柴慧娜，王建光，烏日?qǐng)D

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019）

草地早熟禾草坪生理有效水閾值的研究

柴慧娜，王建光*，烏日?qǐng)D

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019）

本文通過(guò)研究草地早熟禾（Poapratensis L.）4個(gè)品種經(jīng)過(guò)萎蔫、分梯度復(fù)水等過(guò)程，測(cè)定和比較土壤絕干含水量、地上生物量、地下生物量以及草坪草恢復(fù)景觀和維持景觀的時(shí)間在100%FC和其它復(fù)水梯度下的異同，以期摸清草地早熟禾草坪草生理需水閾值，為半干旱地區(qū)城市草坪制定高效合理的精準(zhǔn)節(jié)水灌溉制度提供可靠的理論依據(jù)。結(jié)果表明：草地早熟禾4個(gè)品種生理有效水的上限均為田間持水量的80%，下限介于田間持水量的16.5%和20.6%之間。

草地早熟禾；草坪；生理有效水閾值；萎蔫；水分處理

在很多城市，草坪的灌溉沒(méi)有規(guī)劃，管理也相對(duì)粗放。每次灌水強(qiáng)度嚴(yán)重超過(guò)草坪所需，致使相當(dāng)一部分水通過(guò)土壤滲透白白流失掉；很多草坪管理人員不能準(zhǔn)確把握灌溉的時(shí)機(jī)和灌溉量，灌水計(jì)劃不合理；使用水管漫灌，不僅灌溉不均勻，而且造成水資源的浪費(fèi)〔1〕。因此，了解草坪的需水量和需水規(guī)律、及其他的節(jié)水方法變得十分重要。草坪的節(jié)水灌溉關(guān)鍵之一在于把握草坪的經(jīng)濟(jì)灌溉量，經(jīng)濟(jì)灌溉量是保證草坪正常生長(zhǎng)和良好質(zhì)量的最小灌溉量，接近于限制補(bǔ)水條件下測(cè)定的草坪蒸散量〔2〕。Beach〔3〕研究證明草坪存在一個(gè)水分虧缺的臨界點(diǎn)，這個(gè)臨界點(diǎn)之前給草坪補(bǔ)水灌溉對(duì)草坪的質(zhì)量和生長(zhǎng)狀況沒(méi)有什么明顯的改善，是一種浪費(fèi)。而他們的研究并沒(méi)有具體揭示草地早熟禾草坪的生理有效水閾值，因此，本文通過(guò)摸清草地早熟禾草坪草生理需水閾值，以期揭示草地早熟禾草坪合理需水機(jī)理，做到既不灌溉太多而浪費(fèi)水資源，也不至于土壤含水量太低而使草坪草出現(xiàn)死亡，為半干旱地區(qū)城市草坪制定高效合理的精準(zhǔn)節(jié)水灌溉制度〔4〕提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 盆栽方法

試驗(yàn)地點(diǎn)在內(nèi)蒙古呼和浩特市內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)可控氣候溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)期間溫室內(nèi)最高溫度達(dá)34℃，最低可達(dá)11℃，平均22℃。盆栽用土來(lái)自耕地過(guò)篩熟土，經(jīng)測(cè)其田間持水量為340.05 ±0.022g/kg，入盆時(shí)土壤絕干含水量為157.35g/ kg。盆近圓柱形，口徑15cm，高20cm。裝盆時(shí)用電子秤準(zhǔn)確稱土重，以保證每盆總重為1.5kg，盆重為47.5g，土壤表面距盆口約2.5cm。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的草地早熟禾（Poapratensis L.）四個(gè)品種分別是凱蒂（Kitty）、凱蘭德（Kelland）、愛(ài)娃（Eva）、優(yōu)異（Merit），均由丹農(nóng)種子集團(tuán)提供。

1.3 試驗(yàn)處理

采用三因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)方案，設(shè)置4個(gè)品種、3個(gè)萎蔫程度和4個(gè)復(fù)水梯度，合計(jì)48個(gè)處理。重復(fù)6次，總計(jì)288個(gè)盆。于2014年4月22日進(jìn)行播種，株高3cm時(shí)統(tǒng)一按1株/cm2進(jìn)行定苗，成坪后，修剪高度控制在5cm。

