不同類型人造草坪對混合草坪建植質量的影響

麥靖雯，武 鑫，徐彥花，劉天增，張巨明

（1.華南農業大學林學與風景園林學院，廣東 廣州 510642；2.廣東省草業工程技術研究中心，廣東廣州 510642）

人造草坪是以塑料化纖產品為原料，在工廠制造生產的一種產品[1]。最早的人造草坪出現于20世紀60年代的美國[2]。經過幾十年的不斷研發，人造草材料和生產工藝得到不斷優化，其反彈率、滾動摩擦性等指標已與人工建植的草坪十分相近[3]。人造草坪養護管理簡單，使用不受季節影響，耐踐踏性強[4]，但有研究表明，人造草坪更容易使運動員腳踝或膝關節受傷[5-6]。近年來，通過在人造草坪上播種草坪草建植混合草坪，可優化人造草坪的運動性能[7]，從而減少運動員腳踝、膝關節受傷的幾率。混合草坪現已成為運動場草坪的一種新類型[8]，并在2018年俄羅斯舉辦的世界杯足球賽賽場上開始使用。

人造草坪的類型及其產品規格對混合草坪能否成功建植影響很大。根據生產工藝分類，人造草坪可以分為常規型和編織型。常規型人造草坪是以丁苯乳膠作為背膠，固定人造草絲。其生產工藝成熟，成本低，使用廣泛，但草絲密度大，底布密實，排水性、通透性差，草坪草在其中難以生長，因此常規人造草坪需要經過疏剪草絲、打孔處理，為根系創造良好的通氣排水環境，為草坪草提供適宜的生長空間。武鑫[9]研究發現，在不同規格的常規型人造草坪底布打孔處理中，以孔徑10 mm、孔間距2.5 cm處理，直播普通狗牙根(Cynodon dactylon)種子建植的草坪密度、蓋度、植株生物量等指標表現更優異，建植的混合草坪質量最佳。

編織型人造草坪是以人造草絲和底布為基料使用雙針床機器進行一體化織造而生產出的一種新型人造草坪[10]。其底布經緯線之間縱橫交錯，形成大量的縫隙，這些縫隙不但有利于混合草坪坪床的通氣和排水，而且能夠讓草坪草根系穿透底布向縱深生長，進而吸收人造草底布下層土壤中的水分和養分，有利于草坪草(特別是根系)的生長。編織型人造草坪底布的縫隙大小，也就是底布的通透性是由其經緯密度所決定，但在構建混合草坪中，適合草坪草生長的編織型人造草坪的經緯規格尚未明確，有待研究。

本研究探討適合草坪草生長的編織型人造草坪間隙規格，以及編織型人造草坪與常規型人造草坪對建植混合草坪質量的影響，這對混合草坪的建植和推廣都具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在廣東省廣州市天河區華南農業大學莘園后塑料大棚中進行。屬南亞熱帶季風濕潤氣候，全年平均氣溫21.7℃，全年無霜期335～360 d，年平均降水量為2 234 mm，多集中在4月? 7月，氣候溫和、光照充足、雨量充沛。試驗于2016年9月1日開始，至2016年11月14日結束。試驗期間平均溫度為24.5℃。

1.2 試驗材料

兩種類型人造草坪由廣州傲勝人造草公司提供：一種是傳統型2D系列人造草AVG，草絲纖維原材料為進口聚乙烯(厚度300μm，寬度1.5 mm，草絲長度50 mm)，背膠為美國陶氏丁苯乳膠，底部為博納抗紫外線聚丙烯底布和沙羅底布；另一種是編織型人造草坪，草絲纖維原材料為進口聚乙烯，寬度(1.1±0.1)mm，厚度(240±10)μm，高度50 mm。人造草坪裁剪大小為33 cm×44.5 cm。種植盆規格為49 cm×38 cm×13.5 cm，底部均勻分布6個直徑為5 mm 的小孔。試驗草種選用狗牙根，種植材料為種子，純凈度為98%，發芽率為92%，播種量為15 g·m?2。基質由80%沙+20%泥炭土混配而成。泥炭土為德國Hawita (含有機質90%，pH 5.5～6.5)，沙為當地河沙。

