修剪留茬高度对北京地区草坪草耗水量的影响

2008/5/4 10:19:39

引 言
   草坪以其独特的美学、生态价值备受青睐，已成为城市园林绿化的重要组成部分。然而，草坪常被认为是一种耗水量较大的绿化方式。在水资源短缺、用水紧张的城市，尤其是北方干旱半干旱地区，草坪的建植及养护已给市政用水造成相当大的压力。因此，研究草坪草的耗水规律，形成节水型草坪管理模式已成为关系到草坪业进一步发展的重要内容。
   国外学者很早以前就开始了对草坪草的耗水规律的研究，2O世纪七、八十年代达到高潮。这些研究主要从两方面着手，一是草坪草的品种等自身因素对耗水规律的影响，如Bowman和Macaulay、Carrow L5 等人研究了不同种或不同品种草坪草的蒸散特性；二是外界因素如土壤含水率、土壤质地、养护管理等对草坪耗水量的影响，其中William和Feldhake 等人进行了这方面研究。BiranIs3在以色列野外条件下，从5月23日开始的l2周内研究了修剪留茬高度和灌溉频度对11种草坪草耗水量和生长量的影响，得到了生长期内各种草坪草之间的相对耗水量的对比关系。Biran采用的容器27 cm高、26 cm长、21 cm宽。Barin的另一个重要结果是，延迟灌溉使草坪经受一定的水分亏缺，可以减少草坪耗水(或节水)35 9，6。BeardFS]在以色列和美国的不同气候带，采用野外和人工生长箱试验，通过l～l2周(大部分为4周)不等的观测实验研究，得到了多种草坪修剪2～6，3 cm不等高度时，草坪试验期内的日均耗水量。而中国草坪业起步晚，有关草坪草耗水规律的研究较少。马燕玲对国内外草坪水分利用研究动态进行了讨论 蜘；张新民等，孙强等 在田间条件下研究了充分灌水时(一种)修剪留茬高度5 cm的高羊茅、草地早熟禾、野牛草和结缕草4种草坪草的蒸散量。采用外径2Ocm 的PVC管制成高30 cm的圆柱状小型蒸渗仪，下有透水孔，用电子天平和水量平衡进行ET测定。修剪留茬高度对草坪蒸散量的影响在国外已有一些报道潘全山等 在室内情况下研究了播量和修剪留茬高度对草地早熟禾蒸散量的影响。结果表明修剪留茬高度对耗水量有明显的影响，但其选用的修剪留茬高度分别为2 cm、4 cm和6 cm，在实际草坪管理工作中，不同留茬高度相差太小则难以控制；试验在温室内进行，虽然能较好地模拟外界的光照条件，对通风及温度能较好地控制，但与实际的自然条件存在很大差异，特别是室内试验结果与实际野外草坪草耗水量之间存在较大偏差。此外，大多数研究中，无论是在温室条件下还是在田间条件下，为了试验方便，在研究草坪草耗水量时，大都采用盆栽测定，如由厚0．5 cm的白色PVC管和PVC板制成的柱状圆桶，外径20 cm，桶高30 cm，下设透水孔。由于容器的体积很小，张新民等认为虽然布置方式和管理水平均相同，但由于桶壁的约束作用，根系的正常伸展受到限制。同时，由于桶壁及过小的土体与外界过快的能量交换，对实际的耗水与土壤蒸发产生很大影响，从而影响试验结果的精度。
   本试验选取北京地区常用的3种草坪草：早熟禾、羊茅和黑麦，利用较大的蒸渗仪，定量研究修剪留茬高度对草坪耗水量的影响以及各草种草坪间耗水量的差异，为今后草坪的节水管理和草种的选择提供基础数据和理论依据。
1 材料与方法
试验地点选在中国农业大学东校区农业机械化试验基地内的露天试验地，属温带半湿润半干旱季风气候带，春旱多风，夏热多雨，秋高气爽，冬寒少雪。年平均气温儿～13℃，全年无霜期l9o～200 d，年均降水量644．2 mm，年均蒸发量1800~--2000 mm。
1．1 试验材料及设备
供试草种：草地早熟禾(Poa pratensis)、羊茅(Festuca arundinacea) 和多年生黑麦(Loliumperenne)。为了提高试验的效率和模拟真实成坪草的耗水规律，试验草坪取自生长良好的草坪。将草坪植入蒸渗仪，充分灌水，待恢复正常生长后开始设定的试验观测。
供试土壤；取自中国农业大学农业机械化试验基地的地表表层土壤，经过筛备用。该地的地表土壤干容重为1.45--1．5 g／cm 。这种土壤因掺杂有大量的建筑弃料而容重较大，同时也与其他城市绿化地使用的土壤较为接近。土壤pH值为7．2，全盐含量0．31% ，土壤有机质含量1．32 %。经测定本试验区内土壤为壤土。蒸渗仪
