王躍棟，劉自學(xué)，蘇愛蓮

(北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開發(fā)中心，北京 100029)

水分對(duì)草坪質(zhì)量有著重要影響，充足的水分可以保證草坪質(zhì)量，但達(dá)到一定量以后，供水對(duì)草坪質(zhì)量的提高并沒有顯著的影響。水分影響草坪草的蒸散量，供水多，蒸散量大；供水少，蒸散量小[1]。水分通過影響草坪草的生理、生態(tài)等特性來影響草坪質(zhì)量。水分是蒸散的源，水分顯著影響草坪的蒸散量，水分越充足蒸散量就越大[2]。如Feldhake等[3]的研究表明，草坪質(zhì)量隨著草坪蒸散量的降低而降低，當(dāng)蒸散量低于最大蒸散量的73%時(shí)，草地早熟禾(Poapratensis)和高羊茅(Festucaarundinacea)草坪的質(zhì)量下降10%，當(dāng)草坪蒸散量維持在73%時(shí)，蒸散量對(duì)草坪質(zhì)量的影響很小。Fedro等[4]的研究表明，水分供給減少，草坪質(zhì)量會(huì)降低，但是大于草坪最大蒸散量75%以上的供水對(duì)草坪質(zhì)量并沒有實(shí)質(zhì)性的提高，當(dāng)灌水量在最大蒸散量的60%時(shí)，草坪質(zhì)量是可以接受的。李冬杰等[5]研究了土壤水分對(duì)草坪蒸散量和生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，水分條件能顯著影響(P<0.01)草坪草的蒸散量，土壤含水量為田間持水量的70%～85%時(shí)，高羊茅蒸散量最大，草坪質(zhì)量評(píng)分在8分左右；55%～70%時(shí)草坪蒸散量次之，草坪質(zhì)量評(píng)分在6分以上，40%～55%時(shí)最低。

因此，本試驗(yàn)選用高羊茅草坪作為試驗(yàn)材料，研究不同的水分條件下草坪蒸散量對(duì)草坪質(zhì)量的影響及其相互關(guān)系，探討草坪蒸散量與質(zhì)量之間的量化關(guān)系，為降低草坪對(duì)水分的蒸散損失及提高水分利用率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)自然條件與試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)在北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開發(fā)中心順義基地國(guó)家草坪草品種區(qū)域試驗(yàn)站進(jìn)行，地處北京市順義區(qū)西北方向，地勢(shì)平坦、開闊，光照通風(fēng)條件良好。順義區(qū)位于北京市東北郊，地處40°00′～40°18′ N，116°28′～116°58′ E，典型的暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，受冬、夏季風(fēng)影響，形成了春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥的氣候特征，年平均溫度8～12 ℃，全年無霜期190～200 d，≥10 ℃年積溫4 200 ℃·d；降水量600 mm左右，75%集中在夏季。試驗(yàn)區(qū)土壤為中壤土，速效氮55.6 mg/kg，速效磷10.9 mg/kg，速效鉀133.5 mg/kg，有機(jī)質(zhì)2.07%，土壤pH值7.65，容重1.55 g/cm3，土壤田間最大持水量為24.57%。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以灌溉處理為試驗(yàn)因素。設(shè)4個(gè)灌溉水平，分別為土壤田間持水量的100%～80%(Ⅰ，對(duì)照)、80%～60%(Ⅱ)、60%～40%(Ⅲ)、40%～萎蔫含水量(Ⅳ)，重復(fù)3次，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積2 m×3 m。當(dāng)每個(gè)小區(qū)土壤水分含量接近或低于水分處理的下限時(shí)開始灌水。試驗(yàn)區(qū)灌溉用水采用水表計(jì)量，小區(qū)灌水量(Ⅰ)計(jì)算方法為：

I=r×h×s×(水分下限-θf(wàn))/ρ。

式中，r為土壤容重(g/cm3)；h為土層厚度(mm)；s為小區(qū)面積(m2)；ρ為水密度；θf(wàn)為實(shí)測(cè)土壤含水量。試驗(yàn)處理及小區(qū)灌水量見表1。

表1 試驗(yàn)處理及小區(qū)灌水量[6-7]

