灌溉對匍匐翦股穎草坪蒸散量、外觀質量及地下植物量的影響

王躍棟,劉自學,任云宇

(1.甘肅農業大學草業學院,草業生態系統教育部重點實驗室,中-美草地畜牧業可持續發展研究中心,甘肅蘭州 730070;2.北京克勞沃集團,北京 100029)

匍匐翦股穎(Agrostis stoloni f era)為禾本科翦股穎屬多年生草本植物。近年來,冷季型匍匐翦股穎被廣泛應用于高爾夫球場果嶺和發球區、草地網球場、保齡球場和庭院、公園等養護水平較高的綠地。20世紀90年代以來,以節水為目的草坪蒸散研究越來越受到人們的重視。國外很早就開始草坪蒸散量的研究,在研究及實際應用中,主要用來衡量草坪的需水量[1-5],還有許多人研究了不同種或品種草坪草所對應的草坪蒸散量的特性。韓建國,潘全山等[6,7]在室內條件下研究了播量和修剪留茬高度對草地早熟禾蒸散量的影響;張新民等[8]研究了灌水條件對冷季型草坪草蒸散量的影響;同時,國內諸多學者作了水分對冷季型草坪草蒸散量及草坪蒸散需水特性方面的相關研究和報道[4-11]。試驗通過灌溉對匍匐翦股穎草坪草蒸散特性、外觀質量及其對地下植物量的影響,為草坪草合理灌溉提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗區自然條件與試驗地概況

試驗在北京克勞沃草業技術開發中心雙橋科研與生產基地進行 ,地理位置 E 39°34′,N 116°28′,平均海拔50 m,為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候,夏季高溫多雨,冬季寒冷干燥,平均氣溫8～12℃,全年無霜期190～200 d,≥10℃年積溫4 200℃;年降水量600 mm,75%集中在夏季。試驗地地勢平坦、開闊、光照通風條件良好。2008年7月至10月進行水分試驗,試驗區土壤理化性狀見表1。

1.2 試驗設計

試驗采取裂區設計,以灌溉量作為主區,不同品種作為副區。灌溉量的4個水平分別為土壤田間持水量的100%～80%、80%～60%、60%～40%、40%以下,代表符號分別為 I1、I0.8、I0.6、I0.4;3個匍匐翦股穎品種分別為賓 A-4[Penn A-4]、賓 A-1[Penn A-1]、帕特[Putter],代表符號 B1、B2、B3;灌溉水平中 I1作為對照,每一區組共有12個處理(4個灌水×3個品種),重復3次,共36個小區,當每個小區土壤水分含量接近或低于水分處理的下限時開始灌水。小區灌水量計算:

式中:r-土壤容重;h-土層厚度(mm),試驗灌水深度為30 cm;θf為土壤含水量[14,18]。小區面積2 m×2 m,為了消除小區之間的水分移動,對小區作防滲透處理。3種匍匐翦股穎草坪草的播量及養護管理水平相同。

表1 試驗區土壤理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of soil in experimental plots

1.3 測定項目及方法

1.3.1 草坪蒸散量的測定 試驗于2008年7～10月進行,草坪蒸散量采用蒸散儀法測定。采用稱重法測算蒸滲儀的水分變化,兩次稱重數值之差即為該段時間的蒸散量。蒸散儀為圓柱形塑料桶,口徑19 cm,深30 cm。蒸散儀中的填充土壤來自于試驗地放置蒸散儀處,蒸散儀中土壤水分處理與田間土壤水分處理一致。試驗期間將蒸散儀移到田間修剪,并移至試驗小區內放置蒸滲儀的位置上,使各草坪蒸散測定環境更接近于田間實際情況。測定前修剪并澆水,當蒸滲儀底下小圓孔開始向外滲水時停止澆水,讓其排水5 h后稱重并記錄。當蒸散儀中的土壤水分含量低于設定的水分下限時開始灌水。草坪蒸散量2～3 d為一測量周期,下午17:00～18:00進行。蒸散量采用下式計算:

