不同隔離層對青綠苔草無土草皮質量的影響

劉 煬， 王 曄， 李 慧， 武菊英， 滕文軍， 滕 珂， 岳躍森， 張 輝， 溫海峰， 范希峰*

(1. 北京市農林科學院草業花卉與景觀生態研究所， 北京 100097； 2. 北京農學院植物科學技術學院， 北京 102206)

隨著我國社會經濟發展，人民生活水平的不斷提高，草坪因其自身的多功能性和顯著的生態、環境效益成為我們城市建設中不可替代的一環。青綠苔草(Carexbreviculmis)是莎草科(Cyperaceae)苔草屬(CarexLinn)多年生鄉土草坪草，草叢優雅柔美，常年保持在20 cm～25 cm的自然高度[1]，具有耐寒[2,3]、耐旱[4,5]、耐熱、耐貧瘠、抗病蟲能力強等特點。目前青綠苔草建植主要通過直播、混播[6]、容器苗[7]等方式，均存在發芽慢[8]、幼苗生長緩慢[9]、成坪慢等問題，限制了其大范圍推廣應用，如果采用無土草皮的生產方式可有效解決以上問題。

傳統的草皮生產是在耕作土地上生產，需占用大量土地資源，每生產一批會帶走2 cm～3 cm的表層土壤，對環境造成一定破壞[10]。無土草皮的生產基質主要采用秸稈、木屑、畜禽糞便等[11]工農業廢棄物，不使用原土壤，不會破壞土壤表層結構，具有品質高、質量輕、用途廣、可持續性發展[12]等多個優點，是未來草皮生產的趨勢。

無土草皮生產時需要在地面與基質之前鋪設一層隔離層，以防止起卷困難。使用無紡布、塑料地膜、紅磚等[13,14]，能有效防止草坪根系下扎，促進根系橫向生長。不同的植物具有不同的生長發育特性，所適宜的隔離層各異。宋華偉[14]研究了4種隔離層(遮陽網、無紡布、地膜、磚塊)對‘蘭引3號’結縷草(Zoysiajaponica‘Lanyin No.Ⅲ’)草皮質量的影響，認為遮陽網作隔離層效果最好；賈儒康[12]采用無紡布、塑料薄膜、聚丙烯編織物作為隔離層生產無土草皮，表明高羊茅(Festucaelata)、黑麥草(Loliumperenne)、早熟禾(Poaannua)混播草皮的適宜隔離層為聚丙烯編織物；在高羊茅單播的無土草皮生產試驗中，何雨昭[15]與張建[16]均采用了無紡布作為隔離層。選擇適宜的隔離層是生產無土草皮的基礎，本試驗擬通過研究7種隔離層材料對青綠苔草無土草皮質量的影響，旨在篩選出適合青綠苔草無土草皮生產的隔離層材料，為苔草無土草皮生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為‘四季’青綠苔草(Carexbreviculmis‘Siji’)，種子千粒重0.64 g，發芽率82%，于2021年采集于北京市昌平區小湯山鎮北京市農林科學院試驗基地。

供試隔離層材料為：200目尼龍網(T1)、300目尼龍網(T2)、棉布(T3)、80 g無紡布(T4)、120 g無紡布(T5)、100 g土工布(T6)、150 g土工布(T7)。

1.2 試驗方法

試驗于2021年8月—11月在北京市農林科學院草業花卉與景觀生態研究所溫室進行。試驗采用育苗盤，內徑40 cm×40 cm，高5.5 cm，將育苗盤底割離，留邊固定基質。先在底部鋪一層隔離層，再鋪設3 cm厚的基質，所用基質為過篩處理的普通商品類型草炭土，主要指標為：有機質平均含量60%、總養分含量4.1%(氮含量3.6%、磷含量0.2%、鉀含量0.3%)、pH值5.5～6.5。基質平整后，將種子均勻撒播在基質表面，播種量為15 g·m-2，播種后覆基質約1 mm，設4次重復。每天噴灌保持基質濕潤，試驗區域內無積水，期間不進行施肥、修剪。

