劉明洋, 劉小林, 孫曉燕, 田志彬, 朱秀峰

(1.濰坊工程職業(yè)學院,山東 青州 262500; 2.濰坊市煙草公司昌樂縣公司,山東 昌樂 262400;3.萊蕪市煙草公司,山東 濟南 271100)

隨著我國人居環(huán)境的不斷改善,作為環(huán)境綠化、水土保持、運動場地綠化使用的草坪在日常生活中越來越普及,種植面積也逐年擴大。然而,草坪需水量大一直是大面積種植草坪過程中的一個重要阻礙。近年來,由于許多大城市敲響了水危機的警鐘,草坪綠地耗水問題成了人們關注的焦點,有的地方甚至因水而廢草。

草坪草以蒸散的形式消耗土壤中的水分[1]。蒸散是包括草坪土壤蒸發(fā)散失和植物蒸騰的總耗水量,也簡稱蒸散量。一般來講,草坪草需水量是在正常生育狀況和最佳水、肥條件下,草坪草整個生育期的蒸散量,也稱潛在蒸散量,以毫米(mm)計。不同草坪草的草坪在一定的環(huán)境條件下蒸散量有很大差別。草坪的蒸散除了與草坪草品種相關外,還受諸多外部因素的影響,如空氣溫度、濕度、風速、土壤水分含量、養(yǎng)護管理水平等[2-3]。就草的品種而言,生長期長、葉面積大、生長速度快、根系發(fā)達的草坪草需水量就大[3];就生長時間而言,氣溫高、空氣干燥、風速大時,草坪草需水量就大。目前已知草坪草和地被植物中,以高羊茅耗水最多[4],在保持土壤含水量基本飽和的狀態(tài)下,最熱的季節(jié)中其日耗水量可高達8～9mm,而在10-11月份,其耗水量則降到了1mm左右。若按300天生長期計算,則一年的需水量約為900mm。其次是草地早熟禾,日均耗水量約2.7mm,年均耗水量可達800mm以上[5]。除此之外,暖地型草坪草和地被植物的耗水量比冷地型草坪草要少,但前者的景觀效果和綠色時長明顯不如后者。

在實際生產(chǎn)生活中,由于管理水平和各地氣候差異,草坪草實際用水量差別較大。管理過程需考慮到其他多種因素,如綠地的用途、所處的地理環(huán)境及所選植物材料的自身特點等,因此,草坪草的耗水量從來就不是一個可以固定化的標準數(shù)值。在實際管理中可采取多種方法來降低草坪草的整體耗水水平,如適時適量供給水分和養(yǎng)分,適宜的剪草次數(shù)和留茬高度,適當?shù)乃赏粮伦鳂I(yè)等。這些方法可使草坪草的根系生長發(fā)育良好,從而減少用水量[3-5]。

自20世紀六、七十年代起,通過使用化學植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)草坪草生長以達到減少草坪修剪次數(shù)的研究逐漸開始盛行[6-8]。植物生長調(diào)節(jié)劑在一定程度上可以抑制草坪草的生長速度,經(jīng)矮壯素等植物生長抑制劑處理過的草坪高度明顯低于同時間段未經(jīng)處理的草坪,可以通過較少次數(shù)的修剪管理來達到同樣水平的景觀草坪維護目的[6-9]。植物生長調(diào)節(jié)劑矮壯素、抑芽丹、二甲戊靈、氟節(jié)胺、仲丁靈,以及部分除草劑氟磺草胺、唑草酮等均有被用于調(diào)節(jié)草坪生長的研究記錄[6,9-11]。

假設在草坪管理過程中施用植物生長調(diào)節(jié)劑在抑制草坪草生長的同時也可以減少草坪草對水分和養(yǎng)分的需求,在天氣干旱條件下有著較低生長速度的草坪草對灌溉的需求也就會隨之減少。合理地利用化學藥劑對草坪草進行處理,在可接受的范圍內(nèi)降低草坪草的生長活動或者草坪質(zhì)量則可以達到減少灌溉用水的目的。本研究擬根據(jù)部分合作單位在試驗室內(nèi)的試驗結果,在濰坊地區(qū)進行田間試驗以驗證此假設:

