假俭草生态学特性及在水利工程中的应用研究

2010-04-03 14:30颜学恭
长江科学院院报 2010年11期
关键词:喷播匍匐茎护坡

高 强,颜学恭

(1.长江科学院水土保持研究所,武汉 430010;2.荆州市长江水土保持有限公司,湖北荆州 434000)

假俭草生态学特性及在水利工程中的应用研究

高 强1,颜学恭2

(1.长江科学院水土保持研究所,武汉 430010;2.荆州市长江水土保持有限公司,湖北荆州 434000)

在收集不同地区野生假俭草的基础上,进行田间种植试验并对其生物学特性和生态学特性进行综合评价。试验表明,假俭草“涵宇一号”具有绿期长、成坪速度快、抗逆性强,根系发达、维护简便等优点。该品种利用根茎繁殖、植生带、液压喷播等技术在水库、堤防等水利工程中得到了广泛的应用,是防治水土流失和改善环境的理想植物材料。

假俭草;生态学特性;应用研究

假俭草(Eremochloa ophiuroides),是禾本科蜈蚣草属多年生暖季型优良草坪植物,是3大暖季型草坪草之一,原产我国四川、云南、福建、江苏、浙江、湖北、湖南、广西等长江流域及其以南地区。假俭草株体低矮、耐旱、耐贫瘠、生长迅速、覆盖率高,是较为理想的阔叶类草种,适宜建植运动和休闲等功能的草坪。假俭草是优良的固土护坡材料,可用于固土护坡护堤,防治水土流失,具有良好的发展前景。

国外对假俭草的研究非常重视,1916年美国人Frank Meyer从中国南部将假俭草引种到美国,从此在形态学、生态学、抗逆性、遗传多样性及育种方面进行了大量的研究,取得了较大进展,选育出了一些质地和生长性状优良的新品种[1],如“Oklawn”、“TifBlair”等。我国野生假俭草分布广泛,资源丰富,1985-1990年仅华东地区假俭草蕴藏量就达2.65×105hm2,占3大暖季型草坪草(狗牙根属植物、结缕草属植物和假俭草)总蕴藏量的11.1%[2]。假俭草的垂直分布也较广,在海拔60~1 300 m范围内均有分布,其中以400~600 m范围内分布较多[3]。刘建秀等(1993),收集了176份假俭草资源,已从重要经济性状变异物候期、抗性生理和遗传多样性等多方面对假俭草种质资源进行了研究和评价。任健等(2002)也对四川野生的假俭草进行较全面的引种研究和评价。贵州省草业科学研究所从20世纪90年代初开始对贵州省的野生假俭草资源进行了收集、评价和鉴定,为开发和利用贵州省假俭草资源积累了资料[2]。但目前国内对于假俭草的研究尚处于资源收集和评价阶段,限制了假俭草的开发和利用。

为了充分利用野生假俭草资源,选育出适合南方生长的具有优良特性的假俭草品种,研究其配套的繁殖栽培及应用技术,1998年“中国假俭草选育及应用研究”被列为湖北省水利重大科研项目。该项目紧密结合我国生态环境建设与水土保持的实际需要,以原产我国南方的野生假俭草为研究对象,选育出假俭草“涵宇一号”新品种。

1 假俭草“涵宇一号”的选育

1998年项目开始启动,项目组收集了南方部分省份的假俭草种子资源16种,1999年在荆州太湖农场租用10 000 m2土地进行选育试验。

试验区位于江汉平原腹地,属亚热带季风性湿润气候区,全年四季分明,无霜期长,雨量充沛。多年平均降水量为1 084 mm,年最大降雨量1 850.1 mm;多年平均气温16.5℃,≥积温4 755.5℃,多年平均蒸发量1 312.1 mm,累计年平均日照时数1 796.1 h,年平均无霜期256.7 d。试验小区面积6 m2(3.0 m×2.0 m),随机排列,3次重复,小区间距0.5 m建植前人工除杂平整床面。建植方法采用无性繁殖,选用当年生或一年生健壮的茎段作为建坪材料,每个茎段含3个节,将2个茎节插入土中,1个茎节显露在外面。按0.2 m×0.2 m的行距穴播,种植前施复合肥8.5 g/m2,对小区采取统一管理,定期修剪、浇水、施肥。

