草地早熟禾草坪生理有效水閾值的研究

柴慧娜，王建光，烏日圖

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院，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*，烏日圖

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

本文通過研究草地早熟禾（Poapratensis L.）4個品種經(jīng)過萎蔫、分梯度復水等過程，測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景觀和維持景觀的時間在100%FC和其它復水梯度下的異同，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，草坪的灌溉沒有規(guī)劃，管理也相對粗放。每次灌水強度嚴重超過草坪所需，致使相當一部分水通過土壤滲透白白流失掉；很多草坪管理人員不能準確把握灌溉的時機和灌溉量，灌水計劃不合理；使用水管漫灌，不僅灌溉不均勻，而且造成水資源的浪費〔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)水灌溉關鍵之一在于把握草坪的經(jīng)濟灌溉量，經(jīng)濟灌溉量是保證草坪正常生長和良好質(zhì)量的最小灌溉量，接近于限制補水條件下測定的草坪蒸散量〔2〕。Beach〔3〕研究證明草坪存在一個水分虧缺的臨界點，這個臨界點之前給草坪補水灌溉對草坪的質(zhì)量和生長狀況沒有什么明顯的改善，是一種浪費。而他們的研究并沒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理，做到既不灌溉太多而浪費水資源，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

試驗地點在內(nèi)蒙古呼和浩特市內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學可控氣候溫室內(nèi)進行。試驗期間溫室內(nèi)最高溫度達34℃，最低可達11℃，平均22℃。盆栽用土來自耕地過篩熟土，經(jīng)測其田間持水量為340.05 ±0.022g/kg，入盆時土壤絕干含水量為157.35g/ kg。盆近圓柱形，口徑15cm，高20cm。裝盆時用電子秤準確稱土重，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 試驗材料

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

1.3 試驗處理

采用三因素隨機區(qū)組試驗方案，設置4個品種、3個萎蔫程度和4個復水梯度，合計48個處理。重復6次，總計288個盆。于2014年4月22日進行播種，株高3cm時統(tǒng)一按1株/cm2進行定苗，成坪后，修剪高度控制在5cm。

1.4 測試項目及方法

1.4.1 田間持水量的測定

將10個重復花盆放置在遮陽且無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 土壤絕干含水量測定

從試驗用土中取出10個土樣，分別放入鋁盒并立即蓋好蓋，稱重（W1），打開蓋，置于烘箱中，在105℃條件下，烘24h至恒重（W2），則該土壤在該時刻的絕干含水量可以通過下式計算：

土壤絕干含水量=（W1-W2）/W2*1000

1.4.3 草坪草萎蔫和完全恢復景觀的界定

本試驗中，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)澆水恢復生機，葉片又變回嫩綠、鮮亮并且完全舒展，即說明這株草坪草完全恢復景觀。

1.4.4 草坪草含水量的測定

取一定量的地上部分莖葉鮮樣稱重后，在65℃下烘干至恒重。計算公式：

草坪草含水量（%）=（鮮重-干重）/鮮重*100%

1.4.5 恢復時間和維持景觀時間的測定

在各品種各盆達到一定的萎蔫程度后，對其復定量的水，觀測該狀態(tài)的草坪草完全恢復景觀所需的時間和完全恢復景觀后到下次萎蔫至該狀態(tài)所持續(xù)的時間。

1.4.6 萎蔫系數(shù)的測定和草地早熟禾生理有效水下限的確定

在各盆株高3cm時統(tǒng)一按1株/cm2進行定苗，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)觀察測試各品種各盆出現(xiàn)萎蔫植株數(shù)達到100%的當天及此后第2、4、6、8、10天時，分別測土壤絕干含水量并立即恢復各梯度定額澆水，未能復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)。在本試驗中將達到萎蔫系數(shù)之前測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到下限時，草坪草仍然能存活，并且在充分復水后能夠完全恢復景觀。

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)觀察測試各品種各盆出現(xiàn)暫時萎蔫植株數(shù)達到25%、50%、75%時，測定其土壤絕干含水量，并根據(jù)田間持水量和此時的土壤絕干含水量設定復水梯度并立即復水，通過比較復水之后各品種各梯度的草坪草完全恢復景觀所需的時間以及復水之后草坪草維持景觀的時間，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軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 草地早熟禾4個品種在各萎蔫程度時的土壤絕干含水量

草地早熟禾4個品種各盆出現(xiàn)萎蔫植株數(shù)達到5%、25%、50%、75%和100%的當天及此后第2、4、6、8、10天時，測土壤絕干含水量（見表1）。

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

由表1可知，4個品種的土壤絕干含水量隨處理時間的延長呈明顯下降趨勢，在達到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，凱蒂耐旱力明顯強于其它三個品種。在各萎蔫狀態(tài)當日立即恢復澆水，觀察各品種恢復生機能力。（圖1）。

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

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

進一步推斷，各品種達到萎蔫系數(shù)之前測定的土壤絕干含水量應該為其生理有效水的下限。因此，凱蒂、凱蘭德、愛娃和優(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品種。