1.4 測(cè)試項(xiàng)目及方法

1.4.1 田間持水量的測(cè)定

將10個(gè)重復(fù)花盆放置在遮陽(yáng)且無(wú)直流空氣流通的地方，充分灌溉，直至花盆底部有水分滲出。靜置12h后，在各花盆中分別取出適量的土樣放入重量已知的鋁盒中，用分析天平稱其鮮土重（m1）。在105℃的烘箱中烘干12h后，再次使用分析天平稱其干土重（m2）并計(jì)算出土壤田間持水量。

田間持水量（g/kg）=（m1-m2）/m2*1000

1.4.2 土壤絕干含水量測(cè)定

從試驗(yàn)用土中取出10個(gè)土樣，分別放入鋁盒并立即蓋好蓋，稱重（W1），打開(kāi)蓋，置于烘箱中，在105℃條件下，烘24h至恒重（W2），則該土壤在該時(shí)刻的絕干含水量可以通過(guò)下式計(jì)算：

土壤絕干含水量=（W1-W2）/W2*1000

1.4.3 草坪草萎蔫和完全恢復(fù)景觀的界定

本試驗(yàn)中，若草坪草的葉片因虧水完全閉合，顏色不再鮮亮、嫩綠而且變深，就將這株草坪草界定為萎蔫；若草坪草萎蔫之后經(jīng)澆水恢復(fù)生機(jī)，葉片又變回嫩綠、鮮亮并且完全舒展，即說(shuō)明這株草坪草完全恢復(fù)景觀。

1.4.4 草坪草含水量的測(cè)定

取一定量的地上部分莖葉鮮樣稱重后，在65℃下烘干至恒重。計(jì)算公式：

草坪草含水量（%）=（鮮重-干重）/鮮重*100%

1.4.5 恢復(fù)時(shí)間和維持景觀時(shí)間的測(cè)定

在各品種各盆達(dá)到一定的萎蔫程度后，對(duì)其復(fù)定量的水，觀測(cè)該狀態(tài)的草坪草完全恢復(fù)景觀所需的時(shí)間和完全恢復(fù)景觀后到下次萎蔫至該狀態(tài)所持續(xù)的時(shí)間。

1.4.6 萎蔫系數(shù)的測(cè)定和草地早熟禾生理有效水下限的確定

在各盆株高3cm時(shí)統(tǒng)一按1株/cm2進(jìn)行定苗，成坪后，修剪高度控制在5cm，各盆等量澆水后，斷水培養(yǎng)，持續(xù)觀察測(cè)試各品種各盆出現(xiàn)萎蔫植株數(shù)達(dá)到100%的當(dāng)天及此后第2、4、6、8、10天時(shí)，分別測(cè)土壤絕干含水量并立即恢復(fù)各梯度定額澆水，未能復(fù)活的品種平均盆土最大絕干含水量即為該品種的萎蔫系數(shù)。在本試驗(yàn)中將達(dá)到萎蔫系數(shù)之前測(cè)定的土壤含水量定為草地早熟禾生理有效水的下限，在草地早熟禾草坪土壤含水量達(dá)到下限時(shí)，草坪草仍然能存活，并且在充分復(fù)水后能夠完全恢復(fù)景觀。

1.4.7 草地早熟禾生理有效水上限的確定

各盆草坪草成坪后，修剪高度控制在5cm，各盆等量澆透水后，斷水培養(yǎng)，持續(xù)觀察測(cè)試各品種各盆出現(xiàn)暫時(shí)萎蔫植株數(shù)達(dá)到25%、50%、75%時(shí)，測(cè)定其土壤絕干含水量，并根據(jù)田間持水量和此時(shí)的土壤絕干含水量設(shè)定復(fù)水梯度并立即復(fù)水，通過(guò)比較復(fù)水之后各品種各梯度的草坪草完全恢復(fù)景觀所需的時(shí)間以及復(fù)水之后草坪草維持景觀的時(shí)間，找出草地早熟禾草坪生理有效水的上限。

1.4.8 數(shù)據(jù)分析

用SAS9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 草地早熟禾4個(gè)品種在各萎蔫程度時(shí)的土壤絕干含水量

草地早熟禾4個(gè)品種各盆出現(xiàn)萎蔫植株數(shù)達(dá)到5%、25%、50%、75%和100%的當(dāng)天及此后第2、4、6、8、10天時(shí)，測(cè)土壤絕干含水量（見(jiàn)表1）。

表1 草地早熟禾4個(gè)品種在不同萎蔫程度時(shí)的土壤絕干含水量Table1 The soil water content of 4 varieties in the different wilting periods

