多年生黑麦草草坪蒸散量与草坪质量关系研究

摘要： 以灌水为处理，研究了多年生黑麦草（Lolium perenne）草坪生育期内不同月份的蒸散量与质量之间的关系。结果表明：在所测时间处理Ⅰ（田间持水量100%～80%）、Ⅱ（田间持水量80%～60%）、Ⅲ（田间持水量60%～40%）、处理Ⅳ(40%萎焉含水量以下)的草坪蒸散量(ET)，均以处理Ⅰ最大，处理Ⅳ最小，草坪质量也是处理Ⅰ得分最高，处理Ⅳ得分最低。土壤含水量大于田间持水量60%的处理，多年生黑麦草草坪蒸散量与草坪质量呈现非线性关系，低于田间持水量60%条件下呈线性关系，但质量与蒸散量之间的关系不显著（P＞0.05）。Ⅰ、Ⅲ处理的关系模型可以较好的解释草坪蒸散量与草坪质量的关系，Ⅳ条件下的草坪蒸散量与草坪质量存在负线性关系，但差异不显著。

关键词： 多年生黑麦草；蒸散量；草坪质量

中图分类号： S 688.4文献标识码： A

文章编号： 1009-5500(2011)03-0064-05

水分对草坪质量有着重要影响，充足的水分是保证草坪质量良好的首要条件，但在达到一定量以后，供水对草坪质量的提高并没有显著的影响；水分影响草坪草的蒸散量，供水多，蒸散量大，供水少，蒸散量少[1]；水分通过影响草坪草的生理、生态等特性，来影响草坪质量；水分是蒸散的源，水分显著影响草坪的蒸散量，水分越充足蒸散量就越大[2]。Feldhake等[3]的研究表明，草坪质量随着草坪蒸散量的降低而降低，当蒸散量低于最大蒸散量的73%时，草地早熟禾（Poa pratensis）和高羊茅（Festuca arundinacea）草坪的质量下降10%，当草坪蒸散量维持在73%时，蒸散量对草坪质量的影响很小。Richie等[2]的研究表明，草坪坪观质量与土壤含水量密切相关，提出高羊茅草坪的最适灌水量为最大蒸散量的80%。Fedro等[4]的研究表明，水分供给减少，草坪质量会降低，但是大于草坪最大蒸散量75%以上的供水对草坪质量并没有实质性的提高，当灌水量在最大蒸散量的60%时，草坪质量是可以接受的。李东杰等[5]研究了土壤水分对草坪

蒸散量

和生长的影响，结果表明，水分条件能显著影响(P＜0.01)草坪草的蒸散量，土壤含水量为田间持水量的70%~85%时，高羊茅蒸散量最大，草坪质量评分在8分，55%~70%时草坪蒸散量次之，草坪质量评分在6分以上，40%～55%时最低。

因此，试验选用多年生黑麦草作为试验材料，研究不同的水分条件下草坪蒸散量对草坪质量的影响及相互关系，探讨草坪蒸散量与草坪质量之间的量化关系，为降低草坪对水分的蒸散损失及提高水分利用率提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区自然条件与概况

试验在北京克劳沃草业技术开发中心顺义加工基地进行。基地地处北京顺义区西北方向，地势平坦、开阔、光照通风条件良好。顺义区位于北京市东北郊，地处N 40°00′～40°18′，E 116°28′～116°58′，典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，受冬、夏季风影响，形成春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥的气候特征，年平均温度8～12 ℃，全年无霜期190～200 d，≥10 ℃年积温4 200 ℃；降水600 mm，75%集中在夏季。试验区土壤为中壤土，速效氮55.6 mg/kg，速效磷10.9mg/kg，速效钾133.5 mg/kg，有机质2.07%，土壤pH7.65，容重1.55 g/cm3，土壤田间最大持水量为24.57%。

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，以灌溉处理为试验因素。设4个灌溉水平，分别为土壤田间持水量的100%～80%、80%～60%、60%～40%、40%萎焉含水量以下，代表符号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；以多年生黑麦草为试验材料，Ⅰ作为对照，共4个处理，重复3次，12个小区，小区面积为2 m×3 m。当每个小区土壤水分含量接近或低于水分处理的下限时开始灌水。试验区灌溉用水采用水表计量方法，小区灌水量(Ⅰ)[6，7]计算方法为：

I =r×h×s×（水分下限-θf）/ρ

式中：r-土壤容重(g/cm3)；h-土层厚度（mm）；s-小区面积（mD2）；ρ-水密度；θf为实测土壤含水量(表1)。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 草坪蒸散量的测定 根据土壤-植物-大气连续体系（简称SPAC）和农田水量平衡原理[1,8,9]来定义草坪土壤水分平衡，以测定土壤水分变化来计算草坪蒸散量。