1.3 測定指標與方法

播種后7 d出苗，出苗后第96 d取樣。先通過測量或打分的方式測定草皮密度、質地、顏色等指標，再取樣測量生物量。

1.3.1草皮顏色 目測法測定，采用9分制打分法，由10人觀測打分，取平均值。7～9分表示深綠到墨綠；5～7分表示淺綠到深綠；3～5分表示較多綠色；1～3分表示較多枯葉，少量綠色；1分表示休眠或枯黃[17]。

1.3.2草皮密度 采用目測法評分，由10人觀測打分，9分表示極密，7～8分表示較密，5～6分表示中等密度，3～4分表示較稀疏，1～2分表示極稀疏[17]。

1.3.3草皮質地 指草坪草葉片的寬度，用mm表示。每個重復隨機取20片葉片，用游標卡尺測量葉片最寬處寬度，計算平均值。葉片寬度為1 mm或更窄時為8～9分；葉片寬度為1～2 mm時為7～8分；葉片寬度為2～3 mm時為6～7分；葉片寬度為3～4 mm時為5～6分；葉片寬度為4～5 mm時為4～5分；葉片寬度為5 mm以上時為1～4分。雖然葉片較窄，但對手感不好的草坪，在以上評分的基礎上，略減[17]。

1.3.4草皮蓋度 指草坪草垂直投影面積與所占土地面積的比例。采用目測9分制打分法，由10人觀測打分，取平均值。蓋度為97.5%～100%時記8～9分；蓋度為95%～97.5%時記6～7分；蓋度為90%～95%時記4～5分；蓋度為85%～90%時記2～3分；蓋度為75%～85%時記1分；不足75%的草坪記0分[17]。

1.3.5草皮均一性 指草坪外觀的均一、平整程度，是草坪密度、質地、顏色差異程度的綜合反映。采用目測9分制打分法，由10人觀測打分，取平均值。9分表示完全均勻一致，6分表示均勻一致，1分表示差異很大[17]。

1.3.6草坪高度 每個處理取30株植株采用直尺測量其高度，精確到mm。

1.3.7草皮生物量 每個處理取10 cm×10 cm草塊3塊，用自來水沖洗分離出植株，分出地上部和地下部兩部分，分別用濾紙吸干水分，用千分之一天平稱取鮮重，然后放入105℃烘箱殺青15 min，75℃烘干至恒重后稱取干重。

1.3.8草皮起卷性指標 參考張奇等[6]研究成果，根據起卷難易度及起卷完整性進行評分(表1)。

表1 起卷難易度及完整性分級Table 1 Difficulty and integrity classification of unwinding

1.4 數據分析

使用Excel 2019進行數據整理分析，所得數值用平均值±標準誤差來表示，用SPSS 20.0軟件進行方差分析。

1.5 草皮質量綜合評價體系

采用灰色關聯度分析法進行草皮質量綜合評價：

首先設立“理想數列”為X0，被比較數列為：Xi(i=1，2，3…，n；n為處理數)，且

X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，

Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，

k=1，2，3，…，n；

使用公式：

計算出關聯系數后再以下公式求關聯度：

式中，ri為關聯度。

2 結果與分析

2.1 不同隔離層材料對青綠苔草草皮表觀質量的影響

表2結果表明，T3作為隔離層時顏色分值最高,為8.4分，顯著高于其他處理(P<0.05)。草皮密度T4處理得分最高,為8.83分，與T2，T3處理無顯著差異，但顯著高于其他處理(P<0.05)；質地各處理評分從高到低依次為：T2，T7，T3，T1，T5，T4，T6，除土工布外其他同種材料間無顯著差異；蓋度各處理之間差異均不顯著；T1與T4間均一度差異顯著(P<0.05)，其余各處理無顯著差異；草皮高度在T3處理最高，達13.21 cm，與其他各處理存在顯著差異(P<0.05)，其余處理草皮高度由高到底排序為T1，T4，T6，T7，T2，T5，其中T1，T4，T6間無顯著差異，T2，T5間無顯著差異，T7與其他各處理差異顯著(P<0.05)，同種材料不同規格間，差異均達顯著水平(P<0.05)。

表2 不同隔離層處理下草皮表觀質量指標Table 2 Apparent quality indexes of turf under different isolation layers