经试验表明,假俭草新品种“涵宇一号”具有绿期长、耐干旱、耐践踏、抗逆性强、应用范围广、维护简便等特性:

(1)绿期长。假俭草“涵宇一号”青绿期约265 d,比一般假俭草返青期提前10~15 d,枯黄期推后15 d。该品种色泽浓绿,夏季高温条件表现为生机勃勃,一片绿意,景观效果好。进入冬季12月份以后,随着温度降低,叶尖逐渐变成紫红色,持续时间约30 d,形成一道独特的景观。

(2)成坪快。假俭草的繁殖方式是从母枝基生叶腋向四周呈辐射状长出匍匐茎,每节均能生根长出新枝,新枝又像母枝一样向四周生长出新的匍匐茎。假俭草“涵宇一号”匍匐茎的生长速度非常快,根据正常生长100 d所测数据,平均每天生长4.15 cm。假俭草“涵宇一号”新品种1 m2母本草坪,约可扩大繁殖新草坪6~8 m2。假俭草还可以进行种子繁殖,其再生性和繁殖能力都非常强。

(3)耐旱性。假俭草适宜在年降水量800 mm以上的地方生长,表现出较强的抗旱性,在年降雨量350~400 mm的地方也能正常生长。假俭草“涵宇一号”在试验地连续干旱50 d,仅叶尖出现干枯,叶片部分出现卷曲,未见植株死亡,经灌溉补充水分后又快速恢复生长。

(4)耐践踏。假俭草“涵宇一号”匍匐茎生长迅速,茎干扁平,韧性好,紧贴地面,节上生有不定根,践踏对生长点的损伤较小,不易损伤地面芽,践踏后恢复较快。假俭草厚约4 cm,地上部分茎枝再生能力强,匍匐茎向四周生长成交织网状致密草坪,具有较强的耐践踏性。

(5)耐水淹。假俭草“涵宇一号”成坪后水淹50 d左右,水退后7 d左右开始恢复生长,20 d后很快成坪,生长正常。假俭草“涵宇一号”耐水淹能力较强,水淹后生长较快,是江河湖堤防治水土流失的优良草种。

(6)维护简便。假俭草“涵宇一号”以匍匐茎生长为主,在垂直方向上生长较慢,修剪次数远远低于其他种类的草坪草。假俭草“涵宇一号”一旦地表覆盖度达到70%,其匍匐茎生长成交织网状致密的草坪,杂草入侵极少。假俭草是草坪草种抗病虫害能力较强的草种,不易受到昆虫和病菌的侵袭,发病率很低,减少了维护管理的费用。

由此可知,“涵宇一号”是集工程效益、生态效益和经济效益于一体的假俭草新品种,适应我国长江流域及以南地区栽植。

2 假俭草“涵宇一号”新品种在水利工程中的应用

假俭草适应范围广、抗逆性强、根系发达、生长迅速、固土护坡能力强,是防治水土流失、美化环境的理想植物材料,可广泛应用在水库、堤防等水利工程领域,具有很好的开发利用前景。

2.1 根茎繁殖技术在湖北省王英水库蔡贤大坝的

应用

王英水库位于阳新县、咸宁市、大冶市的交界处。王英水库所属的蔡贤大坝坝体为风化石代料,土壤基质属风化石贫瘠土壤,土层薄,平均厚度5 cm左右,保水性差。假俭草“涵宇一号”在蔡贤水库大坝、干渠河岸堤坡完成护坡面积约2万m2。在假俭草“涵宇一号”根茎繁殖的施工过程中,先将长的匍匐茎切为含3~4个节的茎段,长度约4~6 cm,行距15~20 cm,深度3~5 cm,每个茎段至少有2个节在土内,并且将茎段周围的土壤轻轻压紧。植茎完毕后充分灌水,建坪时间宜安排在春末或夏初。在用扦插或分株方式建植假俭草草坪时,可用适当浓度的萘乙酸(NAA)、生根粉(ABT)等处理插穗或草茎,能明显增加生根的数量和速度。

