限制灌水對(duì)3種草坪外觀質(zhì)量及生理指標(biāo)的影響

韓 燕，孫曉丹，李海梅*，汪中虎，孫 穎，李 博

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院，山東青島 266109；2.青島市城陽(yáng)區(qū)氣象局，山東青島 266109)

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限制灌水對(duì)3種草坪外觀質(zhì)量及生理指標(biāo)的影響

韓 燕1，孫曉丹1，李海梅1*，汪中虎2，孫 穎2，李 博2

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院，山東青島 266109；2.青島市城陽(yáng)區(qū)氣象局，山東青島 266109)

摘要[目的]探究限制灌水對(duì)草坪外觀及生理指標(biāo)的影響，為草坪草的選擇、節(jié)水灌溉和科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理提供科學(xué)依據(jù)。[方法]采用盆栽結(jié)合大田試驗(yàn)的方法，以3種主要應(yīng)用的草坪為研究對(duì)象，安排3個(gè)試驗(yàn)因子T1(高羊茅∶黑麥草∶硬羊茅=5∶3∶2)、T2(高羊茅∶草地早熟禾=4∶1)、T3(高羊茅單播)，在限制灌溉水條件下，對(duì)3種草坪在水分脅迫時(shí)期內(nèi)的外觀質(zhì)量、生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定。[結(jié)果]隨著限制灌水脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種草坪的外觀質(zhì)量逐漸下降，土壤含水量與草坪外觀質(zhì)量間表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)；3種草坪的葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量和根系活力均隨水分脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降。[結(jié)論] T3草坪下降幅度最大，T2次之，T1草坪表現(xiàn)出較好的抗旱性。

關(guān)鍵詞草坪；限制灌水；外觀質(zhì)量；生理指標(biāo)

Effects of Limit Irrigation on the Apperance Quality and Physiological Indicators of Three Kinds of Lawns

HAN Yan, SUN Xiao-dan, LI Hai-mei*et al(College of Landscape Architecture and Forestry, Qingdao Agriculture University, Qingdao, Shandong 266109)

Abstract[Objective] To explore effects of limit irrigation on the apperance quality and physiological indicators of lawns, and provide scientific basis for selection of turf grass, water-saving irrigation and scientific conservation. [Method] Using pot and field experiment, three kinds of lawns∶Festucaarundinacea∶Loliumperenne∶HardFescue=5∶3∶2(T1),Festucaarundinacea∶Poapratensis= 4∶1(T2) andFestucaarundinaceaunicast(T3) were adopted as the reseach object, under the condition of limit irrigation, the appearance quality and physiological indicators of three kinds of lawns during the stress period were measured. [Result] The results were as follows: As the stress time in the condition of limit irrigation, the appearance quality of the three lawns gradually decreased, soil moisture content and lawns appearance showed a significant positive correlation. The leaf water content, chlorophyll content and root activity indicators of three kinds of lawns were all decreased gradually as the stress time. [Conclusion]T3had the largest decline, then T2, and T1lawn showed the best drought resistance.

Key wordsLawn; Limit irrigation; Appearance quality; Physiological indicators

我國(guó)北方水資源匱乏，南方也存在季節(jié)性缺水問(wèn)題，約有400多個(gè)城市處于缺水或嚴(yán)重缺水狀態(tài)。草坪作為城市綠化的一種重要形式，不僅具有綠化美化環(huán)境的作用，且能給人們提供更為廣闊的休閑游憩區(qū)域，受到人們的普遍喜愛(ài)和關(guān)注，但草坪的養(yǎng)護(hù)需要大量的水資源，使水分的供需矛盾日益突出，嚴(yán)重限制了草坪的發(fā)展。因此，節(jié)水灌溉便成了草坪管理中亟待解決的重要問(wèn)題。

