火燒、刈割耙除對(duì)草地早熟禾草坪返青的影響

趙 寧

(沈陽(yáng)市政集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110021)

火燒、刈割耙除對(duì)草地早熟禾草坪返青的影響

趙 寧

(沈陽(yáng)市政集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110021)

在沈陽(yáng)渾河滿融段北岸，測(cè)定了火燒、刈割耙除處理下草地早熟禾返青期的生理指標(biāo)和土壤指標(biāo)。結(jié)果表明：與正常生長(zhǎng)管理的草地早熟禾草地對(duì)照相比，對(duì)草地早熟禾草地進(jìn)行火燒和刈割耙除處理，均能夠加快草地早熟禾返青速率，提高葉綠素含量，提高表層土壤的溫度，降低表層土壤的含水量，降低表層土壤的全氮和全磷含量。與火燒處理相比，刈割耙除處理更加溫和，在除去枯草層的同時(shí)，沒(méi)有破壞草地原有的腐殖質(zhì)層，而降低土壤含水量和氮磷含量的幅度也更低，同時(shí)也避免了火燒處理帶來(lái)的環(huán)境污染和安全隱患。因此，生產(chǎn)中刈割耙除，可作為代替火燒的草地早熟禾草地返青期的養(yǎng)護(hù)管理措施。

火燒；刈割耙除；草地早熟禾；返青

火燒作為草坪養(yǎng)護(hù)管理的重要措施，一直被世界上許多國(guó)家所使用[1-3]?；馃牧说厣仙锪俊⒖萋湮?、以及土壤有機(jī)物，并將這些有機(jī)養(yǎng)分轉(zhuǎn)換為無(wú)機(jī)形式、氣體形式揮發(fā)，或者以灰分的形式回歸到生態(tài)系統(tǒng)中[4-5]。其能夠影響植物種群的形成過(guò)程、控制群落的組成和外貌、增加物種的均勻度，并提高地上部生物量。但火燒過(guò)程中，劇烈的化學(xué)反應(yīng)，在燒掉地上枯草層的同時(shí)，使原有的腐殖質(zhì)層也遭到嚴(yán)重破壞[6]，火燒產(chǎn)生的一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒘蚧锏扔泻ξ镔|(zhì)嚴(yán)重污染環(huán)境?；馃院?，土壤的環(huán)境和微氣候會(huì)發(fā)生較大變化，土壤微生物數(shù)量明顯降低，土壤保水能力下降，逐步轉(zhuǎn)化為干旱型土壤，高強(qiáng)度的火燒使土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分遭到破壞，最終導(dǎo)致土壤肥力降低。

隨著全球溫室效應(yīng)的研究不斷深入，火燒作為草坪的主要管理措施對(duì)大氣CO2濃度的影響亦愈來(lái)愈受重視。據(jù)估計(jì)全球每年因生物質(zhì)燃燒向大氣排放的CO2占到人為排放總量的1/3[7-8]。

與火燒相比，刈割耙除對(duì)土壤的影響相對(duì)溫和，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染和安全隱患。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在火燒對(duì)草地土壤影響方面的研究越來(lái)越多，主要集中在火燒對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響、對(duì)有機(jī)碳循環(huán)的影響等方面，但對(duì)于尋找代替火燒的養(yǎng)護(hù)管理措施方面報(bào)道較少。研究了火燒和刈割耙除兩種草地養(yǎng)護(hù)管理措施對(duì)草地早熟禾返青期的影響，以探索對(duì)人工草地管理的有利措施。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)地設(shè)在沈陽(yáng)市渾河滿融段北岸，E 123°23′，N 41°45′，海拔41 m，屬大陸性氣候，冬冷夏暖，冬季干燥而寒冷，春季短促多風(fēng)。年平均氣溫7.8～8℃。歷史上最低極溫-33.1℃，最高極溫38.3℃。年降水量為700～800 mm。多集中在7、8月，相當(dāng)于全年降水量的48%。初霜期10月上旬，終霜期4月下旬，無(wú)霜期約155 d。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，沙質(zhì)壤土，pH 7.0。陽(yáng)光充足，排水良好[9]。

1.2 供試材料

試驗(yàn)地為2012年春播的草地早熟禾草坪，品種為優(yōu)異(Merit)。設(shè)置火燒、刈割耙除和對(duì)照3個(gè)處理，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積12 m×12 m，取樣在小區(qū)10 m×10 m區(qū)域進(jìn)行。于2015年2月13日，進(jìn)行火燒和刈割耙除(留茬5 cm)處理。對(duì)照小區(qū)內(nèi)不進(jìn)行火燒和刈割耙除處理。所有小區(qū)均采用相同的田間管理方式。

