麥靖雯，武 鑫，徐彥花，劉天增，張巨明

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東省草業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣東廣州 510642）

人造草坪是以塑料化纖產(chǎn)品為原料，在工廠制造生產(chǎn)的一種產(chǎn)品[1]。最早的人造草坪出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代的美國(guó)[2]。經(jīng)過(guò)幾十年的不斷研發(fā)，人造草材料和生產(chǎn)工藝得到不斷優(yōu)化，其反彈率、滾動(dòng)摩擦性等指標(biāo)已與人工建植的草坪十分相近[3]。人造草坪養(yǎng)護(hù)管理簡(jiǎn)單，使用不受季節(jié)影響，耐踐踏性強(qiáng)[4]，但有研究表明，人造草坪更容易使運(yùn)動(dòng)員腳踝或膝關(guān)節(jié)受傷[5-6]。近年來(lái)，通過(guò)在人造草坪上播種草坪草建植混合草坪，可優(yōu)化人造草坪的運(yùn)動(dòng)性能[7]，從而減少運(yùn)動(dòng)員腳踝、膝關(guān)節(jié)受傷的幾率?；旌喜萜含F(xiàn)已成為運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪的一種新類(lèi)型[8]，并在2018年俄羅斯舉辦的世界杯足球賽賽場(chǎng)上開(kāi)始使用。

人造草坪的類(lèi)型及其產(chǎn)品規(guī)格對(duì)混合草坪能否成功建植影響很大。根據(jù)生產(chǎn)工藝分類(lèi)，人造草坪可以分為常規(guī)型和編織型。常規(guī)型人造草坪是以丁苯乳膠作為背膠，固定人造草絲。其生產(chǎn)工藝成熟，成本低，使用廣泛，但草絲密度大，底布密實(shí)，排水性、通透性差，草坪草在其中難以生長(zhǎng)，因此常規(guī)人造草坪需要經(jīng)過(guò)疏剪草絲、打孔處理，為根系創(chuàng)造良好的通氣排水環(huán)境，為草坪草提供適宜的生長(zhǎng)空間。武鑫[9]研究發(fā)現(xiàn)，在不同規(guī)格的常規(guī)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(biāo)表現(xiàn)更優(yōu)異，建植的混合草坪質(zhì)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(jī)器進(jìn)行一體化織造而生產(chǎn)出的一種新型人造草坪[10]。其底布經(jīng)緯線之間縱橫交錯(cuò)，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(zhǎng)，進(jìn)而吸收人造草底布下層土壤中的水分和養(yǎng)分，有利于草坪草(特別是根系)的生長(zhǎng)。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(jīng)緯密度所決定，但在構(gòu)建混合草坪中，適合草坪草生長(zhǎng)的編織型人造草坪的經(jīng)緯規(guī)格尚未明確，有待研究。

本研究探討適合草坪草生長(zhǎng)的編織型人造草坪間隙規(guī)格，以及編織型人造草坪與常規(guī)型人造草坪對(duì)建植混合草坪質(zhì)量的影響，這對(duì)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(yàn)地概況

試驗(yàn)在廣東省廣州市天河區(qū)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)莘園后塑料大棚中進(jìn)行。屬南亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，全年平均氣溫21.7℃，全年無(wú)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(yàn)于2016年9月1日開(kāi)始，至2016年11月14日結(jié)束。試驗(yàn)期間平均溫度為24.5℃。

1.2 試驗(yàn)材料

兩種類(lèi)型人造草坪由廣州傲勝人造草公司提供：一種是傳統(tǒng)型2D系列人造草AVG，草絲纖維原材料為進(jìn)口聚乙烯(厚度300μm，寬度1.5 mm，草絲長(zhǎng)度50 mm)，背膠為美國(guó)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(jìn)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(guī)格為49 cm×38 cm×13.5 cm，底部均勻分布6個(gè)直徑為5 mm 的小孔。試驗(yàn)草種選用狗牙根，種植材料為種子，純凈度為98%，發(fā)芽率為92%，播種量為15 g·m?2?；|(zhì)由80%沙+20%泥炭土混配而成。泥炭土為德國(guó)Hawita (含有機(jī)質(zhì)90%，pH 5.5～6.5)，沙為當(dāng)?shù)睾由场?/p>

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在種植盆先鋪設(shè)9 cm 的基質(zhì)，隨后鋪設(shè)不同規(guī)格的人造草坪，其上再覆4 cm 的基質(zhì)，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(lái)，平整后播種狗牙根草種。播種采用人工撒播方式，將每盆預(yù)先稱量好的種子，按質(zhì)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(shí)，澆水。

