火燒、刈割耙除對草地早熟禾草坪返青的影響

趙 寧

(沈陽市政集團有限公司，遼寧 沈陽 110021)

火燒、刈割耙除對草地早熟禾草坪返青的影響

趙 寧

(沈陽市政集團有限公司，遼寧 沈陽 110021)

在沈陽渾河滿融段北岸，測定了火燒、刈割耙除處理下草地早熟禾返青期的生理指標和土壤指標。結果表明：與正常生長管理的草地早熟禾草地對照相比，對草地早熟禾草地進行火燒和刈割耙除處理，均能夠加快草地早熟禾返青速率，提高葉綠素含量，提高表層土壤的溫度，降低表層土壤的含水量，降低表層土壤的全氮和全磷含量。與火燒處理相比，刈割耙除處理更加溫和，在除去枯草層的同時，沒有破壞草地原有的腐殖質層，而降低土壤含水量和氮磷含量的幅度也更低，同時也避免了火燒處理帶來的環境污染和安全隱患。因此，生產中刈割耙除，可作為代替火燒的草地早熟禾草地返青期的養護管理措施。

火燒；刈割耙除；草地早熟禾；返青

火燒作為草坪養護管理的重要措施，一直被世界上許多國家所使用[1-3]。火燒消耗了地上生物量、枯落物、以及土壤有機物，并將這些有機養分轉換為無機形式、氣體形式揮發，或者以灰分的形式回歸到生態系統中[4-5]。其能夠影響植物種群的形成過程、控制群落的組成和外貌、增加物種的均勻度，并提高地上部生物量。但火燒過程中，劇烈的化學反應，在燒掉地上枯草層的同時，使原有的腐殖質層也遭到嚴重破壞[6]，火燒產生的一氧化碳、碳氫化合物、硫化物等有害物質嚴重污染環境。火燒以后，土壤的環境和微氣候會發生較大變化，土壤微生物數量明顯降低，土壤保水能力下降，逐步轉化為干旱型土壤，高強度的火燒使土壤中的營養成分遭到破壞，最終導致土壤肥力降低。

隨著全球溫室效應的研究不斷深入，火燒作為草坪的主要管理措施對大氣CO2濃度的影響亦愈來愈受重視。據估計全球每年因生物質燃燒向大氣排放的CO2占到人為排放總量的1/3[7-8]。

與火燒相比，刈割耙除對土壤的影響相對溫和，不會產生環境污染和安全隱患。目前，國內外學者在火燒對草地土壤影響方面的研究越來越多，主要集中在火燒對土壤理化性質的影響、對有機碳循環的影響等方面，但對于尋找代替火燒的養護管理措施方面報道較少。研究了火燒和刈割耙除兩種草地養護管理措施對草地早熟禾返青期的影響，以探索對人工草地管理的有利措施。

1 材料和方法

1.1 試驗區自然概況

試驗地設在沈陽市渾河滿融段北岸，E 123°23′，N 41°45′，海拔41 m，屬大陸性氣候，冬冷夏暖，冬季干燥而寒冷，春季短促多風。年平均氣溫7.8～8℃。歷史上最低極溫-33.1℃，最高極溫38.3℃。年降水量為700～800 mm。多集中在7、8月，相當于全年降水量的48%。初霜期10月上旬，終霜期4月下旬，無霜期約155 d。試驗地地勢平坦，沙質壤土，pH 7.0。陽光充足，排水良好[9]。

1.2 供試材料

試驗地為2012年春播的草地早熟禾草坪，品種為優異(Merit)。設置火燒、刈割耙除和對照3個處理，采用隨機區組設計，3次重復，小區面積12 m×12 m，取樣在小區10 m×10 m區域進行。于2015年2月13日，進行火燒和刈割耙除(留茬5 cm)處理。對照小區內不進行火燒和刈割耙除處理。所有小區均采用相同的田間管理方式。

1.3 取樣方法

草樣：于2015年3～4月(草地早熟禾返青期)在各小區隨機抽取草地早熟禾10株，用剪刀將地上部莖葉剪下，擦凈組織表面污物，剪碎(去掉中脈)，混勻后用于葉綠素含量的測定。

土樣：于2015年3～4月(草地早熟禾返青期)在小區內利用土鉆采用多點蛇形混合法采集土樣，在0～10 cm和10～20 cm分別取樣，剔除植物根系和石塊后用于土壤全氮和土壤全磷含量的測定。

1.4 測定項目與方法

蓋度測定：樣框針刺法，采用1 m×1 m樣框，3次重復，從3月17日～4月14日，每4 d測定1次。

葉綠素含量的測定：無水乙醇與丙酮等量混合法測定[10]，從3月17日～4月14日，每7 d測定1次。

返青時間：根據禾本科牧草生育期劃分標準[11]。

土壤溫度：用熱敏電阻地溫計測定土壤溫度，測定深度分別為5、10、15和20 cm，每小區布設6個測定點，從3月17～4月16日，每3 d測定1次。

土壤含水量：采用烘干法測定，測定深度分別為5、10、15和20 cm，每小區布設6個測定點，自3月17～4月16日，每5 d測定1次。

土壤全氮含量：采用凱氏定氮法測定。

土壤全磷含量：采用HClO4-H2SO4法測定。

1.5 數據分析

利用Excel軟件處理基礎數據，用SPSS 19.0軟件對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對草地早熟禾蓋度的影響