土壤水分與草坪質(zhì)量關(guān)系密切。汪昊磊通過(guò)研究不同水分對(duì)草坪質(zhì)量的影響表明，草坪的蓋度與顏色會(huì)隨著水分的增加而增大，土壤水分達(dá)到80%以上時(shí)，草坪質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良，但達(dá)到90%以上時(shí)，草坪質(zhì)量不再隨水分的增加而增加[1]。許正剛等通過(guò)對(duì)馬尼拉草蒸散量的研究表明，馬尼拉草在田間持水量是50%~80%的條件下，外觀質(zhì)量就可以達(dá)到理想水平[2]。劉海東對(duì)天津?yàn)I海地區(qū)4種草坪草的蒸散量的研究發(fā)現(xiàn)，在其整個(gè)生長(zhǎng)季，4種草坪草的表觀質(zhì)量、光合速率、蒸騰速率、葉綠素含量均隨灌溉量的增加而增大[3]。劉立軍等則通過(guò)探究不同灌水量下限對(duì)高羊茅綠期及抗寒性生理指標(biāo)的影響發(fā)現(xiàn)，在冬季低溫條件下，80%和70%田間持水量灌水處理使高羊茅葉片相對(duì)含水量、保護(hù)酶(SOD、POD和CAT)活性、葉綠素、可溶性糖和游離脯氨酸含量維持在較高水平[4]。因此，探究限制灌水對(duì)草坪外觀及生理指標(biāo)的影響，可為草坪草的選擇、節(jié)水灌溉和科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)域概況試驗(yàn)區(qū)域位于青島農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地，即青島市北部的城陽(yáng)區(qū)，120°12′ E，36°20′ N，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.6 ℃，年平均降水量700 mm左右。自然條件優(yōu)越，土地肥沃，空氣濕潤(rùn)，溫度適中，四季分明，適宜南北方多種植物的生長(zhǎng)，全年日照時(shí)數(shù)為2 607 h，無(wú)霜期為180~200 d，年平均降雨天數(shù)為84.3 d。

1.2試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料選用北方城市綠化中主要應(yīng)用的幾種冷季型草坪草：高羊茅(Festucaarundinacea)、草地早熟禾(Poapratensis)、多年生黑麥草(Loliumperenne)和硬羊茅(HardFescue)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用盆栽結(jié)合大田試驗(yàn)的方法，大田共設(shè)6個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)4 m×5 m，試驗(yàn)因子為T(mén)1、T2、T3，分別代表3種常見(jiàn)草坪，高羊茅∶黑麥草∶硬羊茅=5∶3∶2，高羊茅∶草地早熟禾=4∶1和高羊茅單播。充分灌水處理方法為每次稱(chēng)重后馬上補(bǔ)充失去的水分至初始重；限制灌水的處理方法是對(duì)其進(jìn)行水分脅迫，直到草坪出現(xiàn)萎蔫時(shí)(90%以上的葉片卷曲)進(jìn)行灌水。每個(gè)處理重復(fù)3次，每種草坪選18盆，共54盆，隨機(jī)排列。先在地下埋54個(gè)花盆，將種植草坪草的花盆置于其上，這樣既模擬了大田條件，又便于將花盆取出稱(chēng)重[5]。

1.4試驗(yàn)方法

1.4.1外觀質(zhì)量的測(cè)定。外觀質(zhì)量測(cè)定于限制灌水的第1天開(kāi)始，每隔2天對(duì)草坪表觀質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。采用NTEP 9分制草坪質(zhì)量評(píng)分方法，分別對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)(顏色、質(zhì)地、密度、均一性)進(jìn)行打分，綜合各項(xiàng)得分，總分高者為優(yōu)。試驗(yàn)結(jié)束前對(duì)草坪外觀質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重分別設(shè)為：顏色為0.2，密度為0.3，質(zhì)地為0.2，均一性為0.2[6]。

1.4.2生理指標(biāo)的測(cè)定。草坪生理指標(biāo)的測(cè)定均采用常規(guī)的測(cè)定方法，試驗(yàn)在5~10月限制灌水期間每隔2天測(cè)定一次生理指標(biāo)。其中葉片相對(duì)含水量采用烘干法測(cè)定；葉綠素含量采用丙酮浸提法測(cè)定；根系活力采用甲烯藍(lán)法測(cè)定[7]。