1.3 取樣方法

草樣：于2015年3～4月(草地早熟禾返青期)在各小區(qū)隨機(jī)抽取草地早熟禾10株，用剪刀將地上部莖葉剪下，擦凈組織表面污物，剪碎(去掉中脈)，混勻后用于葉綠素含量的測(cè)定。

土樣：于2015年3～4月(草地早熟禾返青期)在小區(qū)內(nèi)利用土鉆采用多點(diǎn)蛇形混合法采集土樣，在0～10 cm和10～20 cm分別取樣，剔除植物根系和石塊后用于土壤全氮和土壤全磷含量的測(cè)定。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

蓋度測(cè)定：樣框針刺法，采用1 m×1 m樣框，3次重復(fù)，從3月17日～4月14日，每4 d測(cè)定1次。

葉綠素含量的測(cè)定：無(wú)水乙醇與丙酮等量混合法測(cè)定[10]，從3月17日～4月14日，每7 d測(cè)定1次。

返青時(shí)間：根據(jù)禾本科牧草生育期劃分標(biāo)準(zhǔn)[11]。

土壤溫度：用熱敏電阻地溫計(jì)測(cè)定土壤溫度，測(cè)定深度分別為5、10、15和20 cm，每小區(qū)布設(shè)6個(gè)測(cè)定點(diǎn)，從3月17～4月16日，每3 d測(cè)定1次。

土壤含水量：采用烘干法測(cè)定，測(cè)定深度分別為5、10、15和20 cm，每小區(qū)布設(shè)6個(gè)測(cè)定點(diǎn)，自3月17～4月16日，每5 d測(cè)定1次。

土壤全氮含量：采用凱氏定氮法測(cè)定。

土壤全磷含量：采用HClO4-H2SO4法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Excel軟件處理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)草地早熟禾蓋度的影響

蓋度是反映草坪草返青的一個(gè)重要指標(biāo)，通常把蓋度達(dá)到80%作為草坪返青的標(biāo)準(zhǔn)[12]。對(duì)不同處理下草地早熟禾蓋度隨時(shí)間變化情況進(jìn)行測(cè)量(表1)，結(jié)果表明：經(jīng)火燒和刈割耙除處理下的草坪蓋度明顯高于對(duì)照(P<0.05)；火燒處理下的草坪蓋度最早達(dá)到返青標(biāo)準(zhǔn)，比對(duì)照草坪返青時(shí)間提前9 d刈割耙除處理下的草坪返青時(shí)間比對(duì)照提前7 d。在同一時(shí)間點(diǎn)火燒處理下的草坪蓋度高于刈割耙除處理，但二者差異并不顯著(P<0.05)。

表1 不同處理下草地早熟禾蓋度

注：同列中不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 不同處理對(duì)草地早熟禾葉綠素含量的影響

葉綠素是草坪植物光合特性的一個(gè)重要生理指標(biāo)，葉綠素含量與草坪的顏色呈正相關(guān)，能夠反映草坪草的生長(zhǎng)狀況[13]。對(duì)不同處理下草地早熟禾葉綠素含量進(jìn)行測(cè)量(表2)，結(jié)果表明：返青前期(3月17日～31日)，不同處理的草地早熟禾葉綠素含量無(wú)顯著差異(P<0.05)。但進(jìn)入返青中、后期(3月31日～4月14日)，火燒和刈割耙除處理的草地早熟禾葉綠素含量迅速提高，明顯高于對(duì)照(P<0.05)。而無(wú)論返青前期，還是返青中后期，火燒和刈割耙除處理的草地早熟禾葉綠素含量均無(wú)顯著差異(P<0.05)。

2.3 不同處理對(duì)土壤溫度和濕度的影響

土壤溫度是直接影響返青期植物發(fā)芽和出苗的主要因素[14]。對(duì)不同處理下，5、10、15和20 cm土壤溫度進(jìn)行測(cè)定(圖1)，結(jié)果表明：火燒和刈割耙除處理下不同土層土壤溫度隨時(shí)間的變化與對(duì)照一致。不同土層的土壤溫度，火燒處理最高，刈割耙除處理次之，對(duì)照最低。同一土層，火燒處理與刈割耙除處理的最大溫差為1.8℃，與對(duì)照最大溫差為3.3℃；刈割耙除處理與對(duì)照最大溫差為2.2℃，不同處理之間的最大溫差均出現(xiàn)在5 cm土層，且隨著土壤深度的增加，不同土層之間的溫差逐漸縮小。說(shuō)明火燒和刈割耙除處理均能夠提高土壤溫度，但對(duì)土壤溫度影響的強(qiáng)度隨著土壤深度的增加逐漸減弱，且火燒處理對(duì)土壤溫度影響的強(qiáng)度高于刈割耙除處理。