(1)經(jīng)植物生長調(diào)節(jié)劑處理的草坪在干旱條件下的表現(xiàn)。

(2)測試部分“草種+調(diào)節(jié)劑”組合對濰坊地區(qū)草坪生長條件的適應情況。

1 試驗設計

1.1 試驗地塊

試驗地塊為山東省青州市中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所青州試驗基地,土壤為棕壤,土壤容重約為1.42g/cm3, 肥力中等,pH值7.8,屬于北溫帶亞濕潤大陸性季風氣候區(qū),年均降水量664mm,蒸發(fā)量1535.52mm;年均氣溫12.7℃,無霜期191.7d,積溫4331.7℃。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗草坪草品種選擇

試驗組前期對濰坊地區(qū)常見的草坪草進行了調(diào)查,根據(jù)結果初步選定高羊茅、四季青、剪股穎、多年生黑麥草、草地早熟禾五種草坪草為候選草種。2020年12月—2021年3月,經(jīng)美國俄勒岡州合作單位俄勒岡州立大學草業(yè)試驗中心在溫室條件下對五種候選草種進行耐旱及候選藥劑抗性試驗。依據(jù)試驗結果綜合考慮,選取早熟禾與高羊茅兩個草坪草品種為本次田間試驗使用草種(表1)。

表1 試驗施用草種及種植密度

1.2.2 試驗藥劑

選取抑芽丹、矮壯素、氟磺酰草胺等三種藥劑作為備選藥劑。依據(jù)合作單位試驗結果,每個備選藥劑分別采用高、低二個濃度進行測試。具體試驗藥劑來源與濃度見表2。

表2 供試處理及及藥劑列表

1.2.3 施藥方法

將試驗藥劑充分溶解于適量水中,用新加坡利農(nóng)(Agrolex sprayer jacto HD400)16升背負式噴霧器對整片草坪進行均勻葉面噴霧。

1.2.4 試驗小區(qū)設置

在試驗地塊設置兩個試驗區(qū),中間以道路及灌溉設施分割,分別種植高羊茅和早熟禾。每試驗區(qū)各設置試驗小區(qū)28個,共計56個試驗小區(qū)。試驗區(qū)分別以南北行向設置噴管帶。每個小區(qū)南北長4m,東西寬3m,設計每個處理隨機重復4次,小區(qū)處理分布見表3。

表3 小區(qū)分布及處理排列示意表

1.3 供試草坪種植及管理過程

1.3.1 草坪種植

試驗地塊原為中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所煙草育苗地塊,自2019年起未曾進行種植。2021年4月3日進行深翻及地塊平整處理。深翻深度25cm,翻耕前每平方米施用20%沙+20%泥炭+60%腐熟牛糞混合物1kg,以及28-6-6復合肥100g。深翻后使用手扶式微耕機及農(nóng)用細齒耙對地塊進行碎石、雜草清理,把大土塊打碎,用細齒耙刨平,使種植土地達到地平土碎狀態(tài)。

2021年5月10日使用撒播方式,按照表1中的播種量進行播種。播種前所用種子均用25℃溫水浸泡2h。播種時,每小區(qū)單獨播種,按照播種量分兩次進行播種,盡量使種子分布均勻。播完種后立刻覆土,覆土厚度為2～5mm。播種后一周每天使用預先鋪設的噴灌系統(tǒng)進行45min噴淋,每次噴淋水量約為25mm。噴淋作業(yè)均在傍晚陽光不直射的時間進行。

1.3.2 植后管理及試驗開展

草坪定植后即按照試驗點當?shù)爻Ｒ?guī)草坪管理模式進行管理,并按照試驗進度觀察記錄相關數(shù)據(jù)。

1.3.3 施藥時間和次數(shù)

依據(jù)供試藥品本身特性以及草坪草生長情況在不同時間進行施藥:

(1)矮壯素:矮壯素本身對試驗所選擇的草坪草品種較為安全,依據(jù)其產(chǎn)品特性,在2021年9月15日開始進行第一次施藥,并于2022年5月15日,草坪草完全返青且開始正常生長后進行第二次施藥。 2022年8月15日,在試驗地雨水開始減少前進行第三次施藥。

(2)抑芽丹:抑芽丹可抑制植物細胞的快速分裂,對于第一年定植的草坪草來說,過早的施用抑芽丹會在一定程度上限制草坪草的生長。因此,抑芽丹的第一次施用為2021年10月15日,距常規(guī)的草坪草進入休眠期約一個月左右,此時施藥的目的是一定程度上抑制第二年草坪草返青后的快速生長。2022年5月15日,即草坪草完全返青且開始正常生長后,進行第二次抑芽丹施藥。2022年8月15日進行第三次施藥以抑制草坪草進入秋季少雨季節(jié)之后的生長。

