不同草坪草凋萎和復(fù)蘇期的蒸散特性研究

楊 潔，王建光，張 鑫

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

草坪不但可凈化空氣、美化環(huán)境，也可作為娛樂(lè)性活動(dòng)場(chǎng)地，因此，草坪在城市綠地面積不斷增加。然而在干旱和半干旱地區(qū)，城市草坪需要經(jīng)常澆水以維持景觀需要，由此使得草坪在城市綠化中的應(yīng)用飽受爭(zhēng)議，干旱成為影響草坪草景觀最主要的環(huán)境脅迫因子［1，2］。如何盡量少的用水維持好草坪景觀，成為城市綠化面臨的重大課題［3］。

抗旱性強(qiáng)的草坪草需水量?jī)H是抗旱性弱的草坪需水量的1／2～2／3［4］。因此，研究草坪草種的蒸散特性，可以明確草坪水分需求規(guī)律，更好地指導(dǎo)草坪灌溉［5］，對(duì)城市園林綠化、公路護(hù)坡和水土保持等具有重要意義［6］。草坪蒸散量（ET）指草坪草蒸騰及草坪地表土壤蒸發(fā)的總耗水量，是體現(xiàn)草坪耗水的一個(gè)主要指標(biāo)。不同種草坪草的蒸散量表現(xiàn)不一致［6－10］，即使是同種的草坪草，不同品種間的蒸散量差異依然明顯［12－15］。通過(guò)研究虧水狀態(tài)下和虧水后復(fù)水狀態(tài)下的草坪蒸散量，為半干旱地區(qū)合理利用水資源提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 盆栽方法

試驗(yàn)在呼和浩特市內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草試驗(yàn)地進(jìn)行。盆栽所用土壤為壤土，將土壤過(guò)5mm×5mm土篩，混合均勻后裝盆，每盆絕干土重10.16kg，盆口徑28cm，深度23cm，土壤表面距盆沿5cm，土壤的表面積為530cm2。

1.2 供試草種

試驗(yàn)草種為草地早熟禾（Poapratensis）、多年生黑麥草（Loliumperenne）、高羊茅（Festucaarundinacea）。其中，草地早熟禾使用的品種為康尼（Conni）、肯塔基（Kentucky）、愛(ài)娃（Eva）；多年生黑麥草使用的品種為泰格（Tetra Green）；高羊茅使用的品種為狂歡（Jamboree）。

1.3 試驗(yàn)處理

2012年4月10日進(jìn)行播種，每個(gè)草種10次重復(fù)，當(dāng)草坪草株高達(dá)到5cm的時(shí)候進(jìn)行間苗、補(bǔ)苗處理，定苗密度為1株／cm2，即各花盆植株數(shù)為530株。在未成坪之前不做控水處理。草坪成坪之后，將草坪草高度控制在5cm［16］，并將每次修剪后的草屑從花盆內(nèi)移除。

1.4 觀測(cè)指標(biāo)及測(cè)定方法

1.4.1 田間持水量與土壤質(zhì)地的測(cè)定 田間持水量是指降水或灌溉后，多余的重力水已經(jīng)排除，滲透水流已降至很低或基本停止時(shí)土壤所吸持的水量，被認(rèn)為是作物可有效利用的上限土壤含水量。田間持水量只取決于土壤孔隙的大小和數(shù)量，而土壤孔隙的大小和數(shù)量又依賴于土壤質(zhì)地。因此，可通過(guò)土壤的田間持水量來(lái)判斷試驗(yàn)所用土壤的質(zhì)地。對(duì)試驗(yàn)所用土壤的田間持水量進(jìn)行了10次重復(fù)測(cè)試，先將花盆放置在遮陽(yáng)且無(wú)直流空氣流通的地方，充分灌溉，直至花盆底部排水孔處有水分滲出。然后靜置12h，取出土樣置于105℃烘箱中烘干12h后，稱干土重即可計(jì)算出土壤田間持水量［17］，平均值為289.807 5g／kg，根據(jù)不同土壤田間持水量的范圍可知此次試驗(yàn)所用土壤為粘壤土。