1.3 試驗設計

在種植盆先鋪設9 cm 的基質，隨后鋪設不同規格的人造草坪，其上再覆4 cm 的基質，澆水浸透沉降后，土壤表面距離盆平面2.5 cm。待土壤表面干爽后將人造草絲人工疏理出來，平整后播種狗牙根草種。播種采用人工撒播方式，將每盆預先稱量好的種子，按質量比1∶10(種子∶ 沙)與沙充分拌和后均勻撒播到人造草中，覆沙2 mm，壓實，澆水。

試驗設置常規型2種規格、編織型4種規格共6 種人造草坪處理(表1)，建植混合草坪，對照為狗牙根草坪。試驗采用隨機區組設計，重復3次。

表1 不同類型的人造草坪處理Table 1 Thedifferent typesof artificial turf examined in thisstudy

1.4 后期管理

出苗期，每天用噴壺澆水一次，滲透土壤表層1 cm。一周后，根據水分蒸發量澆水，一周澆水1～2次。采取人工拔除方式清除雜草。待草層高度為7 cm 時進行第1次修剪，按照1/3原則進行修剪，隨后每周修剪1～2次，留茬高度為2.5 cm；每兩周施用N∶P∶K = 15∶15∶15的復合肥，每次用量為15 g·m?2。

1.5 測定指標

1.5.1密度

樣框法測定。采用10 cm ×10 cm 的樣框放置盆栽草坪上，分別計數樣框內草坪草枝條數(枝·cm?2)和人造草的纖維數(根·cm?2)，每4周測量一次。

1.5.2蓋度

樣框法測定。將由35個小格(5 cm ×5 cm)組成的25 cm ×35 cm 樣框隨機放在盆栽草坪上，針刺每個節點，分別統計接觸到草坪草和人造草的節點數量，并用百分數表示。每4周測量一次。

1.5.3均一性

目測打分法[11]。3個人分別獨立對每盆草坪均一性目測打分，分值1?9分。每4周打分一次。

1.5.4生長速度

以草坪修剪前后生長高度的變化來衡量。在每盆內于修剪前后隨機選取5個點，用直尺測定其高度，取其平均值。

1.5.5草屑量

人工用草剪修剪草坪。每次修剪后收集草坪草草屑，將其放置在105℃下殺青30 min，然后在80℃烘箱中烘至恒重，記錄樣品的干重。

1.5.6生物量

試驗結束清盆時，將每盆狗牙根全部植株洗干凈，放進溫度設置在105℃下殺青30 min，然后在80℃烘箱中烘至恒重，記錄樣品的干重。

1.5.7綜合評價

通過加權均分法對每盆草坪進行綜合評價。對各個處理的各項指標表現分5級9分制打分(1～9分)，權重系數根據各項指標對草坪耐踐踏性的重要性確定(表2)，根據表2各項指標的得分和權重系數計算加權平均分。

表2 草坪質量各指標分級、評分和權重系數表Table2 Range of scale and score for assessed turf quality indices

1.6 數據分析

試驗數據采用Excel 2013進行圖表分析，用SPSS 19.0軟件進行方差分析，用Duncan’s法在P<0.05水平下進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同類型人造草坪對混合草坪密度的影響

各處理的密度隨建植時間呈上升趨勢，其中處理CK 的密度均為最小，處理X3的密度在9月14日和11月9日時最高(表3)。由于混合草坪在后期出現人造絲倒伏情況，各處理的人造草絲密度均呈下降的趨勢。由于人造草坪材料的草絲行距或緯密不一樣，所以導致各處理間的人造草絲密度有顯著差異(P< 0.05)，其中處理G1的人造草絲密度在3 次測量中均為最大。在3次測量中，CK 的總密度均顯著小于其余處理，而其余處理間的總密度沒有顯著差異(P>0.05)，但處理X3的總密度較高。