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1草坪蒸散量的測(cè)定 本試驗(yàn)根據(jù)土壤-植物-大氣連續(xù)體系(簡(jiǎn)稱SPAC)和農(nóng)田水量平衡原理[1，8-10]來定義草坪土壤水分平衡，以測(cè)定土壤水分變化來計(jì)算草坪蒸散量。計(jì)算公式如下：

△W=P+I+G-R-D-ET。

式中，P為降水量，I為灌溉量，G為地下水補(bǔ)給量，ET為蒸散量，△W為土壤水分的變化量，R為地表流失量，D為深層滲漏量。

試驗(yàn)小區(qū)四周采用隔離法，用防水塑料將小區(qū)四周包裹防止水分的側(cè)向滲漏。草坪水分交換主要發(fā)生在0～30 cm的土層內(nèi)，當(dāng)?shù)叵滤缓苌顣r(shí)，一般可忽略地下水對(duì)根系層的補(bǔ)給作用，即地下水補(bǔ)給量可忽略為零；當(dāng)灌水量不超過根系層土壤的最大田間持水量，地表流失量及深層滲漏量非常少[1]，所以本研究將草坪土壤水分平衡簡(jiǎn)化為：

ET=P+I-△W。

通過上式可以求出某一時(shí)間段的ET，然后根據(jù)該時(shí)段ET和時(shí)間，便可求出測(cè)定期間的日均蒸散量。土壤水分試驗(yàn)測(cè)定時(shí)間為：2009年6-10月，試驗(yàn)期間每2～3 d測(cè)定一次。

1.3.2草坪質(zhì)量的評(píng)價(jià) 采用國(guó)際通用的NTEP法測(cè)評(píng)。采用1～9分法評(píng)定草坪質(zhì)量(表2)，9分為致密、墨綠、纖細(xì)的草坪，1分表示草坪已經(jīng)死亡。主要測(cè)定受水分影響較大的項(xiàng)目，如顏色、均一性、質(zhì)地、密度。然后，根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重因子顏色(0.2)、密度(0.3)、質(zhì)地(0.2)、均勻性(0.2)[11]計(jì)算草坪質(zhì)量總分。

表2 草坪質(zhì)量指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4數(shù)據(jù)分析 利用DPS 3.01與Excel軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1草坪蒸散量變化 草坪草的蒸散量隨氣候因素的變化而變化。草坪蒸散量受多種氣象因子的影響，諸如溫度、降水、太陽(yáng)輻射、風(fēng)等，在水分和溫度增加的情況下草坪蒸散量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，這說明草坪蒸散量與水分和溫度呈正相關(guān)(表3、圖1)。6月平均溫度較高，降水量大，草坪蒸散量也相對(duì)較大；7、8月平均溫度達(dá)到最高，降水量最大，草坪蒸散量達(dá)到最高；9月以后隨溫度的降低和降水量的減少，草坪蒸散量明顯降低，10月草坪蒸散量最少。因此,7、8月為草坪蒸散耗水高峰期。

表3 試驗(yàn)期氣象統(tǒng)計(jì)參數(shù)

圖1 草坪日均蒸散量變化趨勢(shì)

2.2水分對(duì)草坪蒸散量的影響 不同水分條件下高羊茅草坪蒸散量不同。整體看來，處理Ⅰ的高羊茅草坪蒸散量最大，其次是處理Ⅱ的，處理Ⅳ條件下的草坪蒸散量最低。6、7、8月的高羊茅蒸散量普遍高于9、10月。結(jié)果表明，土壤水分條件的差異能顯著影響草坪草的蒸散，供水多，蒸散量大；供水少，蒸散量小。蒸散量的最大值出現(xiàn)在7月；最小值出現(xiàn)在10月。運(yùn)用Duncan多重比較法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明(表4)，不同處理間，高羊茅蒸散量平均值差異顯著(P≤0.05)。

2.3水分對(duì)草坪質(zhì)量的影響 高羊茅草坪質(zhì)量隨時(shí)間的變化而改變。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水分處理下，6、9月草坪質(zhì)量較好，Ⅳ水分處理下10月草坪質(zhì)量較好，7、8月草坪質(zhì)量出現(xiàn)不同程度的下降，原因是可能是7、8月天氣持續(xù)高溫悶熱，草坪發(fā)生病害，高羊茅草坪質(zhì)量受到影響。

