高羊茅草坪蒸散量与质量关系初探

王跃栋，刘自学，苏爱莲

(北京克劳沃草业技术开发中心，北京 100029)

水分对草坪质量有着重要影响，充足的水分可以保证草坪质量，但达到一定量以后，供水对草坪质量的提高并没有显著的影响。水分影响草坪草的蒸散量，供水多，蒸散量大；供水少，蒸散量小[1]。水分通过影响草坪草的生理、生态等特性来影响草坪质量。水分是蒸散的源，水分显著影响草坪的蒸散量，水分越充足蒸散量就越大[2]。如Feldhake等[3]的研究表明，草坪质量随着草坪蒸散量的降低而降低，当蒸散量低于最大蒸散量的73%时，草地早熟禾(Poapratensis)和高羊茅(Festucaarundinacea)草坪的质量下降10%，当草坪蒸散量维持在73%时，蒸散量对草坪质量的影响很小。Fedro等[4]的研究表明，水分供给减少，草坪质量会降低，但是大于草坪最大蒸散量75%以上的供水对草坪质量并没有实质性的提高，当灌水量在最大蒸散量的60%时，草坪质量是可以接受的。李冬杰等[5]研究了土壤水分对草坪蒸散量和生长的影响，结果表明，水分条件能显著影响(P<0.01)草坪草的蒸散量，土壤含水量为田间持水量的70%～85%时，高羊茅蒸散量最大，草坪质量评分在8分左右；55%～70%时草坪蒸散量次之，草坪质量评分在6分以上，40%～55%时最低。

因此，本试验选用高羊茅草坪作为试验材料，研究不同的水分条件下草坪蒸散量对草坪质量的影响及其相互关系，探讨草坪蒸散量与质量之间的量化关系，为降低草坪对水分的蒸散损失及提高水分利用率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验区自然条件与试验地概况 试验在北京克劳沃草业技术开发中心顺义基地国家草坪草品种区域试验站进行，地处北京市顺义区西北方向，地势平坦、开阔，光照通风条件良好。顺义区位于北京市东北郊，地处40°00′～40°18′ N，116°28′～116°58′ E，典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，受冬、夏季风影响，形成了春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥的气候特征，年平均温度8～12 ℃，全年无霜期190～200 d，≥10 ℃年积温4 200 ℃·d；降水量600 mm左右，75%集中在夏季。试验区土壤为中壤土，速效氮55.6 mg/kg，速效磷10.9 mg/kg，速效钾133.5 mg/kg，有机质2.07%，土壤pH值7.65，容重1.55 g/cm3，土壤田间最大持水量为24.57%。

1.2试验设计 试验采用单因素随机区组设计，以灌溉处理为试验因素。设4个灌溉水平，分别为土壤田间持水量的100%～80%(Ⅰ，对照)、80%～60%(Ⅱ)、60%～40%(Ⅲ)、40%～萎蔫含水量(Ⅳ)，重复3次，共12个小区，小区面积2 m×3 m。当每个小区土壤水分含量接近或低于水分处理的下限时开始灌水。试验区灌溉用水采用水表计量，小区灌水量(Ⅰ)计算方法为：

I=r×h×s×(水分下限-θf)/ρ。

式中，r为土壤容重(g/cm3)；h为土层厚度(mm)；s为小区面积(m2)；ρ为水密度；θf为实测土壤含水量。试验处理及小区灌水量见表1。

表1 试验处理及小区灌水量[6-7]

1.3测定项目及方法

1.3.1草坪蒸散量的测定 本试验根据土壤-植物-大气连续体系(简称SPAC)和农田水量平衡原理[1，8-10]来定义草坪土壤水分平衡，以测定土壤水分变化来计算草坪蒸散量。计算公式如下：

△W=P+I+G-R-D-ET。

式中，P为降水量，I为灌溉量，G为地下水补给量，ET为蒸散量，△W为土壤水分的变化量，R为地表流失量，D为深层渗漏量。

试验小区四周采用隔离法，用防水塑料将小区四周包裹防止水分的侧向渗漏。草坪水分交换主要发生在0～30 cm的土层内，当地下水位很深时，一般可忽略地下水对根系层的补给作用，即地下水补给量可忽略为零；当灌水量不超过根系层土壤的最大田间持水量，地表流失量及深层渗漏量非常少[1]，所以本研究将草坪土壤水分平衡简化为：

ET=P+I-△W。

通过上式可以求出某一时间段的ET，然后根据该时段ET和时间，便可求出测定期间的日均蒸散量。土壤水分试验测定时间为：2009年6-10月，试验期间每2～3 d测定一次。

1.3.2草坪质量的评价 采用国际通用的NTEP法测评。采用1～9分法评定草坪质量(表2)，9分为致密、墨绿、纤细的草坪，1分表示草坪已经死亡。主要测定受水分影响较大的项目，如颜色、均一性、质地、密度。然后，根据各个评价指标的权重因子颜色(0.2)、密度(0.3)、质地(0.2)、均匀性(0.2)[11]计算草坪质量总分。

表2 草坪质量指标评分标准

1.4数据分析 利用DPS 3.01与Excel软件进行方差分析和显著性检验。

2 结果

2.1草坪蒸散量变化 草坪草的蒸散量随气候因素的变化而变化。草坪蒸散量受多种气象因子的影响，诸如温度、降水、太阳辐射、风等，在水分和温度增加的情况下草坪蒸散量均呈现增加趋势，这说明草坪蒸散量与水分和温度呈正相关(表3、图1)。6月平均温度较高，降水量大，草坪蒸散量也相对较大；7、8月平均温度达到最高，降水量最大，草坪蒸散量达到最高；9月以后随温度的降低和降水量的减少，草坪蒸散量明显降低，10月草坪蒸散量最少。因此,7、8月为草坪蒸散耗水高峰期。

