再生水灌溉對馬尼拉草坪生長及運(yùn)動質(zhì)量的影響

李諭藩，趙蕙婷

（桂林旅游學(xué)院，廣西桂林 541006）

近年來，受氣候變化等多重因素影響，我國南方地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的水資源危機(jī)，因此進(jìn)行水資源循環(huán)利用迫在眉睫。再生水是指污水處理后達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行再利用的非飲用水，再生水灌溉具有廣闊的應(yīng)用空間，已有部分地區(qū)嘗試使用再生水對運(yùn)動草坪進(jìn)行灌溉。我國南方地區(qū)廣泛栽種馬尼拉草作運(yùn)動場地草坪。草坪的運(yùn)動質(zhì)量決定著該草坪是否具備作為運(yùn)動草坪的條件，但目前尚無使用再生水灌溉的草坪運(yùn)動質(zhì)量變化的相關(guān)研究[1]。因此，本文研究再生水灌溉對馬尼拉草坪運(yùn)動質(zhì)量的影響，以實(shí)現(xiàn)在保障運(yùn)動草坪質(zhì)量的同時，節(jié)約水、肥資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在桂林旅游學(xué)院雁山校區(qū)高爾夫?qū)嵱?xùn)基地，地理位置110°18′E，25°5′N；海拔150 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨熱同期，降水充沛；年降水量1 887.6 mm（多集中于3—6 月），年蒸發(fā)量1 682 mm，年平均相對濕度76%；年平均氣溫19.1 ℃，年日照時間1 447.1 h，年無霜期309 d。試驗(yàn)地土壤以紅壤為主，pH 值為4.5～6.5，有機(jī)質(zhì)含量0.67%、全氮含量0.08%、速效磷含量5.17 mg·kg-1、速效鉀含量129.59 mg·kg-1。試驗(yàn)區(qū)植被豐富，植物生長狀態(tài)良好，對馬尼拉草坪生長影響較小。試驗(yàn)區(qū)包括4 萬m2的5 洞高爾夫球場及長250 m、寬10 m 的備用草坪跑道1 條，試驗(yàn)在備用草坪跑道開展。

1.2 試驗(yàn)材料

1）水源。本研究共采用2 種水源（再生水及自來水），其中再生水為桂林雁山區(qū)污水處理廠處理過水質(zhì)達(dá)到一級A 類排放標(biāo)準(zhǔn)的再生水，2 種水源的水質(zhì)詳見表1。

表1 雁山區(qū)再生水與自來水出水口水質(zhì)

2）試驗(yàn)草坪。本試驗(yàn)選用草種為溝葉結(jié)縷草，又名馬尼拉草、半細(xì)葉結(jié)縷草，是禾本科結(jié)縷草屬植物。草本、地生，半細(xì)葉、總狀花序，翠綠色，觀賞價值高，宜在深厚肥沃、排水良好的土壤中栽培。馬尼拉草喜溫暖、濕潤環(huán)境，草叢茂密，分蘗能力強(qiáng)，覆蓋度大，抗干旱、耐瘠薄，對環(huán)境要求較小[2]。

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)根據(jù)《國際足聯(lián)足球場地質(zhì)量項目》，于2022 年3 月20 日選定2 塊地勢、坪床等條件均相同的10 m×10 m 的區(qū)域（間隔30 m），統(tǒng)一鋪設(shè)供試的馬尼拉草坪，隨后在3 個月內(nèi)對其進(jìn)行統(tǒng)一的科學(xué)養(yǎng)護(hù)，待其生根且穩(wěn)定生長后，于6 月20 日將其統(tǒng)一修剪至3 cm 并清理草屑。試驗(yàn)共設(shè)2 個處理，使用自來水灌溉的區(qū)域?yàn)锳 處理，使用再生水灌溉的1 區(qū)域?yàn)锽 處理，灌水時間為9:00，每3 d 灌溉1次，每次灌水量均為3 L。試驗(yàn)期間正常修剪，每隔2～3 d 修剪1 次，注意需遵循草坪修剪的基本原則（1/3 原則）[3]。2022 年8 月20 日開始測定草坪生長高度，隨后統(tǒng)一修剪草坪高度至3 cm，運(yùn)用TCM 500 草坪色彩分析儀測量草坪色度，同時對各項草坪的運(yùn)動質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測定。最后將修剪下的草屑帶回實(shí)驗(yàn)室，測定草坪莖葉氮、磷、鉀、鈣、鎂等化學(xué)元素的含量。試驗(yàn)主要采用高爾夫果嶺測速儀、Flightscope 高爾夫雷達(dá)探測儀等設(shè)備，另借助GR-200 型分析天平、數(shù)碼設(shè)備、計算機(jī)軟件等完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集與整理工作。