(3)雙氟磺酰草胺:雙氟磺酰草胺是一種對包括大多數(shù)草坪草在內(nèi)的禾本科作物較為安全的除草劑,當用作禾本科作物中抑制闊葉雜草生長時(30～60g a.i/hm2),對草坪草生長基本沒有影響,但當作為生長抑制劑用于抑制草坪草生長時(250g～500g a.i/hm2),其對第一年定植的草坪草有較大的影響。試驗組在前期做的用以確定藥劑使用劑量安全性的試驗中發(fā)現(xiàn),即使較低濃度的雙氟磺酰草胺也會對出芽一個月左右的草坪草造成較大影響。因此雙氟磺酰草胺的第一次及第二次施用分別為2022年5月15日和2022年8月15日。2023年5月15日,草坪草完全返青且開始正常生長后進行第三次施藥。

1.4 調(diào)查、記錄和測量方法

1.4.1 調(diào)查時間

根據(jù)供試草坪生長情況及試驗點干旱氣候出現(xiàn)的時間,分別于2021年10月15日、2022年5月15日、2022年9月15日、2022年10月15日、2023年5月15日以及2023年8月5日進行了六次試驗數(shù)據(jù)采集。

1.4.2 調(diào)查內(nèi)容及調(diào)查方法

草坪質(zhì)量可由代表草坪草生長質(zhì)量的一些內(nèi)在特性或外部特征所構成的評價體系來評價衡量[12],目前常見的草坪質(zhì)量評價方法與體系比較復雜,不同地區(qū),不同種植用戶對草坪質(zhì)量評價的標準和尺度也多種多樣,在實際生產(chǎn)過程中仍沒有一個統(tǒng)一且公認的草坪質(zhì)量評價方法。按照草坪建設和使用的目的來分類,常用的草坪評價標準可分為草坪外觀質(zhì)量、使用質(zhì)量、生態(tài)質(zhì)量和草坪基況質(zhì)量等[4,6,13,14]。本項研究中草坪的種植目的為濰坊地區(qū)園林綠化使用,故選擇密度、蓋度、均一性、顏色等景觀評價指標以及根系干重來組成評價體系。

為客觀地評價草坪的質(zhì)量,特別是草坪的景觀質(zhì)量,依據(jù)劉曉靜[14]建議,采取草坪綜合評價指標等級賦分的方法進行賦分評價。每個景觀指標賦分0～5分,賦分方法包括部分指標的量化等級(表4)。

表4 草坪綜合評價指標等級賦分標準

(1)密度:在小區(qū)內(nèi)隨機選擇取樣點,在取樣地點放置一把20cm長的直尺。沿直尺長邊數(shù)取每20cm長度草坪草的枝數(shù),然后算出單位長度的枝數(shù)。每小區(qū)隨機取點計數(shù)三次(合計60cm)再取其平均值,用株/cm表示,數(shù)據(jù)記錄從表4中查得該密度所對應的分值。

(2)蓋度:以種植草坪草所覆蓋小區(qū)面積的百分比作為評價標準,具體評價方法及得分見表4.

(3)均一性:草坪外觀的均一性用主管感受法評價,觀察者以主觀感受從草坪整體外觀的均一、平整程度、草坪密度、質(zhì)地、顏色差異程度等方面對草坪進行一個綜合評價。

(4)顏色: 以健康草坪草在正常灌溉管理條件下的顏色為最高標準,根據(jù)目測結果采用5級5分制打分;其中分值越小表示質(zhì)量越差,賦值方法見表4。

(5)根系干重:在小區(qū)內(nèi)隨機選擇取樣點,在取樣地點放置一把20cm長直尺。沿直尺長邊挖取每20cm長度的草坪草,剪去地上部分后,用流動水清洗泥沙等物。將洗凈的草根裝入5cm×10cm小號信封并放置于熱風烘箱中,在65℃下干燥72h后取出稱重,取平均值并記錄。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理

密度、蓋度、均一性、顏色和根系干重數(shù)據(jù)分別使用R軟件(版本14. 61)對需進行比較的每兩組數(shù)據(jù)進行t檢驗。以P≤0.05作為差異顯著性的標準。試驗數(shù)據(jù)以相同處理的4個小區(qū)平均數(shù)表示。