表2 不同處理各時(shí)期草地早熟禾葉綠素含量

圖1 不同處理各土層土壤溫度隨時(shí)間變化Fig.1 Soil temperature of different treatments

圖2 不同處理各土層土壤濕度隨時(shí)間變化Fig.2 Soil water content of different treatments

土壤水分是決定草坪植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要因子[15]。對(duì)不同處理下，5、10、15和20 cm土壤濕度進(jìn)行測(cè)定(圖2)，結(jié)果表明：火燒和刈割耙除處理下不同土層土壤含水量隨時(shí)間的變化與對(duì)照一致。5 cm和10 cm土層，土壤含水量表現(xiàn)為對(duì)照最高、刈割耙除處理次之，火燒處理最低；15 cm和20 cm土層，不同處理之間土壤含水量的差異不顯著。同一土層，火燒處理與對(duì)照的最大濕度差為-2.4%，與刈割耙除處理最大濕度差為-1.4%；刈割耙除處理與對(duì)照最大濕度差為-3.5%，不同處理之間的最大濕度差除10 cm土層火燒與刈割耙除處理之外，均出現(xiàn)在5 cm土層，且隨著土壤深度的增加，不同土層之間的濕度差逐漸縮小。說(shuō)明火燒和刈割耙除處理均能夠降低土壤濕度，而對(duì)土壤濕度影響的強(qiáng)度與對(duì)土壤溫度的影響一樣，隨著土壤深度的增加逐漸減弱，且火燒處理對(duì)土壤濕度影響的強(qiáng)度高于刈割耙除處理。

2.4 不同處理對(duì)土壤全氮含量和全磷含量的影響

氮、磷是植物需要量較大的營(yíng)養(yǎng)元素，土壤全氮和全磷是土壤肥力的重要指標(biāo)[16]。對(duì)不同處理在草地早熟禾返青后期的土壤全氮含量測(cè)定(圖3)，試驗(yàn)結(jié)果表明：10 cm土層土壤全氮含量，對(duì)照最高，刈割耙除處理次之，火燒處理最低，且三者之間存在顯著差異(P<0.05)。20 cm土層土壤全氮含量同樣為對(duì)照最高，刈割耙除處理次之，火燒處理最低，但對(duì)照與刈割耙除處理差異不顯著，二者與火燒處理存在顯著差異(P<0.05)。說(shuō)明火燒和刈割耙除處理導(dǎo)致土壤全氮含量下降，其作用強(qiáng)度隨土層深度增加而減弱。

與不同處理對(duì)土壤全氮含量的影響類似，不同處理對(duì)草地早熟禾返青后期的土壤全磷含量也表現(xiàn)出相似的影響(圖4)。10和20 cm土層土壤全磷含量均表現(xiàn)為對(duì)照最高，刈割耙除處理次之，火燒處理最低，且對(duì)照與火燒和刈割耙除處理之間存在顯著差異，而后二者之間無(wú)顯著差異(P<0.05)。說(shuō)明火燒和刈割耙除處理同樣導(dǎo)致土壤全磷含量下降。

圖3 不同處理各土層土壤全氮含量Fig.3 Soil total N of different treatments

圖4 不同處理各土層土壤全磷含量Fig.4 Soil total P of different treatments

3 討論

3.1 土壤溫度和濕度

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，火燒和刈割耙除處理均提高了土壤溫度，降低了土壤濕度，但影響均表現(xiàn)在土壤表層，且與刈割耙除處理相比，火燒處理對(duì)土壤溫度和濕度的影響幅度均較大。對(duì)草地早熟禾草地進(jìn)行火燒和刈割耙除處理后，草地表面大量枯草層被去除，由枯草層帶來(lái)的遮陰效果被移除，大面積的土壤直接裸露于陽(yáng)光和空氣中，從而更易吸收能量，是表層土壤溫度高于對(duì)照的原因[17]。同時(shí)，沈陽(yáng)處于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候地區(qū)，春季風(fēng)力強(qiáng)大，相對(duì)濕度低，蒸發(fā)量大，空氣干燥，土壤大面積的裸露，直接導(dǎo)致了表層土壤濕度的降低。與刈割耙除處理只除去草地表面的枯草層不同，火燒處理的瞬間高溫在燒掉枯草層的同時(shí)還將草地原有的腐殖質(zhì)層分解破壞[18]，將地表顏色加深，導(dǎo)致表層土壤吸收更多的能量，而土壤失去了腐殖質(zhì)層的保護(hù)，失去更多的水分，是火燒處理比刈割耙除處理對(duì)草地土壤溫度和濕度影響幅度更大的原因。