蔡贤大坝绿化护坡工程实施近3年多来,覆盖率保持在98%左右。在假俭草“涵宇一号”草坪草根系固土作用下,坡面水土保持功能增强,改善了大坝周围环境,为大面积推广应用起到了很好的示范作用。湖北省水利厅于2008年在现场召开了中国假俭草“涵宇一号”科技推广现场会,在水利系统大力推广应用该成果。

2.2 植生带技术在荆南四河堤防上的应用

荆南四河堤防主要包括紧邻荆江大堤的松滋河、虎渡河、藕池河和调弦河,是长江流域防洪和洞庭湖防洪体系的重要组成部分。荆南四河堤防长期受到荆江和洞庭湖洪水的严重威胁,迫切需要加快整治。在堤防普遍加高加厚的基础上,需要采取各种有效措施进行护坡,植物护坡具有造价低廉、易于操作与推广、兼顾防护和美化等优点。堤防因其特殊性和重要性,对草种有特殊的要求。护坡草种夏季生长必须旺盛,能有效防治水流冲刷,同时还必须具有生长低矮、根系发达、耐贫瘠、耐浸泡、管理粗放、施工速度快等优点[4]。

植生带是用再生纤维通过一系列工艺加工,制成有一定弹性和拉力的无纱布,在其上均匀地撒上优质种子和肥料,经胶结复合而成。植生带具有较强的吸收和保湿能力,有利于种子发芽,又能防治雨水冲刷,防治水土流失能力较强。

为了达到快速成坪的效果,考虑植生带制做和施工过程中的损失,假俭草“涵宇一号”种子用量调整为25 g/m2,较一般建植方法的播种量有所增加。在施工完成10 d后,草种相继发芽出土;完成30 d后,假俭草“涵宇一号”平均高度达到5 cm以上,覆盖率达到95%,坡面绿化效果已完全显现,水土流失得到有效控制。

2.3 液压喷播技术在荆州四湖流域的应用

四湖流域位于长江、汉江之间,是长江中游一级支流内荆河流域,假俭草“涵宇一号”主要在四湖流域总干渠试验段(习口-何桥)标准断面植被护坡工程、总干渠监利试验段推广应用约10万m2。

液压喷播技术的原理是利用喷播设备将植被种子、水、纤维覆盖物、粘合剂、保水剂、肥料等按一定比例搅拌混合后,通过特制喷混系统喷播到待播表面,从而形成均匀的基质覆盖层。液压喷播植草护坡具有机械化程度高、技术含量高、成本较低、绿化效果好等优点。主要施工工序为平整坡面、种子发芽处理、喷播混合物配料、喷播施工、覆盖无纺布、养护管理。假俭草“涵宇一号”播种量为15~20 g/m2,喷播前,选择饱满的种子用水浸泡24 h,然后用50 g/L的NaOH处理15 min或者浓度为0.2‰赤霉素溶液浸泡3 d效果较好[5],或者将泡好的种子用砂纸轻轻摩擦至种子表面有破损失去光泽为止,但不能伤及种皮内部,然后用净水冲洗干净备用。

液压喷播效果表明,假俭草“涵宇一号”喷播完成后6 d内,种子开始萌动,第8至12 d内长出第1片叶,喷播后20 d覆盖度达到60%,假俭草“涵宇一号”液压喷播植草护坡成效显著,土壤侵蚀模数由喷播前的6 800 t/km2·a减少为350 t/km2·a,水土流失得到有效控制,绿化效果保持良好。