2 試驗結果與分析

本試驗從2021年5月試驗草坪種植開始到2023年8月夏季多雨期結束。其中2021年為本次試驗草坪草定植階段,2021年春季施藥前對部分地塊進行補種。至2022年夏季,供試草坪基本達到景觀要求。由于2021年和2022年試驗地點周年降水量基本滿足供試草坪日常所需水量。即使自2021年5月18日草坪定植之后沒有再次進行灌溉,在試驗所進行的兩個主要生長季,2021年5—9月以及2022年5—9月,供試草坪均未出現(xiàn)大范圍的缺水癥狀。因此,為能夠較清晰地觀察到干旱對試驗的影響,化學藥劑的施用及處理效果的觀察主要開展于2021年9—11月、2022年3—5月、2022年9—11月以及2023年4—7月等降水較少的時間段。在此時間段內(nèi)共進行了四次集中施藥及六次數(shù)據(jù)采集。特別是2022年5月以后由于試驗地點比較干旱,所收集的數(shù)據(jù)更能反映出供試草坪草在干旱條件下對施用藥劑的響應情況。

2.1 矮壯素

矮壯素對草坪草的抑制較小,施用相對安全。2021年多雨季節(jié)過后即開始施用矮壯素。矮壯素共施用三次(表2),數(shù)據(jù)收集四次(表5)。相對于高羊茅,矮壯素能夠更加明顯地提高早熟禾在干旱季節(jié)的草坪景觀質(zhì)量。

表5 矮壯素對早熟禾和高羊茅草坪質(zhì)量指標的影響

(1)早熟禾:矮壯素對早熟禾草坪建植后草坪密度及草坪均一性的影響不大。但由于矮壯素對草坪生長的抑制作用,在第一次觀察時(2021年10月5日),較小的草株導致了較差的覆蓋面積和蓋度。但這種差異在早熟禾經(jīng)過第二個生長季后被逐漸的縮小。第三次(2022年9月15日)和第四次(2022年10月15日)進行觀察時,經(jīng)矮壯素處理小區(qū)的蓋度已經(jīng)與對照組相當。在第三、四次觀察時,矮壯素處理過的早熟禾小區(qū)得分高于空白對照。矮壯素在降雨較少且氣溫較低時能在一定程度上減緩草坪褪綠的速度,所以矮壯素處理過的早熟禾小區(qū)進入秋季以后草坪顏色優(yōu)于未處理小區(qū)。矮壯素對早熟禾根系生長的影響在第一次觀察時較為明顯,但對第二年生長的早熟禾影響不大。

(2)高羊茅:矮壯素較為明顯地抑制了高羊茅的生長。在進入第二年生長期以后,經(jīng)矮壯素處理過的高羊茅植株明顯小于對照組。因此在草坪密度相似的情況下,矮壯素處理過的小區(qū)蓋度明顯小于對照組。對第二年生長的高羊茅,矮壯素同樣抑制了其根系的生長。除此之外,矮壯素對高羊茅的其他指標影響不顯著。

2.2 抑芽丹

抑芽丹共施用三次(表2),數(shù)據(jù)收集四次(表6)。

表6 抑芽丹對早熟禾和高羊茅草坪質(zhì)量指標的影響

(1)早熟禾:在2021年早熟禾進入休眠期之前,也就是2021年10月15日所施用的抑芽丹對第一次觀察(2022年5月15日)時早熟禾的生長沒有任何明顯的影響。但對成熟的早熟禾根系(第二、三年植株)抑芽丹有明顯的促進生長作用。同時,抑芽丹的施用顯著地提高了早熟禾進入干旱期后的草坪顏色得分。

(2)高羊茅:與早熟禾類似,抑芽丹的施用顯著地促進了第二、三年生高羊茅根系的生長。低濃度的抑芽丹可提高進入干旱期高羊茅小區(qū)的顏色指標。高濃度抑芽丹會使高羊茅葉片發(fā)生輕微的褪綠現(xiàn)象,因此在高濃度情況下,雖然抑芽丹能在一定程度上減輕高羊茅因秋季干旱而導致的枯黃,但并不能改善高羊茅小區(qū)的顏色。

2.3 雙氟磺酰草胺

雙氟磺酰草胺施用三次(表2),數(shù)據(jù)收集四次(表7)。

表7 雙氟磺酰草胺對早熟禾和高羊茅草坪質(zhì)量指標的影響

(1)早熟禾:雙氟磺酰草胺可以顯著地提高早熟禾小區(qū)的均一性。其主要原因是雙氟磺酰草胺有效地抑制了早熟禾地塊中闊葉雜草的生長。雙氟磺酰草胺對早熟禾其它指標的影響不明顯。