为圆柱形，用PVC板制成，直径50 cm，深度60 cm 桶内部底层10 cm铺设滤水层，底部铺小石子，依次往上为粗砂、细砂，作为滤水层。在滤水层上填装试验用土壤
至相应容重。裟土高度至低于蒸渗仪上边缘5 cm。在蒸渗仪的底部设有排水孔，在降雨或灌溉过量情况下渗漏下去的水可由此排出，进入下面的渗漏收集容器中。在
试验小区内开挖1 m宽20 m长0．8 m深的沟槽。将蒸渗仪按试验处理分组排列在沟内，以期尽量减小太阳直接照射桶壁而产生的对土壤温度和蒸发的影响。
1．2 试验设计
试验共涉及3个草种：草地早熟禾、羊茅和多年生黑麦；4个修剪留茬高度：不修剪(对照)，留茬高度5、10、l5 cm。试验时根据草的生长情况进行修剪，严格控制修剪留茬高度。采用完全组合全面试验方案，即共有3×4=12个处理。每个处理3次重复，因此在试验区共布设36个蒸渗仪进行试验。
1．3 试验过程与测定方法
2003年8月6日开始试验过程及试验观测。包括灌溉管理、灌水量记录、渗漏的观测、修剪控制与修剪量测定。蒸发量、降雨量采用常规方法观测。灌溉与灌水量测定。第一次灌溉时，灌溉至桶底排水口刚开始向外渗水时停止灌溉，保证满足“充分灌水”的条件。此后，每隔5～7 d灌水一次，每次灌溉前对各个蒸渗仪进行称重测量，并由上一次的重量和排水量计算时段内的实际耗水量，再通过灌溉补充该消耗的水量，并作为灌水量记录。以此保证每次灌溉均为充分灌水。灌溉周期内如果降雨，则计入实际雨量。灌溉方式为漫灌，尽量保证灌水在蒸渗仪内均匀分布。称重所用的电子称最大称量值为300 kg，分度值为50 g，相当于0．25 mm的观测精度，若在5～7 d内的实际耗水量为25 mm，则此精度约为1 9，6。计算水量平衡时，由于草体的含水率很小，所以忽略不计。渗漏测定。在每次灌溉前记录排水收集桶内的水量，作为该时段内的排水量。修剪及修剪量测定。当草坪的高度达到两个界限值之间(如5 cm留茬高度生长到约7．5 cm时)即进行修剪，分别记录每个处理和重复的修剪量。根据草坪草的长势，本试验时间为2003年8月6日～11月5日。
2 结果与分析
2．1 耗水量及其变化规律
在充分供水条件下3种草坪在测试期的耗水量所示，从表1可以看出，每种草坪都呈现出了修剪留茬高的耗水量明显大于修剪留茬低的耗水量的规律。即不修剪>15 cm>10 cm>5 cm。这一结果与前人的研究结论相同。至于修剪留茬高的耗水量大于修剪留茬低的草坪的耗水量的原因，有人认为修剪留茬高的草坪草具有较高的冠层密度，冠层密度越大蒸腾失水越多口 。另外，潘全山等认为修剪留茬高的草坪草具有较发达的根系能吸收更多的土壤水分，同时草坪草的叶片面积指数大，光合作用、蒸腾作用强也是草坪耗水量较大的一个原因。
数据还表明，供试草种草坪间的耗水量存在差异，以早熟禾草坪的耗水量最小，这与国内外学者的研究结果相同，即高羊茅和黑麦大于早熟禾。在修剪留茬高度5 cm和不修剪情况下黑麦草草坪与高羊茅草坪问的耗水量很接近，几乎没有差异。高羊茅和黑麦两草种草坪的耗水量在修剪留茬高度10和15 cm情况下均有差异，但不明显，高羊茅略大于黑麦。结果表明，不同草种草坪间耗水量的差异一方面可能与草种自身的耗水特性有关，另一方面可能与修剪留茬高度也有关系。此外，本试验测定的早熟禾耗水量最小的结果，并不能证明早熟禾比高羊茅和黑麦更节水，要得到各草种间的节水量，还需要进一步研究在其他条件下各草种的节水表现。早熟禾、羊茅、黑麦3种草坪4种修剪处理整个生长期的耗水量的变化情况如图1所示，可以看出，在整个生长期内耗水量的变化特征呈现基本相似的规律，即不修剪>15 cm>10 cm>5 crn。说明修剪留茬高度对草坪耗水量的影响是稳定的,3个草种在相同的气候条件下具有类似的需水规律。
2．2 日均耗水量殛其变化规律