試驗(yàn)設(shè)置常規(guī)型2種規(guī)格、編織型4種規(guī)格共6 種人造草坪處理(表1)，建植混合草坪，對(duì)照為狗牙根草坪。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。

表1 不同類(lèi)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(jù)水分蒸發(fā)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(shí)進(jìn)行第1次修剪，按照1/3原則進(jìn)行修剪，隨后每周修剪1～2次，留茬高度為2.5 cm；每?jī)芍苁┯肗∶P∶K = 15∶15∶15的復(fù)合肥，每次用量為15 g·m?2。

1.5 測(cè)定指標(biāo)

1.5.1密度

樣框法測(cè)定。采用10 cm ×10 cm 的樣框放置盆栽草坪上，分別計(jì)數(shù)樣框內(nèi)草坪草枝條數(shù)(枝·cm?2)和人造草的纖維數(shù)(根·cm?2)，每4周測(cè)量一次。

1.5.2蓋度

樣框法測(cè)定。將由35個(gè)小格(5 cm ×5 cm)組成的25 cm ×35 cm 樣框隨機(jī)放在盆栽草坪上，針刺每個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別統(tǒng)計(jì)接觸到草坪草和人造草的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并用百分?jǐn)?shù)表示。每4周測(cè)量一次。

1.5.3均一性

目測(cè)打分法[11]。3個(gè)人分別獨(dú)立對(duì)每盆草坪均一性目測(cè)打分，分值1?9分。每4周打分一次。

1.5.4生長(zhǎng)速度

以草坪修剪前后生長(zhǎng)高度的變化來(lái)衡量。在每盆內(nèi)于修剪前后隨機(jī)選取5個(gè)點(diǎn)，用直尺測(cè)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(yàn)結(jié)束清盆時(shí)，將每盆狗牙根全部植株洗干凈，放進(jìn)溫度設(shè)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(píng)價(jià)

通過(guò)加權(quán)均分法對(duì)每盆草坪進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。對(duì)各個(gè)處理的各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)分5級(jí)9分制打分(1～9分)，權(quán)重系數(shù)根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)草坪耐踐踏性的重要性確定(表2)，根據(jù)表2各項(xiàng)指標(biāo)的得分和權(quán)重系數(shù)計(jì)算加權(quán)平均分。

表2 草坪質(zhì)量各指標(biāo)分級(jí)、評(píng)分和權(quán)重系數(shù)表Table2 Range of scale and score for assessed turf quality indices

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行圖表分析，用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，用Duncan’s法在P<0.05水平下進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類(lèi)型人造草坪對(duì)混合草坪密度的影響

各處理的密度隨建植時(shí)間呈上升趨勢(shì)，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(shí)最高(表3)。由于混合草坪在后期出現(xiàn)人造絲倒伏情況，各處理的人造草絲密度均呈下降的趨勢(shì)。由于人造草坪材料的草絲行距或緯密不一樣，所以導(dǎo)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(cè)量中均為最大。在3次測(cè)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(méi)有顯著差異(P>0.05)，但處理X3的總密度較高。

表3 不同類(lèi)型人造草坪對(duì)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(lèi)型人造草坪對(duì)混合草坪蓋度的影響

各處理的蓋度隨建植時(shí)間呈上升的趨勢(shì)，3次測(cè)量中，處理X4均表現(xiàn)較優(yōu)(表4)。人造草的蓋度與其密度一樣呈下降趨勢(shì)，但下降的幅度甚少。至11月9日最后一次測(cè)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(wú)顯著差異(P> 0.05)。

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

2.3 不同類(lèi)型人造草坪對(duì)混合草坪均一性的影響

各處理的均一性隨建植時(shí)間呈上升趨勢(shì)，且各處理間存在明顯差異(表5)。3次測(cè)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(lèi)型人造草坪對(duì)混合草坪均一性、生長(zhǎng)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(lèi)型人造草坪對(duì)混合草坪生長(zhǎng)速度的影響

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

2.5 不同類(lèi)型人造草坪對(duì)混合草坪草屑量的影響

與生長(zhǎng)速度相似，各處理間的草屑量隨建植時(shí)間呈下降趨勢(shì)(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(méi)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(lèi)型人造草坪對(duì)混合草坪生物量的影響