(2)高羊茅:高濃度雙氟磺酰草胺對高羊茅的密度、蓋度、均一性和顏色均有明顯的抑制作用。低濃度的雙氟磺酰草胺雖然不影響高羊茅的密度,但由于其對高羊茅生長的抑制作用,經(jīng)雙氟磺酰草胺處理過的高羊茅小區(qū)的蓋度、均一性和顏色等指標均有不同程度的降低。然而,此影響隨著高羊茅植株個體的逐漸增大而減弱,在第三年的試驗中,經(jīng)雙氟磺酰草胺處理過的高羊茅小區(qū)的蓋度、均一性和顏色等指標均與對照處理無顯著差距。在整個試驗過程中,無論高濃度還是低濃度的雙氟磺酰草胺均對高羊茅的根系生長有抑制作用。

3 結論

本次試驗過程中,2021—2023年試驗季節(jié)干旱情況主要出現(xiàn)在2021年9—11月、2022年4—5月、2022年9—11月以及2023年4—7月。其中2021年9—11月為草坪草定植第一年,其對幾種化合物處理的響應與2022年的兩種二年生草坪草略有不同。除此之外2022年3月份、2022年4月份由于草坪草處于返青生長的關鍵階段,試驗組對供試草坪進行了幾次灌溉作業(yè),同時也在一定程度上緩解了供試草坪的旱情。在試驗表現(xiàn)上2022年9月—2023年7月的數(shù)據(jù)更加接近園林管理中的真實狀況。

矮壯素、抑芽丹、雙氟磺酰草胺三種藥劑在高低濃度時均能抑制兩種草坪草地上葉片的生長速度。雖然由于類似研究較多,本次試驗中并未對地上葉片的生長情況做專門的記錄與研究,但基本可以肯定這三種化學藥劑的施用可以在一定程度上減少草坪修剪的次數(shù)。在三種供試藥劑當中抑芽丹在抑制地上葉片生長的同時還可以促進地下根系的生長。抑芽丹在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常被用于促進植物貯藏根例如花生、紅薯、白術等的生長,但對須根系植物的影響及原理尚不明確。如果抑芽丹可同時促進草坪草須根養(yǎng)分的貯存,則在一定程度上有可能同時提高須根系植物在干旱脅迫下存活的幾率。

對草坪草的景觀特性部分,試驗條件下三種藥劑對草坪草密度無明顯影響。由于對草坪草地上葉片的抑制生長作用,三種藥劑對一年生兩種草坪草的蓋度均有不同程度的影響。除雙氟磺酰草胺可抑制草坪中闊葉雜草生長而提高草坪均一性外,矮壯素和抑芽丹對均一性無明顯影響。其中高濃度矮壯素和抑芽丹處理過的小區(qū)由于闊葉雜草的存在,均一性略差。高濃度的矮壯素和抑芽丹以及雙氟磺酰草胺均對一年生草坪草的顏色有一定影響。這種影響在生長較成熟二、三年生草坪草上逐漸減弱,除高濃度雙氟磺酰草胺外,三種化學藥劑均未對二、三年生的兩種草坪草有較大影響。除此之外,由于抑芽丹在一定程度上延緩了二、三年生早熟禾的褪綠速度從而在一定程度上提高了草坪草進入休眠期之前的顏色水平。除雙氟磺酰草胺外,矮壯素和抑芽丹對兩種草坪草的安全性尚可,特別是對二、三年生草坪草均無明顯藥害癥狀。雙氟磺酰草胺對供試草坪草中的高羊茅藥害尤其嚴重,但對接近進入休眠期的早熟禾藥害較小。如果是混合草坪,則在藥效不明的情況下使用雙氟磺酰草胺易對草坪產(chǎn)生危害。

綜合本次田間試驗結果,三種供試藥劑中抑芽丹從效果和安全性方面來說屬于最佳選擇,矮壯素次之,雙氟磺酰草胺則存在產(chǎn)生藥害的風險。從抑制干旱情況下草坪觀賞形狀衰退速度的目的來說,早熟禾對集中供試藥劑的響應較高羊茅更加明顯。若擬使用化學藥劑增加草坪草抗旱性能或是減少灌溉用水量應選擇二年生以上草坪以減少可能產(chǎn)生的藥害。 推薦山東濰坊地區(qū)在每年5月、10月對定植二年以上的草坪擇機兩次施用1000 ～1500g a.i/hm2濃度的抑芽丹,對生長過于旺盛的草坪可在快速生長季節(jié)加施一次。配合早熟禾建坪或者提高混合草坪中早熟禾的比例亦可增加化學節(jié)水的效果。