1.4.3數(shù)據(jù)分析方法。采用DPS軟件和Excel軟件對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1草坪草的外觀質(zhì)量植物體內(nèi)水分的減少可直接影響植物外觀形態(tài)特征，由表1可知，3種草坪草的外觀質(zhì)量綜合評(píng)分均隨著水分脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降，時(shí)間越長(zhǎng)，品質(zhì)下降越嚴(yán)重。3種草坪外觀質(zhì)量綜合得分在第1天分別為6.85、6.83、6.84，差異不明顯，T1草坪在脅迫至第3天時(shí)草坪外觀質(zhì)量綜合得分最高，與T2、T3表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05)，之后逐漸下降，脅迫第9天時(shí)草坪外觀質(zhì)量明顯下降。T2、T3草坪均在脅迫第1天時(shí)綜合得分最高，之后逐漸下降，第3天后二者差異顯著(P<0.05)。限制灌水第9天時(shí)，3種草坪綜合評(píng)分處于較低水平，第11天時(shí)，3種草坪的綜合評(píng)分分別為5.25、5.48、5.14，因此，水分脅迫條件下，3種草坪外觀質(zhì)量持續(xù)能力分別為T(mén)2>T1>T3。

表1　限制灌水下3種草坪草外觀質(zhì)量綜合評(píng)分

注：小寫(xiě)字母表示不同脅迫天數(shù)間草坪外觀質(zhì)量綜合評(píng)分差異顯著(P<0.05)。

2.2草坪草生理指標(biāo)

2.2.1葉片相對(duì)含水量的變化。葉片相對(duì)含水量是植物在水分虧缺下是否維持生長(zhǎng)的一個(gè)重要指標(biāo)。從表2中看出，整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)，3種草坪的葉片相對(duì)含水量均隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低。3種草坪在脅迫第1天時(shí)的葉片相對(duì)含水量表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1，脅迫第3天開(kāi)始表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3。5月份時(shí)3種草坪的葉片相對(duì)含水量最高，8月次之，10月最低。8月份時(shí)T1草坪的葉片相對(duì)含水量隨土壤含水量的降低變化較緩慢，T2、T3草坪變化幅度較大，且差異顯著(P<0.05)，這可能是由于在8月份時(shí)T2、T3兩種草坪的蒸散量較大。10月份時(shí)3種草坪生長(zhǎng)減弱，受季節(jié)氣候條件的影響，3種草坪的蒸散量處于較低水平，3種草坪的葉片相對(duì)含水量變化趨勢(shì)也較為平穩(wěn)。

表2　限制灌水下3種草坪草葉片相對(duì)含水量變化

注：小寫(xiě)字母表示不同脅迫天數(shù)間草坪的葉片相對(duì)含水量差異顯著(P<0.05)。

總體表明，除T3草坪在10月份的第9天時(shí)葉片相對(duì)含水量略小于70%外，3種草坪在各月份脅迫至第9天時(shí)葉片相對(duì)含水量均處于70%以上，草坪的正常生長(zhǎng)并未受到影響，T1草坪在脅迫至第11天時(shí)葉片相對(duì)含水量仍在65%以上，但T2、T3兩種草坪的葉片相對(duì)含水量則處于60%以下，草坪的正常生長(zhǎng)開(kāi)始受到影響，說(shuō)明T1受脅迫的影響較小。

2.2.2葉綠素含量的變化。由表3可以看出，在限制灌水條件下，T1草坪葉綠素總量與葉綠素a含量變化一致，均在脅迫第3天時(shí)達(dá)到最高值，脅迫第5天時(shí)開(kāi)始逐漸降低，且在不同脅迫階段差異顯著(P<0.01)。葉綠素b的含量則隨著脅迫的不斷加強(qiáng)呈下降趨勢(shì)。T2、T3草坪葉綠素含量與土壤水分含量的變化成正比。隨著水分脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，即在脅迫第1天時(shí)葉綠素含量最高；同時(shí)，不同脅迫階段葉綠素含量的下降幅度不同，其中T2草坪在脅迫第9天時(shí)葉綠素含量下降明顯，T3在第11天時(shí)葉綠素含量下降明顯。