1.4.2 凋萎系數(shù)的測(cè)定 凋萎系數(shù)是指導(dǎo)致植物產(chǎn)生永久萎蔫時(shí)的土壤含水量。用來(lái)表示植物可利用土壤水的下限。成坪后，將各草種花盆搬入遮雨的塑料棚內(nèi)，防止控水試驗(yàn)期間有降水落入盆中。在開(kāi)始控水試驗(yàn)之前對(duì)草坪進(jìn)行修剪，草坪草高度在5cm，然后，充分灌溉，直至花盆底部有水滲出，之后不再對(duì)草坪進(jìn)行灌溉。當(dāng)草坪草葉片出現(xiàn)萎蔫癥狀閉合之前，每隔2d使用電子秤測(cè)量1次花盆的重量，并記錄。在草坪草葉片開(kāi)始合閉的當(dāng)天至草坪草全部青枯當(dāng)天，按照每盆草坪草葉片萎蔫枯黃達(dá)到25%、50%、75%、100%的當(dāng)天，以及草坪草葉片萎蔫枯黃100%之后的第2、4、6、8d的規(guī)定時(shí)間稱重，之后對(duì)當(dāng)日所觀測(cè)的花盆再次充分灌溉，直至花盆底部有水分滲出，并觀察記錄各處理草坪草恢復(fù)生機(jī)株數(shù)達(dá)到100%時(shí)所需的時(shí)間。達(dá)不到50%恢復(fù)生機(jī)株數(shù)的土壤含水量處理即為該草坪草的凋萎系數(shù)［17］。

凋萎系數(shù)相對(duì)含水量（%）＝植物凋萎時(shí)的土壤含水量／田間持水量×100%

1.4.3 蒸散量測(cè)試 當(dāng)草坪草葉片出現(xiàn)萎蔫癥狀閉合之前，每隔2d測(cè)量1次花盆的重量，并記錄［13］。在草坪草葉片開(kāi)始合閉的當(dāng)天至草坪草全部青枯當(dāng)天，按照每盆草坪草葉片萎蔫枯黃達(dá)到25%、50%、75%、100%的當(dāng)天，以及草坪草葉片萎蔫枯黃100%之后的第2、4、6、8d時(shí)，從早上8∶00開(kāi)始，每隔2h稱量各品種的花盆重量，直至當(dāng)天20∶00［18］。并計(jì)算各時(shí)段的蒸散量，以此繪出草坪草蒸散量的日變化和萎蔫期間變化。

1.4.4 恢復(fù)天數(shù)的測(cè)定 在草坪葉片閉合當(dāng)天至草坪草葉片全部萎蔫枯黃后的第8d，在測(cè)量完該狀態(tài)全天蒸散量之后，對(duì)所觀測(cè)的草坪草充分灌水，直至底部有水滲出。觀測(cè)該狀態(tài)草坪草100%恢復(fù)景觀所需的天數(shù)。

1.4.5 數(shù)據(jù)分析 使用SAS9.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)，使用EXCEL2003作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 草坪草凋萎系數(shù)

各草坪草的凋萎系數(shù)的相對(duì)含水量在40%～55%。草地早熟禾的3個(gè)品種，康尼、肯塔基、愛(ài)娃凋萎系數(shù)及其相對(duì)含水量差異顯著；多年生黑麥草和高羊茅2個(gè)品種的凋萎系數(shù)及其相對(duì)含水量差異顯著；康尼、肯塔基、愛(ài)娃與多年生黑麥草和高羊茅品種凋萎系數(shù)及其相對(duì)含水量差異顯著。

表1 各草種凋萎系數(shù)及凋萎系數(shù)相對(duì)含水量的差異性Table1 The difference of wilting coefficient and the relative water content between different turfgrasses

2.2 不同草坪草萎蔫期蒸散量的變化趨勢(shì)

進(jìn)行控水試驗(yàn)之后，草地早熟禾康尼、肯塔基、愛(ài)娃在各狀態(tài)下日蒸散量變化趨勢(shì)基本相同，控水試驗(yàn)進(jìn)行到第9d前日蒸散量變化呈上升趨勢(shì)，到第10d之后日蒸散量顯著下降；第10～40d的日蒸散量在10～70mm變動(dòng)；第50～54d時(shí)各草坪草的日蒸散量不足10mm；第54d之后各草坪草的日蒸散量基本沒(méi)有變化。高羊茅的日蒸散變化趨勢(shì)與草地早熟禾相近。多年生黑麥草的日蒸散量變化曲線則與其他草種有所差異，在進(jìn)行控水試驗(yàn)第6d時(shí)日蒸散量便達(dá)到高峰；其后的日蒸散量變化趨勢(shì)與草地早熟禾各品種和高羊茅相似。

各草坪草的日蒸散量隨著虧水進(jìn)程延長(zhǎng)都經(jīng)歷了先升高后下降的過(guò)程。原因是虧水初期階段，土壤含水量多為自由水，易于蒸散；當(dāng)自由水消耗殆盡束縛水蒸散時(shí)，隨著土壤含水量的逐步減少，土壤的持水能力和植物的吸水能力越來(lái)越強(qiáng)，同時(shí)表明土壤水分的蒸散能力卻越來(lái)越弱。