1.4 項目測定

1.4.1 草坪生長指標(biāo)測定

1）草坪凈重及含水量測定。凈重及含水量是衡量草坪生長狀況的重要指標(biāo)，將對草坪運(yùn)動質(zhì)量產(chǎn)生直接影響[4]。本試驗(yàn)將修剪后A、B 2 個區(qū)域的草屑單獨(dú)收集裝袋，去除土壤、雜草等物質(zhì)后稱重，獲得草坪鮮質(zhì)量。然后各取1.000 0 kg 樣品，將其置于105 ℃烘箱內(nèi)殺青10 min，再將烘箱溫度降至75 ℃烘至恒重，取出收集袋，冷卻至室溫后稱其干質(zhì)量，并記錄數(shù)據(jù)，以分析不同水質(zhì)灌溉后草坪含水量。

草坪含水量的計算公式為

2）草坪色度測定。草坪色度是反應(yīng)草坪生長狀況的重要指標(biāo)，草坪綠色程度的高低直接決定了草坪的外觀質(zhì)量[5]。本試驗(yàn)用TCM 500 Color Meter 儀器測量草坪顏色，選擇0～9.9 的綠色指數(shù)模式進(jìn)行評測，每個小區(qū)讀取6 次，取平均值測定草坪色度。

3）草坪均一性測定。均一性是指草坪外觀上均勻一致的程度，是對草坪草顏色、生長高度、密度、組成成分、質(zhì)地等項目整齊度的綜合評價，是草坪外觀質(zhì)量的重要特征[6]。采用目測法測定草坪均一性，并采用十分制法進(jìn)行評分，9～10 分為均勻，6～8 分為基本整齊，3～5 分為不均勻，1～2 分為雜亂[7]。

4）草坪莖葉主要化學(xué)元素含量測定。采用釩鉬黃吸光光度法測定N 元素含量，采用納氏試劑分光光度法測定P 元素含量；采用ICE 3500 原子吸收光譜儀測定K、Ca、Mg 元素含量[8]。

1.4.2 運(yùn)動質(zhì)量指標(biāo)測定

1）回彈性測定。采用國際足球聯(lián)合會（FIFA）規(guī)定的壓力為0.7 kg·cm-2（0.62 Bar），球直徑為68 mm、質(zhì)量為425 g 的標(biāo)準(zhǔn)足球，從3 m（足球下緣至場地表面）的高度自由下落，記錄足球的反彈高度，并計算反彈率，F(xiàn)IFA 推薦的標(biāo)準(zhǔn)反彈率在20%～50%[9]。

反彈率（BR）的計算公式為

式中：BR為足球的反彈率；H為足球下落后反彈起的最高高度，cm。

2）滾動抵抗指標(biāo)測定。果嶺球速器由一個“V”形槽狀的鋁板條構(gòu)成，長0.9 m，鋁板條正面為精確磨制的釋放球的凹槽，長76 cm，延伸到測速器放在地表的一端，該端的背面底部被磨平，以減少滾下球的反彈?！癡”形槽的內(nèi)角145°，相距1.3 cm 的兩點(diǎn)支撐球。球沿槽滾下時會產(chǎn)生輕微的回旋，這是恒定的，對果嶺速度的測定無不利影響[10]。釋放球的凹槽設(shè)計使得當(dāng)測速器的一端從地面抬高上升到與水平方向成20°角時，球開始滾動往下，這保證了球到達(dá)低端的速度總是相同的[11-13]。測定時將標(biāo)準(zhǔn)高爾夫球放在測速器上端的“V”形槽中，測速器的低端固定不動，慢慢抬起測速器上端，直到球開始往下、朝前滾動、停止，在該點(diǎn)做標(biāo)記，并使用尺量其長度，記錄數(shù)據(jù)。連續(xù)重復(fù)3 次，取3 次距離數(shù)據(jù)的平均值。3 次測量中，3 顆球的相鄰球間距不超過20 cm，如超出則重新測定[14]。

3）滑動摩擦指標(biāo)測定。試驗(yàn)使用FlightScopeX2雷達(dá)探測儀測量桿頭速度，同時選用1 只7 號鐵桿并將桿身固定在1 個點(diǎn)上使其可做圓周運(yùn)動，試驗(yàn)時使其桿頭上升到同一高度后自由落下，通過球桿速度的差異分析其滑動摩擦力[15]。依據(jù)能量守恒定律，球桿具有重力勢能。在忽略空氣阻力及摩擦力的前提下，桿頭質(zhì)量為60 g，整桿質(zhì)量為460 g，上升到150°后自由落下。根據(jù)公式（3）計算可得桿頭通過最低點(diǎn)的速度為7.47 m·s-1，試驗(yàn)中進(jìn)行無草坪空擺測試，速度為6.33 m·s-1，屬于誤差允許范圍內(nèi)。

式中：V表示桿頭速度，m·s-1；m表示桿頭質(zhì)量，g；M表示整桿質(zhì)量，g；g表示重力加速度；L表示球桿總長，m。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過SPSS 16.0 統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將各項草坪質(zhì)量與FIFA 及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，對本次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行客觀驗(yàn)證[16-18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 草坪干質(zhì)量及含水量