式中:ET為時段內草坪蒸散量,W1為前一階段蒸散儀重量,W2為測定當日蒸散儀重量,M為蒸散儀內徑面積。

若有降水時加上當日降水量(P)。

稱重采用實驗室專用電子天平,最大稱量值為15 kg,分度值為0.5 g。試驗期間氣象參數統計(表2)。

1.3.2 草坪外觀質量 采用國際通用的NT EP法測評,1～9分法評定草坪質量,9分為致密、墨綠、纖細,1分表示草坪已經死亡。草坪外觀質量每20 d測定1次,測定受水分影響較大的項目,如顏色、均一性、質地和密度。在評分各要素總合成總分時,通常按標準給不同的項目分配權重:顏色為0.2,密度為0.3,質地為0.2,均勻性為0.2[12]。草坪外觀質量評分標準(表3)。

1.3.3 草坪地下植物量的測定 用鉆孔直徑為7 cm的土鉆取樣,分層取樣,第一層取0～50 mm,第二層取50 mm～300 mm,然后用水洗比重法清出雜質,包上2層紗布用自來水沖洗并去除砂粒、石子、腐殖質等殘留物,將洗凈的根在75℃的烘箱中烘24 h,稱干重,重復3次,取其平均值,以單位面積干物質量表示。

表2 試驗期間氣象參數Table 2 Meteorological parameters in experimental period

表3 草坪外觀質量評分標準Table 3 The criterions of turfgrass apparent quality evaluation

1.4 數據分析

利用DPS3.01與Excel軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 灌水對3個品種草坪蒸散量的影響

在4種灌溉水平下,不同品種的草坪蒸散量不同(圖1),但差異不明顯,說明品種特性對匍匐翦股穎的蒸散量影響不顯著(P＜0.05)。同一灌溉水平下,B1的草坪蒸散量最大,其次為B3,8、9月份草坪蒸散量達到最大,10月份品種間的草坪蒸散量幾乎相等;由圖2可知,不同灌溉處理間草坪蒸散量差異顯著,10月 I1、I0.8、I0.6分別與I0.4條件下草坪蒸散量差異不顯著(P＜0.05),I1灌溉水平的草坪蒸散量顯著大于I0.6和I0.4,I1處理的草坪蒸散量與I0.8處理的差異不顯著。隨著灌溉量的增加,草坪的蒸散量顯著增加。3種匍匐翦股穎草坪的蒸散耗水主要集中在8、9月份(圖3)。由于7、8月份高溫悶熱天氣使草坪的蒸騰拉力加強,蒸散出現高峰。隨著降水和天氣的變化,10月份不同灌溉水平下的草坪蒸散量幾乎相等,差異不顯著(P＜0.05)。研究結果表明,灌溉與品種對草坪的蒸散量產生一定的影響,但灌溉對草坪的蒸散量的影響效果明顯。

圖1 不同品種間的草坪蒸散量Fig.1 ET differences among cultivars

圖2 灌溉水平條件對草坪蒸散量影響Fig.2 ET under 4 irrigation levels

圖3 試驗期間不同灌溉水平下草坪外觀質量評分Fig.3 Apparent quality under different irrigation levels in experimental period

2.2 灌水對3個品種草坪外觀質量的影響

從表4看出,在同一灌溉水平下,B1品種的草坪外觀質量最好,其次是B3,相互之間差異不顯著;在同一品種不同灌溉水平下,匍匐翦股穎草坪外觀質量除I1和I0.8水平差異不顯著外,其他水平間差異均顯著。

2.3 灌水對3個品種草坪地下植物量的影響

隨著氣溫的逐漸升高,7、8月份草坪的外觀質量在降低。9、10月草坪進入恢復期,草坪外觀質量明顯回升。9、10月由于氣溫回落,夏季悶熱高溫天氣結束,草坪進入第2個生長期,草坪蒸散量降低,3個品種草坪外觀質量明顯回升。灌水能顯著提高草坪的外觀質量,在I0.6的灌溉水平下3種草坪草都表現良好。I0.4灌溉水平下由于草坪水分虧缺,影響了草坪的外觀質量(圖4)。