蓋度是反映草坪草返青的一個重要指標，通常把蓋度達到80%作為草坪返青的標準[12]。對不同處理下草地早熟禾蓋度隨時間變化情況進行測量(表1)，結果表明：經火燒和刈割耙除處理下的草坪蓋度明顯高于對照(P<0.05)；火燒處理下的草坪蓋度最早達到返青標準，比對照草坪返青時間提前9 d刈割耙除處理下的草坪返青時間比對照提前7 d。在同一時間點火燒處理下的草坪蓋度高于刈割耙除處理，但二者差異并不顯著(P<0.05)。

表1 不同處理下草地早熟禾蓋度

注：同列中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 不同處理對草地早熟禾葉綠素含量的影響

葉綠素是草坪植物光合特性的一個重要生理指標，葉綠素含量與草坪的顏色呈正相關，能夠反映草坪草的生長狀況[13]。對不同處理下草地早熟禾葉綠素含量進行測量(表2)，結果表明：返青前期(3月17日～31日)，不同處理的草地早熟禾葉綠素含量無顯著差異(P<0.05)。但進入返青中、后期(3月31日～4月14日)，火燒和刈割耙除處理的草地早熟禾葉綠素含量迅速提高，明顯高于對照(P<0.05)。而無論返青前期，還是返青中后期，火燒和刈割耙除處理的草地早熟禾葉綠素含量均無顯著差異(P<0.05)。

2.3 不同處理對土壤溫度和濕度的影響

土壤溫度是直接影響返青期植物發芽和出苗的主要因素[14]。對不同處理下，5、10、15和20 cm土壤溫度進行測定(圖1)，結果表明：火燒和刈割耙除處理下不同土層土壤溫度隨時間的變化與對照一致。不同土層的土壤溫度，火燒處理最高，刈割耙除處理次之，對照最低。同一土層，火燒處理與刈割耙除處理的最大溫差為1.8℃，與對照最大溫差為3.3℃；刈割耙除處理與對照最大溫差為2.2℃，不同處理之間的最大溫差均出現在5 cm土層，且隨著土壤深度的增加，不同土層之間的溫差逐漸縮小。說明火燒和刈割耙除處理均能夠提高土壤溫度，但對土壤溫度影響的強度隨著土壤深度的增加逐漸減弱，且火燒處理對土壤溫度影響的強度高于刈割耙除處理。

表2 不同處理各時期草地早熟禾葉綠素含量

圖1 不同處理各土層土壤溫度隨時間變化Fig.1 Soil temperature of different treatments

圖2 不同處理各土層土壤濕度隨時間變化Fig.2 Soil water content of different treatments

土壤水分是決定草坪植物生長發育的主要因子[15]。對不同處理下，5、10、15和20 cm土壤濕度進行測定(圖2)，結果表明：火燒和刈割耙除處理下不同土層土壤含水量隨時間的變化與對照一致。5 cm和10 cm土層，土壤含水量表現為對照最高、刈割耙除處理次之，火燒處理最低；15 cm和20 cm土層，不同處理之間土壤含水量的差異不顯著。同一土層，火燒處理與對照的最大濕度差為-2.4%，與刈割耙除處理最大濕度差為-1.4%；刈割耙除處理與對照最大濕度差為-3.5%，不同處理之間的最大濕度差除10 cm土層火燒與刈割耙除處理之外，均出現在5 cm土層，且隨著土壤深度的增加，不同土層之間的濕度差逐漸縮小。說明火燒和刈割耙除處理均能夠降低土壤濕度，而對土壤濕度影響的強度與對土壤溫度的影響一樣，隨著土壤深度的增加逐漸減弱，且火燒處理對土壤濕度影響的強度高于刈割耙除處理。

2.4 不同處理對土壤全氮含量和全磷含量的影響

氮、磷是植物需要量較大的營養元素，土壤全氮和全磷是土壤肥力的重要指標[16]。對不同處理在草地早熟禾返青后期的土壤全氮含量測定(圖3)，試驗結果表明：10 cm土層土壤全氮含量，對照最高，刈割耙除處理次之，火燒處理最低，且三者之間存在顯著差異(P<0.05)。20 cm土層土壤全氮含量同樣為對照最高，刈割耙除處理次之，火燒處理最低，但對照與刈割耙除處理差異不顯著，二者與火燒處理存在顯著差異(P<0.05)。說明火燒和刈割耙除處理導致土壤全氮含量下降，其作用強度隨土層深度增加而減弱。

與不同處理對土壤全氮含量的影響類似，不同處理對草地早熟禾返青后期的土壤全磷含量也表現出相似的影響(圖4)。10和20 cm土層土壤全磷含量均表現為對照最高，刈割耙除處理次之，火燒處理最低，且對照與火燒和刈割耙除處理之間存在顯著差異，而后二者之間無顯著差異(P<0.05)。說明火燒和刈割耙除處理同樣導致土壤全磷含量下降。