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，土壤含水量越大，高羊茅草坪質(zhì)量越高。水分處理Ⅰ與Ⅱ的草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)得分分別為6.73和6.63，極顯著高于水分處理Ⅲ、Ⅳ(P≤0.01)。水分處理Ⅲ的草坪質(zhì)量極顯著高于水分處理Ⅳ(P≤0.01)，水分處理Ⅳ的草坪由于嚴(yán)重缺水，出現(xiàn)禿斑，質(zhì)量最差，得分僅為6.04。孫吉雄[12]指出，草坪質(zhì)量超過6.5分，可以滿足正常使用需求。因此，Ⅰ、Ⅱ水分處理下的高羊茅草坪質(zhì)量滿足人們的需求。

2.4草坪蒸散量與草坪質(zhì)量的關(guān)系 對(duì)不同水分處理下高羊茅草坪草蒸散量與質(zhì)量的每一對(duì)觀測(cè)值做相對(duì)應(yīng)的散點(diǎn)圖，并運(yùn)用多元線性回歸方法對(duì)多項(xiàng)式回歸的統(tǒng)計(jì)數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解[13]。不同水分條件下的草坪蒸散量與草坪質(zhì)量呈非線性回歸或線性回歸關(guān)系，經(jīng)回歸模型診斷，回歸方程均成立(圖2)。

表4 不同水分處理對(duì)月平均蒸散量的影響 mm/d

表5 不同水分處理對(duì)高羊茅草坪質(zhì)量的影響

圖2 不同水分處理下高羊茅草坪蒸散量與質(zhì)量的關(guān)系

處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下草坪草蒸散量與質(zhì)量呈現(xiàn)出二次非線性關(guān)系(圖2)，隨著蒸散量的增加，草坪質(zhì)量也增加，當(dāng)高羊茅草坪蒸散量達(dá)臨界值后，草坪質(zhì)量隨蒸散量的增加而降低。處理Ⅳ下的草坪草蒸散量與質(zhì)量呈線性關(guān)系，隨著蒸散量的增加，草坪質(zhì)量逐漸降低。

3 討論與結(jié)論

本研究表明，草坪蒸散越多，質(zhì)量越好，但超過一定限度時(shí)草坪質(zhì)量就不在增加反而有所下降。水分條件顯著影響草坪質(zhì)量，水分虧缺植物會(huì)產(chǎn)生一系列有利于它們生長(zhǎng)和生存的變化，從而影響其外觀表現(xiàn)。土壤水分是草坪蒸散的主要來源，設(shè)置土壤含水量下限是調(diào)節(jié)草坪蒸散量的主要措施之一。本研究表明，不同土壤含水量對(duì)草坪蒸散量的調(diào)節(jié)作用顯著，4個(gè)水分處理間的草坪蒸散量顯著，且草坪蒸散量隨水分含量的增加而升高，此結(jié)果與張新民等[14-15]、徐敏云等[1]、何軍等[8]的研究一致。當(dāng)土壤含水量大于田間持水量的60%時(shí)，草坪草不缺水，正常生長(zhǎng)，低于田間持水量的60%時(shí)，草坪草生長(zhǎng)受水分條件限制，草坪質(zhì)量降低，該結(jié)果與劉麗芳和黃冠華[16]、孫強(qiáng)等[9]、楊建[17]、趙利君[18]得出的結(jié)論相似。因此，在實(shí)際灌溉中，保持土壤含水量在田間持水量的60%以上就可以獲得良好的草坪外觀質(zhì)量，說明80%～60%的土壤持水量條件既降低了草坪草的蒸散量,又能夠滿足草坪的正常生長(zhǎng)。

由草坪草蒸散量與草坪質(zhì)量的回歸關(guān)系表明，草坪生育期內(nèi)草坪草蒸散量與草坪質(zhì)量呈非線性關(guān)系，草坪草蒸散量越高，草坪質(zhì)量不一定越好；草坪草蒸散量越低，草坪質(zhì)量越差。不同水分條件及不同時(shí)間草坪質(zhì)量不同且差異明顯，隨著草坪蒸散量的增加，草坪質(zhì)量也在升高，但7、8月草坪質(zhì)量明顯下降，這是由于7、8月份天氣高溫悶熱，草坪病害流行嚴(yán)重影響了草坪的質(zhì)量，之后氣溫下降，草坪進(jìn)入恢復(fù)期其質(zhì)量有所提高，草坪草進(jìn)入第2次生長(zhǎng)高峰期其質(zhì)量明顯有所好轉(zhuǎn)。本研究得出的草坪質(zhì)量與蒸散量的關(guān)系函數(shù)只是此段時(shí)間、此種草坪、此地的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)函數(shù)，對(duì)于其他地區(qū)、其他草種建植的草坪，只具有參考意義。今后的研究重點(diǎn)是研究草坪綠地的時(shí)空參數(shù)變異對(duì)草坪質(zhì)量函數(shù)的影響，找出反映草坪質(zhì)量水分生產(chǎn)函數(shù)模型時(shí)空變化特征的具體模式和系數(shù)，為草坪質(zhì)量水分生產(chǎn)函數(shù)在時(shí)間、空間的動(dòng)態(tài)模擬和預(yù)報(bào)研究提供更為完善的理論和分析方法[6]。