W=P+I+G-R-D-ET

式中：P-降水量，I-灌溉量，G-地下水补给量，ET-蒸散量，W-土壤水分的变化量，R-地表流失量，D-深层渗漏量。

由试验设计可得出草坪土壤水分平衡公式：

ET=P+I-W

式中：ET-蒸散量，P-降水量，I-灌溉量，W-土壤水分的变化量），可以求出某一时间段的ET，然后根据蒸散量（ET）和时间（T），便可求出测定期间的日均蒸散量。试验测定时间为：2009年6月～10月，试验期间每2～3 d取土测定。

1.3.2 草坪质量的评价 采用国际通用的NTEP法测，采用1～9分法评定草坪质量，9分为致密、墨绿、纤细的草坪，1分表示草坪已经死亡。主要测定受水分影响较大的项目如颜色、均一性、质地、密度。然后，根据各个评价指标的权重因子颜色0.2、密度0.3、质地0.2、均匀性0.2[10]，计算草坪质量总分(表2)。

1.4 数据分析

利用DPS3.01与Excel软件进行方差分析和显著性检验。

表2 草坪质量指标评分标准

Table 2 The evaluation standard of turf quality

评价指标权重测定方法NTEP评分标准/分1～33～55～77～88～9

草坪颜色0.2目测法黄绿浅绿绿深绿墨绿

草坪密度0.3实测法/根•cm-2≤1.51.5～2.02.0～2.52.5-3≥3

草坪质地0.2实测法/mm叶片粗糙叶片革质叶片光滑叶片光滑 叶片柔滑

叶宽≥5叶宽4～5叶宽3～4 叶宽2～3叶宽≤2

草坪均一性0.2目测法杂乱无序基本均一均一整齐很整齐

2 结果与分析

2.1 草坪蒸散量变化

草坪草的蒸散量（ET）随气候因素的变化而变化。ET受多种气象因子的影响，诸如温度、降水、太阳辐射、风等，在水分和温度增加情况下均呈现增加趋势，这说明ET值与水分和温度呈正相关。 6月平均温度较高、降水量大，草坪蒸散量也相对较大；7、8月平均温度达到最高、降水量较大，草坪蒸散量达到最高；9月以后随温度的降低、降水量的减少，草坪蒸散量明显降低(图1)。7、8月为草坪蒸散耗水高峰期，10月份草坪蒸散量最少。

Fig.1 The meteorological statistical data of turf′s growth period Fig.2 Turf chang trend of daily mean evapotranspiration

2.2 水分对草坪蒸散量的影响

不同水分条件下多年生黑麦草草坪蒸散量不同，差异显著。整体分析看来，处理Ⅰ草坪蒸散量最大，其次，处理Ⅱ，处理Ⅳ条件下的草坪蒸散量最低。蒸散量的最大值出现在7月份；最小值出现在10月。运用Duncan多重比较法对数据进行分析表明，不同灌溉水平下，多年生黑麦草蒸散量差异显著（P＜0.05）。结果表明，草坪蒸散量受土壤水分含量影响显著，不同水分条件对草坪草蒸散量具有一定影响。当草坪草灌溉控制水分下限较高时，草坪草蒸散量较大，反之，草坪草蒸散量较小。当土壤含水量降低到一定程度时，土壤水分蒸发与草坪根系吸水受到抑制，草坪土壤蒸发和草坪草蒸腾减小（表3）。

2.3 不同水分条件对草坪质量的影响

综合评价结果表明，供水越多，草坪质量越好。处理Ⅰ、Ⅱ多年生黑麦草草坪外观综合质量间的差异不显著（P＞0.05），分别与处理Ⅲ、Ⅳ下的草坪质量差异极显著（P≤0.01），说明在Ⅰ、Ⅱ水分条件下，多年生黑麦草对水分响应不敏感；当水分含量低于（80%～60% FC）处理Ⅲ时，多年生黑麦草受水分影响显著。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水分条件下的多年生黑麦草草坪质量均满足需要，草坪评分值均在6.5分以上，处理Ⅳ的多年生黑麦草草坪草缺水严重，草坪质量较低，评分为6.2。

多年生黑麦草草坪外观综合质量随时间的变化呈现出与高羊茅草坪相同的变化趋势。草坪外观综合质量先降低后逐渐升高，处理Ⅰ、处理Ⅱ9月、10月多年生黑麦草草坪质量较好，处理Ⅲ6月、9月草坪质量较好，处理Ⅳ10月草坪质量较好。不同水分处理多年生黑麦草草坪外观综合质量分别为处理Ⅰ=6.866＞处理Ⅱ=6.768＞处理Ⅲ=6.602＞处理Ⅳ=6.2。