草坪干質(zhì)量為樣本除去水分后所剩物質(zhì)的質(zhì)量[19]。由表2 可知，在相同管護(hù)處理模式下，使用桂林雁山地區(qū)再生水灌溉，馬尼拉草坪水分含量更高，結(jié)合再生水中植物所需營養(yǎng)元素含量高于自來水的結(jié)論，可以得出富含適度營養(yǎng)元素的水更容易被馬尼拉草吸收，植物體內(nèi)所含水分含量更高，更有利于植物生長。

表2 兩種不同水質(zhì)灌溉后馬尼拉草的水分含量與干質(zhì)量

2.2 草坪色度及均一性

由表3 可知，在統(tǒng)一管理下，A、B 處理間草坪色度差異不明顯，但B 處理馬尼拉草坪色度較A 處理高0.19；雖然A、B 處理間草坪均一性無明顯差異，但B 處理草坪均一性較A 處理高0.05。這表明再生水灌溉對馬尼拉草坪的草坪色度及草坪均一性生長有一定的促進(jìn)作用，但由于試驗(yàn)時間較短，需持續(xù)探索再生水灌溉對馬尼拉草坪色度及均一性的具體影響。

表3 不同水質(zhì)灌溉后馬尼拉草坪色度與均勻性指標(biāo)

2.3 草坪莖葉主要化學(xué)元素含量

由表4 可知，在不進(jìn)行另外施肥及其他管護(hù)措施相同的前提下，B 處理馬尼拉草坪莖葉部分的N、P、K、Ca 含量均顯著高于A 處理，其中B 處理馬尼拉草坪P 元素含量比A 處理高1.368 g·kg-1，但Mg 元素含量比A 處理低0.211 g·kg-1。

表4 不同水質(zhì)灌溉后馬尼拉草莖葉的主要化學(xué)元素含量

2.4 運(yùn)動質(zhì)量

由于草坪統(tǒng)一修剪高度為3 cm，因此，當(dāng)球從3 m 高度自由下落后，草坪可起到緩沖球落地沖擊力的效果，且草坪密度越大，莖葉硬度越大，則球彈起的高度就越低。由表5 可知，A 處理馬尼拉草坪的回彈性高于B 處理。自來水灌溉的馬尼拉草坪球的反彈率為27.7%，再生水灌溉的馬尼拉草坪反彈率為25.0%。這表明B 處理馬尼拉草坪在草坪密度及莖葉硬度上均高于A 處理，且二者的反彈性差異極小。

表5 不同水質(zhì)灌溉后馬尼拉草坪運(yùn)動質(zhì)量對比

由表5 可知，B 處理馬尼拉草坪小球滾動距離低于同等條件下A 處理，且多次測試的結(jié)果穩(wěn)定性也優(yōu)于A 處理。這表明再生水灌溉能有效增強(qiáng)馬尼拉草坪的滾動抵抗力，促進(jìn)草坪滾動抵抗系數(shù)的穩(wěn)定。

由表5 可知，B 處理下高爾夫球桿通過后的桿頭速度明顯低于A 處理，表明再生水灌溉后馬尼拉草坪的滑動摩擦力有大幅增加。

3 結(jié)論與討論

綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果及分析，再生水灌溉對馬尼拉草坪的生長狀況及運(yùn)動質(zhì)量均產(chǎn)生了較為明顯的影響，具體表現(xiàn)在馬尼拉草的干質(zhì)量、水分含量、色度、均一性、草坪莖葉主要營養(yǎng)元素含量及草坪的反彈率、滾動抵抗指標(biāo)、滑動摩擦指標(biāo)等均發(fā)生了變化。這表明在桂林市采用經(jīng)污水處理廠處理過達(dá)到一級A 類排放標(biāo)準(zhǔn)的再生水對馬尼拉草坪進(jìn)行灌溉是切實(shí)可行的，且在不額外添加肥料及相同管護(hù)措施的情況下，再生水灌溉處理后的馬尼拉草坪生長狀況的各項指標(biāo)優(yōu)于自來水灌溉處理后的馬尼拉草坪[20]。同時，在草坪運(yùn)動質(zhì)量主要指標(biāo)的測定中，再生水灌溉后的馬尼拉草坪與自來水對照組的數(shù)據(jù)差異較小且均在國際標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，表明利用再生水灌溉以馬尼拉為代表的運(yùn)動草坪在運(yùn)動質(zhì)量層面是切實(shí)可行的[21]。但本試驗(yàn)也存在一些局限性，對不同種類、地區(qū)、生長時間的運(yùn)動草坪缺乏研究，而不同運(yùn)動對于草坪的要求也不一致，所以后續(xù)需在本試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展研究，探索不同草坪不同運(yùn)動場地的再生水灌溉管理制度。