其生物量測(cè)定結(jié)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(méi)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(lèi)型人造草坪對(duì)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(lèi)型人造草坪構(gòu)建的混合草坪綜合評(píng)價(jià)

經(jīng)計(jì)算，各處理的加權(quán)均分排序?yàn)閄3> X4> G2>CK> X1>G1>X2(表6)。處理X3的各個(gè)指標(biāo)表現(xiàn)較好，加權(quán)均分達(dá)到8.44分，高于其他處理，處于優(yōu)良水平。其次是處理X4，加權(quán)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(lèi)型人造草坪構(gòu)建的混合草坪加權(quán)評(píng)價(jià)結(jié)果Table 6 Comprehensive evaluation of artificial turf on hybrid turf properties

3 討論與結(jié)論

要使混合草坪成功建植，關(guān)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(zhǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。然而，常規(guī)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(zhǎng)。因此用常規(guī)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(wèn)題。麥靖雯等[13]研究表明，對(duì)常規(guī)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(lái)的坪床排水問(wèn)題，有利于混合草坪草坪草的生長(zhǎng)。本研究參試的兩種常規(guī)型人造草坪底布即采用該打孔規(guī)格。植物的生長(zhǎng)狀況與生長(zhǎng)空間有著密切關(guān)系[14-15]。對(duì)于解決了排水問(wèn)題的常規(guī)型人造草構(gòu)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(zhǎng)的空間就越大。常規(guī)型人造草坪AVG-1(草絲行距為38 mm)構(gòu)建的混合草坪人造草絲平均密度、蓋度顯著高于常規(guī)型人造草坪AVG-2(草絲行距為58 mm)構(gòu)建的混合草坪，因此常規(guī)型人造草坪AVG-2混合草坪中的狗牙根擁有更多的生長(zhǎng)空間，能夠獲取更多的光照，光合作用較強(qiáng)，植物生長(zhǎng)更加旺盛。研究結(jié)果顯示，常規(guī)型人造草坪AVG-2構(gòu)建的混合草坪的狗牙根密度、蓋度、生物量均優(yōu)于AVG-1構(gòu)建的混合草坪，表明常規(guī)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(jīng)緯方向織線交叉間均留有空隙，緯密越小空隙越大。據(jù)觀測(cè)，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(zhǎng)與土壤的排水性能有著密切的關(guān)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(zhǎng)，進(jìn)而促進(jìn)地上部分的生長(zhǎng)。然而，排水性能過(guò)強(qiáng)的土壤可將水分、養(yǎng)分也排走流失，導(dǎo)致植物容易缺水、缺肥，不利于植物的正常生長(zhǎng)。因此，良好的坪床土壤其排水性能與持水性能應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡，才有利于草坪草的生長(zhǎng)[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(jīng)緯之間具有較大的空隙，其排水能力優(yōu)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(qiáng)弱會(huì)影響植物的生長(zhǎng)[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(zhǎng)。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(jīng)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?yàn)閄1高密度的人造草絲占據(jù)了草坪草的生長(zhǎng)空間，阻礙了草坪草捕捉光源，進(jìn)而影響了其光合作用。這與滿達(dá)等[20]對(duì)混合草坪的研究結(jié)果相一致。這進(jìn)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(jié)果表明，與常規(guī)型人造草坪相比，根系穿過(guò)編織型人造草坪的數(shù)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(duì)容易地穿過(guò)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(yǎng)分，從而有利于根系的生長(zhǎng)。本研究結(jié)果表明，編織型人造草坪X3、X4構(gòu)建的混合草坪的草屑量、生物量基本上顯著大于常規(guī)型人造草坪AVG-1、AVG-2構(gòu)建的混合草坪的草屑量、生物量。常規(guī)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(dú)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(yōu)于常規(guī)型人造草坪AVG-1、AVG-2?？梢?jiàn)，編織型人造草坪X3、X4比常規(guī)型人造草坪AVG-1、AVG-2更有利于狗牙根的生長(zhǎng)，更適合應(yīng)用于混合草坪中。根據(jù)加權(quán)均分法對(duì)草坪質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，不同類(lèi)型混合草坪質(zhì)量排序?yàn)椋壕幙椥腿嗽觳萜篨3>編織型人造草坪X4>常規(guī)型人造草坪AVG-2>對(duì)照CK >編織型人造草坪X1> 常規(guī)型人造草坪AVG-1>國(guó)產(chǎn)編織型人造草坪X2，也說(shuō)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(jīng)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(zhì)量最佳。