3 建 议

假俭草“涵宇一号”新品种具有应用范围广、抗逆性强等特点,将在草坪建植及水土流失治理的生态工程中发挥重要作用,具有广阔的市场应用前景。今后应在以下几个方面加强研究和应用:

(1)假俭草“涵宇一号”种子产量低,应加大种子生理生态学和组织培养等方面的研究,利用假俭草的茎段等材料作为外植体诱导丛生芽建立再生体系,为假俭草的快速繁殖和大规模应用打下基础。(2)假俭草资源的开发利用现状明显不如狗牙根、结缕草、地毯草等[6],今后应进一步继续深入研究假俭草的生物学特性和坪用价值,为假俭草草坪的开发利用奠定基础,使假俭草得到充分的开发和应用。

[1] 吴佳海,尚以顺,唐成斌.优良天然草坪地被植物——假俭草的研究[J].中国园林,2000,(3):76-78.(WU Jia-hai,SHANG Yi-shun,TANG Cheng-bin.The studies turf and ground cover plantwith natural fine in centipedegrass[J].Chinese Landscape Architecture,2000,(3):76-78.(in Chinese))

[2] 郑玉红,刘建秀.假俭草种质资源改良研究进展[J].植物学通报,2004,21(5):587-594.(ZHENG Yuhong,LIU Jian-xiu.Study progress in germplasm resources of eremochloa ophiuroides(Munro.)Hack[J].Chinese Bulletin of Botany,2004,21(5):587-594.(in Chinese))

[3] 霍尚峰,白史且,张新全.我国假俭草的特性和开发利用[J].四川草原,2003,97(6):2-4.(HUO Shangfeng,BAIShi-qie,ZHANG Xin-quan.The characteristic,exploitation and utilization of centipedegrass in China[J].Sichuan Grassland,2003,97(6):2-4.(in Chinese))

[4] 陈法志,曾继兵,杨守坤.几个暖季型草种的播种试验[J].湖北林业科技,2005,(1):15-17.(CHEN Fazhi,ZENG Ji-bing,YANG Shou-kun.Test on seeding for several warm-season types of grass species[J].Hubei Forestry Science and Technology,2005,(1):15-17.(in Chinese))

[5] 袁学军,刘建秀,马克群.提高假俭草种子发芽率的研究[J].草原与草坪,2007,124(5):28.(YUAN Xuejun,LIU Jian-xiu,MA Ke-qun.Study on the seed germination rate improvement of centipedegrass[J].Grassland and Turf,2007,124(5):28.(in Chinese))

[6] 丁小球,胡玉佳.假俭草的形态特征及其草坪质量评价[J].草原与草坪,2006,114(1):49-53.(DING Xiao-qiu,HU Yu-jia.Studies on the exteriormorphological features and turf quality of eremochloa ophiuroides[J].Grassland and Turf,2006,114(1):49~53.(in Chinese))

(编辑:曾小汉)

Study on Centipede Grass Ecological Characteristic and Application in W ater Conservancy Project

GAO Qiang1,YAN Xue-gong2
(1.Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan 430010,China;2.Changjiang Soil and Water Conservation Co.Ltd of Jingzhou,Jingzhou 434000,China)

Wild centipede grasses collected from various areas of China were cultivated in the field,and the plant's biological characteristics and ecological behaviour were assessed comprehensively.The plant hasmuch excellent characteristics,such as long green period,rapid growth rate,high stress resistance,deep root,and easymanagement.Using rhizome reproduction,turf seed belt and hydraulic power spray-planting technologies,the plant can be used in the reservoir,embankment and so on.The centipede grass can be used to establish many kinds of turf,so it is a perfectmaterial for preventing and improving soil and water erosion and beautifying the environment.

centipede grass;ecological characteristics;application study

S157

A

1001-5485(2010)11-0086-03

2010-09-10

科技部农业科技成果转化资金项目(2008GB23320430)

高 强(1973-),男,湖北公安人,高级工程师,主要从事水土保持与环境生态研究,(电话)027-82926357(电子信箱)xclgq@126.com。

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