表3 试验期气象统计参数

图1 草坪日均蒸散量变化趋势

2.2水分对草坪蒸散量的影响 不同水分条件下高羊茅草坪蒸散量不同。整体看来，处理Ⅰ的高羊茅草坪蒸散量最大，其次是处理Ⅱ的，处理Ⅳ条件下的草坪蒸散量最低。6、7、8月的高羊茅蒸散量普遍高于9、10月。结果表明，土壤水分条件的差异能显著影响草坪草的蒸散，供水多，蒸散量大；供水少，蒸散量小。蒸散量的最大值出现在7月；最小值出现在10月。运用Duncan多重比较法对数据进行分析表明(表4)，不同处理间，高羊茅蒸散量平均值差异显著(P≤0.05)。

2.3水分对草坪质量的影响 高羊茅草坪质量随时间的变化而改变。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水分处理下，6、9月草坪质量较好，Ⅳ水分处理下10月草坪质量较好，7、8月草坪质量出现不同程度的下降，原因是可能是7、8月天气持续高温闷热，草坪发生病害，高羊茅草坪质量受到影响。

综合评价结果，土壤含水量越大，高羊茅草坪质量越高。水分处理Ⅰ与Ⅱ的草坪质量评价得分分别为6.73和6.63，极显著高于水分处理Ⅲ、Ⅳ(P≤0.01)。水分处理Ⅲ的草坪质量极显著高于水分处理Ⅳ(P≤0.01)，水分处理Ⅳ的草坪由于严重缺水，出现秃斑，质量最差，得分仅为6.04。孙吉雄[12]指出，草坪质量超过6.5分，可以满足正常使用需求。因此，Ⅰ、Ⅱ水分处理下的高羊茅草坪质量满足人们的需求。

2.4草坪蒸散量与草坪质量的关系 对不同水分处理下高羊茅草坪草蒸散量与质量的每一对观测值做相对应的散点图，并运用多元线性回归方法对多项式回归的统计数进行计算求解[13]。不同水分条件下的草坪蒸散量与草坪质量呈非线性回归或线性回归关系，经回归模型诊断，回归方程均成立(图2)。

表4 不同水分处理对月平均蒸散量的影响 mm/d

表5 不同水分处理对高羊茅草坪质量的影响

图2 不同水分处理下高羊茅草坪蒸散量与质量的关系

处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下草坪草蒸散量与质量呈现出二次非线性关系(图2)，随着蒸散量的增加，草坪质量也增加，当高羊茅草坪蒸散量达临界值后，草坪质量随蒸散量的增加而降低。处理Ⅳ下的草坪草蒸散量与质量呈线性关系，随着蒸散量的增加，草坪质量逐渐降低。

3 讨论与结论

本研究表明，草坪蒸散越多，质量越好，但超过一定限度时草坪质量就不在增加反而有所下降。水分条件显著影响草坪质量，水分亏缺植物会产生一系列有利于它们生长和生存的变化，从而影响其外观表现。土壤水分是草坪蒸散的主要来源，设置土壤含水量下限是调节草坪蒸散量的主要措施之一。本研究表明，不同土壤含水量对草坪蒸散量的调节作用显著，4个水分处理间的草坪蒸散量显著，且草坪蒸散量随水分含量的增加而升高，此结果与张新民等[14-15]、徐敏云等[1]、何军等[8]的研究一致。当土壤含水量大于田间持水量的60%时，草坪草不缺水，正常生长，低于田间持水量的60%时，草坪草生长受水分条件限制，草坪质量降低，该结果与刘丽芳和黄冠华[16]、孙强等[9]、杨建[17]、赵利君[18]得出的结论相似。因此，在实际灌溉中，保持土壤含水量在田间持水量的60%以上就可以获得良好的草坪外观质量，说明80%～60%的土壤持水量条件既降低了草坪草的蒸散量,又能够满足草坪的正常生长。

由草坪草蒸散量与草坪质量的回归关系表明，草坪生育期内草坪草蒸散量与草坪质量呈非线性关系，草坪草蒸散量越高，草坪质量不一定越好；草坪草蒸散量越低，草坪质量越差。不同水分条件及不同时间草坪质量不同且差异明显，随着草坪蒸散量的增加，草坪质量也在升高，但7、8月草坪质量明显下降，这是由于7、8月份天气高温闷热，草坪病害流行严重影响了草坪的质量，之后气温下降，草坪进入恢复期其质量有所提高，草坪草进入第2次生长高峰期其质量明显有所好转。本研究得出的草坪质量与蒸散量的关系函数只是此段时间、此种草坪、此地的一个经验函数，对于其他地区、其他草种建植的草坪，只具有参考意义。今后的研究重点是研究草坪绿地的时空参数变异对草坪质量函数的影响，找出反映草坪质量水分生产函数模型时空变化特征的具体模式和系数，为草坪质量水分生产函数在时间、空间的动态模拟和预报研究提供更为完善的理论和分析方法[6]。

由此可见，在实际的草坪灌溉中，可以通过调节土壤水分含量降低水分的蒸散损失，提高草坪对水分的利用率来满足草坪草的生长需要达到景观和生态功能标准要求，为草坪节水灌溉提供支持。在节水灌溉方面，可以根据不同土壤含水量对草坪质量影响程度为衡量指标，制定合理的草坪草节水灌溉制度。

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