修剪高度對半干旱地區(qū)城市草坪秋季蒸散的影響

廖忠興，王建光，黃海洋，徐 軍

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019)

修剪高度對半干旱地區(qū)城市草坪秋季蒸散的影響

廖忠興，王建光*，黃海洋，徐 軍

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019)

為了解半干旱地區(qū)城市草坪的節(jié)水途徑，對草地早熟禾(PoapratensisL.)庭院休閑草坪在不同修剪高度下秋季水分的蒸散狀態(tài)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：隨著秋季氣溫的逐漸降低，在修剪高度為5cm、8cm和12cm的草地早熟禾草坪中，草坪蒸散量隨著修剪高度的增加而逐漸增加；修剪高度對控制草坪0～15cm土層土壤失水的影響最大，其次是15～30cm土層，而對30～60cm土層的土壤失水基本沒有影響。

草地早熟禾；草坪；修剪高度；秋季；蒸散；土壤水分

草坪具有凈化空氣、涵養(yǎng)水源、保持水土、防塵固沙、調(diào)節(jié)小氣候、降低噪音等方面的重要生態(tài)涵養(yǎng)功能，已成為城市綠地的重要組成部分〔1〕。我國大部分城市水資源不足〔2〕，而建植草坪一般被認(rèn)為是耗水量較大的綠化方式〔3〕，因而草坪耗水已成為限制我國草坪業(yè)發(fā)展的重要問題。國外很早就對草坪耗水規(guī)律進(jìn)行了研究，并在上世紀(jì)七八十年代達(dá)到高潮，且根據(jù)研究結(jié)果制定出了許多先進(jìn)的節(jié)水灌溉制度〔4～6〕。雖然我國草坪業(yè)起步較晚，但是隨著關(guān)注度的不斷增高，國內(nèi)學(xué)者在草坪蒸散方面也進(jìn)行了大量研究〔7～13〕，但在草坪修剪高度與其蒸散的相關(guān)性方面的研究罕見報道。草坪蒸散是制定節(jié)水灌溉制度的重要依據(jù)。本試驗(yàn)通過對半干旱地區(qū)不同修剪高度下草地早熟禾草坪蒸散的研究，旨在為當(dāng)?shù)夭萜汗?jié)水灌溉制度的制定提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古呼和浩特市內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)東校區(qū)住宅樓間的庭院草坪，地處東經(jīng)111°41′、北緯40°48′，海拔1060m，屬典型的蒙古高原大陸性氣候，年均降水量400mm左右，主要集中在7～8月份，年平均氣溫6.7℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用于2004年建植的草地早熟禾成熟草坪，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，依據(jù)廣場景觀草坪、庭院休閑草坪、路側(cè)界標(biāo)草坪和坡地生態(tài)草坪的養(yǎng)護(hù)水平設(shè)置了4個修剪高度處理，分別為5cm、8cm、12cm及不修剪，以空白裸地為對照，重復(fù)3次，小區(qū)面積5m×10m，共15個小區(qū)。每個小區(qū)四周嵌入30cm深的防滲膜作為隔離，并設(shè)置1m寬的保護(hù)行。

2015年7月初將各處理小區(qū)草坪草高度統(tǒng)一修剪為5cm，之后按照草坪修剪的1/3原則，對各處理小區(qū)的草坪進(jìn)行相應(yīng)高度(5cm、8cm和12cm)的修剪。在各小區(qū)草坪植株達(dá)到相應(yīng)處理高度后，于9月30日對各處理草坪進(jìn)行統(tǒng)一充足灌溉并開始對草坪土壤水分的狀況進(jìn)行監(jiān)測。

1.3 測定內(nèi)容及方法

2015年7月中旬，在每個小區(qū)中隨機(jī)選取3個測試樣點(diǎn)(共計(jì)45個測試樣點(diǎn))，每個樣點(diǎn)嵌入地下60cm深1根套管，10月2日至11月15日利用智能TDR感應(yīng)器探頭(TRIME-PIOC-IPH T3)，對位于0～15cm、15～30cm、30～45cm、45～60cm土層的土壤容積含水量進(jìn)行測量。

依據(jù)水分平衡原理可得草坪蒸散量公式〔14〕：

E∑=r+W1-W2

式中：E∑——蒸散量；r——降雨量或灌溉量；W1——某一時期開始時的土壤含水量；W2——某一時期終止時的土壤含水量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SAS 9.0和Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 有無草坪草對土壤水分的影響

草坪草對草坪水分蒸散究竟有多大影響，本試驗(yàn)對修剪之前擬實(shí)施試驗(yàn)的各處理小區(qū)草坪的土壤含水量及裸地對照(CK)土壤含水量進(jìn)行了監(jiān)測(見表1)。