2.2 不同隔離層材料對青綠苔草草皮生物量的影響

表3結果表明，T3處理所得草皮地上部干重最佳，為1.46 g，T1，T3，T4間差異不顯著，其他從高到底依次為T1，T4，T5，T2，T6，T7。T2，T6，T7間地上部干重差異不顯著，尼龍網兩種規格間差異顯著(P<0.05)，無紡布與土工布不同規格間均無顯著差異。

表3 不同隔離層處理下草皮表生物量指標Table 3 Surface biomass indices of turf under different isolation layers

地下部干重在尼龍網處理表現最優，兩種規格間無顯著差異，與其他處理間均存在差異顯著(P<0.05)。棉布與無紡布、土工布間地下部干重無顯著差異。相同材質不同規格的材料間地下部干重差異不顯著。

2.3 不同隔離層材料對青綠苔草草皮起卷性的影響

起卷易度與起卷完整性各指標得分排名相同(表4)，為T2>T1>T5>T4>T7>T6>T3，二指標均為T1，T2，T4，T5間差異顯著(P<0.05)，T3，T6，T7間無顯著差異。T2處理起卷最容易，得分8.69分；T3起卷最難，得分為1.13。起卷完整性T2得9分滿分，完整性極佳，T3最低,得1.13分。

表4 不同隔離層處理下草皮起卷性指標Table 4 Curling index of turf under different isolation layer treatments

2.4 灰色關聯度分析法系統評價

首先確定理想數列，如表5所示。

表5 參試處理和理想處理主要形狀平均值Table 5 Average of main shapes for trial and ideal processing

對數據進行初始化處理得表6。

表6 數據初始化Table 6 Data initialization

求得Δi(k)，代入公式求得關聯系數，見表7。

表7 參試各處理與理想處理的關聯系數Table 7 Test the correlation coefficient between each processing and ideal processing

由表7計算等權關聯度，結果見表8。

表8 參試草坪草各處理的關聯度Table 8 Correlation degree of each treatment of turf grass

根據灰色系統中關聯度分析原則，關聯度越大的數列與標準數列越接近，整體草皮質量越佳。由表8可以得出，排名由高到低依次為T2，T1，T5，T4，T3，T7，T6，因此，在青綠苔草無土草皮生產過程中，以T2(300目尼龍網)作為隔離層材料所生產出的草皮質量最佳。

3 討論

3.1 隔離層的重要性與適宜隔離層的選擇

無土草皮生產的關鍵問題是起卷難易程度，起卷容易有助于保持草皮的完整性，起卷困難會導致草皮破裂。本試驗選用4類7種規格隔離層，土工布、棉布無法起到阻止根系下扎的效果，在起卷時草皮會破裂，不適宜作為隔離層，尼龍網與無紡布均可有效阻止根系下扎，草皮均可正常起卷，但草皮卷強度與完整性有差異：T2處理生產出草皮強度最高，其次為T1，T5，T4。尼龍網作隔離層生產出的草皮在起卷難易度與完整性方面，明顯高于無紡布處理。80 g無紡布在起卷時需謹慎提起，稍用力便會導致草皮破裂；120 g無紡布雙手用力即可撕開，卷起時部分會產生裂縫。尼龍網生產出草皮強度高，完整性佳，成卷性好，更有利于后期的運輸與鋪設。T2處理要優于T1，這可能是因為300目尼龍網空隙更小，更有利于根系縱向交錯生長，使得根系交織更為細密。

選擇不同的隔離層材料在無土草皮的生產過程中是十分重要的，合適的隔離層才能生產出優質的草皮。在實際生產過程中應當綜合考慮材料成本、運輸成本、管理成本等因素[10]，也需因地制宜、因時制宜，考慮不同類型基質、肥料、灌溉等因素對植物生長的影響，選擇適合當地生產條件的方式。尼龍網生產出草皮質量最高，但價格較高，在實際生產中可以考慮有相近效果的無紡布。在部分植被毯生產中，可在基質層與隔離層之間再鋪設一層承載層[18]，用于承載基質，促使植物根系在承載層之上橫向生長。承載層的使用有利于加快成毯速度，增強植被毯強度，會與植被毯一同鋪設建植，有效避免了在起卷、運輸、建植的過程中破損。苔草草皮是否適用于這種生產方式有待進一步研究。