由此可見，在實(shí)際的草坪灌溉中，可以通過調(diào)節(jié)土壤水分含量降低水分的蒸散損失，提高草坪對(duì)水分的利用率來滿足草坪草的生長(zhǎng)需要達(dá)到景觀和生態(tài)功能標(biāo)準(zhǔn)要求，為草坪節(jié)水灌溉提供支持。在節(jié)水灌溉方面，可以根據(jù)不同土壤含水量對(duì)草坪質(zhì)量影響程度為衡量指標(biāo)，制定合理的草坪草節(jié)水灌溉制度。

[1]徐敏云,胡自治,劉自學(xué),等.水分對(duì)3種冷型草坪草生長(zhǎng)的影響及蒸散需水研究——3種冷型草坪草地上部分對(duì)不同水分梯度的響應(yīng)[J].草業(yè)科學(xué),2005,22(10):87-91.

[2]胡九林，韓烈保，蘇德榮，等．天津?yàn)I海地區(qū)2種草坪草耗水量試驗(yàn)研究[J].草業(yè)科學(xué),2005,22(12):82-86．

[3]Feldhake C M,Danielson R E,Butler J D．Turfgrass evapo-transpiration．II．Responses to deficit irrigation[J]．Agronomy Journal,1984,76:85-89．

[4]Fedro S Z，Grady L M，Zhang W X．Reduced Irrigation of St.Augustine grass Turfgrass in the Tampa Bay Area[M]．Gainesville：University of Florida Extension，2000．

[5]李冬杰，楊培嶺，王勇，等．土壤水分對(duì)草坪草蒸散及生長(zhǎng)特性的影響[J]．草地學(xué)報(bào),2005,13(4):308-312．

[6]汪昊磊,蘇德榮,鄭芳芳.水分與草坪質(zhì)量關(guān)系研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué),2008,25(7):104-108.

[7]李存煥.溝葉結(jié)縷草定量灌溉方法[J].草地學(xué)報(bào),2002,10(2):97-99.

[8]何軍,胡自治,劉自學(xué),等.北京地區(qū)三種草坪草蒸散量與需水特性初探[J].草原與草坪,2005,109(2):50-54.

[9]孫強(qiáng),李衛(wèi)軍,趙國(guó)珊，等.水分對(duì)三種冷型草坪草地上植物量的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,44(5):637-641.

[10]劉藝杉,劉自學(xué)，李曉光，等.3種冷季型草坪草蒸散量的SPAC法研究[J].草業(yè)科學(xué),2009,26(10):165-170.

[11]劉建秀．草坪草坪用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)體系的探討——I.評(píng)價(jià)體系的建立[J].中國(guó)草地,1998(1):44-47.

[12]孫吉雄.草坪學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2004：355-366.

[13]蓋鈞鎰，翟虎渠，胡蘊(yùn)珠，等．試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006:6.

[14]張新民,孫新章,胡林，等.北京地區(qū)常用草坪草的耗水規(guī)律及適宜灌溉量研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004,20(6):77-80.

[15]張新民,胡林,邊秀舉.灌水條件對(duì)冷型草坪草蒸散量的影響[J].中國(guó)草地,2002,33(6):66-68.

[16]劉麗芳,黃冠華.不同水分條件對(duì)草坪草耗水及生長(zhǎng)影響的研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2006(6):25-29.

[17]楊建.不同灌溉量對(duì)草坪的影響[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2005.

[18]趙利君.半干旱地區(qū)土壤水分對(duì)冷型草坪植物(草地早熟禾)生理生態(tài)學(xué)特征的影響[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué),2006.