由表1可知，4個(gè)品種的土壤絕干含水量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈明顯下降趨勢(shì)，在達(dá)到100%萎蔫之前，凱蘭德的土壤絕干含水量顯著高于其他品種，它的土壤絕干含水量也是4個(gè)品種中下降最多的，到萎蔫第10天，凱蘭德的土壤絕干含水量由5%萎蔫時(shí)的138.33g/kg降到38.96g/kg。凱蒂下降的最少，由74.12g/kg降到42.63g/kg，下降了31.49g/kg。因此，凱蒂耐旱力明顯強(qiáng)于其它三個(gè)品種。在各萎蔫狀態(tài)當(dāng)日立即恢復(fù)澆水，觀察各品種恢復(fù)生機(jī)能力。（圖1）。

圖1 各品種不同狀態(tài)下完全恢復(fù)景觀所需時(shí)間Fig.1 Required days for recover

由圖1看出，在100%萎蔫后第4d時(shí)，愛(ài)娃和優(yōu)異喪失了恢復(fù)生機(jī)的能力；100%萎蔫后第6d時(shí)，凱蒂和凱蘭德也喪失了恢復(fù)生機(jī)的能力。由此推斷草地早熟禾4個(gè)品種凱蒂、凱蘭德、愛(ài)娃和優(yōu)異的萎蔫系數(shù)分別為49.18g/kg、47.23g/kg、48.83g/kg和59.64g/kg。

進(jìn)一步推斷，各品種達(dá)到萎蔫系數(shù)之前測(cè)定的土壤絕干含水量應(yīng)該為其生理有效水的下限。因此，凱蒂、凱蘭德、愛(ài)娃和優(yōu)異的生理有效水的下限分別為絕干含水量54.84g/kg、54.24g/kg、54.20g/kg、67.54g/kg，相當(dāng)于田間持水量的16.73%、16.55%、16.54%、20.61%。

得到各品種的生理有效水的下限后做顯著性分析，結(jié)果如表2所示。

表2 草地早熟禾4個(gè)品種生理有效水的下限Table2 The lower limit of 4 varieties of Kentucky Bluegrass

分析表2可知，凱蒂、凱蘭德、愛(ài)娃之間的土壤絕干含水量差異不顯著，但是優(yōu)異顯著高于其它三個(gè)品種。

2.2 不同復(fù)水梯度下各品種完全恢復(fù)景觀所需時(shí)間選擇各品種萎蔫植株數(shù)達(dá)到25%、50%、75%時(shí)進(jìn)行復(fù)水，依據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)定了4個(gè)復(fù)水額定梯度，即相當(dāng)于田間持水量（FC）的40%、60%、80%和100%。然后觀察各品種在不同萎蔫程度和不同額定復(fù)水梯度下的恢復(fù)景觀能力（見(jiàn)表3）

表3 不同復(fù)水梯度下各品種完全恢復(fù)景觀所需時(shí)間Table3 Requiredtime for recover

由表3分析可知，在同一復(fù)水梯度下，草地早熟禾品種凱蒂恢復(fù)景觀所需的時(shí)間隨著萎蔫程度的加深而逐漸增加：而在同一萎蔫程度下，凱蒂恢復(fù)景觀所需的時(shí)間隨著復(fù)水量的增加而減少，并且在80%FC或者100%FC水分處理下達(dá)到最小值，在80%FC、100%FC水分處理之間差異不顯著，但40%FC和60%FC處理與80%FC和100%FC處理之間存在顯著差異。因此，復(fù)水80%FC和復(fù)水100%FC完全恢復(fù)景觀所需的時(shí)間基本是一樣的。其它3個(gè)品種也是同樣的變化趨勢(shì)。

2.3 各品種草坪草在不同復(fù)水梯度下完全恢復(fù)景觀后維持景觀的時(shí)間

各品種在不同萎蔫程度按照不同額定復(fù)水梯度進(jìn)行復(fù)水后，當(dāng)完全恢復(fù)景觀后觀察其維持正常景觀的持續(xù)時(shí)間（見(jiàn)表4）。

表4 不同復(fù)水梯度下各品種草坪草完全恢復(fù)景觀后維持景觀的時(shí)間Table4Thelandscape maintenance time of 4 varieties under different water treatment

注：同行間不同小寫(xiě)字母間差異顯著（P＜0.05水平），不同大寫(xiě)字母間差異極顯著（P＜0.01）。Note：The different small letters indicate significant in same rows（P＜0.05），the different capital letters indicate extremely significant（P＜0.01）.