日均耗水量的变化如图2所示。由图2可知，早熟禾、羊茅和黑麦3种草坪日均耗水量的季节变化趋势基本一致 日均耗水量都从8月份开始增加，到8月25日达到高峰，以后逐渐降低。本研究由于没有测到整个生长季节草坪的耗水量，但8月为试验期内耗水的高峰期，这与BiranE 和BeardE。 对高羊茅、草地早熟禾等草种草坪在相似气候带的耗水量的研究结果相符。这可能与草坪的适宜生长温度有关，冷季型草坪草适宜生长温度为15---25℃。北京8月份多年平均气温为24．6℃，8月8～24日的平均气温为26．4"C，可能更适合冷季型草坪草生长。早熟禾草坪4种修剪处理的日均耗水量在1o月19日以后呈明显下降趋势，从长势看，该草种已出现黄叶，呈现出衰退的迹象。羊茅和黑麦两种草坪4种修剪处理的日均蒸散量在9月2o Et以后没有明显变化，从草的长势看，生长速度下降，这可能是因为气温降低所致，但没有出现明显衰退的迹象，这可能与草种自身的耐寒性特有关。还可以看出，3种草坪草4种修剪处理的日均耗水量的变化趋势也基本一致，都是不修剪>15cm>lO cm>5 cm。在修剪留茬高度5 cm时测定的日均耗水量的峰值早熟禾为6．9 mm／d，高羊茅为7．1mm／d，黑麦为7．3 mm／d。Beard测定的早熟禾数值(4．1～6．6 mm／d)与在Nebraska，修剪留茬高度5 cm，测试时间为1周的结果6．6 mm／d较接近，而eard测定的高羊茅和黑麦的数值(高羊茅7．2～12．6 mm／d，黑麦6．6～l1．2 mm／d)与其在Israel，修剪留茬高度3 am，测试时间为12周的结果12．6 mm／d和11．2mm／d相比相差较大 ]。说明草坪的耗水量在不同的测定条件下会有不同的水平。其原因主要是耗水量受多种气象因子(如温度、降水、太阳辐射、风等)的影响。不同修剪留茬高度日均耗水量峰值的水平(表2)，说明在相同测定条件下修剪留茬高度对草坪耗水量有较大影响。
3 讨论
由于气象因子年际间的波动，同种草坪不同年份耗水量可能有所不同，但通过加强管理，在满足草坪景观功能前提下，适当降低修剪留茬高度，可以减少草坪耗水量。3种草坪修剪留茬高度为5、10、15 am时较不修剪减少耗水量( )如表3所示。可以看出，在供试的3种草坪中以早熟禾在修剪留茬高度为5 cm时草坪耗水量减少的最为明显，高羊茅和黑麦耗水量的减少量较为接近。3种草坪耗水量随着修剪留茬高度的减小具有如下规律：同一草种呈5 cm>10 am>15 am的趋势，不同草种呈早熟禾>黑麦>高羊茅的趋势。数据表明：修剪可以显著减少草坪的耗水量。在各种气象因子(如温度、降水、太阳辐射、风等)影响相同的情况下，修剪留茬高度越低草坪的耗水量越少；在修剪留茬高度相同情况下，耗水量的大小除了与各种气象因子及其交互作用有关外还与草种有关。但是，如果修剪管理不当或不修剪，将造成草坪耗水量增加。对北京地区而言，本试验得到的3种草坪草修剪到5 em时较不修剪平均减少耗水34．78％，可能说明修剪是一条重要的草坪节水途径。进一步考虑到iran L8 的实验结果，当延长灌水时间到接近草坪的凋萎点再灌溉，大多数草可较充分灌溉减少耗水35％左右，因此，适当减少灌水(亏缺灌溉)，还可大大减少草坪耗水量。按北京地区多年平均降雨量，在正常年份降雨情况下，降水量、考虑采用一些常用的雨水汇集利用技术(如下凹式草坪汇集利用道路、建筑产生的径流)截流的道路、建筑径流，加之适度的修剪留茬高度减少的耗水量和亏缺灌水节约的水量，就可能基本满足草坪耗水的需要，草坪可能不用另辟水源灌水。在一定的水分亏缺条件下，草坪的景观效果可能会受到一定的影响，但仍在可以接受的程度。当对草坪的景观要求很高时，如具有国际、政治影响的场地或功能要求极高的场合(如高尔
夫球场等)，则另当别论。由于北京地区降水分布很不均匀，草坪实际管理中应根据草坪用途研究满足使用功能条件下的节水管理模式。
4 结 论
1)在充分供水条件下，修剪留茬高度对草坪的耗水量有显著影响，而且影响一直很稳定。试验期限定条件下，修剪留茬高的草坪耗水量明显大于修剪留茬低的草坪耗水量。在试验中耗水量的变化呈现出不修剪>15cm>lO am>5 am的规律。
2)修剪留茬高度相同时，不同草坪耗水量有差异，但耗水规律相同。在修剪留茬高度15 cm 以上3种草坪耗水量十分接近。
3)草坪耗水量与草种有密切关系。早熟禾、高羊茅和黑麦3个草种间以早熟禾的耗水量最小，高羊茅和黑麦在整个试验期的耗水量比较接近，均高于早熟禾
4)草坪修剪留茬高度降低，可以减少耗水，在留茬高度为5 am时，3种草坪可少耗水达约35 9，6。
5)多年生草坪年内不同时期需水量不同。由试验结果可知，如果控制修剪留茬高度可以达到节约草坪灌溉用水量、高效利用水资源的目的。

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