圖1 控水后不同草坪草蒸散量Fig.1 The ET trend of different turfgrasses after treatment

2.3 虧水條件下不同凋萎狀態(tài)草坪的日蒸散特征

當(dāng)草坪草開(kāi)始青枯時(shí)，高羊茅、多年生黑麥草與草地早熟禾的蒸散特征曲線類似，在12∶00～14∶00，出現(xiàn)蒸散量的小高峰，在18∶00～20∶00蒸散量達(dá)到全天最高；康尼、肯塔基、愛(ài)娃蒸散特征曲線變化趨勢(shì)基本相同。草坪草全部青枯時(shí)，草地早熟禾和多年生黑麥草的蒸散量特征曲線呈近似正態(tài)分布曲線；而高羊茅在18∶00～20∶00時(shí)又出現(xiàn)了蒸散量的高峰。在草坪草枯黃25%時(shí)，多年生黑麥草和高羊茅在12∶00～14∶00和14∶00～16∶00時(shí)出現(xiàn)2個(gè)蒸散量的高峰值；除愛(ài)娃外的蒸散量變化比較平緩，而康尼在18∶00～20∶00出現(xiàn)第3個(gè)蒸散量的高峰值。在草坪枯黃50%時(shí)，高羊茅的蒸散量高峰值出現(xiàn)在12∶00～14∶00；多年生黑麥草在10∶00～12∶00與14∶00～16∶00出現(xiàn)2個(gè)蒸散量的高峰值；康尼蒸散量高峰值出現(xiàn)在12∶00～14∶00，肯塔基在10∶00～12∶00與14∶00～16∶00出現(xiàn)2個(gè)蒸散量的高峰值，愛(ài)娃的峰值則出現(xiàn)在8∶00～10∶00。隨著虧水脅迫程度的加深，各草坪之間的蒸散量的變化變得更加隨機(jī)。枯黃75%時(shí)，多年生黑麥草出現(xiàn)2個(gè)蒸散量的高峰；高羊茅在12∶00～14∶00出現(xiàn)蒸散高峰；康尼在10∶00～14∶00時(shí)出現(xiàn)蒸散量峰值，肯塔基和愛(ài)娃出現(xiàn)2個(gè)蒸散量的高峰。全枯當(dāng)天，只有肯塔基和愛(ài)娃2個(gè)草種在14∶00～16∶00可以測(cè)量到蒸散量。全枯2d，多年生黑麥草和高羊茅沒(méi)有蒸散量的變化；草地早熟禾品種只有康尼在早上8∶00～10∶00時(shí)可以觀測(cè)到蒸散量。全枯4d，多年生黑麥草在12∶00～14∶00觀測(cè)到蒸散量；高羊茅在16∶00～18∶00時(shí)測(cè)量到蒸散量的變化；草地早熟禾康尼在早上8∶00～10∶00時(shí)可以觀測(cè)到蒸散量，愛(ài)娃和肯塔基觀測(cè)不到蒸散量的變化。在全枯第6d和全枯第8d時(shí)，試驗(yàn)所用草種蒸散量均為0，因此，觀測(cè)不到蒸散特征曲線（圖2）。

2.4 復(fù)水對(duì)不同草坪草虧水凋萎后恢復(fù)原景觀所需要時(shí)間的影響

在達(dá)到凋萎系數(shù)之前，康尼、肯塔基、愛(ài)娃恢復(fù)景觀所用的時(shí)間基本相同；多年生黑麥草、高羊茅恢復(fù)景觀所用的時(shí)間基本相同；康尼、肯塔基、愛(ài)娃和多年生黑麥草、高羊茅恢復(fù)景觀所用時(shí)間一致。100%全株恢復(fù)綠色原景觀所需時(shí)間隨著虧水程度加深而延長(zhǎng)。在全枯第6d時(shí)，草地早熟禾品種康尼、肯塔基，多年生黑麥草和高羊茅不再恢復(fù)原景觀。全枯第8d時(shí)，草地早熟禾品種愛(ài)娃不再恢復(fù)原景觀。

3 討論

康尼、肯塔基、愛(ài)娃凋萎系數(shù)差異顯著，這3個(gè)草地早熟禾的品種與多年生黑麥草、高羊茅的凋萎系數(shù)差異也達(dá)到顯著水平。3種草坪草的凋萎系數(shù)排序?yàn)楦哐蛎静莸卦缡旌蹋径嗄晟邴湶?，與前人［7，10，12－15，19］研究結(jié)果一致。