分析表4可知，在同一復(fù)水梯度下，草地早熟禾品種凱蒂完全恢復(fù)景觀所需的時(shí)間隨著萎蔫程度的加劇而逐漸延長(zhǎng)：在同一萎蔫程度下，凱蒂完全恢復(fù)景觀后維持景觀的時(shí)間隨著復(fù)水量的增加而增加，在80%FC或100%FC水分處理下達(dá)到最高值，并且在80%FC、100%FC水分處理之間不存在顯著差異。凱蘭德、愛(ài)娃和優(yōu)異也是同樣的變化趨勢(shì)，4個(gè)品種大部分在40%FC和60%FC處理與80%FC和100%FC處理之間差異顯著，不過(guò)也有個(gè)別的的情況，如在凱蒂第二次達(dá)到50%萎蔫時(shí)復(fù)水得到的結(jié)果顯示凱蒂維持景觀的時(shí)間在60%FC和80%FC水分處理下不存在顯著差異，但是在60%FC和100%FC水分處理下差異顯著，在凱蘭德第二次達(dá)到25%萎蔫時(shí)復(fù)水也得到了同樣的結(jié)果。因此，就大部分情況來(lái)說(shuō)，4個(gè)品種維持景觀的時(shí)間在80%FC水分處理下與100%FC水分處理下是一樣的。

2.4 不同復(fù)水梯度下各品種的恢復(fù)機(jī)能

各品種在不同萎蔫程度狀態(tài)下按照不同額定復(fù)水梯度進(jìn)行復(fù)水，待完全恢復(fù)景觀后，測(cè)試其生物量（見(jiàn)表5）。

表5 各品種完全恢復(fù)景觀后的生物量Table5 Biomass of 4 varieties after recovered

注：同列間不同小寫(xiě)字母間差異顯著（P＜0.05水平），不同大寫(xiě)字母間差異極顯著（P＜0.01）。Note：The different small letters indicate significant in same column（P＜0.05），the different capital letters indicate extremely significant（P＜0.01）

由表4可知，每個(gè)草地早熟禾品種在完全恢復(fù)景觀后，在同一萎蔫程度下其莖葉干重、根干重以及草坪草含水量，各水分處理之間不存在極顯著差異，也未達(dá)到顯著差異，說(shuō)明在同一萎蔫程度下，4個(gè)水分處理下的草坪草都能達(dá)到最佳狀態(tài)。同一萎蔫程度下，各個(gè)品種的草坪草含水量大部分是在80%FC、100%FC水分處理下達(dá)到最高值，而根干重和根冠比在80%FC水分處理下達(dá)到最高值。

3 討論與結(jié)論

草地早熟禾4個(gè)品種的土壤絕干含水量隨著萎蔫程度的加深而不斷下降，凱蘭德的土壤絕干含水量是4個(gè)品種中下降最多的，由5%萎蔫時(shí)的138.33g/kg降到38.96g/kg。凱蒂下降的最少，由74.12g/kg降到42.63g/kg，下降了31.49g/ kg。并且4個(gè)品種在同一萎蔫程度下的土壤絕干含水量存在顯著差異，說(shuō)明土壤絕干含水量和品種顯著相關(guān)。

每個(gè)品種的莖葉干重即地上生物量、草坪草含水量大部分是在80%FC、100%FC水分處理下達(dá)到最高值，這正好驗(yàn)證了孫強(qiáng)〔5〕的研究，即草坪草的葉片含水量會(huì)隨著水分處理的增加而增加。同一萎蔫程度下，4個(gè)品種的根干重都是在80%FC水分處理下達(dá)到最高值，這說(shuō)明適當(dāng)?shù)乃置{迫能夠增加草坪的地下生物量，這與徐敏云〔6〕、Fank〔7〕、Molyneux〔8〕等人的研究結(jié)果是一致的，他們都認(rèn)為在輕度水分脅迫下地下生物量會(huì)有所增大。

在同一萎蔫程度下，草地早熟禾4個(gè)品種完全恢復(fù)景觀所需的時(shí)間和維持景觀的時(shí)間在80%FC、100%FC水分處理之間差異不顯著而在60%FC、80%FC水分處理之間差異顯著，并且4個(gè)品種在復(fù)水量不同的情況下，在完全恢復(fù)景觀以后，每個(gè)品種的地上生物量、地下生物量草坪草含水量以及根冠比在80%FC、100%FC水分處理之間不存在顯著差異，也就是說(shuō)，復(fù)水80%FC和100%FC能達(dá)到同樣的效果，也是最佳的效果。因此，80%FC即為草地早熟禾生理有效水的上限，各品種之間無(wú)明顯不同。