表1 施加處理前不同處理小區(qū)土壤含水量Table1 soil water content in different treatment area before Appling treatments

注：同列中字母不同表示同一土層不同修剪高度草地早熟禾草坪土壤含水量差異顯著(p<0.05)

Note：The different letters show significant at 0.05 level for Soil water content of Kentucky bluegrass turf at the same soil depth with different mowed heights

結(jié)果表明，未進(jìn)行修剪處理的整片草坪的土壤含水量在各個層位中均不存在顯著性差異(p<0.05)，但在表層(0～15cm)有草坪草的土壤含水量顯著高于對照裸地的土壤含水量，而在15cm以下土層含水量有否草坪草均不存在顯著性差異。由此表明，草坪草對控制15cm淺層土壤水分的蒸散有顯著作用。

2.2 不同修剪高度下草坪土壤各層水分秋季的動態(tài)變化

草坪土壤水分的來源主要是降水和灌溉，而土壤水分的流失主要是由于草坪的蒸散作用，所以草坪土壤含水量的變化在一定程度上也能反映草坪的蒸散情況。在秋季測量期間未對草坪進(jìn)行灌溉澆水，但是該期間有4次降雨分別在10月21日、10月25日、11月5日和11月7日，降雨量分別為6mm、5mm、31mm和3mm，對草坪土壤含水量有明顯影響(見圖1)。

圖1 不同修剪高度草地早熟禾草坪土壤水分的動態(tài)變化

從圖1中可以看出，5cm、8cm、12cm和不修剪4種不同修剪高度下的草地早熟禾草坪以及裸地的土壤水分變化趨勢基本一致，土壤含水量隨著蒸散的消耗不斷降低，而在降雨后又驟然上升，這在0～15cm、15～30cm、30～45cm和45～60cm四個不同土層中表現(xiàn)有所不同。土壤含水量在0～15cm土層中變化最為劇烈，15～30cm次之，30～45cm和45～60cm則趨緩。由此可以看出主要影響草坪功能的土壤層位水分為0～30cm土層土壤水分。

10月21日降雨之前，4種不同修剪高度下的草坪在0～15cm土層土壤水分隨時間推移不斷下降，而且下降的趨勢逐漸減小。這反映出隨著土壤含水量的降低草坪的蒸散量也逐漸減小。裸地的0～15cm土層土壤含水量變化的總體趨勢與4種不同修剪高度草坪土壤含水量變化一致，但是在土壤含水量較高的時期其土壤含水量下降的趨勢要明顯大于4種不同修剪高度草坪土壤含水量下降的趨勢，這表明了草坪草的覆蓋能有效減少土壤水分的蒸發(fā)。

2.3 修剪高度對秋季草坪土壤水分的影響

施加修剪處理后，對各修剪高度草坪土壤含水量進(jìn)行了連續(xù)45d的監(jiān)測，平均各土層含水量見表2。

表2 不同修剪高度下草地早熟禾草坪土壤含水量Table2 Soil water content of Kentucky bluegrass turf under different mowed heights

注：同列中字母不同表示同一土層不同修剪高度草地早熟禾草坪土壤含水量差異顯著(p<0.05)

Note：The different letters show significant at 0.05 level for Soil water content of Kentucky bluegrass turf at the same soil depth with different mowed heights

由表2可以看出，修剪高度為5cm的處理，其坪床土壤含水量在0～15cm、15～30cm和30～45cm土層都顯著高于8cm、12cm和不修剪處理，僅在45～60cm土層與修剪高度為8cm處理不存在顯著差異，但卻與12cm處理存在顯著性差異。在0～60cm土層，土壤含水量隨著修剪高度的增加逐漸減少，4種修剪高度處理中修剪高度為5cm的草坪土壤含水量最高。由此說明修剪高度為5cm的草坪對土壤水分的保持作用最好。裸地對照各土層的土壤含水量顯著低于各修剪高度處理，此也進(jìn)一步說明草坪的蓄水保水能力。

2.4 修剪高度對草坪秋季蒸散量的影響

草坪土壤含水量在大量降雨或充足灌水后又迅速恢復(fù)到原來狀態(tài)。依據(jù)水分平衡原理將草坪0～30cm土層的土壤含水量日變化量作為草坪的日蒸散量，不同修剪高度草坪在11月5日大量降雨前后及整個觀測期間的平均日蒸散量見表3。

表3 不同修剪高度下草地早熟禾草坪蒸散量Table3 evapotranspirationof Kentucky bluegrass turf under different mowed heights

注：同列中小寫字母不同表示不同修剪高度草地早熟禾草坪蒸散量差異顯著(p<0.05)

Note：The different lower-case letters show significant at 0.05 level for evapotranspiration of Kentucky bluegrass turf with different mowed heights