表3 不同類型人造草坪對混合草坪密度的影響Table 3 The effecte of different types of artificial turf on hybrid turf density shoot or fiber·cm?2

2.2 不同類型人造草坪對混合草坪蓋度的影響

各處理的蓋度隨建植時間呈上升的趨勢，3次測量中，處理X4均表現較優(表4)。人造草的蓋度與其密度一樣呈下降趨勢，但下降的幅度甚少。至11月9日最后一次測量中，CK 的總蓋度顯著小于其他各處理(P<0.05)，除X2外，其他各處理間的總蓋度無顯著差異(P> 0.05)。

表4 不同類型人造草坪對混合草坪蓋度的影響Table4 Theeffectsof different typesof artificial turf on hybrid turf coverage%

2.3 不同類型人造草坪對混合草坪均一性的影響

各處理的均一性隨建植時間呈上升趨勢，且各處理間存在明顯差異(表5)。3次測量中，CK 的均一性分值均為最低，且第1次顯著(P<0.05)低于其他處理。處理X4的均一性平均值最高，為5.87分。

表5 不同類型人造草坪對混合草坪均一性、生長速度和草屑量的影響Table 5 Effect of different types of artificial turf on hybrid turf uniformity, growth rate and turf clippings

2.4 不同類型人造草坪對混合草坪生長速度的影響

由于試驗末期漸入冬季，溫度下降，因此各處理的狗牙根生長速度隨建植時間呈下降的趨勢(表5)。在3 次測量中，處理X3、X4的生長速度接近或者快于CK 的生長速度(P>0.05)。處理X3、X4和CK 的平均生長速度顯著(P<0.05)大于其余處理，其中處理X4的生長速度最大，為0.95 cm·d?1。

2.5 不同類型人造草坪對混合草坪草屑量的影響

與生長速度相似，各處理間的草屑量隨建植時間呈下降趨勢(表5)。平均草屑量處理X3最大，為0.96 g，與處理X4和CK 的草屑量沒有顯著差異(P>0.05)，但與其余處理有顯著差異(P<0.05)，處理G1草屑量最少，為0.52 g。

2.6 不同類型人造草坪對混合草坪生物量的影響

其生物量測定結果表明，處理X4最大，為10.23 g，其次是處理X3，為9.97 g，且兩者間沒有顯著差異(P>0.05)(圖1)。處理X2的生物量最小，為4.54 g，與CK 和處理X3、X4有顯著差異(P<0.05)。

圖1 不同類型人造草坪對混合草坪生物量的影響Figure 1 The effects of different types of artificial turf on hybrid turf biomass

2.7 不同類型人造草坪構建的混合草坪綜合評價

經計算，各處理的加權均分排序為X3> X4> G2>CK> X1>G1>X2(表6)。處理X3的各個指標表現較好，加權均分達到8.44分，高于其他處理，處于優良水平。其次是處理X4，加權均分為8.35分。其他處理的分值范圍為5.63～6.84分，處于中等水平。

表6 不同類型人造草坪構建的混合草坪加權評價結果Table 6 Comprehensive evaluation of artificial turf on hybrid turf properties

3 討論與結論

要使混合草坪成功建植，關鍵之一在于人造草底布具有良好的通透性，為草坪草根系生長創造良好的環境條件。然而，常規型人造草坪底布涂抹丁苯乳膠，透水性很差[12]，底布上層的水分難以向下滲透，從而影響坪床的排水性，不利于草坪草根系的生長。因此用常規型人造草坪建植混合草坪首先需要解決人造草底布的排水不暢問題。麥靖雯等[13]研究表明，對常規型人造草底布采用孔徑10 mm、孔間距2.5 cm 的打孔處理，可解決人造草坪底布帶來的坪床排水問題，有利于混合草坪草坪草的生長。本研究參試的兩種常規型人造草坪底布即采用該打孔規格。植物的生長狀況與生長空間有著密切關系[14-15]。對于解決了排水問題的常規型人造草構建的混合草坪而言，人造草絲行距越大，人造草絲密度則越小，留給草坪草生長的空間就越大。常規型人造草坪AVG-1(草絲行距為38 mm)構建的混合草坪人造草絲平均密度、蓋度顯著高于常規型人造草坪AVG-2(草絲行距為58 mm)構建的混合草坪，因此常規型人造草坪AVG-2混合草坪中的狗牙根擁有更多的生長空間，能夠獲取更多的光照，光合作用較強，植物生長更加旺盛。研究結果顯示，常規型人造草坪AVG-2構建的混合草坪的狗牙根密度、蓋度、生物量均優于AVG-1構建的混合草坪，表明常規型人造草坪AVG-2比AVG-1更適合建植混合草坪。