3.2 土壤氮和磷

草地早熟禾草地土壤中氮、磷輸入的主要途徑是人工施肥、枯草層及根系腐爛[19]。在未采取人工施肥的情況下，火燒和刈割耙除處理對(duì)草地枯草層的移除作用，減少了土壤的氮、磷供應(yīng)，是火燒和刈割耙除處理草地土壤全氮和全磷含量顯著低于對(duì)照的原因。Fynn等[20]在研究中發(fā)現(xiàn)，火燒導(dǎo)致南非草原表層土壤全氮含量降低，且持續(xù)數(shù)年火燒，表層土壤全氮含量持續(xù)降低。而Almendinger等[21]認(rèn)為刈割會(huì)降低土壤易分解庫(kù)和難分解庫(kù)中氮和磷的含量。這都與本研究結(jié)果一致。

3.3 葉綠素含量

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，火燒和刈割耙除處理的草地早熟禾葉綠素含量無(wú)顯著差異，且在整個(gè)返青期均高于對(duì)照。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，溫度、水分、礦質(zhì)元素都會(huì)影響其合成[22]。張程等[23]在對(duì)草坪植物返青期生物學(xué)特性的研究中發(fā)現(xiàn)，草坪植物的葉綠素含量與地溫、土壤含水量的變化趨勢(shì)呈正相關(guān)。土壤溫度升高能夠刺激葉綠體活性，加快葉綠素的合成。當(dāng)土壤含水量降低時(shí)，葉片氣孔呈閉合狀態(tài)，合成葉綠素的CO2進(jìn)入受阻，光合作用速率明顯下降。黃亮亮等[12]在研究不同水肥處理對(duì)冷季型草坪草返青的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，增加氮肥的使用量，葉綠素含量明顯增加，而磷肥能夠降低葉片CO2補(bǔ)償點(diǎn)，提高單葉光合能力，在土壤含水量較低的情況下，增加葉綠素的含量。火燒和刈割耙除處理，除去了地上枯草層，提高草坪土壤溫度，使葉綠體合成葉綠素的速率加快，但同時(shí)也降低了土壤含水量和氮磷的供給，在一定程度上又影響了葉綠素的合成。因此，土壤溫度、含水量和礦物元素對(duì)草地早熟禾葉綠素含量的影響有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

火燒和刈割耙除處理均能夠顯著提高土壤表層溫度，降低土壤表層含水量，降低氮、磷等礦物元素的供給，但刈割耙除的影響較為溫和。

與對(duì)照相比，火燒和刈割耙除處理均能夠加快草地早熟禾返青速率，提高葉綠素含量。

刈割耙除處理避免了火燒處理帶來(lái)的環(huán)境污染和安全隱患。因此，應(yīng)大力推廣刈割耙除代替火燒，作為草地早熟禾返青期的養(yǎng)護(hù)管理措施。

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Effects of burning，mowing and raking on green returning of Poa pratensis

ZHAO Ning

(ShenyangMunicipalGroupCo.,Ltd.Shenyang,Shenyang110078，China)

This study measured the physiological and soil characteristics of the turf withPoapratensisunder the treatments with mowing,raking and burning in the northern Manrong River located in Shengyang.The results showed that mowing and raking sped up the regreening rate ofPoapratensis,increased chlorophyll content,raised surface soil temperature,reduced the soil moisture,total nitrogen and total phosphorus in the surface soil compared with the control.Compared with burning,mowing and raking could reserve original humus layer,reduce loss of soil moisture,as well as nitrogen and phosphorus contents,and prevent environmental pollution and security problems.In conclusion,mowing and raking were alternative management approaches instead of burning in regreening stage ofPoapratensis.

Poapratensis；burning;raking;green-up period

2016-03-22；

2016-04-13

趙寧(1984-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，主要從事城市園林綠化工作。 E-mail：zn1033@qq.com

S 688.4

A

1009-5500(2016)06-0081-06