表4 4種灌溉水平下3種匍匐翦股穎草坪外觀質量評分Table 4 The Visual Quality Estimate of three Creeping Bentgrass cultivars in four irrigation levels

灌溉量不同,匍匐翦股穎草坪的地下植物量不同。在I0.6與I0.4灌溉水平下,3種匍匐翦股穎草坪的地下植物量有很大程度的降低,而I0.8則有所增加,I1、I0.8、I0.6分別與I0.4之間的差異非常明顯,差異顯著,但 I1與I0.8之間的差異不顯著,I0.8與I0.6之間的差異顯著,這可能是由于適度干旱有利于草坪根系的生長;同一灌溉水平下,3種匍匐翦股穎草坪的地下植物量先降低后增加,月份之間的變化差異顯著,如圖5,a、b、c、d所示,9月份地下植物量有所降低,這是由于7～8月間高溫高濕天氣并存,病害流行嚴重影響草坪草的生長,地下植物量下降。9月份草坪根系處于恢復期,根系生物量在逐漸恢復,10～11月匍匐翦股穎草坪的根系進入第2次生長階段,地下植物量逐漸增加,3種草坪草地下植物量之間的差異不顯著。

圖4 不同品種匍匐翦股穎草坪地下植物量Fig.4 Underground Biomass of different irrigation levels in different cultivars

圖5 不同水分條件下匍匐翦股穎草坪地下植物量變化趨勢Fig.5 Underground Biomass of Agrostisstolonif era L.in different irrigation levels

3 結論與討論

(1)試驗結果表明,蒸散量在總體上隨著時間的推移而逐漸下降。客觀上是土壤蒸發和草坪草對各種環境因子生態適應的必然結果[8,9]。土壤水分是影響草坪草蒸散量的主要因素之一,研究表明,品種特性對匍匐翦股穎的蒸散量影響不顯著,灌溉處理對草坪蒸散量的影響差異顯著,I1與I0.8的差異不顯著,但與I0.6、I0.4存在顯著差異,I0.6與I0.4間的差異不顯著。當土壤含水量接近田間持水量的60%時,草坪草出現缺水癥狀。因此,在灌溉實踐中,可以通過調控土壤含水量來調節草坪草的蒸散量,可以根據草坪土壤含水量下限指標來制定草坪草的節水灌溉制度。

(2)灌溉量不同,草坪外觀質量亦不同。品種間的質量總分沒有顯著差異,但灌溉水平間的質量總分差異顯著(P＜0.05)。試驗期間,外觀質量表現較好的為I1和I0.8,I0.6灌水條件下B2品種和I0.4灌溉條件下 3個品種的草坪外觀質均未達到6.5以上,由于草坪水分虧缺,草坪正常生長發育受阻,嚴重影響了草坪質量。草坪質量不同主要因為草坪的不同基因型和環境相互作用的結果[8]。水分條件顯著影響草坪質量,水分虧缺植物會產生一系列有利于生長和生存的變化,從而影響其外觀表現。在節水灌溉方面,可以根據不同土壤含水量對草坪質量影響程度為衡量指標,制定合理的草坪草節水灌溉制度。

(3)灌溉量不同,匍匐翦股穎草坪地下植物量也不同,隨著灌溉量的增加,地下植物量也在逐漸增加。I1,I0.8與I0.6,I0.4之間的差異非常明顯,差異顯著(P＜0.05)。I1與I0.8之間的匍匐翦股穎草坪地下植物量沒有明顯差異。在I0.8灌溉水平下,匍匐翦股穎草坪的地下植物量比充分灌溉條件下的地下植物量有所增加,這是由于適度干旱更有利于草坪根系的生長發育。

(4)研究發現,3個品種的匍匐翦股穎中,Putter在4種灌溉條件下的草坪總質量表現良好、地下植物量也相對較高,最有利于節水綠化。結合不同水分條件下的蒸散量、草坪質量和地下植物量變化情況得出,土壤水量含量在田間持水量以60%以上時,有利于匍匐翦股穎的節水綠化。

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