本試驗(yàn)要找的草地早熟禾生理有效水的下限即為草坪草達(dá)到萎蔫系數(shù)之前測(cè)定的土壤絕干含水量，因此，草地早熟禾品種凱蒂、凱蘭德、愛(ài)娃和優(yōu)異的生理有效水的下限分別為54.84g/kg、54.24g/kg、54.2g/kg、67.54g/kg，即草地早熟禾生理有效水的下限介于田間持水量的16.5%和20.6%之間。凱蒂、凱蘭德、愛(ài)娃的生理有效水的下限和其占田間持水量的百分比差異不顯著，而這三個(gè)品種和優(yōu)異差異顯著。因此，草地早熟禾生理有效水的下限是否與品種顯著相關(guān)還有待研究。

〔1〕王維.草坪該澆多少水，科研人員來(lái)量化〔N〕.中國(guó)花卉報(bào)，2006，7，20（004）.Wang Wei.Researchers will quantify how much water lawn need〔N〕.Chinese flowers，2006，7，20（004）.

〔2〕王在升，黃頂，嚴(yán)學(xué)冰.現(xiàn)代城市草坪節(jié)水灌溉技術(shù)初探〔J〕.草原與草坪，2005，25（6）：8-11. Wang Zai-sheng，Huang Ding，Yan Xue-bing.A preliminary study on water saving irrigation technology of modern city lawn〔J〕.Grassland and Turf，2005，25（6）：8-11.

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〔5〕孫強(qiáng)，李衛(wèi)軍，趙國(guó)珊，等.水分對(duì)三種冷季型草坪草地上生物量的影響〔J〕.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，44（5）：637-641. SUN Qiang，LI Wei-jun，ZHAOGuo-shan，et al. Effect of Soil Water on Biomass of Three Cold-season Turfgrass〔J〕.Xinjiang Agricultural Sciences，2007，44（5）：637-641.

〔6〕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. Xu Min-yun，HuZi-zhi，LiuZi-xue，etal.Effects of moisture on the growth and evapotranspiration of three cold-season turfgrass-The aboveground biomass and turfgrass quality of three cold-season turfgrass responded to diverse soil water gradients〔J〕.Pratacultural science，2005，22（10）：87-91.

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〔8〕Molyneux D X.Rooting pattern and water relation of three pasture grasses growing in drying siol〔J〕.Oecologia，1983，58：220-224.

Study on the physiological effective water threshold value of Kentucky bluegrass

CHAI Hui-na，WANG Jian-guang，WU Ri-tu
（College of Ecology and Environmental Science，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，China）

Through the study of 4 varieties of Kentucky Bluegrass after wilting，Watering by gradients，and so on，some indexes，including soil water content，abovegroundbiomass，underground biomass，the time for recoverafter wilting，and the landscape maintenance time，were measured and compared similarities and differences between 100%FC and other water treatments.In the hope of finding out the physiological effective water threshold value of Kentucky bluegrass，and improving a reasonable utilization of water resources in arid and semi-arid regions.The results showed that 4 varieties of Kentucky Bluegrass which are Partial wilting can recover completely after different water treatment，and the landscape can reach the best state.In addition，the required time for recover of 4 varieties do not have significant differences，the time for maintain landscape also have the same situation.Therefore，80%FC is the top limit of physiological effective water threshold value of Kentucky bluegrass.In this experiment，the lower limit of effective physiological water threshold value is ascertained by soil water content which is measured once before Wilting coefficient.So the lower limit of effective physiological water threshold value of Kentucky bluegrass is between 16.5%FC and 20.6%FC.

Kentucky bluegrass；Lawn；The physiological effectivewater threshold value；Wilting；Water treatment

S812

A

2095—5952（2016）03—0050—09

2016-05-05

內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金（2013 MS0401）、國(guó)家自然科學(xué)基金（31460633）資助。

柴慧娜（1991- ），女，青海西寧人，在讀研究生，主要從事向城鄉(xiāng)綠化與植被恢復(fù)研究。E-mail：1273962823@qq.com

王建光E-mail：wangjg8580@163.com