圖3 不同處理各土層土壤全氮含量Fig.3 Soil total N of different treatments

圖4 不同處理各土層土壤全磷含量Fig.4 Soil total P of different treatments

3 討論

3.1 土壤溫度和濕度

研究結果發現，火燒和刈割耙除處理均提高了土壤溫度，降低了土壤濕度，但影響均表現在土壤表層，且與刈割耙除處理相比，火燒處理對土壤溫度和濕度的影響幅度均較大。對草地早熟禾草地進行火燒和刈割耙除處理后，草地表面大量枯草層被去除，由枯草層帶來的遮陰效果被移除，大面積的土壤直接裸露于陽光和空氣中，從而更易吸收能量，是表層土壤溫度高于對照的原因[17]。同時，沈陽處于暖溫帶半濕潤季風氣候地區，春季風力強大，相對濕度低，蒸發量大，空氣干燥，土壤大面積的裸露，直接導致了表層土壤濕度的降低。與刈割耙除處理只除去草地表面的枯草層不同，火燒處理的瞬間高溫在燒掉枯草層的同時還將草地原有的腐殖質層分解破壞[18]，將地表顏色加深，導致表層土壤吸收更多的能量，而土壤失去了腐殖質層的保護，失去更多的水分，是火燒處理比刈割耙除處理對草地土壤溫度和濕度影響幅度更大的原因。

3.2 土壤氮和磷

草地早熟禾草地土壤中氮、磷輸入的主要途徑是人工施肥、枯草層及根系腐爛[19]。在未采取人工施肥的情況下，火燒和刈割耙除處理對草地枯草層的移除作用，減少了土壤的氮、磷供應，是火燒和刈割耙除處理草地土壤全氮和全磷含量顯著低于對照的原因。Fynn等[20]在研究中發現，火燒導致南非草原表層土壤全氮含量降低，且持續數年火燒，表層土壤全氮含量持續降低。而Almendinger等[21]認為刈割會降低土壤易分解庫和難分解庫中氮和磷的含量。這都與本研究結果一致。

3.3 葉綠素含量

研究結果發現，火燒和刈割耙除處理的草地早熟禾葉綠素含量無顯著差異，且在整個返青期均高于對照。葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，溫度、水分、礦質元素都會影響其合成[22]。張程等[23]在對草坪植物返青期生物學特性的研究中發現，草坪植物的葉綠素含量與地溫、土壤含水量的變化趨勢呈正相關。土壤溫度升高能夠刺激葉綠體活性，加快葉綠素的合成。當土壤含水量降低時，葉片氣孔呈閉合狀態，合成葉綠素的CO2進入受阻，光合作用速率明顯下降。黃亮亮等[12]在研究不同水肥處理對冷季型草坪草返青的影響時發現，增加氮肥的使用量，葉綠素含量明顯增加，而磷肥能夠降低葉片CO2補償點，提高單葉光合能力，在土壤含水量較低的情況下，增加葉綠素的含量。火燒和刈割耙除處理，除去了地上枯草層，提高草坪土壤溫度，使葉綠體合成葉綠素的速率加快，但同時也降低了土壤含水量和氮磷的供給，在一定程度上又影響了葉綠素的合成。因此，土壤溫度、含水量和礦物元素對草地早熟禾葉綠素含量的影響有待進一步研究。

4 結論

火燒和刈割耙除處理均能夠顯著提高土壤表層溫度，降低土壤表層含水量，降低氮、磷等礦物元素的供給，但刈割耙除的影響較為溫和。

與對照相比，火燒和刈割耙除處理均能夠加快草地早熟禾返青速率，提高葉綠素含量。

刈割耙除處理避免了火燒處理帶來的環境污染和安全隱患。因此，應大力推廣刈割耙除代替火燒，作為草地早熟禾返青期的養護管理措施。

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Effects of burning，mowing and raking on green returning of Poa pratensis

ZHAO Ning

(ShenyangMunicipalGroupCo.,Ltd.Shenyang,Shenyang110078，China)

This study measured the physiological and soil characteristics of the turf withPoapratensisunder the treatments with mowing,raking and burning in the northern Manrong River located in Shengyang.The results showed that mowing and raking sped up the regreening rate ofPoapratensis,increased chlorophyll content,raised surface soil temperature,reduced the soil moisture,total nitrogen and total phosphorus in the surface soil compared with the control.Compared with burning,mowing and raking could reserve original humus layer,reduce loss of soil moisture,as well as nitrogen and phosphorus contents,and prevent environmental pollution and security problems.In conclusion,mowing and raking were alternative management approaches instead of burning in regreening stage ofPoapratensis.

Poapratensis；burning;raking;green-up period

2016-03-22；

2016-04-13

趙寧(1984-)，男，遼寧沈陽人，碩士，主要從事城市園林綠化工作。 E-mail：zn1033@qq.com

S 688.4

A

1009-5500(2016)06-0081-06