由表3可以看出，在不同修剪高度處理中隨著修剪高度的增加草坪蒸散量逐漸增加，不修剪的草坪蒸散量在各處理間最大。11月5日大量降雨后10d內(nèi)4種修剪高度草坪的平均日蒸散量都大于降雨前10d內(nèi)的平均日蒸散量，這說明在土壤含水量較高的時期草坪蒸散量要大于土壤含水量較低的時期。

3 討論

草坪草與草坪土壤水分的蒸發(fā)有很大關(guān)聯(lián)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，草坪草對控制草坪土壤水分的蒸散有顯著作用，此種作用主要在0～30cm土層，其中對0～15cm土層土壤水分的作用占主導(dǎo)地位。分析其原因，主要與草地早熟禾根系淺，85%以上的根系都位于0～30cm土層有關(guān)，且主要集中在0～15cm土層，這樣茂密的根系固水和繁茂的地上莖葉遮陰有助于降低土壤水分蒸發(fā)。這可從孫強(qiáng)在草地早熟禾草坪土壤水分動態(tài)與根系生長分布研究中找到依據(jù)〔15〕。

土壤水分狀況對草坪蒸散量有顯著影響〔16～19〕。通過對不同修剪高度下草坪土壤各層水分動態(tài)變化的分析，結(jié)果表明不同修剪高度下草坪都表現(xiàn)出隨著土壤含水量的降低草坪蒸散量逐漸減小，這與全艷嫦等的研究結(jié)果一致〔20〕。

草坪修剪高度與草坪水分蒸散的關(guān)系也有相關(guān)報道〔21～22〕。朱欽等的研究表明修剪留茬高的草地早熟禾草坪具有較高的蒸散量〔23〕。本試驗(yàn)結(jié)果與此相一致，主要是由于草坪草能有效覆蓋地表，在不同修剪高度下的草坪蒸散中草坪草的蒸騰起主要作用，而隨著修剪高度的增加草坪草的蒸騰作用加強(qiáng)。還有研究表明草坪草冠層對降雨的截留量與修剪高度呈正相關(guān)〔24〕，因而降雨或灌溉后修剪留茬高的草坪其草坪草莖葉表面蒸發(fā)的水分大于修剪留茬低的草坪。

前人對草坪蒸散的研究都是通過室內(nèi)盆栽試驗(yàn)或者室外小型蒸滲儀法進(jìn)行的〔9～13，16，17，19～23〕。草坪蒸散受環(huán)境因素的影響，通過室內(nèi)盆栽試驗(yàn)測定的草坪蒸散量難以準(zhǔn)確反應(yīng)草坪的實(shí)際蒸散量。而利用小型蒸滲儀法在室外對草坪蒸散量進(jìn)行的測定，由于草坪根系的生長在蒸滲儀中會受到限制從而影響草坪草對土壤水分的吸收，所以室外小型蒸滲儀法也難以準(zhǔn)確測定草坪的實(shí)際蒸散量。本試驗(yàn)利用智能TDR感應(yīng)器探頭(TRIME-PIOC-IPH T3)對室外草坪土壤容積含水量進(jìn)行測量，依據(jù)水分平衡原理可有效測定草坪的實(shí)際蒸散量。

4 結(jié)論

草坪土壤水分的變化自下往上逐層加劇，草坪草可有效控制0～30cm土層水分的蒸發(fā)，0～15cm土層更為有效。草坪修剪高度與草坪蒸散量之間呈正相關(guān)，隨著修剪高度5cm、8cm、12cm的遞增，草坪日蒸散量顯著增加。

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Effects of mowed heights on evapotranspiration of urban turf in semi arid areain autumn

Liao zhongxing,Wang jianguang*,Huang haiyang,Xujun

(College of Grassland Resources and Environment，Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010019,China)

evapotranspiration of Kentucky bluegrass turf under different mowed heights in autumn is studied in this paper in order to save water solution in semi arid area city of the turf.The results show that in autumn the evapotranspiration of Kentucky bluegrass turfincreased with increasing mowing heights(5cm,8cm and 12cm). The Effects of mowed heights on the loss of soil moisture of Kentucky bluegrass turf is mainly in 0～30cm soil layer of the grass and which in the 0～15cm soil layer is dominant.While the loss of soil moisture in the 30～60cm soil layer is difficult to be affected by Kentucky bluegrass.

Kentucky bluegrass；turf；mowed heights；autumn；evapotranspiration；soil moisture

S688.4

A

2095—5952(2016)04—0028—06

2016-10-18

國家自然科學(xué)基金(31460633)

廖忠興(1991-)，男，浙江麗水人，碩士研究生，主要從事植被恢復(fù)與城鄉(xiāng)綠化研究，E-mail：1243719308@qq.com

[*通訊作者]王建光E-mail：wangjg8580@163.com。