3.2 青綠苔草草皮生長對隔離層變化的響應

本研究所選用隔離層材料均有一定的透氣性與透水性，有利于植株水分與養分的運輸和吸收。本次也嘗試采用塑料薄膜作為隔離層，但是由于該材料隔絕了根系與地面的接觸，導致過剩水分不能及時排出，基質中保有水分過多，葉片呈現黃綠色，苔草生長發育受到嚴重影響，這與賈儒康[12]、杜興臣等[19]研究結果一致。棉布處理所生產草皮顏色、高度都是最佳，與其他處理均存在顯著性差異，這是因為棉布在苔草生植株長后期大部分腐爛，致使根系下扎土壤，植物生長條件更佳。研究表明，隨著青綠苔草生長基質厚度的提高，植物可獲取的資源增加，草皮的色澤、蓋度、高度等均在一定程度范圍內增加[20]。在草皮生產階段，不同處理在蓋度上無顯著差異，這與宋偉華的研究結果一致[14]，在草皮生產前期各處理均未表現出明顯差異。在生長后期，草皮的蓋度等指標可能會由于隔離層的不同而顯現出差異。

在試驗過程中，棉布、土工布作隔離層生產的草皮，根系下扎嚴重，需用刀斬斷草根，用力撕扯才可將草皮提起，起卷后草皮破裂成多塊，部分根系留在土壤中，無法起到隔離層應有的效果，部分根系留在土壤中，須根留在隔離層中，導致測得的地下部干重偏小，極大的影響了草皮起卷的易度與完整性。尼龍網與無紡布可起到阻斷根系下扎的作用，T1，T2處理的草皮平均地下部干重分別為1.03 g，1.08 g，均明顯高于T4，T5的0.75 g，0.72 g，這可能是由于以尼龍網作隔離層，更有利于植物地下部的生長發育。發達的地下部有利于植物養分、水分的吸收，有助于提升后期草皮鋪設后的成活率。T1與T2在地上部生物量上存在顯著差異，這可能是由于200目尼龍網孔隙更大，更有利于植物地上部的發育。

3.3 灰色關聯度分析法綜合評價草皮質量的可行性

草皮質量是草皮優劣程度的一種評價指標，它由外觀質量、生態質量、使用質量和基況質量構成[17]。不同的草坪因其用途不同，質量要求不同，其質量評價指標也各異。單個指標只能反映出一個方面草皮的好壞，不能表明草皮整體質量的優劣。因此需要采用多個指標對草皮進行評測，并選用數學數學方法將各個評價結果綜合，以此來評價草皮質量。灰色關聯度分析法[21]，按灰色系統理論[22]把各處理視為一個灰色系統，實驗各評價指標為灰色系統中的一個因素，構建理想指標，計算并比較系統中各因素與理想指標的關聯度，關聯度越高則草皮質量越高。質量綜合評價過程中，多采用灰色關聯度分析法與層次分析法：張雄[23]、張建[16]、謝彩云等[21]采用灰色系統理論進行草皮質量綜合評價；何雨昭[15]、鄭海金等[24]、黃東兵等[25]采用層次分析法進行綜合評價；劉金榮[26]采用兩種方法相結合構建草坪綜合評價體系。層次分析法人的主觀因素影響較大，灰色關聯度法默認各指標權重相等。此次結果也曾采用層次分析法計算權重，灰色關聯度分析法進行加權評價，得出的結果與本文一致，表明了本次結果的科學性與有效性。常用的評價方法還有隸屬函數法，張珍[27]、李小科[11]、邢強等[28]采用隸屬函數法進行草坪綜合評價。在實際評價過程中，應當綜合考慮使用的場景，選擇合適的綜合評價方法。

4 結論

尼龍網和無紡布為該試驗條件下生產青綠苔草無土草皮的適宜隔離層材料。本試驗以300目尼龍網作隔離層效果最佳，200目尼龍網、120 g無紡布也可以作為隔離層；棉布、土工布由于不能阻止植物根系的下扎，不適宜作為青綠苔草無土草皮的生產材料。