2.4 草坪蒸散量与草坪质量的关系

草坪蒸散量是草坪草的主要耗水途径，草坪的质量与水分密切相关，草坪草的蒸散量决定草坪的实际耗水量，进而在很大程度上影响草坪的质量。因此，试验通过研究草坪草的蒸散量与草坪质量的相互关系，分析不同水分条件下的草坪草蒸散量对草坪质量的作用情况，确定蒸散量与草坪质量的函数关系式，为进一步建立和优化草坪灌溉制度提供理论支持。

通过对不同水分处理下草坪草蒸散量与草坪质量的每一对观测值做相对应的散点图，并运用多元线性回归方法对多项式回归的统计数进行计算求解。不同水分条件下的草坪蒸散量与草坪质量的非线性回归方程、线性回归方程(表5)。

经回归模型诊断，多年生黑麦草处理Ⅱ与处理Ⅳ的回归模型在达未达显著性水平（P＞0.05），回归方程不成立。

结果表明，在不同水分处理下多年生黑麦草的草坪蒸散量与草坪质量呈现不同的关系(图3),土壤含水量大于田间持水量60%处理，多年生黑麦草草坪蒸散量与草坪质量呈非线性关系，低于田间持水量60%处理呈线性关系，但质量与蒸散量之间的关系不显著（P＞0.05）。Ⅰ、Ⅲ处理的关系模型可以较好的解释草坪蒸散量与草坪质量的关系，Ⅳ条件下的草坪蒸散量与草坪质量存在负线性关系，但差异不显著。

3 讨论

草坪质量受各种因素的影响，是各种因素综合作用的结果。试验结果表明：草坪蒸散越多，质量越好，但超过一定限度时草坪质量就不在增加反而有所下降。水分条件显著影响草坪质量，水分亏缺植物会产生一系列影响其生长和生存的变化，从而影响其外观表现。

土壤水分是草坪蒸散的主要来源，设置土壤含水量下限是调节草坪蒸散量的主要措施之一。试验结果表明，不同土壤含水量对草坪蒸散量的调节作用显著，4种水分处理间的草坪蒸散量显著，且草坪蒸散量随水分含量的增加而升高，此结果与张新民等[13,14]、徐敏云[1]、何军[8]等的研究一致。当土壤含水量大于田间持水量的60%时，草坪草不缺水能正常生长，低于田间持水量的60%时草坪草生长受水分条件限制，草坪质量降低，该试验结果与刘丽芳等[15]、孙强等[9]、杨建[16]、赵丽君[17]得出的结论相似。因此，在实际灌溉中，保持土壤含水量在田间持水量的60%以上就可以获得良好的草坪外观质量，说明80%～60%FC条件下既降低了草坪草的蒸散量而且能够满足草坪的正常生长。

由草坪草蒸散量与草坪质量的回归关系表明，草坪生育期内草坪草蒸散量与草坪质量呈非线性关系，草坪草蒸散量越高，草坪质量不一定越好；草坪草蒸散量越低，草坪质量越差。不同水分条件及不同时间草坪质量差异明显，随着草坪蒸散量的增加，草坪质量也在升高，但7、8月草坪质量明显下降，这是由于7、8月天气高温闷热，草坪病害流行严重影响草坪的质量，之后气温下降，草坪进入恢复期，质量有所升高，草坪草进入第2次生长高峰期质量明显有所好转。

由此可见，在实际的草坪灌溉中，可以通过调节土壤水分含量降低水分的蒸散损失，提高草坪对水分的利用率来满足草坪草的生长需要以达到景观和生态功能的要求，为草坪节水灌溉提供支持。在节水灌溉方面，可以根据不同土壤含水量对草坪质量影响程度作为制定合理节水灌溉制度的衡量指标。

4 结论

不同水分条件对多年生黑麦草草坪质量影响显著。4种水分处理，处理Ⅳ的草坪质量较差，草坪草的生长发育受水分条件影响较大；处理Ⅰ与处理Ⅱ的草坪质量较好，Ⅲ水分条件能够满足草坪对水分的需求。因此，可以通过调节土壤的含水量来满足不同质量等级草坪对水分的需求。

草坪质量受各种因素的影响，是各种因素综合作用的结果。此次试验仅是在一定气候条件、管理措施、品种等条件下研究草坪蒸散量对质量的影响。处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，草坪蒸散量与质量呈现二次曲线关系，随着蒸散量增加，草坪质量先增加后逐渐降低；当土壤含水量为田间持水量的40%（处理Ⅳ）以下时，草坪蒸散量与质量呈反比关系，蒸散量增加，草坪质量下降。因此，在实际的草坪灌溉中，可以通过调节土壤水分含量降低水分的蒸散损失，提高草坪对水分的利用率来满足草坪草的生长需要，达到景观和生态功能要求，为草坪节水灌溉提供理论支持。

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注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”