綜合來(lái)看，3種草坪在限制灌水條件下的葉綠素含量變化趨勢(shì)基本一致，脅迫前期土壤水分含量高，草坪生長(zhǎng)旺盛，有利于葉綠素的積累，脅迫后期受土壤水分條件的限制，草坪生長(zhǎng)及代謝活動(dòng)受到抑制，葉綠素含量明顯降低，3種草坪的葉綠素含量表現(xiàn)為：T1>T2>T3，可見(jiàn)T1草坪的葉綠素含量受水分脅迫的影響較小。

2.2.3根系活力的變化。草坪草根系活力是判斷蒸散強(qiáng)度的重要指標(biāo)，草坪草受到干旱脅迫時(shí)，為維持自身生命活動(dòng)的需要，根系的活力會(huì)增強(qiáng)。限制灌水條件下，3種草坪的根系吸收面積基本隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低(表4)，根系活躍吸收面積百分比均在脅迫第3天時(shí)達(dá)到最大值，分別為60.4%、63.2%、65.1%，從脅迫第5天開(kāi)始明顯下降，且差異顯著(P<0.01)；T1、T2草坪在脅迫第1天時(shí)的根系總吸收面積和活躍吸收面積最大，而T3草坪在脅迫第3天時(shí)最大，分別達(dá)到2.169和1.412，之后開(kāi)始下降。脅迫前期，3種草坪的根系活躍吸收面積百分比大小順序?yàn)門(mén)3> T2> T1，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種草坪均表現(xiàn)出不同程度的下降，最終表現(xiàn)為T(mén)1> T2> T3，可見(jiàn)，T1草坪對(duì)水分脅迫的適應(yīng)性較好。

表3　限制灌水下3種草坪草葉綠素含量變化

注：小寫(xiě)字母表示不同脅迫天數(shù)間草坪的葉綠素含量差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母表示不同脅迫天數(shù)間草坪的葉綠素含量差異極顯著(P<0.01)。

表4　限制灌水下3種草坪草根系活力變化

注：小寫(xiě)字母表示不同脅迫天數(shù)間草坪的根系活躍吸收面積百分比差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母表示不同脅迫天數(shù)間草坪的根系活躍吸收面積百分比差異極顯著(P<0.01)。

3結(jié)論

3.13種草坪的外觀質(zhì)量3種草坪的外觀質(zhì)量綜合得分在脅迫第1天時(shí)較高且差異不明顯，之后T2、T3綜合得分逐漸降低，而T1草坪的綜合得分先在脅迫第3天時(shí)達(dá)到最高，后逐漸降低；最終，3種草坪外觀質(zhì)量持續(xù)能力表現(xiàn)為T(mén)2>T1>T3，說(shuō)明以高羊茅為主的混播草坪在受到水分脅迫時(shí)外觀質(zhì)量表現(xiàn)較好。

3.23種草坪的生理指標(biāo)在限制灌水條件下，3種草坪的葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量、根系總吸收面積均隨著水分脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低。其中3種草坪在5月份時(shí)葉片相對(duì)含水量最高，脅迫第1天時(shí)3種草坪的葉片相對(duì)含水量表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1，脅迫至第3天開(kāi)始表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3，T2、T3草坪在脅迫至第11天時(shí)葉片相對(duì)含水量降至60%以下，草坪的正常生長(zhǎng)開(kāi)始受到影響。3種草坪葉綠素含量表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3，即T1草坪的葉綠素含量受水分脅迫的影響較小。3種草坪的根系總吸收面積在脅迫第1天時(shí)最大，而根系活躍吸收面積百分比在脅迫第3天時(shí)達(dá)到最大值，之后逐漸下降，最終表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3。說(shuō)明供試的混播草坪較單播草坪在受到水分脅迫時(shí)表現(xiàn)出較好的調(diào)節(jié)作用。因此，在節(jié)水灌溉方面，可以根據(jù)草坪草的生長(zhǎng)特性和不同混播方式，制定出合理的草坪草節(jié)水灌溉制度。

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收稿日期2015-10-23

作者簡(jiǎn)介韓燕(1987- ),女,山東濰坊人,碩士研究生,研究方向：城市生態(tài)。*通訊作者,教授,博士,從事城市生態(tài)研究。

基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金(31100512);山東省青年基金(BS2012 NY005);青島市科技局項(xiàng)目(13-1-4-165-jch)。

中圖分類(lèi)號(hào)S 314

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2015)33-239-03