硬度過高會引起肌肉酸痛，并增加摔傷的風(fēng)險(xiǎn)［30］，表面硬度過軟會導(dǎo)致球員疲勞［25］。根據(jù)天然材料體育場地使用要求及檢驗(yàn)方法，并結(jié)合歐洲足聯(lián)［31］和國際足聯(lián)對足球場草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［15］可知，表面硬度的最佳標(biāo)準(zhǔn)值為70～90 Gm，低于60 Gm 或大于100 Gm 均會帶來較高的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。HIC 是運(yùn)動(dòng)場表面減震性能的主要決定因素，是頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)的量度，HIC 得分為1000 表示人類耐受的“安全”限制［25］，超過該限制，可能會導(dǎo)致致命的頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)。在本試驗(yàn)中，A、C 試驗(yàn)組在各踐踏條件下的表面硬度和HIC 均高于對照組，且隨著踐踏強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)增加的趨勢，A、C 試驗(yàn)組的表面硬度漸漸超過100 Gm；HIC 在踐踏強(qiáng)度過高時(shí)也超過了合理范圍，可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混合草坪的表面硬度和反彈率高于天然草坪，但超過合理范圍，說明草墊對草坪的保護(hù)作用有限，在重度踐踏條件下，草坪草生長狀況不良，部分小區(qū)損傷程度較高，導(dǎo)致表面硬度過高、運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)加大。同時(shí)對比A、C 試驗(yàn)組和CK 對照組，踐踏四周后的中度和重度踐踏條件下，C 試驗(yàn)組表面硬度顯著高于CK 對照組，而A 試驗(yàn)組和對照組無顯著差異，說明背襯的存在增加了混合草坪的硬度，間接影響了草坪HIC 的上升，使得頭損傷風(fēng)險(xiǎn)增高，因此在草墊混合草坪的養(yǎng)護(hù)管理中要注意控制草坪的使用強(qiáng)度，或通過其他養(yǎng)護(hù)管理手段降低表面硬度，防止草坪硬度過高對運(yùn)動(dòng)員造成風(fēng)險(xiǎn)。

扭動(dòng)摩擦力指的是運(yùn)動(dòng)員鞋面與草坪表面接觸后產(chǎn)生的抓地力。扭動(dòng)摩擦力越大，草坪表面提供的抓地力越大，運(yùn)動(dòng)員滑倒的風(fēng)險(xiǎn)越低。扭動(dòng)摩擦力是決定運(yùn)動(dòng)場地舒適性、功能性和安全性的關(guān)鍵因素。Mears 等［32］研究表明，表面硬度和摩擦力均位于最容易導(dǎo)致受傷的場地性能前4 名。本試驗(yàn)中，隨著踐踏強(qiáng)度的增加，A、C 試驗(yàn)組和對照組呈現(xiàn)不同的變化趨勢。在相同踐踏時(shí)間內(nèi)，A、C 試驗(yàn)組的扭動(dòng)摩擦力隨著踐踏強(qiáng)度的增加變化不顯著，而對照組的扭動(dòng)摩擦力有顯著的降低。一方面是由于踐踏強(qiáng)度的增加，草坪草的生長受到脅迫，草坪草數(shù)量大幅度減小，造成扭動(dòng)摩擦力降低；另一方面說明草墊植入在一定程度上對草坪表面提供了額外的抓地力，從而降低了運(yùn)動(dòng)員滑倒的風(fēng)險(xiǎn)，提高了運(yùn)動(dòng)的安全性。

草坪的反彈性能是指草坪在外力作用下仍保持其表面特征的能力，是衡量草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)［33］，國際足聯(lián)推薦的標(biāo)準(zhǔn)反彈率為20%～50%。本試驗(yàn)中，各試驗(yàn)組間的反彈率均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，結(jié)合各處理的表面硬度分析，在相同踐踏時(shí)間內(nèi)，隨著踐踏強(qiáng)度的增加，表面硬度增加，反彈率也隨之增加。由草坪的坪觀質(zhì)量可知，無草墊對照組的草坪地上生長狀況差，在重度踐踏下甚至接近裸地，有利于反彈率的增加，削弱了表面硬度對足球反彈率的影響。踐踏直接對草坪草造成物理損傷，草坪損傷指的是草坪受脅迫后的損傷程度，可以間接體現(xiàn)混合系統(tǒng)中草坪的耐踐踏能力。Serensits 等［34］研究表明，混合草坪可以有效加固草坪，降低磨損，從而提高草坪的抗草皮削起能力。在本試驗(yàn)設(shè)置的各個(gè)踐踏強(qiáng)度下，A、C 試驗(yàn)組的草坪損傷均低于對照組，且在中度和重度踐踏條件下，均達(dá)到顯著差異，說明草墊對草坪起到了一定的緩沖作用，在一定程度上防止了草坪磨損。

土壤緊實(shí)度直接關(guān)系到草坪草根系的生長發(fā)育，進(jìn)而影響草坪對養(yǎng)分的吸收，耐土壤緊實(shí)度是評價(jià)草坪耐踐踏的標(biāo)準(zhǔn)之一。在本試驗(yàn)的大多數(shù)踐踏條件下，各處理間的坪床土壤緊實(shí)度表現(xiàn)為：C＞A＞CK，說明C 處理組中的背襯結(jié)構(gòu)對土壤緊實(shí)度的促進(jìn)作用最為明顯，A 處理中的草墊由于帶有彈性，且墊層材料較為柔軟，土壤緊實(shí)度表現(xiàn)適中，對照組的緊實(shí)度最低。因此在草墊式混合草坪中要通過科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理手段避免土壤緊實(shí)，綜合A、C 試驗(yàn)組在各踐踏強(qiáng)度下的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量表現(xiàn)，在使用強(qiáng)度過高的條件下，無背襯結(jié)構(gòu)的A 試驗(yàn)組緊實(shí)度較低、表面硬度和HIC 均在一定程度上低于有背襯結(jié)構(gòu)的C 試驗(yàn)組，其綜合表現(xiàn)優(yōu)于C 試驗(yàn)組，因此更為推薦。

草墊式混合草坪具有便于更換、污染少、養(yǎng)護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在高強(qiáng)度的使用下能減緩草坪草的損傷，對草坪的生長起到保護(hù)作用，但在混合草坪的日常管理中，要注意合理養(yǎng)護(hù)，避免硬度過高帶來運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，例如適時(shí)補(bǔ)播、合理控制使用強(qiáng)度等。

4 結(jié)論

在不同的踐踏強(qiáng)度下，草墊式混合草坪的坪觀質(zhì)量綜合表現(xiàn)優(yōu)于天然草坪，且隨著踐踏強(qiáng)度越大差距越明顯。在踐踏處理下，草墊減緩了草坪的損傷程度，降低了踐踏對草坪草地上和地下部分生長的脅迫，對踐踏具有緩沖作用。草墊增加了混合系統(tǒng)的扭動(dòng)摩擦，降低了運(yùn)動(dòng)員滑倒的風(fēng)險(xiǎn)。但與此同時(shí)，草墊增加了草坪的表面硬度，使得頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)加大，其中有背襯結(jié)構(gòu)的草墊更能顯著提高坪床土壤緊實(shí)度。因此，在使用草墊式混合草坪時(shí)要通過科學(xué)的養(yǎng)護(hù)手段避免引發(fā)安全事故。