2.2 不同復水梯度下各品種完全恢復景觀所需時間選擇各品種萎蔫植株數(shù)達到25%、50%、75%時進行復水，依據(jù)設計設定了4個復水額定梯度，即相當于田間持水量（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水梯度下的恢復景觀能力（見表3）

表3 不同復水梯度下各品種完全恢復景觀所需時間Table3 Requiredtime for recover

由表3分析可知，在同一復水梯度下，草地早熟禾品種凱蒂恢復景觀所需的時間隨著萎蔫程度的加深而逐漸增加：而在同一萎蔫程度下，凱蒂恢復景觀所需的時間隨著復水量的增加而減少，并且在80%FC或者100%FC水分處理下達到最小值，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，復水80%FC和復水100%FC完全恢復景觀所需的時間基本是一樣的。其它3個品種也是同樣的變化趨勢。

2.3 各品種草坪草在不同復水梯度下完全恢復景觀后維持景觀的時間

各品種在不同萎蔫程度按照不同額定復水梯度進行復水后，當完全恢復景觀后觀察其維持正常景觀的持續(xù)時間（見表4）。

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

注：同行間不同小寫字母間差異顯著（P＜0.05水平），不同大寫字母間差異極顯著（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，在同一復水梯度下，草地早熟禾品種凱蒂完全恢復景觀所需的時間隨著萎蔫程度的加劇而逐漸延長：在同一萎蔫程度下，凱蒂完全恢復景觀后維持景觀的時間隨著復水量的增加而增加，在80%FC或100%FC水分處理下達到最高值，并且在80%FC、100%FC水分處理之間不存在顯著差異。凱蘭德、愛娃和優(yōu)異也是同樣的變化趨勢，4個品種大部分在40%FC和60%FC處理與80%FC和100%FC處理之間差異顯著，不過也有個別的的情況，如在凱蒂第二次達到50%萎蔫時復水得到的結(jié)果顯示凱蒂維持景觀的時間在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，在凱蘭德第二次達到25%萎蔫時復水也得到了同樣的結(jié)果。因此，就大部分情況來說，4個品種維持景觀的時間在80%FC水分處理下與100%FC水分處理下是一樣的。

2.4 不同復水梯度下各品種的恢復機能

各品種在不同萎蔫程度狀態(tài)下按照不同額定復水梯度進行復水，待完全恢復景觀后，測試其生物量（見表5）。

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

注：同列間不同小寫字母間差異顯著（P＜0.05水平），不同大寫字母間差異極顯著（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，每個草地早熟禾品種在完全恢復景觀后，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，也未達到顯著差異，說明在同一萎蔫程度下，4個水分處理下的草坪草都能達到最佳狀態(tài)。同一萎蔫程度下，各個品種的草坪草含水量大部分是在80%FC、100%FC水分處理下達到最高值，而根干重和根冠比在80%FC水分處理下達到最高值。

3 討論與結(jié)論

草地早熟禾4個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個品種中下降最多的，由5%萎蔫時的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，說明土壤絕干含水量和品種顯著相關。

每個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水分處理下達到最高值，這正好驗證了孫強〔5〕的研究，即草坪草的葉片含水量會隨著水分處理的增加而增加。同一萎蔫程度下，4個品種的根干重都是在80%FC水分處理下達到最高值，這說明適當?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，他們都認為在輕度水分脅迫下地下生物量會有所增大。

在同一萎蔫程度下，草地早熟禾4個品種完全恢復景觀所需的時間和維持景觀的時間在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個品種在復水量不同的情況下，在完全恢復景觀以后，每個品種的地上生物量、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，復水80%FC和100%FC能達到同樣的效果，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，各品種之間無明顯不同。

本試驗要找的草地早熟禾生理有效水的下限即為草坪草達到萎蔫系數(shù)之前測定的土壤絕干含水量，因此，草地早熟禾品種凱蒂、凱蘭德、愛娃和優(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還有待研究。

〔1〕王維.草坪該澆多少水，科研人員來量化〔N〕.中國花卉報，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，嚴學冰.現(xiàn)代城市草坪節(jié)水灌溉技術初探〔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.

〔3〕Beach G.Lrrigaion of Lawn.Results of Tests 1953-1957〔J〕.Colorado St.Exp.Stn.Gen.series，1958，685：1-11.

〔4〕趙燕東，張軍，王海蘭.精準節(jié)水灌溉控制技術〔M〕.北京：電子工業(yè)出版社，2010. Zhao Yan-dong，Zhang Jun，Wang Hai-lan.Precision irrigation control technology〔M〕.Beijing：Publishing House of electronics industry，2010

〔5〕孫強，李衛(wèi)軍，趙國珊，等.水分對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，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，等.水分對3種冷型草坪草生長的影響及蒸散需水研究-3種冷型草坪草地上部分對不同水分梯度的響應〔J〕.草業(yè)科學，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.

〔7〕Fank J H.The primary productivity of lawns in a temperate environment〔J〕.Appl End，1980，17：109-114.

〔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)蒙古自然科學基金（2013 MS0401）、國家自然科學基金（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)綠化與植被恢復研究。E-mail：1273962823@qq.com

王建光E-mail：wangjg8580@163.com