研究跟蹤觀測(cè)了從控水試驗(yàn)開(kāi)始到坪草全部枯死期間的日蒸散量變化。在水分變化尚未影響景觀之前，日蒸散量隨日期的推移而增加。草地早熟禾各品種康尼、肯塔基、愛(ài)娃在控水試驗(yàn)進(jìn)行到第9d時(shí)，日蒸散量達(dá)到控水時(shí)期的最高峰。在試驗(yàn)第10d稱重時(shí)已有部分葉片開(kāi)始閉合，出現(xiàn)凋萎征兆，此時(shí)所測(cè)量的日蒸散量的值與前3次所測(cè)量的值變化顯著，日蒸散量直線下降。第10～27d的稱重是從開(kāi)始出現(xiàn)凋萎到全部青枯的過(guò)程，日蒸散量在20～70mm變化，且隨著日期的推移而波動(dòng)性下降。在試驗(yàn)進(jìn)行到第56～58d時(shí)，所測(cè)得的日蒸散量為0mm，此時(shí)各草種的土壤含水量達(dá)到凋萎系數(shù)。高羊茅控水試驗(yàn)時(shí)期的日蒸散量變化特征與草地早熟禾各品種一致。而多年生黑麥草控水時(shí)期的日蒸散量高峰則出現(xiàn)在控水試驗(yàn)第6d，其余時(shí)段的日蒸散量變化與草地早熟禾各品種和高羊茅變化一致。

圖2 控水試驗(yàn)后不同凋萎狀態(tài)下不同草坪草的日蒸散特征Fig.2 The characteristic of different turfgrasses in different drought state

圖3 各草坪不同狀態(tài)下恢復(fù)景觀所需時(shí)間Fig.3 Required days for recover

各草坪草在不同凋萎狀態(tài)下，蒸散量的特征曲線不同；在全部青枯之后，隨著虧水程度加深，即使在相同凋萎狀態(tài)下，各草種的蒸散量曲線也不同。在土壤含水量到達(dá)各草坪草凋萎系數(shù)之前，不同草種在相同凋萎狀態(tài)下恢復(fù)景觀所用的時(shí)間基本一致，恢復(fù)所用時(shí)間隨著虧水程度加深而延長(zhǎng)。在草坪的實(shí)際管理工作中，對(duì)草坪頻繁灌溉或一次灌溉過(guò)多都會(huì)導(dǎo)致草坪的蒸散量增大，不利于節(jié)水灌溉。灌溉的最適宜時(shí)機(jī)應(yīng)掌握在草坪部分葉片閉合到青枯之間。此時(shí)景觀尚未受到嚴(yán)重影響，復(fù)水之后恢復(fù)景觀也較快，也可減少草坪不必要的蒸散。

4 結(jié)論

草地早熟禾康尼、肯塔基、愛(ài)娃3個(gè)品種間的凋萎系數(shù)差異顯著；多年生黑麥草和高羊茅的凋萎系數(shù)差異顯著；康尼、肯塔基、愛(ài)娃與多年生黑麥草和高羊茅的凋萎系數(shù)差異也顯著。說(shuō)明凋萎系數(shù)與草坪草種類和品種都顯著相關(guān)。愛(ài)娃的凋萎系數(shù)在所測(cè)試草種中最低，是試驗(yàn)中最耐旱的草種。在控水試驗(yàn)第9d時(shí)，草地早熟禾的3個(gè)品種康尼、肯塔基、愛(ài)娃日蒸散量均達(dá)到高峰值；高羊茅日蒸散量與草地早熟禾一樣也在第9d達(dá)到高峰值，而多年生黑麥草的日蒸散量則在第6d達(dá)到高峰值，此時(shí)蒸散量為334.75mm／d。部分葉片青枯時(shí)，康尼、肯塔基、愛(ài)娃的日蒸散量顯著下降；多年生黑麥草和高羊茅日蒸散量也顯著下降，平均蒸散量為40mm／d。當(dāng)達(dá)到各草種凋萎系數(shù)時(shí)，所有草種的日蒸散量均為0。復(fù)水后在相同狀態(tài)下不同草種的恢復(fù)時(shí)間基本一致，草地早熟禾的康尼、肯塔基全枯之后第4d前復(fù)水可恢復(fù)原狀，多年生黑麥草、高羊茅與其一樣，而草地早熟禾的愛(ài)娃則在全枯之后的第6d前復(fù)水才能恢復(fù)原狀。

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