編織型人造草底布由織線編制而成，經緯方向織線交叉間均留有空隙，緯密越小空隙越大。據觀測，編織型人造草坪X1、X2、X3、X4的平均空隙大小分別為1.00、1.20、1.00、0.80 mm。植物的生長與土壤的排水性能有著密切的關系[16-17]，排水性能良好的土壤可以避免植物根系層遭受水淹，有利于根系的正常生長，進而促進地上部分的生長。然而，排水性能過強的土壤可將水分、養分也排走流失，導致植物容易缺水、缺肥，不利于植物的正常生長。因此，良好的坪床土壤其排水性能與持水性能應處于動態平衡，才有利于草坪草的生長[18]。相比編織型人造草坪X1(緯密157.48絲·cm?1)、X3(緯密157.48絲·cm?1)、X4(緯密177.17絲·cm?1)，編織型人造草坪X2經緯之間具有較大的空隙，其排水能力優于編織型人造草坪X1、X3、X4，這就意味著其保水保肥能力不及編織型人造草坪X1、X3、X4。保水保肥能力的強弱會影響植物的生長[19]。此外，混合草坪中人造草絲的密度也可能影響草坪草的生長。編織型人造草坪X1和X2的人造草絲密度高于X3、X4，雖然編織型人造草坪X1的經緯密度與X3的相同，但X1混合草坪的生物量顯著低于處理X3，可能是因為X1高密度的人造草絲占據了草坪草的生長空間，阻礙了草坪草捕捉光源，進而影響了其光合作用。這與滿達等[20]對混合草坪的研究結果相一致。這進一步證明，高密度的人造草絲不適合建植混合草坪。

本研究結果表明，與常規型人造草坪相比，根系穿過編織型人造草坪的數量較多。狗牙根的不定根直徑為1～1.5 mm[21]，其根系可以相對容易地穿過編織型的人造草坪，吸收人造草底布下深層土壤的水分和養分，從而有利于根系的生長。本研究結果表明，編織型人造草坪X3、X4構建的混合草坪的草屑量、生物量基本上顯著大于常規型人造草坪AVG-1、AVG-2構建的混合草坪的草屑量、生物量。常規型人造草坪的草絲呈簇狀條形排列，編織型人造草坪的草絲是單獨均勻垂直分布在底布上。因此從表觀上看，狗牙根草坪草葉片與編織型人造草坪草絲融合性更好，反映在均一性方面編織型人造草坪X3、X4的均一性均優于常規型人造草坪AVG-1、AVG-2。可見，編織型人造草坪X3、X4比常規型人造草坪AVG-1、AVG-2更有利于狗牙根的生長，更適合應用于混合草坪中。根據加權均分法對草坪質量進行綜合評價結果，不同類型混合草坪質量排序為：編織型人造草坪X3>編織型人造草坪X4>常規型人造草坪AVG-2>對照CK >編織型人造草坪X1> 常規型人造草坪AVG-1>國產編織型人造草坪X2，也說明草絲密度較為稀疏的編織型人造草X3和X4更適合建植混合草坪，其中以編織型人造X3(經密31.49絲·cm?1、緯密157.48絲·cm?1、人造草絲密度為1.71根·cm?2)建植的混合草坪質量最佳。